สิ่งมีชีวิต

จาก Wikipedia สารานุกรมเสรี
ข้ามไปที่การนำทางข้ามไปที่การค้นหา

Escherichia coli ( E. coli )โปรคาริโอตเป็นสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียวที่มีกล้องจุลทรรศน์
อะมีบาเป็นยูคาริโอตเซลล์เดียว
Polyporeเชื้อราและพืชชั้นสูงต้นไม้ยูคาริโอมีขนาดใหญ่หลายเซลล์

ในทางชีววิทยาซึ่งเป็นสิ่งมีชีวิต (จากกรีก : ὀργανισμός, organismos ) เป็นองค์กรที่มีความสามารถในการดำเนินชีวิตในการทำงาน[1]สิ่งมีชีวิตทั้งหมดประกอบด้วยเซลล์[1]มีชีวิตแยกตามอนุกรมวิธานเป็นกลุ่มเช่นเซลล์ สัตว์ , พืชและเชื้อรา ; หรือจุลินทรีย์ จุลินทรีย์เช่นprotists , แบคทีเรียและเคีย [2]สิ่งมีชีวิตทุกประเภทสามารถสืบพันธุ์ได้การเจริญเติบโตและการพัฒนา , การบำรุงรักษาและระดับของการตอบสนองต่อบางสิ่งเร้า มนุษย์ , ปลาหมึก , เห็ดและพืชหลอดเลือดเป็นตัวอย่างของสิ่งมีชีวิตที่แตกต่างของความเชี่ยวชาญเนื้อเยื่อและอวัยวะในระหว่างการพัฒนา

สิ่งมีชีวิตอาจเป็นprokaryoteหรือeukaryote prokaryotes โดยมีตัวแทนสองแยกโดเมน  - แบคทีเรียและเคีย สิ่งมีชีวิตยูคาริโอตมีลักษณะเฉพาะด้วยการมีนิวเคลียสของเซลล์ที่มีเยื่อหุ้มเซลล์และมีช่องที่มีเยื่อหุ้มเพิ่มเติมเรียกว่าออร์แกเนลล์ (เช่นไมโตคอนเดรียในสัตว์และพืชและพลาสปิดในพืชและสาหร่ายโดยทั่วไปถือว่ามาจากแบคทีเรียเอนโดซิมไบโอติก) [3]เชื้อราสัตว์และพืชเป็นตัวอย่างของอาณาจักร ของสิ่งมีชีวิตภายในยูคาริโอต

ประมาณการจำนวนปัจจุบันของโลกสายพันธุ์ช่วง 2,000,000-1000000000000, [4]ซึ่งกว่า 1.7 ล้านได้รับการรับรอง [5]มากกว่า 99% ของทุกสายพันธุ์จำนวนกว่าห้าพันล้านสปีชีส์[6]ที่เคยอาศัยอยู่นั้นคาดว่าจะสูญพันธุ์ [7] [8]

ในปี 2559 มีการระบุยีน 355 ยีนจากบรรพบุรุษร่วมสากลตัวสุดท้าย (LUCA) ของสิ่งมีชีวิตทั้งหมด [9] [10]

รากศัพท์[ แก้ไข]

คำว่า "สิ่งมีชีวิต" (จากภาษากรีก ὀργανισμός, organismos , จากὄργανον, organon , เช่น "เครื่องมือ, ใช้, เครื่องมือ, อวัยวะแห่งความรู้สึกหรือความหวาดกลัว") [11] [12]ปรากฏครั้งแรกในภาษาอังกฤษในปี 1703 และเข้ามา คำจำกัดความปัจจุบันโดย 1834 ( Oxford English Dictionary ) มันเกี่ยวข้องโดยตรงกับคำว่า "องค์กร" มีประเพณีอันยาวนานของการกำหนดชีวิตเป็นสิ่งมีชีวิตจัดตนเองจะกลับมาอย่างน้อยเป็นจิตวิทยา 's 1790 วิจารณ์คำพิพากษา [13]

คำจำกัดความ[ แก้ไข]

สิ่งมีชีวิตอาจจะกำหนดเป็นชุมนุมของโมเลกุลทำงานเป็นมากหรือน้อยมีเสถียรภาพทั้งที่การจัดแสดงนิทรรศการคุณสมบัติของชีวิตคำจำกัดความในพจนานุกรมอาจมีความหมายกว้าง ๆ โดยใช้วลีเช่น "โครงสร้างของสิ่งมีชีวิตใด ๆ เช่นพืชสัตว์เชื้อราหรือแบคทีเรียสามารถเจริญเติบโตและสืบพันธุ์ได้" [14]คำจำกัดความหลายอย่างไม่รวมไวรัสและรูปแบบสิ่งมีชีวิตที่ไม่ใช่อินทรีย์ที่มนุษย์สร้างขึ้นเนื่องจากไวรัสขึ้นอยู่กับเครื่องจักรทางชีวเคมีของเซลล์โฮสต์สำหรับการสืบพันธุ์[15]อัครเป็นสิ่งมีชีวิตที่ประกอบด้วยบุคคลหลายทำงานร่วมกันเป็นหน้าที่เดียวหรือหน่วยทางสังคม [16]

มีการโต้เถียงเกี่ยวกับวิธีที่ดีที่สุดในการกำหนดสิ่งมีชีวิต[17] [18] [19] [20] [21] [22] [23] [24] [25] [26]และแน่นอนว่า คำจำกัดความเป็นสิ่งที่จำเป็น [27] [28] การมีส่วนร่วมหลายอย่าง[29]เป็นการตอบสนองต่อข้อเสนอแนะที่ว่าหมวดหมู่ของ "สิ่งมีชีวิต" อาจไม่เพียงพอในทางชีววิทยา [30] [ ต้องการหน้า ]

ไวรัส[ แก้ไข]

โดยทั่วไปแล้วไวรัสไม่ได้รับการพิจารณาว่าเป็นสิ่งมีชีวิตเนื่องจากไม่สามารถสืบพันธุ์การเจริญเติบโตหรือการเผาผลาญอาหารได้โดยอัตโนมัติ แม้ว่าสิ่งมีชีวิตบางชนิดจะไม่สามารถอยู่รอดได้อย่างอิสระและอาศัยอยู่ในฐานะปรสิตภายในเซลล์ที่ถูกบังคับแต่ก็มีความสามารถในการเผาผลาญและการให้กำเนิดอย่างอิสระ แม้ว่าไวรัสจะมีเอนไซม์และโมเลกุลที่มีลักษณะเฉพาะของสิ่งมีชีวิตเพียงเล็กน้อยแต่ก็ไม่มีการเผาผลาญของตัวเอง พวกเขาไม่สามารถสังเคราะห์และจัดระเบียบสารประกอบอินทรีย์ที่เกิดขึ้นได้ โดยธรรมชาติแล้วสิ่งนี้จะกำหนดกฎของการสืบพันธุ์แบบอิสระ: พวกมันสามารถจำลองแบบได้โดยกลไกของเซลล์โฮสต์เท่านั้น ในแง่นี้พวกมันคล้ายกับสสารที่ไม่มีชีวิต

ในขณะที่ไวรัสไม่มีการเผาผลาญที่เป็นอิสระและโดยปกติจะไม่จัดเป็นสิ่งมีชีวิต แต่ก็มียีนของตัวเองและมีวิวัฒนาการโดยกลไกที่คล้ายคลึงกับกลไกการวิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิต ดังนั้นข้อโต้แย้งที่ว่าไวรัสควรถูกจัดประเภทเป็นสิ่งมีชีวิตคือความสามารถในการวิวัฒนาการและทำซ้ำโดยการประกอบตัวเอง อย่างไรก็ตามนักวิทยาศาสตร์บางคนยืนยันว่าไวรัสไม่ได้วิวัฒนาการหรือแพร่พันธุ์ด้วยตัวเอง แต่ไวรัสจะถูกพัฒนาโดยเซลล์โฮสต์ซึ่งหมายความว่ามีวิวัฒนาการร่วมกันของไวรัสและเซลล์โฮสต์ หากไม่มีเซลล์โฮสต์การวิวัฒนาการของไวรัสจะเป็นไปไม่ได้ สิ่งนี้ไม่เป็นความจริงสำหรับเซลล์ หากไม่มีไวรัสทิศทางของการวิวัฒนาการของเซลล์อาจแตกต่างกันไป แต่อย่างไรก็ตามเซลล์ก็จะสามารถวิวัฒนาการได้ สำหรับการแพร่พันธุ์ไวรัสต้องอาศัยเครื่องจักรของโฮสต์ในการทำซ้ำโดยสิ้นเชิง[31]การค้นพบไวรัสที่มียีนที่เข้ารหัสสำหรับการเผาผลาญพลังงานและการสังเคราะห์โปรตีนทำให้เกิดการถกเถียงกันว่าไวรัสเป็นสิ่งมีชีวิตหรือไม่ การปรากฏตัวของยีนเหล่านี้ชี้ให้เห็นว่าครั้งหนึ่งไวรัสสามารถเผาผลาญได้ อย่างไรก็ตามพบในภายหลังว่ายีนที่เข้ารหัสสำหรับการเผาผลาญพลังงานและโปรตีนมีต้นกำเนิดจากเซลล์ เป็นไปได้มากว่ายีนเหล่านี้ได้มาจากการถ่ายโอนยีนในแนวนอนจากโฮสต์ของไวรัส [31]

เคมี[ แก้]

สิ่งมีชีวิตเป็นระบบทางเคมีที่ซับซ้อนซึ่งจัดขึ้นในลักษณะที่ส่งเสริมการสืบพันธุ์และการวัดความยั่งยืนหรือการอยู่รอด กฎหมายเดียวกันที่ควบคุมสารเคมีที่ไม่มีชีวิตควบคุมกระบวนการทางเคมีของชีวิต โดยทั่วไปเป็นปรากฏการณ์ของสิ่งมีชีวิตทั้งหมดที่กำหนดความเหมาะสมต่อสภาพแวดล้อมดังนั้นการอยู่รอดของยีนที่อาศัยดีเอ็นเอของพวกมัน

สิ่งมีชีวิตมีต้นกำเนิดการเผาผลาญและหน้าที่ภายในอื่น ๆ อีกมากมายอย่างชัดเจนต่อปรากฏการณ์ทางเคมีโดยเฉพาะอย่างยิ่งทางเคมีของโมเลกุลอินทรีย์ขนาดใหญ่ สิ่งมีชีวิตเป็นระบบที่ซับซ้อนของสารประกอบทางเคมีซึ่งผ่านปฏิสัมพันธ์และสิ่งแวดล้อมมีบทบาทหลากหลาย

สิ่งมีชีวิตเป็นระบบเคมีกึ่งปิด แม้ว่าพวกมันจะเป็นหน่วยชีวิตแต่ละหน่วย (ตามคำจำกัดความที่ต้องการ) แต่ก็ไม่ได้อยู่ใกล้กับสิ่งแวดล้อมรอบตัว ในการทำงานพวกเขารับและปล่อยพลังงานอย่างต่อเนื่องAutotrophsผลิตพลังงานที่ใช้งานได้ (ในรูปของสารประกอบอินทรีย์) โดยใช้แสงจากดวงอาทิตย์หรือสารประกอบอนินทรีย์ในขณะที่เฮเทอโรโทรฟรับสารประกอบอินทรีย์จากสิ่งแวดล้อม

หลักธาตุเคมีในสารเหล่านี้เป็นคาร์บอน คุณสมบัติทางเคมีขององค์ประกอบนี้เช่นความสัมพันธ์ที่ดีสำหรับพันธะกับอะตอมขนาดเล็กอื่น ๆ รวมทั้งคาร์บอนอะตอมอื่น ๆ และขนาดที่เล็กทำให้ความสามารถในการสร้างพันธะหลายทำให้มันเหมาะเป็นพื้นฐานของชีวิตอินทรีย์ มันสามารถสร้างสารประกอบสามอะตอมขนาดเล็ก (เช่นคาร์บอนไดออกไซด์ ) เช่นเดียวกับโซ่ขนาดใหญ่ของอะตอมจำนวนมากที่สามารถจัดเก็บข้อมูล ( กรดนิวคลีอิก ) จับเซลล์เข้าด้วยกันและส่งข้อมูล (โปรตีน)

Macromolecules [ แก้ไข]

สารประกอบที่ประกอบขึ้นเป็นสิ่งมีชีวิตอาจแบ่งออกเป็นโมเลกุลขนาดใหญ่และโมเลกุลอื่น ๆ ที่มีขนาดเล็กกว่า กลุ่มที่สี่ของโมเลกุลที่มีกรดนิวคลีอิก , โปรตีน , คาร์โบไฮเดรตและไขมันกรดนิวคลีอิก (ดีเอ็นเอเฉพาะหรือ DNA) จัดเก็บข้อมูลทางพันธุกรรมเป็นลำดับของนิวคลีโอลำดับโดยเฉพาะอย่างยิ่งในสี่ประเภทที่แตกต่างกันของนิวคลีโอ ( adenine , cytosine , guanineและมีน ) กำหนดหลายลักษณะที่เป็นสิ่งมีชีวิต ลำดับแบ่งออกเป็นโคดอนซึ่งแต่ละลำดับเป็นลำดับเฉพาะของนิวคลีโอไทด์สามตัวและสอดคล้องกับกรดอะมิโนชนิดใดชนิดหนึ่ง ดังนั้นลำดับของรหัสดีเอ็นเอสำหรับโปรตีนชนิดใดชนิดหนึ่งซึ่งเนื่องจากคุณสมบัติทางเคมีของกรดอะมิโนมันถูกสร้างขึ้นจึงพับในลักษณะเฉพาะและทำหน้าที่เฉพาะ

ฟังก์ชั่นโปรตีนเหล่านี้ได้รับการยอมรับ:

  1. เอนไซม์ซึ่งกระตุ้นปฏิกิริยาของการเผาผลาญ
  2. โปรตีนโครงสร้างเช่นทูบูลินหรือคอลลาเจน
  3. โปรตีนควบคุมเช่นปัจจัยการถอดความหรือไซลินส์ที่ควบคุมวัฏจักรของเซลล์
  4. โมเลกุลสัญญาณหรือตัวรับเช่นฮอร์โมนบางตัวและตัวรับ
  5. โปรตีนป้องกันซึ่งอาจรวมถึงทุกอย่างจากภูมิคุ้มกันของระบบภูมิคุ้มกันของร่างกายเพื่อให้สารพิษ (เช่นdendrotoxinsของงู) กับโปรตีนที่มีกรดอะมิโนที่ผิดปกติเช่นcanavanine

ฟอสโฟลิปิด bilayer ประกอบขึ้นเป็นเมมเบรนของเซลล์ที่เป็นตัวกั้นซึ่งมีทุกสิ่งภายในเซลล์และป้องกันไม่ให้สารประกอบผ่านเข้าและออกจากเซลล์ได้อย่างอิสระ เนื่องจากความสามารถในการซึมผ่านของเมมเบรนฟอสโฟลิปิดเฉพาะสารประกอบบางชนิดเท่านั้นที่สามารถผ่านได้

โครงสร้าง[ แก้ไข]

สิ่งมีชีวิตทั้งหมดประกอบด้วยหน่วยโครงสร้างที่เรียกว่าเซลล์ ; บางเซลล์มีเซลล์เดียว (เซลล์เดียว) และอื่น ๆ มีหลายหน่วย (หลายเซลล์) สิ่งมีชีวิตหลายเซลล์สามารถเชี่ยวชาญเซลล์เพื่อทำหน้าที่เฉพาะได้ กลุ่มของเซลล์ดังกล่าวเป็นเนื้อเยื่อและในสัตว์เหล่านี้เกิดขึ้นเป็นพื้นฐานสี่ประเภทคือเยื่อบุผิว , วิตกกังวล , เนื้อเยื่อของกล้ามเนื้อและเนื้อเยื่อเกี่ยวพันเนื้อเยื่อหลายชนิดทำงานร่วมกันในรูปแบบของอวัยวะเพื่อสร้างหน้าที่เฉพาะ (เช่นการสูบฉีดเลือดด้วยหัวใจหรือเป็นอุปสรรคต่อสิ่งแวดล้อมเช่นเดียวกับผิวหนัง). รูปแบบนี้ยังคงอยู่ในระดับที่สูงขึ้นกับอวัยวะหลายทำงานเป็นระบบอวัยวะเช่นระบบสืบพันธุ์และระบบย่อยอาหาร สิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ประกอบด้วยระบบอวัยวะหลายระบบซึ่งประสานกันเพื่อให้มีชีวิต

เซลล์[ แก้ไข]

ทฤษฎีเซลล์ , การพัฒนาครั้งแรกในปี 1839 โดยSchleidenและชวานกล่าวว่าสิ่งมีชีวิตทั้งหมดจะประกอบด้วยหนึ่งหรือมากกว่าเซลล์; เซลล์ทั้งหมดมาจากเซลล์ที่มีอยู่ก่อน และเซลล์มีข้อมูลทางพันธุกรรมที่จำเป็นสำหรับการควบคุมการทำงานของเซลล์และสำหรับการส่งข้อมูลไปยังเซลล์รุ่นต่อไป

เซลล์มีสองประเภทคือยูคาริโอตและโปรคาริโอต เซลล์โปรคาริโอตมักเป็นเซลล์เดี่ยวในขณะที่เซลล์ยูคาริโอตมักพบในสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ เซลล์โปรคาริโอตขาดเยื่อหุ้มนิวเคลียร์ดังนั้นดีเอ็นเอจึงหลุดออกจากเซลล์ เซลล์ยูคาริโอตมีเยื่อหุ้มนิวเคลียร์

เซลล์ทั้งหมดไม่ว่าจะเป็นโปรคาริโอหรือ eukaryotic มีเมมเบรนซึ่งห่อหุ้มเซลล์แยกตกแต่งภายในจากสภาพแวดล้อมของสิ่งที่ควบคุมการเคลื่อนไหวในและนอกและรักษาศักย์ไฟฟ้าของเซลล์ ภายในเยื่อหุ้มเซลล์ไซโทพลาซึมที่มีรสเค็ม จะกินเนื้อที่ส่วนใหญ่ของเซลล์ เซลล์ทั้งหมดมี DNA ซึ่งเป็นวัสดุทางพันธุกรรมของยีนและRNAซึ่งมีข้อมูลที่จำเป็นในการสร้างโปรตีนต่างๆเช่นเอนไซม์ซึ่งเป็นกลไกหลักของเซลล์ นอกจากนี้ยังมีสารชีวโมเลกุลชนิดอื่น ๆในเซลล์

เซลล์ทั้งหมดมีลักษณะคล้ายกันหลายประการของ: [32]

  • การสืบพันธุ์โดยการแบ่งเซลล์ ( binary fission , mitosisหรือmeiosis )
  • การใช้เอนไซม์และโปรตีนชนิดอื่น ๆรหัสโดยยีน DNA และทำผ่านmessenger RNAตัวกลางและไรโบโซม
  • การเผาผลาญอาหารรวมทั้งการในวัตถุดิบการสร้างส่วนประกอบของเซลล์แปลงพลังงานโมเลกุลและปล่อยโดยผลิตภัณฑ์ การทำงานของเซลล์ขึ้นอยู่กับความสามารถในการดึงและใช้พลังงานเคมีที่เก็บไว้ในโมเลกุลอินทรีย์ พลังงานนี้จะได้มาจากการเผาผลาญ
  • การตอบสนองต่อสิ่งเร้าภายนอกและภายในเช่นการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิpHหรือระดับสารอาหาร
  • เนื้อหาของเซลล์ที่มีอยู่ภายในเยื่อหุ้มเซลล์ผิวที่มีโปรตีนและไขมัน bilayer

วิวัฒนาการ[ แก้ไข]

บรรพบุรุษร่วมสากลคนสุดท้าย[ แก้ไข]

Precambrian stromatolitesในการก่อ Siyeh, อุทยานแห่งชาติธารน้ำแข็ง ในปี 2002 บทความในวารสารวิทยาศาสตร์Natureชี้ให้เห็นว่าการก่อตัวทางธรณีวิทยา 3.5 Gya (พันล้านปี) เหล่านี้ประกอบด้วยจุลินทรีย์ไซยาโนแบคทีเรียที่ฟอสซิล สิ่งนี้ชี้ให้เห็นว่าพวกมันเป็นหลักฐานของสิ่งมีชีวิตที่เก่าแก่ที่สุดชนิดหนึ่งบนโลก

สุดท้ายที่พบบ่อยบรรพบุรุษสากล (LUCA) เป็นสิ่งมีชีวิตล่าสุดจากสิ่งมีชีวิตทั้งหมดในขณะนี้อาศัยอยู่บนโลกลงมา [33]ดังนั้นจึงเป็นบรรพบุรุษร่วมล่าสุดของสิ่งมีชีวิตปัจจุบันทั้งหมดบนโลก LUCA คาดว่าจะมีชีวิตอยู่ประมาณ3.5 ถึง 3.8 พันล้านปีก่อน (บางช่วงในยุคPaleoarchean ) [34] [35]หลักฐานแรกสุดสำหรับสิ่งมีชีวิตบนโลกคือกราไฟต์ที่พบว่าเป็นไบโอเจนิกในหินตะกอนอายุ 3.7 พันล้านปีที่ค้นพบในกรีนแลนด์ตะวันตก[36]และฟอสซิลเสื่อจุลินทรีย์ พบใน 3480000000 ปีหินทรายค้นพบในออสเตรเลียตะวันตก [37] [38]แม้ว่ากว่า 99 เปอร์เซ็นต์ของสิ่งมีชีวิตทั้งหมดที่เคยอาศัยอยู่บนโลกจะถูกประเมินว่าสูญพันธุ์ไปแล้ว[7] [8]มีความเป็นไปได้ว่าสิ่งมีชีวิตมากกว่าพันล้านชนิดมีอยู่บนโลกในปัจจุบัน การประมาณการและการคาดการณ์สูงสุดถึงหนึ่งล้านล้านสปีชีส์[4]

ข้อมูลเกี่ยวกับการพัฒนาในช่วงต้นของชีวิตรวมถึงข้อมูลจากสาขาต่าง ๆ รวมทั้งธรณีวิทยาและวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์ วิทยาศาสตร์เหล่านี้ให้ข้อมูลเกี่ยวกับประวัติศาสตร์ของโลกและการเปลี่ยนแปลงที่เกิดจากสิ่งมีชีวิต อย่างไรก็ตามข้อมูลจำนวนมากเกี่ยวกับโลกยุคแรกถูกทำลายโดยกระบวนการทางธรณีวิทยาในช่วงเวลาหนึ่ง

สิ่งมีชีวิตทั้งหมดสืบเชื้อสายมาจากบรรพบุรุษร่วมกันหรือกลุ่มยีนของบรรพบุรุษ หลักฐานสำหรับการสืบเชื้อสายทั่วไปอาจพบได้ในลักษณะที่ใช้ร่วมกันระหว่างสิ่งมีชีวิตทุกชนิด ในสมัยของดาร์วินหลักฐานของลักษณะที่ใช้ร่วมกันนั้นขึ้นอยู่กับการสังเกตความคล้ายคลึงทางสัณฐานวิทยาที่มองเห็นได้เท่านั้นเช่นความจริงที่ว่านกทุกตัวมีปีกแม้แต่นกที่บินไม่ได้

มีหลักฐานที่ชัดเจนจากพันธุกรรมว่าสิ่งมีชีวิตทั้งหมดมีบรรพบุรุษร่วมกัน ยกตัวอย่างเช่นทุกยี่ห้อเซลล์ที่มีชีวิตใช้กรดนิวคลีอิกเป็นสารพันธุกรรมของตนและใช้เหมือนกันยี่สิบกรดอะมิโนเป็นอาคารสำหรับโปรตีนสิ่งมีชีวิตทั้งหมดใช้รหัสพันธุกรรมเดียวกัน(โดยมีค่าเบี่ยงเบนเล็กน้อยและหายากมาก) เพื่อแปลลำดับกรดนิวคลีอิกเป็นโปรตีน ความเป็นสากลของลักษณะเหล่านี้แสดงให้เห็นถึงบรรพบุรุษร่วมกันอย่างมากเนื่องจากการเลือกลักษณะเหล่านี้จำนวนมากดูเหมือนจะเป็นไปโดยพลการการถ่ายยีนในแนวนอนทำให้การศึกษาบรรพบุรุษสากลคนสุดท้ายทำได้ยากขึ้น[39] However, the universal use of the same genetic code, same nucleotides, and same amino acids makes the existence of such an ancestor overwhelmingly likely.[40]

Phylogeny[edit]

LUA

Chlorobacteria (accepted name = Chloroflexi)

Hadobacteria (= Deinococcus-Thermus group)

Glycobacteria

Cyanobacteria

Gracilicutes

Spirochaetae

Sphingobacteria

Fibrobacteres

Chlorobi

Bacteroidetes

Planctobacteria

Planctomycetes

Chlamydiae

Lentisphaerae

Verrucomicrobia

Proteobacteria
Geobacteria

Deferribacteres

Acidobacteria

Thiobacteria

Deltaproteobacteria

Epsilonproteobacteria

Rhodobacteria

Alphaproteobacteria

Chromatibacteria

Betaproteobacteria

Gammaproteobacteria

Unibacteria
Eurybacteria

Thermotogae

Fusobacteria

Negativicutes

Endobacteria (=Firmicutes, Mollicutes)

Actinobacteria

Neomura

Archaea

Eukarya

Location of the root[edit]

The LUCA used the Wood–Ljungdahl or reductive acetyl–CoA pathway to fix carbon.

The most commonly accepted location of the root of the tree of life is between a monophyletic domain Bacteria and a clade formed by Archaea and Eukaryota of what is referred to as the "traditional tree of life" based on several molecular studies.[41][42][43][44][45][46] A very small minority of studies have concluded differently, namely that the root is in the domain Bacteria, either in the phylum Firmicutes[47] or that the phylum Chloroflexi is basal to a clade with Archaea and Eukaryotes and the rest of Bacteria as proposed by Thomas Cavalier-Smith.[48]

Research published in 2016, by William F. Martin, by genetically analyzing 6.1 million protein-coding genes from sequenced prokaryotic genomes of various phylogenetic trees, identified 355 protein clusters from amongst 286,514 protein clusters that were probably common to the LUCA. The results "depict LUCA as anaerobic, CO2-fixing, H2-dependent with a Wood–Ljungdahl pathway (the reductive acetyl-coenzyme A pathway), N2-fixing and thermophilic. LUCA's biochemistry was replete with FeS clusters and radical reaction mechanisms. Its cofactors reveal dependence upon transition metals, flavins, S-adenosyl methionine, coenzyme A, ferredoxin, molybdopterin, corrins and selenium. Its genetic code required nucleoside modifications and S-adenosylmethionine-dependent methylations." The results depict methanogenic clostria as a basal clade in the 355 lineages examined, and suggest that the LUCA inhabited an anaerobic hydrothermal vent setting in a geochemically active environment rich in H2, CO2, and iron.[9] However, the identification of these genes as being present in LUCA was criticized, suggesting that many of the proteins assumed to be present in LUCA represent later horizontal gene transfers between archaea and bacteria.[49]

Reproduction[edit]

Sexual reproduction is widespread among current eukaryotes, and was likely present in the last common ancestor.[50] This is suggested by the finding of a core set of genes for meiosis in the descendants of lineages that diverged early from the eukaryotic evolutionary tree.[51] and Malik et al.[52] It is further supported by evidence that eukaryotes previously regarded as "ancient asexuals", such as Amoeba, were likely sexual in the past, and that most present day asexual amoeboid lineages likely arose recently and independently.[53]

In prokaryotes, natural bacterial transformation involves the transfer of DNA from one bacterium to another and integration of the donor DNA into the recipient chromosome by recombination. Natural bacterial transformation is considered to be a primitive sexual process and occurs in both bacteria and archaea, although it has been studied mainly in bacteria. Transformation is clearly a bacterial adaptation and not an accidental occurrence, because it depends on numerous gene products that specifically interact with each other to enter a state of natural competence to perform this complex process.[54] Transformation is a common mode of DNA transfer among prokaryotes.[55]

Horizontal gene transfer[edit]

The ancestry of living organisms has traditionally been reconstructed from morphology, but is increasingly supplemented with phylogenetics – the reconstruction of phylogenies by the comparison of genetic (DNA) sequence.

Sequence comparisons suggest recent horizontal transfer of many genes among diverse species including across the boundaries of phylogenetic "domains". Thus determining the phylogenetic history of a species can not be done conclusively by determining evolutionary trees for single genes.[56]

Biologist Peter Gogarten suggests "the original metaphor of a tree no longer fits the data from recent genome research", therefore "biologists (should) use the metaphor of a mosaic to describe the different histories combined in individual genomes and use (the) metaphor of a net to visualize the rich exchange and cooperative effects of HGT among microbes."[57]

Future of life (cloning and synthetic organisms)[edit]

Modern biotechnology is challenging traditional concepts of organism and species. Cloning is the process of creating a new multicellular organism, genetically identical to another, with the potential of creating entirely new species of organisms. Cloning is the subject of much ethical debate.

In 2008, the J. Craig Venter Institute assembled a synthetic bacterial genome, Mycoplasma genitalium, by using recombination in yeast of 25 overlapping DNA fragments in a single step. The use of yeast recombination greatly simplifies the assembly of large DNA molecules from both synthetic and natural fragments.[58] Other companies, such as Synthetic Genomics, have already been formed to take advantage of the many commercial uses of custom designed genomes.

See also[edit]

  • Earliest known life forms

References[edit]

  1. ^ a b Mosby's Dictionary of Medicine, Nursing and Health Professions (10th ed.). St. Louis, Missouri: Elsevier. 2017. p. 1281. ISBN 9780323222051.
  2. ^ Hine, RS. (2008). A dictionary of biology (6th ed.). Oxford: Oxford University Press. p. 461. ISBN 978-0-19-920462-5.
  3. ^ Cavalier-Smith T. (1987). "The origin of eukaryotic and archaebacterial cells". Annals of the New York Academy of Sciences. 503 (1): 17–54. Bibcode:1987NYASA.503...17C. doi:10.1111/j.1749-6632.1987.tb40596.x. PMID 3113314. S2CID 38405158.
  4. ^ a b Brendan B. Larsen; Elizabeth C. Miller; Matthew K. Rhodes; John J. Wiens (September 2017). "Inordinate Fondness Multiplied and Distributed:The Number of Species on Earth and the New Pie of Life" (PDF). The Quarterly Review of Biology. 92 (3): 230. Retrieved 11 November 2019.
  5. ^ Anderson, Alyssa M. (2018). "Describing the Undiscovered". Chironomus: Journal of Chironomidae Research (31): 2–3. doi:10.5324/cjcr.v0i31.2887.
  6. ^ Kunin, W.E.; Gaston, Kevin, eds. (1996). The Biology of Rarity: Causes and consequences of rare – common differences. ISBN 978-0-412-63380-5. Retrieved 26 May 2015.
  7. ^ a b Stearns, Beverly Peterson; Stearns, S.C.; Stearns, Stephen C. (2000). Watching, from the Edge of Extinction. Yale University Press. p. preface x. ISBN 978-0-300-08469-6. Retrieved 30 May 2017.
  8. ^ a b Novacek, Michael J. (8 November 2014). "Prehistory's Brilliant Future". New York Times. Retrieved 25 December 2014.
  9. ^ a b Weiss, Madeline C.; Sousa, Filipa L.; Mrnjavac, Natalia; Neukirchen, Sinje; Roettger, Mayo; Nelson-Sathi, Shijulal; Martin, William F. (2016). "The physiology and habitat of the last universal common ancestor". Nature Microbiology. 1 (9): 16116. doi:10.1038/nmicrobiol.2016.116. PMID 27562259. S2CID 2997255.
  10. ^ Wade, Nicholas (25 July 2016). "Meet Luca, the Ancestor of All Living Things". New York Times. Retrieved 25 July 2016.
  11. ^ ὄργανον. Liddell, Henry George; Scott, Robert; A Greek–English Lexicon at the Perseus Project
  12. ^ "organism". Online Etymology Dictionary.
  13. ^ Kant I., Critique of Judgment: §64.
  14. ^ "organism". Chambers 21st Century Dictionary (online ed.). 1999.
  15. ^ "organism". Oxford English Dictionary (Online ed.). Oxford University Press. 2004. (Subscription or participating institution membership required.)
  16. ^ Kelly, Kevin (1994). Out of control: the new biology of machines, social systems and the economic world. Boston: Addison-Wesley. pp. 98. ISBN 978-0-201-48340-6.
  17. ^ Dupré, J. (2010). "The polygenomic organism". The Sociological Review. 58: 19–99. doi:10.1111/j.1467-954X.2010.01909.x. S2CID 142512990.
  18. ^ Folse Hj, 3.; Roughgarden, J. (2010). "What is an individual organism? A multilevel selection perspective". The Quarterly Review of Biology. 85 (4): 447–472. doi:10.1086/656905. PMID 21243964. S2CID 19816447.CS1 maint: numeric names: authors list (link)
  19. ^ Pradeu, T. (2010). "What is an organism? An immunological answer". History and Philosophy of the Life Sciences. 32 (2–3): 247–267. PMID 21162370.
  20. ^ Clarke, E. (2010). "The problem of biological individuality". Biological Theory. 5 (4): 312–325. doi:10.1162/BIOT_a_00068. S2CID 28501709.
  21. ^ Gardner, A.; Grafen, A. (2009). "Capturing the superorganism: A formal theory of group adaptation". Journal of Evolutionary Biology. 22 (4): 659–671. doi:10.1111/j.1420-9101.2008.01681.x. PMID 19210588. S2CID 8413751.
  22. ^ Michod, R E (1999). Darwinian dynamics: evolutionary transitions in fitness and individuality. Princeton University Press. ISBN 978-0-691-05011-9.
  23. ^ Queller, D.C.; J.E. Strassmann (2009). "Beyond society: the evolution of organismality". Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences. 364 (1533): 3143–3155. doi:10.1098/rstb.2009.0095. PMC 2781869. PMID 19805423.
  24. ^ Santelices B. (1999). "How many kinds of individual are there?". Trends in Ecology & Evolution. 14 (4): 152–155. doi:10.1016/s0169-5347(98)01519-5. PMID 10322523.
  25. ^ Wilson, R (2007). "The biological notion of individual". Stanford Encyclopedia of Philosophy.
  26. ^ Longo, Giuseppe; Montévil, Maël (2014). Perspectives on Organisms – Springer. Lecture Notes in Morphogenesis. doi:10.1007/978-3-642-35938-5. ISBN 978-3-642-35937-8. S2CID 27653540.
  27. ^ Pepper, J.W.; M.D. Herron (2008). "Does biology need an organism concept?". Biological Reviews. 83 (4): 621–627. doi:10.1111/j.1469-185X.2008.00057.x. PMID 18947335. S2CID 4942890.
  28. ^ Wilson, J (2000). "Ontological butchery: organism concepts and biological generalizations". Philosophy of Science. 67: 301–311. doi:10.1086/392827. JSTOR 188676. S2CID 84168536.
  29. ^ Bateson, P. (2005). "The return of the whole organism". Journal of Biosciences. 30 (1): 31–39. doi:10.1007/BF02705148. PMID 15824439. S2CID 26656790.
  30. ^ Dawkins, Richard (1982). The Extended Phenotype. Oxford University Press. ISBN 978-0-19-286088-0.
  31. ^ a b Moreira, D.; López-García, P.N. (2009). "Ten reasons to exclude viruses from the tree of life". Nature Reviews Microbiology. 7 (4): 306–311. doi:10.1038/nrmicro2108. PMID 19270719. S2CID 3907750.
  32. ^ The Universal Features of Cells on Earth in Chapter 1 of Molecular Biology of the Cell fourth edition, edited by Bruce Alberts (2002) published by Garland Science.
  33. ^ Theobald, D.L.I (2010), "A formal test of the theory of universal common ancestry", Nature, 465 (7295): 219–222, Bibcode:2010Natur.465..219T, doi:10.1038/nature09014, PMID 20463738, S2CID 4422345
  34. ^ Doolittle, W.F. (2000), "Uprooting the tree of life" (PDF), Scientific American, 282 (6): 90–95, Bibcode:2000SciAm.282b..90D, doi:10.1038/scientificamerican0200-90, PMID 10710791, archived from the original (PDF) on 31 January 2011.
  35. ^ Glansdorff, N.; Xu, Y; Labedan, B. (2008), "The Last Universal Common Ancestor: Emergence, constitution and genetic legacy of an elusive forerunner", Biology Direct, 3: 29, doi:10.1186/1745-6150-3-29, PMC 2478661, PMID 18613974.
  36. ^ Yoko Ohtomo; Takeshi Kakegawa; Akizumi Ishida; Toshiro Nagase; Minik T. Rosing (8 December 2013). "Evidence for biogenic graphite in early Archaean Isua metasedimentary rocks". Nature Geoscience. 7 (1): 25–28. Bibcode:2014NatGe...7...25O. doi:10.1038/ngeo2025.
  37. ^ Borenstein, Seth (13 November 2013). "Oldest fossil found: Meet your microbial mom". AP News. Retrieved 15 November 2013.
  38. ^ Noffke, Nora; Christian, Daniel; Wacey, David; Hazen, Robert M. (8 November 2013). "Microbially Induced Sedimentary Structures Recording an Ancient Ecosystem in the ca. 3.48 Billion-Year-Old Dresser Formation, Pilbara, Western Australia". Astrobiology. 13 (12): 1103–1124. Bibcode:2013AsBio..13.1103N. doi:10.1089/ast.2013.1030. PMC 3870916. PMID 24205812.
  39. ^ Doolittle, W. Ford (2000). "Uprooting the tree of life" (PDF). Scientific American. 282 (6): 90–95. Bibcode:2000SciAm.282b..90D. doi:10.1038/scientificamerican0200-90. PMID 10710791. Archived from the original (PDF) on 7 September 2006.
  40. ^ Theobald, Douglas L. (13 May 2010), "A formal test of the theory of universal common ancestry", Nature, 465 (7295): 219–222, Bibcode:2010Natur.465..219T, doi:10.1038/nature09014, ISSN 0028-0836, PMID 20463738, S2CID 4422345.
  41. ^ Brown, J.R.; Doolittle, W.F. (1995). "Root of the Universal Tree of Life Based on Ancient Aminoacyl-tRNA Synthetase Gene Duplications". Proc Natl Acad Sci U S A. 92 (7): 2441–2445. Bibcode:1995PNAS...92.2441B. doi:10.1073/pnas.92.7.2441. PMC 42233. PMID 7708661.
  42. ^ Gogarten, J.P.; Kibak, H.; Dittrich, P.; Taiz, L.; Bowman, E.J.; Bowman, B.J.; Manolson, M.F.; et al. (1989). "Evolution of the Vacuolar H+-ATPase: Implications for the Origin of Eukaryotes". Proc Natl Acad Sci U S A. 86 (17): 6661–6665. Bibcode:1989PNAS...86.6661G. doi:10.1073/pnas.86.17.6661. PMC 297905. PMID 2528146.
  43. ^ Gogarten, J.P.; Taiz, L. (1992). "Evolution of Proton Pumping ATPases: Rooting the Tree of Life". Photosynthesis Research. 33 (2): 137–146. doi:10.1007/BF00039176. PMID 24408574. S2CID 20013957.
  44. ^ Gribaldo, S; Cammarano, P (1998). "The Root of the Universal Tree of Life Inferred from Anciently Duplicated Genes Encoding Components of the Protein-Targeting Machinery". Journal of Molecular Evolution. 47 (5): 508–516. Bibcode:1998JMolE..47..508G. doi:10.1007/pl00006407. PMID 9797401. S2CID 21087045.
  45. ^ Iwabe, Naoyuki; Kuma, Kei-Ichi; Hasegawa, Masami; Osawa, Syozo; Miyata Source, Takashi; Hasegawa, Masami; Osawa, Syozo; Miyata, Takashi (1989). "Evolutionary Relationship of Archaebacteria, Eubacteria, and Eukaryotes Inferred from Phylogenetic Trees of Duplicated Genes". Proc Natl Acad Sci U S A. 86 (23): 9355–9359. Bibcode:1989PNAS...86.9355I. doi:10.1073/pnas.86.23.9355. PMC 298494. PMID 2531898.
  46. ^ Boone, David R.; Castenholz, Richard W.; Garrity, George M., eds. (2001). The Archaea and the Deeply Branching and Phototrophic Bacteria. Bergey's Manual of Systematic Bacteriology. Springer. doi:10.1007/978-0-387-21609-6. ISBN 978-0-387-21609-6. S2CID 41426624.[page needed]
  47. ^ Valas, R.E.; Bourne, P.E. (2011). "The origin of a derived superkingdom: how a gram-positive bacterium crossed the desert to become an archaeon". Biology Direct. 6: 16. doi:10.1186/1745-6150-6-16. PMC 3056875. PMID 21356104.
  48. ^ Cavalier-Smith T (2006). "Rooting the tree of life by transition analyses". Biology Direct. 1: 19. doi:10.1186/1745-6150-1-19. PMC 1586193. PMID 16834776.
  49. ^ Gogarten, JP; Deamer, D (November 2016). "Is LUCA a thermophilic progenitor?". Nat Microbiol. 1 (12): 16229. doi:10.1038/nmicrobiol.2016.229. PMID 27886195. S2CID 205428194.
  50. ^ Dacks J; Roger AJ (June 1999). "The first sexual lineage and the relevance of facultative sex". J. Mol. Evol. 48 (6): 779–783. Bibcode:1999JMolE..48..779D. doi:10.1007/PL00013156. PMID 10229582. S2CID 9441768.
  51. ^ Ramesh MA; Malik SB; Logsdon JM (January 2005). "A phylogenomic inventory of meiotic genes; evidence for sex in Giardia and an early eukaryotic origin of meiosis". Curr. Biol. 15 (2): 185–191. doi:10.1016/j.cub.2005.01.003. PMID 15668177. S2CID 17013247.
  52. ^ Malik SB; Pightling AW; Stefaniak LM; Schurko AM; Logsdon JM (2008). "An expanded inventory of conserved meiotic genes provides evidence for sex in Trichomonas vaginalis". PLOS ONE. 3 (8): e2879. Bibcode:2008PLoSO...3.2879M. doi:10.1371/journal.pone.0002879. PMC 2488364. PMID 18663385.
  53. ^ Lahr DJ; Parfrey LW; Mitchell EA; Katz LA; Lara E (July 2011). "The chastity of amoebae: re-evaluating evidence for sex in amoeboid organisms". Proc. Biol. Sci. 278 (1715): 2081–2090. doi:10.1098/rspb.2011.0289. PMC 3107637. PMID 21429931.
  54. ^ Chen I; Dubnau D (March 2004). "DNA uptake during bacterial transformation". Nat. Rev. Microbiol. 2 (3): 241–249. doi:10.1038/nrmicro844. PMID 15083159. S2CID 205499369.
  55. ^ Johnsborg O; Eldholm V; Håvarstein LS (December 2007). "Natural genetic transformation: prevalence, mechanisms and function". Res. Microbiol. 158 (10): 767–778. doi:10.1016/j.resmic.2007.09.004. PMID 17997281.
  56. ^ Oklahoma State – Horizontal Gene Transfer
  57. ^ Peter Gogarten. "Horizontal Gene Transfer – A New Paradigm for Biology". esalenctr.org. Retrieved 20 August 2011.
  58. ^ Gibsona, Daniel G.; Benders, Gwynedd A.; Axelroda, Kevin C.; et al. (2008). "One-step assembly in yeast of 25 overlapping DNA fragments to form a complete synthetic Mycoplasma genitalium genome". PNAS. 105 (51): 20404–20409. Bibcode:2008PNAS..10520404G. doi:10.1073/pnas.0811011106. PMC 2600582. PMID 19073939.

External links[edit]

  • BBCNews: 27 September 2000, When slime is not so thick Citat: "It means that some of the lowliest creatures in the plant and animal kingdoms, such as slime and amoeba, may not be as primitive as once thought"
    • SpaceRef.com, July 29, 1997: Scientists Discover Methane Ice Worms On Gulf Of Mexico Sea Floor
      • The Eberly College of Science: Methane Ice Worms discovered on Gulf of Mexico Sea Floor download Publication-quality photos
    • Artikel, 2000: Methane Ice Worms: Hesiocaeca methanicola. Colonizing Fossil Fuel Reserves
    • SpaceRef.com, May 04, 2001: Redefining "Life as We Know it" Hesiocaeca methanicola In 1997, Charles Fisher, professor of biology at Penn State, discovered this remarkable creature living on mounds of methane ice under half a mile of ocean on the floor of the Gulf of Mexico.
  • BBCNews, 18 December 2002, 'Space bugs' grown in lab Citat: "Bacillus simplex and Staphylococcus pasteuri...Engyodontium album The strains cultured by Dr Wainwright seemed to be resistant to the effects of UV – one quality required for survival in space"
  • BBCNews, 19 June 2003, Ancient organism challenges cell evolution Citat: "It appears that this organelle has been conserved in evolution from prokaryotes to eukaryotes, since it is present in both"
  • Interactive Syllabus for General Biology – BI 04, Saint Anselm College, Summer 2003
  • Jacob Feldman: Stramenopila
  • NCBI Taxonomy entry: root
  • Saint Anselm College: Survey of representatives of the major Kingdoms Citat: "Number of kingdoms has not been resolved...Bacteria present a problem with their diversity...Protista present a problem with their diversity...",
  • Species 2000 Indexing the world's known species. Species 2000 has the objective of enumerating all known species of plants, animals, fungi and microbes on Earth as the baseline dataset for studies of global biodiversity. It will also provide a simple access point enabling users to link from here to other data systems for all groups of organisms, using direct species-links.
  • The largest organism in the world may be a fungus carpeting nearly 10 square kilometers of an Oregon forest, and may be as old as 10500 years.
  • The Tree of Life
  • Frequent questions from kids about life and their answers