Doména (biologie)
Doména nebo také nadříše (či zřídka impérium[1]) je obvykle nejvyšší používaná taxonomická kategorie (vyjma někdy užívané superdomény Neomura).
Počet domén
Podle třídoménového systému se rozeznávají tři domény, základní větve života:
- archea (Archaea, postaru Archaebacteria)
- bakterie (Bacteria, postaru Eubacteria)
- eukaryota (Eukaryota, též Eukarya, česky též někdy jaderní).[pozn. 1]
Stávající hypotézy o původu života a jejich podpůrné analýzy zatím nedokážou spolehlivě určit, které z domén lze jednoznačně považovat za fylogeneticky nepřirozené, v žádné z hypotéz však nevznikly z posledního společného předka všechny tři jejich vývojové linie nezávisle na sobě. Přirozenost je nejvíce zpochybňována u archeí, neboť mnohé analýzy podporují představu, že eukaryota se odvětvují uvnitř nich. Odtud plyne i nízká podpora pro případné vyšší taxony; jako nadějnější se v současnosti jeví hypotéza přirozené skupiny Neomura (sdružující Archea a Eukaryota),[3] naopak jako málo pravděpodobná přirozenost dříve upřednostňovaných prokaryot (Prokaryota, česky též prvojaderní, jakožto skupina sdružující archea a bakterie, tedy organismy bez pravého buněčného jádra).
Přibližně od r. 2010 se mluví (zatím hypoteticky) o čtvrté doméně. Tvoří ji (nebo pozůstatek po ní) skupina jaderně-cytoplazmatických virů s velkou DNA označovaná NCLDV (z anglického nucleocytoplasmic large DNA viruses). Velký genom virů rodu Mimivirus jako typických zástupců skupiny umožnil provést molekulárně biologické srovnání s ostatními doménami, poskytující indicie pro fylogenetické vyčlenění této domény.[4][5][6][7] Existence nové domény je zatím přijímána skepticky.[8][9] Existují i studie naznačující, že dosud neznámých domén (s pozůstatky ve formě virů) by mohlo být více.[10]
Někdy se pojem domény používá jako formální kategorie bez fylogenetického obsahu, což umožňuje do čtvrté domény zařazovat např. hypotetické předky eukaryotické buňky („Urkaryotes“), z nichž vznikla eukaryotická buňka teprve endosymbiózou mitochondrie.[11]
Původ názvu
Taxon „doména“ poprvé zavedli v roce 1990 vědci Carl Woese, Otto Kandler a Mark Wheelis, a to ve své studii Towards a natural system of organisms: proposal for the domains Archaea, Bacteria, and Eucarya.[12]
Slovo doména pochází z latinského dominium, jež odpovídá významu slov „vlastnictví“, „držení“, ale též „vláda“ a „panství“.[13]
Srovnání tří domén života
Tři základní domény života některé své rysy sdílejí a některé se naopak liší. Následující tabulky uvádí některé významné rozdíly a podobnosti mezi třemi fundamentálními skupinami života.
znak | přítomen u bakterií | přítomen u archeí | přítomen u eukaryot |
fylogenetické postavení[13] | asi nezávislá skupina | blízko k eukaryotům | blízko k archeím |
rozmnožování[13] | nepohlavní | nepohlavní | nepohlavní i pohlavní |
výživa[13] | autotrofie (foto či chemo), heterotrofie (foto či chemo) | chemoautotrofní či chemoheterotrofní | obligátně chemoheterotrofní či obligátně fotoautotrofní |
znak | přítomen u bakterií | přítomen u archeí | přítomen u eukaryot |
velikost buněk[14] | často 10× menší než u eukaryot | často 10× menší než u eukaryot | často 10× větší než u ostatních domén |
typ buněk[13] | prokaryotický | prokaryotický | eukaryotický |
pravé buněčné jádro[15] | NE[pozn. 2] | NE | ANO |
typ ribozomů[13] | 70S | 70S | 80S |
stavební látka bičíků | flagelin | flagelin | tubulin |
přítomnost membránou obalených organel (systém vnitřních membrán)[15] | NE[pozn. 2] | NE[pozn. 3] | ANO |
přítomnost cytoskeletu[20][21] | jen v menší míře | jen v menší míře[pozn. 3] | ANO |
peptidoglykan v buněčné stěně[15] | ANO | NE | NE |
vazba na lipidech v cytoplazmatické membráně[13][22] | esterová vazba | etherová vazba | esterová vazba |
znak | přítomen u bakterií | přítomen u archeí | přítomen u eukaryot |
chromozom[15][20] | zpravidla cirkulární (vzácně lineární[23]) | cirkulární | více lineárních |
přítomnost intronů (nekódující DNA)[15] | zřídka[24][25] | u některých genů[26][27][28] | ANO |
přítomnost nukleozomů a histonů na chromozomech[15] | NE | ANO | ANO |
přítomnost operonů v genomu[15] | ANO | ANO | NE |
znak | přítomen u bakterií | přítomen u archeí | přítomen u eukaryot |
přítomnost transkripčního faktoru TBP[15] | NE | ANO | ANO |
počet RNA polymeráz[15] | jedna | více | více |
mRNA nesoucí informaci pro syntézu více proteinů[15][29] | ANO | ANO | NE |
start kodon[13][15] | N-formylmethionin | methionin | methionin (ale v plastidech a mitochondriích formylmethionin) |
Poznámky
- Parakaryota, představovaná jediným popsaným druhem Parakaryon myojinensis s unikátní buněčnou strukturou,[2] nelze považovat za samostatnou doménu, ale vzhledem k nedostatku molekulárních dat za buněčný organismus incertae sedis, u kterého mohou budoucí analýzy prokázat příslušnost k jedné ze známých domén
- Existují však výjimky: U planktomycet a poribakterií byly nalezeny membránové struktury (kompartmenty), některé připomínají eukaryotické buněčné jádro (u rodu Gemmata má dokonce toto jádro dvojitou membránu a póry).[16][17][18]
- Archea skupiny Asgard obsahují primitivní endomembránový systém i primitivní aktinový cytoskelet. Jsou to vedle molekulárních analýz genomu další podpůrné argumenty pro hypotézu, považující prvního eukaryotického předka za chiméru vzniklou tím, že archeální jedinec blízký skupině Lokiarchaeota se spojil s bakteriálním partnerem, ze kterého vznikla mitochondrie. Doména Archaea by tak byla parafyletická.[19]
Reference
- KALINA, Tomáš; VÁŇA, Jiří. Sinice, řasy, houby, mechorosty a podobné organismy v současné biologii. Praha: Karolinum, 2005. 606 s. ISBN 80-246-1036-1.
- YAMAGUCHI, Masashi; MORI, Yuko; KOZUKA, Yoshimichi; OKADA, Hitoshi; UEMATSU, Katsuyuki; TAME, Akihiro; FURUKAWA, Hiromitsu. Prokaryote or eukaryote? A unique microorganism from the deep sea. S. 423–431. Journal of Electron Microscopy [online]. The Japanese Society of Microscopy in Oxford University Press, 2012-09-28 [cit. 2021-09-30]. Svazek 61, čís. 6, s. 423–431. Dostupné online. ISSN 2050-5701. DOI 10.1093/jmicro/dfs062. PMID 23024290. (anglicky)
- RAYMANN, Kasie; BROCHIER-ARMANET, Céline; GRIBALDO, Simonetta. The two-domain tree of life is linked to a new root for the Archaea. S. 6670–6675. Proceedings of the National Academy of Sciences USA (PNAS) [online]. 11. květen 2015. Svazek 112, čís. 21, s. 6670–6675. Dostupné online. ISSN 1091-6490. DOI 10.1073/pnas.1420858112. (anglicky)
- BOYER, Mickaël; MADOUI, Mohammed-Amine; GIMENEZ, Gregory, Bernard La Scola, Didier Raoult. Phylogenetic and Phyletic Studies of Informational Genes in Genomes Highlight Existence of a 4th Domain of Life Including Giant Viruses. E15530. PLoS One [online]. 2. prosinec 2010 [cit. 2011-05-03]. Svazek 5, čís. 12. Dostupné online. PDF . ISSN 1932-6203. DOI 10.1371/journal.pone.0015530. (anglicky)
- COLSON, Philippe; GIMENEZ, Gregory; BOYER, Mickaël, Ghislain Fournous, Didier Raoult. The Giant Cafeteria roenbergensis Virus That Infects a Widespread Marine Phagocytic Protist Is a New Member of the Fourth Domain of Life. E18935. PLoS One [online]. 29. duben 2011 [cit. 2011-05-03]. Svazek 6, čís. 4. Dostupné online. PDF . ISSN 1932-6203. DOI 10.1371/journal.pone.0018935. (anglicky)
- NASIR, Arshan; Kyung Mo Kim; CAETANO-ANOLLES, Gustavo. Giant viruses coexisted with the cellular ancestors and represent a distinct supergroup along with superkingdoms Archaea, Bacteria and Eukarya. S. 1–34. BMC Evolutionary Biology [online]. 24. srpen 2012 [cit. 2012-08-31]. Svazek 12, čís. 156, s. 1–34. Dostupné online. PDF . ISSN 1471-2148. DOI 10.1186/1471-2148-12-156. (anglicky)
- Study of giant viruses shakes up tree of life (popularizační článek k předchozí referenci). PhysOrg, 13. září 2012. PDF: (anglicky)
- http://www.rense.com/general58/dorth.htm
- WILLIAMS, Tom A.; EMBLEY, T. Martin; HEINZ, Eva. Informational Gene Phylogenies Do Not Support a Fourth Domain of Life for Nucleocytoplasmic Large DNA Viruses. S. 1–11, e21080. PLoS ONE [online]. 16. červen 2011. Svazek 6, čís. 6, s. 1–11. Dostupné online. PDF . ISSN 1932-6203. DOI 10.1371/journal.pone.0021080. (anglicky)
- WU, Dongying; WU, Martin; HALPERN, Aaron, Douglas B. Rusch, Shibu Yooseph, Marvin Frazier, J. Craig Venter, Jonathan A. Eisen. Stalking the Fourth Domain in Metagenomic Data: Searching for, Discovering, and Interpreting Novel, Deep Branches in Marker Gene Phylogenetic Trees. E18011. PLoS One [online]. 18. březen 2011 [cit. 2011-05-03]. Svazek 6, čís. 3. Dostupné online. PDF . ISSN 1932-6203. DOI 10.1371/journal.pone.0018011. (anglicky)
- http://www.mansfield.ohio-state.edu/~sabedon/black09.htm Archivováno 7. 9. 2008 na Wayback Machine – neplatný odkaz !
- Woese CR, Kandler O, Wheelis ML. Towards a natural system of organisms: proposal for the domains Archaea, Bacteria, and Eucarya. Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 1990, roč. 87, čís. 12, s. 4576–9. Dostupné online. PMID 2112744.
- ROSYPAL, Stanislav. Nový přehled biologie. [s.l.]: Scientia, 2003. S. 797.
- Journey into the Cell; Eukaryotic and Prokaryotic Cells [online]. Dostupné online.
- THE BACTERIAL CELL (Bacteriology, Chapter one) [online]. University of South Carolina. Dostupné online.
- FUERST, John A. Intracellular Compartmentation in Planctomycetes. Annual Review of Microbiology. 2005-05-23, roč. 59, s. 299–328. Dostupné online. DOI 10.1146/annurev.micro.59.030804.121258.
- LINDSAY, Margaret R., Richard I. Webb, Marc Strous, Mike S. Jetten, Margaret K. Butler, Rebecca J. Forde, John A. Fuerst. Cell compartmentalisation in planctomycetes: novel types of structural organisation for the bacterial cell. Archives of Microbiology. 2004-02-19, roč. 175, čís. 6, s. 413–429. Dostupné online. DOI 10.1007/s002030100280.[nedostupný zdroj]
- SANTARELLA-MELLWIG, Rachel; FRANKE, Josef; JAEDICKE, Andreas, Matyas Gorjanacz, Ulrike Bauer, Aidan Budd, Iain W. Mattaj, Damien P. Devos. The Compartmentalized Bacteria of the Planctomycetes-Verrucomicrobia-Chlamydiae Superphylum Have Membrane Coat-Like Proteins. S. e1000281. PLoS Biology [online]. 19. leden 2010 [cit. 2010-01-21]. Svazek 8, čís. 1, s. e1000281. Dostupné online. PDF . ISSN 1545-7885. DOI 10.1371/journal.pbio.1000281. (anglicky)
- EME, Laura; ETTEMA, Thijs J. G. The eukaryotic ancestor shapes up. S. 352–353. Nature [online]. Springer Nature Limited, 3. říjen 2018. Svazek 562, čís. 7727, s. 352–353. Dostupné online. ISSN 1476-4687. (anglicky)
- Archivovaná kopie. www.ucmp.berkeley.edu [online]. [cit. 2008-09-05]. Dostupné v archivu pořízeném dne 2007-02-05.
- SHIH, Yu-Ling, Lawrence Rothfield. The Bacterial Cytoskeleton. Microbiology and Molecular Biology Reviews. 2006-09, roč. 70, čís. 3, s. 729–754. Dostupné online [cit. 2008-08-29]. DOI 10.1128/MMBR.00017-06.
- DE ROSA, M, A Gambacorta, A Gliozzi. Structure, biosynthesis, and physicochemical properties of archaebacterial lipids. Microbiological Reviews. 1986-03, roč. 50, čís. 1, s. 70–80. Dostupné online. ISSN 0146-0749. PMID 3083222.
- CASJENS, Sherwood, Wai Mun Huang. Linear chromosomal physical and genetic map of Borrelia burgdorferi, the Lyme disease agent. Molecular Microbiology. 1993, roč. 8, čís. 5, s. 967–980. Dostupné online [cit. 2008-08-30]. DOI 10.1111/j.1365-2958.1993.tb01641.x.
- Belfort M, Reaban ME, Coetzee T, Dalgaard JZ. Prokaryotic introns and inteins: a panoply of form and function. J. Bacteriol. 1995, roč. 177, čís. 14, s. 3897–903. Dostupné online. (anglicky)
- MOHR, G.; GHANEM, E.; LAMBOWITZ, A. M. Mechanisms Used for Genomic Proliferation by Thermophilic Group II Introns. E1000391. PLoS Biology [online]. 8. červen 2010. Svazek 8, čís. 6. Dostupné online. PDF . DOI 10.1371/journal.pbio.1000391. (anglicky)
- Lykke-Andersen J., Aagaard C., Semionenkov M., Garrett R. A. Archaeal introns: splicing, intercellular mobility and evolution. Trends Biochem. Sci. September 1997, roč. 22, čís. 9, s. 326–31. PMID 9301331.
- Watanabe Y., Yokobori S., Inaba T., et al. Introns in protein-coding genes in Archaea. FEBS Lett. January 2002, roč. 510, čís. 1–2, s. 27–30. PMID 11755525.
- Yoshinari S., Itoh T., Hallam S. J., et al. Archaeal pre-mRNA splicing: a connection to hetero-oligomeric splicing endonuclease. Biochem. Biophys. Res. Commun. August 2006, roč. 346, čís. 3, s. 1024–32. DOI 10.1016/j.bbrc.2006.06.011. PMID 16781672.
- Kozak, M. Comparison of initiation of protein synthesis in procaryotes, eucaryotes, and organelles. Microbiological Reviews. March 1983, roč. 47, čís. 1, s. 1–45. Dostupné online [PDF]. PMID 6343825.