Современная классификация архей, экология и возможности использования

Среда обитания архей

Археи обитают в широком диапазоне местообитаний и являются важной частью глобальной экосистемы, на их долю может приходиться до 20% общей биомассы. Первой обнаруженной археей была extreme. Действительно, многие археи часто выживают при высоких температурах, превышающих 100°C, и обитают в гейзерах, черных курильщиках и коллекторах нефти. Другие приспособлены к жизни в очень холодных условиях, в сильно засоленной, сильно кислой и сильно щелочной среде, а также при высоком давлении — до 700 атмосфер (барометрическое давление). Однако некоторые археи являются промежуточными звеньями, которые обитают в мягких условиях во влажных районах, сточных водах, океанах и почвах.
Филофильные бактерии относятся к 4 основным физиологическим группам: эозинофилы, термофильные, эозинофилы (кислотоустойчивые) и щелочестойкие (щелочестойкие к щелочам). Эти группы нельзя рассматривать в ранге типа или как другие самостоятельные таксоны. Они не являются взаимоисключающими, и некоторые археи принадлежат к нескольким группам одновременно. Тем не менее, они являются удобной отправной точкой для классификации.
Галофильные бактерии, включая род Halobacterium, обитают в очень соленой среде, такой как соленые озера, и при минерализации превосходят своих бактериальных соседей более чем на 20-25%. Термофильные грибы лучше всего растут при температуре выше 45°C в таких местах, как горячие источники; для термофильных грибов оптимальная температура выше 80 °C. Methanopyrus kandleri (штамм 116) растет при температуре 122°C, что является рекордно высокой температурой для всех организмов.
Другие археи живут в сильно кислой или щелочной среде. Например, наиболее устойчивый ацидофилин Picrophilus torridus растет при рН=0, что соответствует 1,2 молям серной кислоты.
Устойчивость к экстремальным условиям окружающей среды сделала архей центральной темой в обсуждении возможных свойств жизни на других планетах. Некоторые условия обитания в экстремальных условиях мало чем отличаются от условий на Марсе, что позволяет предположить возможность переноса таких устойчивых микроорганизмов между планетами на метеоритах.
Недавно некоторые исследования показали, что археи встречаются не только в теплолюбивых и среднетемпературных условиях, но иногда и в больших количествах, а также в местах с низкими температурами. Например, архей можно встретить в холодной воде, например, в полярных морях. Что еще более важно, по всему океану было обнаружено огромное количество архей в неэкстремальных условиях в составе планктона (как часть пикопланктона). Эти археи могут существовать в поистине огромных количествах (до 40% от общей биомассы микроорганизмов), но большинство этих видов выделено в чистую культуру, и поэтому наше понимание роли архей в морской экологии и их влияния на глобальный биогеохимический цикл остается в значительной степени неполным. Поскольку некоторые морские кренархеоты могут подвергаться нитрификации, эти морские кренархеоты могут использовать другие источники энергии, но в отложениях, покрывающих дно океана, также было обнаружено большое количество архей, которые влияют на морской азотный цикл, составляя большинство живых клеток на глубинах более 1 м от уровня моря. со дна океана.

3.1 Роль в круговороте веществ

Археи повторно используют такие элементы, как углерод, азот и сера, в различных средах обитания. Хотя такие преобразования необходимы для нормального функционирования экосистем, археи также могут вносить свой вклад в вредные изменения, вызванные деятельностью человека, и вызывать загрязнение окружающей среды.
Археи проходят множество стадий азотного цикла. Это включает в себя как реакции, которые удаляют азот из экосистем, такие как азотное дыхание и денитрификация, так и процессы, посредством которых азот поглощается, такие как ассимиляция нитратов и азотфиксация. Недавно было обнаружено участие архей в окислении аммиака. Эти реакции особенно важны в океанах. Археи также играют важную роль в окислении аммиака в почве. Они образуют нитриты, которые окисляются другими микроорганизмами и превращаются в нитраты. Последние потребляются растениями и другими организмами.
В круговороте серы археи, которые живут за счет окисления соединений серы, добывают их из каменных пород и делают доступными для других организмов. Но виды, которые делают это, такие как сульфолобус, образуют серную кислоту в качестве побочного продукта, и присутствие таких организмов в заброшенных шахтах может нанести вред окружающей среде вместе с кислой шахтной водой.