ארכאונים יכולים להידבק בנגיפי DNA דו גדילי, השונים משאר הנגיפים ויכולים להופיע במגוון צורות. עיקר המחקר של נגיפים אלו נעשה בנגיפים הפוגעים בארכאונים תרמופילים, ובפרט בסדרות Sulfolobales ו-Thermoproteales. לארכאונים מנגנוני הגנה נגד נגיפים אלו, בהם RNAi.
מבחינה גנטית, השונות בין הארכאונים לאיקריוטיים, מתבטאת ב-15% של חלבונים המקודדים בגנום של כל ארכאון שהם ייחודיים לארכאונים, אף על פי שלא ידוע תפקידם של חלבונים אלו. מבין הגנים הייחודים לארכאונים שתפקידם ידוע, רובם קשורים למתאנוגנזה (ייצור מתאן). הגנים המשותפים לארכאונים ואיקריוטיים אחראיים לעיקר התפקוד של התא, ובהם גנים הקשורים לשעתוק ותרגום. מאפיינים נוספים של הגנום הארכאוני הם ארגון הגנים הקשורים לתפקיד מסוים באופרונים (כדוגמת אנזימים המזרזים שלבים שונים באותו מסלול מטבולי), ושינויים רבים בגנים של tRNA ובאנזימי האמינו-אציל tRNA סינתתאזות.
הקשר האבולוציוני בין ארכאונים לאיקריוטים לא ברור במלואו. מלבד הדמיון במבנה התא ותפקודו הפונקציונלי, יש הרבה מן המשותף מבחינה גנטית.
שעתוק ותרגום בארכאונים דומים יותר לתהליכים המקבילים באיקריוטיים מאשר בחיידקים, וה-RNA פולימראז והריבוזומים של הארכאונים קרובים מאוד לאלו של האיקריוטים. אף על פי שלארכאונים סוג אחד בלבד של RNA פולימראז, מבנהו ותפקידו דומים לRNA פולימראז II האיקריוטי, עם הרכבים דומים של חלבונים (פקטורי שעתוק כללים; general transcription factors) המנחים את קשירת ה-RNA פולימראז לפרומוטור. פקטורי שעתוק אחרים של ארכאונים דומים יותר לאלו של חיידקים. מודפיקציה אחר שעתוק פשוטה יותר מזו של איקריוטים, מאחר שמרבית הגנים חסרי אינטרונים, אולם בגנים של tRNA ושל rRNA יש אינטרונים רבים, ואינטרונים מופיעים גם במספר גנים אחרים המקודדים לחלבונים.
מטבוליזם ופליטת מתאן.
ארכאונים רבים מפיקים אנרגיה במסלולים ייחודיים; בחלק מהמקרים מדובר בנשימה תאית בה קולט האלקטרונים הסופי אינו חמצן (כפי שמתרחש ביצורים אווירניים).
קבוצה מיוחדת של ארכאונים אל-אווירניים, שאינם שורדים באטמוספירה המכילה חמצן, מכונים ארכאונים מתאנוגניים. הם משתמשים במימן מולקולרי, H2, לחיזור מקור פחמן, למשל פחמן דו-חמצני (CO2) או חומצה אצטית (CH3COOH). תוצר החיזור הוא הגז מתאן (CH4). והתהליך בכללותו מכונה מתאנוגנזה (methanogenesis).
CO2 + 4H2 ⇒ CH4 + 2H2O
2CH3COOH + 2H2 ⇒ 2CH4 + 2CO2
המרבצים התת-קרקעיים של מתאן, אותם מנצל האדם להפקת גז טבעי, נוצרו כתוצאה מפירוק בן אלפי שנים של יצורים שמתו, וכל זאת על ידי הארכאונים המתאנוגנים.
וסקולריים
מתיחת הירח הגדולה
מתיחת הירח הגדולה הייתה סדרה של שישה מאמרים שהופיעו בעיתון "ניו יורק סאן" החל ב־25 באוגוסט 1835 ושטענו למציאת חיים על הירח. המאמרים יוחסו לסר ג'ון הרשל, האסטרונום הידוע ביותר של אותה תקופה (שלא כתב אותם).
הכותרת הייתה:
המאמרים נכתבו למעשה על ידי ריצ'רד אדמס לוק (Richard Adams Locke; 1800–1871); מגזין אדינבורו למדע ("Edinburgh Journal of Science") היה מגזין אמיתי שהפסיק להתפרסם כמה שנים קודם לכן. לוק אמר מאוחר יותר שכוונתו הייתה סאטירית ולא לערוך תרמית, אלא לצחוק על מדענים ועל מה שלדעתו היו הספקולציות הפרועות שלהם.
המאמרים תיארו חיות פנטסטיות על הירח, בהן ביזונים, עזים, חדי־קרן, בונים דו־רגליים, חסרי זנב והומינידים דמויי עטלף בעלי כנפיים ("Vespertilio-homo") שבנו מקדשים. עוד תוארו עצים, אוקיינוסים וחופים. תגליות אלו בוצעו, לכאורה, על ידי "טלסקופ עצום שפועל בעיקרון חדש לגמרי".
התרמית התגלתה כעבור שבועות מספר, אך העיתון לא פרסם תיקון לידיעה.
הרשל עצמו היה משועשע בתחילה, וציין שתגליותיו האמיתיות לעולם לא יכלו להיות כה מדהימות, אבל מאוחר יותר הוא התרגז משום שנאלץ להתמודד עם שאלות מאנשים שלקחו ברצינות את התרמית.
חיידקים
חַיידקים (שם מדעי: Bacteria; מכונים גם חיידקים אמיתיים) הם יצורים חד-תאיים המהווים את אחת משלוש העל-ממלכות הטקסונומיות בביולוגיה (לצד איקריוטים וחיידקים קדומים). מדובר במיקרואורגניזמים פרוקריוטיים (החסרים גרעין תא ואברונים).
החיידקים הם בין צורות החיים הנפוצות ביותר על פני כדור הארץ, והם יכולים להתקיים בסביבות מחיה מגוונות, ואף בסביבות קיצוניות שבהן לא הצליח להתקיים אף אורגניזם אחר.
מקור השם הלועזי "בקטריה" הוא מיוונית, ופירושו "מקלות קטנים", משום שכך נראו החיידקים בעיני החוקרים הראשונים שצפו בהם תחת מיקרוסקופ. השם העברי "חַיידק", פרי חידושו של אליעזר בן-יהודה, הוא הלחם של המילים חַי ודַק; שם התואר 'דק' מתאר את צורתם של החיידקים, כעין מקלות. שמה המדעי של על-ממלכת החיידקים האמיתיים הוא Bacteria. בעברית משמש לפעמים המונח השאול בקטריה לציון כל חיידק שהוא, וגם צורת הרבים בקטריות רגילה. המילה Bacteria בלטינית היא בלשון רבים, וצורת היחיד שלה הוא Bacterium.
רוב החיידקים מקיימים בעצמם תהליכי חיים עצמאיים ומתרבים על ידי פליגה. חיידקי אי-קולי, למשל, מתחלקים בכל כ-20 דקות בתנאי גידול מיטביים של חום ומזון. החיידקים ניזונים מהסביבה, מפרישים פסולת לסביבה ובניגוד לנגיפים, אינם זקוקים למאכסן בדרך כלל, כך שאינם מתקיימים כטפילים.
בניגוד לתאיהם של בעלי חיים ובדומה לתאים צמחיים, לתאיהם של רוב החיידקים יש דופן תא, והחיידקים מסווגים לשתי קבוצות לפי סוג הדופן שלהם. בשל קיום הדופן בחיידקים והיעדרה בתאי האדם, משמשת הדופן כמטרה של הרבה סוגי אנטיביוטיקה, כגון פניצילין, צפלוספורינים וואנקומיצין.
היסטוריה.
מקור ואבולוציה.
החיידקים הראשונים התפתחו ככל הנראה לפני כ-4 מיליארד שנה.
תולדות המחקר.
חיידקים נצפו לראשונה על ידי האדם ב-1676, כאשר אנטוני ואן לוונהוק צפה בחיידקים בעזרת מיקרוסקופ אור שפיתח. לוונהוק כינה את החיידקים שראה בשם אנימלקולס (animalcules) ותיאר את תצפיותיו בסדרת מכתבים לחברה המלכותית. הראשון שהשתמש במונח בקטריה כשם לחיידקים היה כריסטיאן גוטפריד אהרנברג בשנת 1838.
בשנת 1859 הראה לואי פסטר כי תסיסה נגרמת מגידול של מיקרואורגניזמים, וכי המקור לגדילה זו אינו בבריאה ספונטנית. רוברט קוך, שחקר מגוון חיידקים גורמי מחלות ובהם כולרה, גחלת ושחפת, הצליח להוכיח כי חיידקים אחראיים למחלות שונות ועל כך זכה בפרס נובל ב-1905.
אף על פי שכבר במאה ה-19 היה ידוע כי חיידקים אחראיים למחלות רבות, לא היו טיפולים אנטיבקטריאליים זמינים. ב-1910 פיתח פאול ארליך את האנטיביוטיקה הראשונה, וב-1908 זכה בפרס נובל על עבודתו בתחום האימונולוגיה. ארליך היה חלוץ בשימוש בצבע לזיהוי וסיווג חיידקים, ועבודתו הייתה הבסיס לצביעת גראם ולצביעת ציל-נילסן.
ב-1977 גילה קארל ווז כי לארכאונים (חיידקים קדומים) קו התפתחות אבולוציונית נפרד משל החיידקים האמיתיים. הטקסונומיה הפילוגנטית החדשה התבססה על ריצוף הרנ"א הריבוזומלי 16S, והביאה לחלוקה של הפרוקריוטים לשתי ממלכות, חיידקים אמיתיים (בקטריה) וחיידקים קדומים (ארכיאה).
מורפולוגיה.
חיידקים מופיעים במגוון צורות וגדלים. תאים חיידקיים הם בגודל של כעשירית מגודלו של תא איקריוטי ואורכם הוא לרוב 0.5–5.0 מיקרומטרים. עם זאת ישנם חיידקים כמו "Thiomargarita namibiensis" או "Epulopiscium fishelsoni", המגיעים לאורך של עד חצי מילימטר ואף עשויים להיראות בעין בלתי מזוינת. חיידקים קטנים במיוחד הם החיידקים מן הסוג "Mycoplasma" שאורכם כ-0.3 מיקרומטרים, בדומה לנגיפים גדולים במיוחד.
חיידקים מופיעים במגוון צורות שונות המושפעות משלד התא ודופן התא החיידקי:
לחלק מהחיידקים יש, בנוסף למעטפת התא גם שכבה רירית נוספת העשויה לרוב מרב סוכר, שכבה זו מאפשרת לחיידקים להיצמד לאשכולות, וכן מסייעת לחיידקים בהתמודדות עם תאי דם לבנים.
לעיתים קרובות נצמדים חיידקים למשטחים ומצטברים באזור צפוף הנקרא ביופילם. ביופילמים עשויים להיות בעובי של כמה מיקרומטרים ועד לחצי סנטימטר ועשויים להכיל מינים שונים של חיידקים, פרוטיסטים וחיידקים קדומים. חיידקים החיים בביופילים מופיעים בסדרים מורכבים של תאים ומרכיבים חוץ תאיים, היוצרים מבנים שניוניים ובהן רשתות של תעלות המאפשרות דיפוזיה של חומרי המזון. לביופילימים חשיבות רבה ברפואה, מאחר שמבנים אלו מופיעים לעיתים בזיהומים כרוניים, וחיידקים החיים בביופילמים קשים בהרבה לפגיעה מאשר חיידקים החיים לבד. בביופילמים החיידקים עשויים לבצע שינויים מורפולוגיים גדולים לדוגמה, כאשר יש מחסור בחומצות אמינו חיידקי Myxobacteria מזהים את התאים מסביב בתהליך הקרוי חישת סף (quorum sensing), נצמדים אחד אל השני ומתאמים פעילות משותפת של עד 100,000 תאים.
תנועה.
יש חיידקים בעלי שוטונים המאפשרים לחיידקים לנוע ולעומתם יש אחרים המצוידים באמצעי הצמדות. מינים שונים של חיידקים נבדלים במספר ובסידור השוטונים על פניהם; לחלקם יש שוטון בודד (monotrichous), שוטון בכל אחד מהקצוות (amphitrichous), אשכול של שוטונים בכל קצה (lophotrichous), או שוטונים על פני כל התא (peritrichous). השוטון החיידקי מורכב מ-20 חלבונים, יחד עם כ-30 חלבונים נוספים החיוניים להרכבה ולרגולציה של השוטון. השוטון הוא מבנה שמסתובב בבסיסו המונע הודות למפל אלקטרוכימי.
גנטיקה.