علم وراثة الأحياء الدقيقة
الكائنات الحية الدقيقة التي يدرسها علم وراثة الأحياء الدقيقة > العتائق

العتائق، هي مجال من الكائنات الحية بدائية النواة، وحيدة الخلية، يُعتقد أنها تطورت منذ 4 مليارات سنة. «ليس لديها نواة أو أي عضيات أخرى داخل الخلية». تتكاثر لاجنسيًا في عملية تعرف باسم الانشطار الثنائي. تتضمن دورة انقسام الخلية وقت تكاثر كروموسومات الخلايا الوليدة. تنفصل الخليتان الوليدتان وتنقسم الخلية للمحافظة على البنية الفردية للكروموسوم. تمتلك العتائق القدرة على الحركة وتمتلك السوط، وهو هيكل يشبه الذيل. تتكاثر الكروموسومات البدائية وتنتج خليتين ابنتيتين أحادية التصبغ. تشترك العتائق مع البكتيريا في سلف مشترك، ولكنهم أكثر ارتباطًا بحقيقيات النوى مقارنةً بالبكتيريا. بعض العتائق قادرة على البقاء في البيئات القاسية، مما يؤدي إلى العديد من التطبيقات في مجال علم الوراثة. أحد هذه التطبيقات هو استخدام أنزيمات العتائق في المختبر، والتي ستكون أكثر قدرة على تحمل الظروف القاسية.
دُرِس نقل الجينات والتبادل الجيني في العتائق الملحية: الملحاء العصوية والعتائق أليفة الحرارة: سولفولوبس سولفاتاريكس، وسولفولوبوس أسيدوكالداريوس. يشكل هالوفيراكس فولكاني جسورًا سيتوبلازمية بين الخلايا، التي يبدو أنها تستخدم لنقل الحمض النووي من خلية إلى أخرى في كلا الاتجاهين. عندما يتعرض السولفولوبس سولفاتاريكس والسولفولوبوس أسيدوكالداريوس لعوامل مدمرة للحمض النووي، يُحفز التجميع الخلوي الخاص بالأنواع. ينظم التجميع الخلوي تبادل معرفات الكروموسومات وإعادة التركيب الجيني بفعالية عالية. يظهر أن التجميع الخلوي قد يعمل على تعزيز نقل الحمض النووي الخاص بالأنواع بين خلايا السولفولوبس من أجل توفير إصلاح متزايد للحمض النووي التالف عن طريق إعادة التركيب المتماثل. تنقسم العتائق إلى 3 مجموعات فرعية هي ومولدات الميثان، أليفات الملح، وأليفات الحرارة والحمض. المجموعة الأولى، مولدات الميثان، هي بكتيريا بدائية تعيش في المستنقعات وأمعاء البشر. وهي كائنات حية لاهوائية تموت عندما تتعرض للأكسجين وتلعب دورًا رئيسيًا في تحلل الكائنات الميتة. المجموعة الفرعية الثانية من العتائق البكتيرية، هي الكائنات الحية الموجودة في المناطق ذات تركيز الملح العالي مثل البحيرة المالحة الكبرى والبحر الميت. المجموعة الفرعية الثالثة، هي محبي الحموضة الحرارية، والتي تسمى أيضًا المحبة للحرارة، هي كائنات حية تعيش في المناطق الحمضية. توجد في منطقة ذات مستويات منخفضة من الأس الهيدروجيني مثل الينابيع الساخنة والسخانات. اكتُشفت معظم أليفات الحرارة في حديقة يلوستون الوطنية.
علم وراثة العتائق، هو دراسة الجينات التي تتكون من خلايا خالية من النواة مفردة. تحتوي العتائق على كروموسومات دائرية مفردة تحتوي على أصول متعددة من النسخ المتماثل لبدء تخليق الحمض النووي. يتضمن تكرار الحمض النووي للعتائق عمليات مماثلة بما في ذلك البدء والاستطالة والإنهاء. يختلف البريميز المستخدم في تصنيع الرنا التمهيدي عنه في حقيقيات النوى. إن البريميز بواسطة العتائق هو نسخة مشتقة بدرجة عالية من عزر التعرف على الحمض النووي الريبي (RRM). تأتي العتائق من بكتيريا موجبة الجرام، وكلاهما له طبقة دهنية ثنائية واحدة، وهي مقاومة للمضادات الحيوية. تشبه العتائق الميتوكوندريا في حقيقيات النوى من حيث أنها تطلق الطاقة كأدينوسين ثلاثي الفوسفات (ATP) من خلال تفاعل كيميائي يسمى التمثيل الغذائي. بعض العتائق المعروفة باسم العتائق الضوئية تستخدم طاقة الشمس لإنتاج ATP. يستخدم أدينوسين ثلاثي الفوسفات سينثاز كفسفرة ضوئية لتحويل المواد الكيميائية إلى ATP.
تتشابه العتائق والبكتيريا من الناحية الهيكلية على الرغم من عدم ارتباطهما ارتباطًا وثيقًا بشجرة الحياة. تختلف أشكال كل من البكتيريا والخلايا البدائية عن شكل كروي يُعرف باسم «مكورات» أو شكل قضيب يُعرف باسم «عصويات». كما أنها مرتبطة أيضًا بعدم وجود غشاء داخلي وجدار خلوي يساعد الخلية في الحفاظ على شكلها. على الرغم من أن الخلايا البدائية لها جدران خلوية، إلا أنها لا تحتوي على ببتيدوجليكان، مما يعني أن العتائق لا تنتج السليلوز أو الكيتين. ترتبط العتائق ارتباطًا وثيقًا بحقيقيات النوى بسبب وجود الحمض النووي الريبوزي الناقل الموجود في العتائق، ولا يوجد في البكتيريا. تمتلك العتائق ريبوسومات تشابه تلك الموجودة في حقيقيات النوى التي تتشكل إلى بروتينات. بصرف النظر عن شكل العتائق والبكتيريا، هناك اختلافات أخرى بين هذه المجالات. تُعرف أيضًا العتائق التي تعيش في بيئات قاسية مع مستويات منخفضة من الأس الهيدروجيني مثل بحيرات الملح والمحيطات وفي أمعاء المجترات والبشر باسم أليفات الظروف القاسية. في المقابل، توجد البكتيريا في مناطق مختلفة مثل النباتات والحيوانات والتربة والصخور.