Les 3 domaines en biologie (classification de Woese)

Les trois domaines de la biologie ou système à trois domaines est une classification proposée par le biologiste Carl Woese à la fin des années 70, qui divise les êtres organiques dans les domaines des bactéries, des archées et des eucaryotes.

Cette classification en "domaines" est supérieure au système traditionnel de division en cinq ou six royaumes, avec lequel nous sommes plus familiers. La division fondamentale des domaines consiste à diviser les procaryotes en deux domaines, où les archées sont davantage liées aux eucaryotes qu’à l’autre groupe de procaryotes - bactéries.

Cet ordre phylogénétique est largement accepté par la plupart des biologistes. Cependant, avec le développement de la bioinformatique et des outils statistiques, certains auteurs ont proposé de nouvelles relations entre les êtres vivants, ce qui défie la classification de Woese.

Histoire du classement

Division en deux royaumes: Animalia et Plantae

Avant la publication des travaux de Woese et de ses collègues, les biologistes utilisaient une classification "traditionnelle", utilisant une dichotomie simple et intuitive qui séparait les plantes des animaux - formellement Animalia et Plantae.

Dans cette division, toutes les bactéries, champignons et protistes photosynthétiques étaient considérés comme des "plantes", tandis que les protozoaires étaient regroupés avec les animaux.

Avec les progrès de la science, le développement de méthodologies modernes et une analyse plus approfondie des êtres organiques, il est devenu évident que la division en plantes et en animaux ne correspondait pas à la véritable histoire évolutive de ceux-ci. En fait, il s’agissait d’une simplification «rustique» et incohérente des relations entre eux.

Division en trois royaumes: Animalia, Plantae et Protista

Afin de remédier à cette situation, le célèbre biologiste de l'évolution et ornithologue Ernst Haeckel a ajouté un nouveau royaume à la liste: le royaume protiste.

Cette classification aboutissait à une division plus claire des formes qui, évidemment, ne devaient pas être groupées. Cependant, la classification restait alarmante.

Division en cinq royaumes

En 1969, l'écologiste américain Robert Harding Whittaker proposa le système de division en cinq royaumes: Animalia, Plantae, Fungi, Monera et Prostista.

Ce système repose principalement sur les types de cellules qui composent les organismes. Les membres de Monera sont des êtres unicellulaires et procaryotes, tandis que les protistes sont également unicellulaires, mais eucaryotes.

Les trois royaumes restants - Animalia, Plantae et Fungi - sont classés en fonction de leur mode d'acquisition des éléments nutritifs. Les plantes ont des capacités photosynthétiques, les champignons sécrètent des enzymes dans l'environnement, puis sont absorbés par les nutriments. Les animaux consomment leur nourriture, avec digestion interne ou externe.

La division des organismes en cinq royaumes a été largement acceptée par la systématique de l'époque, puisqu'ils considéraient que la classification était de plus en plus ajustée aux relations d'évolution réelles des êtres vivants.

Division en trois domaines

Dans les années 70, le professeur de l’Université de l’Illinois, Carl Woese, a commencé à trouver des preuves d’un certain groupe inconnu d’organismes unicellulaires très frappants. Ils vivaient dans des environnements soumis à des conditions extrêmes de température, de salinité et de pH, où l'on pensait que la vie ne pouvait être maintenue.

À première vue, ces organismes ont été classés comme bactéries et ont été appelés archaebactéries. Cependant, une vue plus détaillée et plus détaillée des archéobactéries montrait clairement que les différences avec les bactéries étaient si perceptibles qu'elles ne pouvaient être classées dans le même groupe. En fait, la similitude n'était que superficielle.

De cette manière, les preuves moléculaires ont permis à ce groupe de chercheurs d'établir un système de classification de trois domaines: les bactéries, les archées et les eucaryotes.

Proposer de nouvelles relations généalogiques entre organismes, a marqué un événement d'une grande importance en biologie moderne. Cette découverte importante a conduit Woese à remporter la médaille nationale de la science en 2000.

Les trois domaines de la vie

L'arbre de vie proposé par Carl Woese établit les relations généalogiques possibles entre les êtres organiques, suggérant l'existence de trois domaines de la vie.

Cette hypothèse a été proposée grâce à l'analyse de l'ARN ribosomal 16S - abrégé en ARNr 16S.

Ce marqueur est un composant de la sous-unité 30S du ribosome procaryote. Après le travail de Woese, il a été largement utilisé pour l'inférence phylogénétique. De nos jours, il est très utile d'établir la classification et l'identification des bactéries.

Ensuite, nous décrirons les caractéristiques les plus remarquables de chacun des membres qui composent les trois domaines de la vie:

Domaine des Archaea

Les archées sont des organismes qui se caractérisent principalement par des environnements habités dans des conditions extrêmes de température, d’acidité et de pH, entre autres.

De cette manière, ils ont été trouvés dans des eaux avec des concentrations de sel significativement élevées, des environnements acides et des eaux thermales. En outre, certaines archées habitent également des régions où les conditions sont "moyennes", telles que le sol ou le tube digestif de certains animaux.

Du point de vue cellulaire et structurel, les archées sont caractérisées par: elles ne possèdent pas de membrane nucléaire, les lipides des membranes sont liés par des liaisons éther, ils présentent une paroi cellulaire - mais celle-ci n'est pas composée de peptidoglycane et la structure des gènes est semblable aux eucaryotes dans les chromosomes circulaires.

La reproduction de ces procaryotes est asexuée et le transfert de gènes horizontal a été démontré.

Classification des archées

Ils sont classés comme méthanogènes, halophiles et thermoacidophiles. Le premier groupe utilise du dioxyde de carbone, de l'hydrogène et de l'azote pour produire de l'énergie, produisant du méthane comme déchet. Les premières arches à séquencer appartiennent à ce groupe.

Le deuxième groupe, les halophiles sont des "amoureux du sel". Pour son développement, il est nécessaire que l'environnement présente une concentration en sel environ 10 fois supérieure à celle de l'océan. Certaines espèces peuvent tolérer des concentrations jusqu'à 30 fois plus élevées. Ces microorganismes se trouvent dans la mer Morte et dans des étangs évaporés.

Enfin, les thermoacidophiles sont capables de résister à des températures extrêmes: supérieures à 60 degrés (certains peuvent tolérer plus de 100 degrés) et inférieures au point de congélation de l'eau.

Il est nécessaire de préciser que ce sont les conditions optimales pour la vie de ces micro-organismes - si nous les exposons à la température ambiante, il est fort possible qu'ils meurent.

Domaine des bactéries

Le domaine bactérien comprend un large groupe de microorganismes procaryotes. En général, on les associe généralement à des maladies. Rien de plus éloigné de la réalité que ce malentendu.

S'il est vrai que certaines bactéries causent des maladies mortelles, beaucoup d'entre elles sont bénéfiques ou vivent dans notre corps en établissant des relations commensales, faisant partie de notre flore normale.

Les bactéries ne possèdent pas de membrane nucléaire, elles ne possèdent pas d’organites elles-mêmes, leur membrane cellulaire est composée de lipides avec des liaisons de type ester et leur paroi est composée de peptidoglycane.

Ils se reproduisent de manière asexuée, et des événements de transfert de gènes horizontaux ont été mis en évidence.

Classification des bactéries

Bien que la classification des bactéries soit vraiment complexe, nous aborderons ici les divisions fondamentales du domaine, à savoir les cyanobactéries et les eubactéries.

Les membres des cyanobactéries sont des bactéries photosynthétiques bleu-vert qui produisent de l'oxygène. Selon les archives fossiles, ils sont apparus il y a environ 3, 2 milliards d'années et étaient responsables du passage radical d'un environnement anaérobie à un environnement aérobie (riche en oxygène).

Les éubactéries, en revanche, sont de vraies bactéries. Celles-ci se présentent sous différentes morphologies (cocci, bacilles, vibrions, hélicoïdes, entre autres) et possèdent des structures modifiées pour leur mobilité, telles que les cils et les flagelles.

Domaine eukarya

Les eucaryotes sont des organismes qui se distinguent principalement par la présence d'un noyau bien défini, délimité par une membrane biologique complexe.

En comparaison avec les autres domaines, la membrane présente diverses structures et les lipides présentent des liaisons de type ester. Ils présentent de véritables organites, délimitées par des membranes, dont la structure du génome s'apparente à celle des archées et s'organise en chromosomes linéaires.

La reproduction en groupe est extrêmement variée, présentant des modalités à la fois sexuelles et asexuées, et de nombreux membres du groupe sont capables de se reproduire dans les deux sens - ils ne s’excluent pas mutuellement.

Classification des eucaryotes

Il comprend quatre règnes aux formes très variées et hétérogènes: les protistes, les champignons, les pantas et les animaux.

Les protistes sont des eucaryotes unicellulaires, tels que les euglenas et les paremecios. Les organismes que nous appelons communément les champignons sont les membres du royaume des champignons. Il existe des formes uni et pluricellulaires. Ce sont des éléments clés dans les écosystèmes pour dégrader la matière organique morte.

Les plantes sont composées d'organismes photosynthétiques à la paroi cellulaire principalement constituée de cellulose. Sa caractéristique la plus remarquable est la présence du pigment photosynthétique: la chlorophylle.

Il comprend les fougères, les mousses, les fougères, les gymnospermes et les angiospermes.

Les animaux comprennent un groupe d'êtres organiques pluricellulaires hétérotrophes, la plupart d'entre eux capables de se déplacer et de se déplacer. Ils sont divisés en deux grands groupes: les invertébrés et les invertébrés.

Les invertébrés sont formés de porifères, de cnidaires, de nématodes, de mollusques, d'arthropodes, d'échinodermes et d'autres petits groupes. De la même manière, les vertébrés sont des poissons, des amphibiens, des reptiles, des oiseaux et des mammifères.

Les animaux ont réussi à coloniser pratiquement tous les environnements, y compris les océans et les environnements aériens, en présentant un ensemble complexe d’adaptations pour chacun.