Cổ khuẩn(Archaea)
Mở đầu
Những vi sinh vật có khả năng sinh methane (mêtan), mẫn cảm với oxygen
và có cấu trúc màng tế bào đặc biệt đã được biết đến từ lâu nhưng mãi đến
cuối những năm 1970 chúng mới được nhìn nhận như đại diện của một dạng
sống thứ ba trên trái đất bên cạnh vi khuẩn và sinh vật nhân thật, đó là cổ
khuẩn. Carl R. Woese và cộng sự (1977) sau khi xem xét trình tự 16S
rARN nhận thấy rằng các sinh vật nhân nguyên thuỷ (Prokaryote) cần được
chia thành hai nhóm khác biệt nhau hoàn toàn là Vi khuẩn (Eubacteria hay
Bacteria) và Cổ khuẩn (Archaeabacteria hay Archaea), và cùng với các
Sinh vật nhân thật (Eukarya) làm thành ba lĩnh giới (Domains) ở sinh vật
(Hình 1). Các nghiên cứu sâu hơn về phả hệ và đặc điểm sinh lý sinh hoá
cho thấy rằng cổ khuẩn được tách ra từ rất sớm trong quá trình tiến hoá,
chúng không gần vi khuẩn nhiều hơn so với sinh vật nhân thật, do vậy tên
gọi Archaea được đề xuất thay cho Archaeabacteria. Hiện nay cả hai tên gọi
Archaea và Archaeabacteria đều được sử dụng trong các tài liệu vi sinh vật,
tuy nhiên thuật ngữ Archaea chính xác hơn vì rõ ràng cổ khuẩn không phải
vi khuẩn mà là một nhóm vi sinh vật riêng biệt.
Hình 1. Ba lĩnh giới của sinh vật: Vi khuẩn (Bacteria), Cổ khuẩn
(Archaea) và Sinh vật nhân thật (Eukarya).
Cổ khuẩn là một nhóm vi sinh vật đặc biệt
Cổ khuẩn (Archaea) bắt nguồn từ tiếng La tinh Archaios có nghĩa là cổ, là
một nhóm vi sinh vật có nhiều đặc điểm rất khác biệt (Bảng 1).
Bảng 1. Những đặc điểm khác biệt của cổ khuẩn so với vi khuẩn và
sinh vật nhân thật
Đặc điểm
Vi khuẩn
(Bacteria)
Cổ khuẩn(Archaea)
Sinh vật nhân
thật (Eukarya)
Thành tế bào Peptidoglycan
Pseudo-peptidoglycan,
protein, polysaccharid,
glycoprotein
cellulose,
carbonat, silicat,
chitin…
Màng tế bào Este-lipid Ete-lipid Este-lipid
ARN polymeraza
(trên khuôn ADN)
Chỉ có một
loại
4 đơn vị
2฀฀฀’
Có nhiều loại
7 12 đơn vị
Có ba loại
7 12 đơn vị
Ribosom 70 S 70 S 80 S
Phản ứng của
ribosom với độc
Đề kháng Mẫn cảm Mẫn cảm
tố bạch hầu
Cũng như tế bào vi khuẩn, tế bào cổ khuẩn (ngoại trừ chi
Thermoplasma) có thành tế bào bên ngoài giữ chức năng bảo vệ. Tuy nhiên,
không như ở vi khuẩn, thành tế bào của cổ khuẩn không chứa peptidoglycan
và vì thế không bị phá huỷ dưới tác dụng của lysozym. Cổ khuẩn có rất
nhiều dạng cấu trúc thành tế bào khác nhau. Một số cổ khuẩn (như các loài
sinh methane) có thành tế bào cấu tạo bởi một loại polysaccharid rất giống
với peptidoglycan được gọi là pseudo-peptidoglycan (pseudomurein). Chuỗi
pseudo-peptidoglycan gồm các đơn nguyên N-acetyl-glucosamin và N-
acetyl-alosamin-uronic acid (thay cho N-acetyl-muramic acid trong
peptidoglycan). Ngoài ra, ở đây cầu nối glycosid ฀13 thay thế cho cầu nối
glycosid ฀14 ở peptidoglycan. Một số cổ khuẩn khác lại hoàn toàn không có
cả peptidoglycan và pseudo-peptidoglycan trong thành tế bào mà thay vào
đó là hỗn hợp gồm polysaccharid, glycoprotein hoặc protein. Ví dụ như các
loài Methanosarcina (cổ khuẩn sinh methane) có thành tế bào là một lớp
polysaccharid dày cấu tạo từ glucoza, glucuronic acid, galactosamin và
acetat. Các loài cổ khuẩn ưa mặn cực đoan (extreme halophiles) như là
Halococcus có thành tế bào tương tự như Methanosarcina nhưng chứa nhiều
hợp chất có nhóm sulfat giống như chondroitin sulfat ở tổ chức liên kết của
động vật. Dạng cấu trúc thành tế bào phổ biến nhất ở cổ khuẩn là lớp
paracrystallin bề mặt (S-layer) gồm protein hay glycoprotein. Cấu trúc này
được tìm thấy ở các đại diện thuộc tất cả các nhóm cổ khuẩn, từ ưa mặn cực
đoan (extremely halophilic), ưa nhiệt cực đoan (extremely thermophilic) và
cả các loài sinh methane. Đặc biệt các chi Methanospirillum và
Methanothrix (cổ khuẩn sinh methane) có cấu trúc thành tế bào vô cùng
phức tạp. Các loài thuộc hai chi này mọc thành chuỗi dài gồm nhiều tế bào,
ở giữa mỗi cặp tế bào có một lớp đệm dày và toàn bộ cấu trúc chuỗi đó lại
được bọc kín trong một lớp paracrystallin bề mặt.