什么是古菌？
分布:深海火山口、陆地温泉和盐碱湖泊。
该目录定义了生活环境以及生活环境的形态演变和分类。代表古细菌嗜热菌嗜盐菌历史古细菌、细菌和真核生物主要不同于真细菌。代表古细菌嗜热菌嗜盐菌历史古菌、细菌和真核生物的定义及形态演化和分类主要不同于真细菌。
定义
古细菌(也称古细菌、古细菌、古细菌的结构核细胞或古细菌)是一类非常特殊的细菌，大多生活在极端的生态环境中。它具有原核生物的一些特征，如无核膜和内膜系统；还具有真核生物的特征，如以蛋氨酸为起始合成蛋白质，核糖体对氯霉素不敏感，RNA聚合酶与真核细胞相似，DNA有内含子并结合组蛋白等。此外，它还具有不同于原核细胞和真核细胞的特性，如:细胞膜中的脂质不皂化；细胞壁不含肽聚糖，有些主要是蛋白质，有些含有杂多糖，有些与肽聚糖相似，但都不含胞壁酸、D-氨基酸和二氨基庚二酸。
生活环境和形式
许多古生菌生活在极端的环境中。有些生活在极高的温度下(通常在100℃以上)，比如海底的间歇泉或黑烟囱。其他人生活在非常寒冷的环境或高盐、强酸或强碱性的水中。然而，一些古细菌是中性的，可以在沼泽、废水和土壤中找到。许多产生甲烷的古菌生活在动物的消化道中，如反刍动物、白蚁或人类。古细菌通常对其他生物无害，未知病原古细菌的单个古细菌细胞直径在0.1 ~ 15微米之间，部分物种形成细胞团或纤维，长度可达200微米。它们可以有各种形状，如球形、杆形、螺旋形、树叶形或正方形。他们有许多代谢类型。值得注意的是，卤杆菌可以利用光能制造ATP，虽然古细菌不能像其他利用光能的生物一样利用电子链传导实现光合作用。
编辑本段进化和分类
从RNA的系统进化树来看，古细菌可分为两种类型，圆古菌门和广古菌门。此外，这两个身份不明的物种是由一些环境样本和卡尔·斯特特(Karl Stetter)在2002年发现的外来物种马纳米古猿(Nanoarchaeum equitans)组成的。Woese认为，细菌、古细菌和真核生物都代表了一个具有简单遗传机制的远祖的后代。这一假设体现在“古菌”(希腊语中为“archaea”)这个名称上。然后他正式把这三个分支称为三个领域，每个领域由几个领域组成。这种分类变得非常流行，但是远缘生物的想法本身并没有被普遍接受。一些生物学家认为古细菌和真核生物起源于特化细菌。古细菌和真核生物之间的关系仍然是一个重要的问题。除了上面提到的相似性，许多其他遗传树也将两者结合在一起。在某些树木中，真核生物更接近古细菌，而不是古细菌，但生物膜化学的结论却相反。然而，在一些细菌中发现了类似于古细菌的基因，如黄华属，这使得这些关系变得复杂。有人认为真核生物起源于古细菌和细菌的融合，分别成为细胞核和细胞质。这解释了许多遗传相似性，但很难解释细胞结构。目前已完成22个古细菌基因组测序，另有15个基因组测序正在进行中。
代表性古细菌
喜热菌:能在90℃以上的高温环境中生长。比如斯坦福大学科学家发现的古细菌，最适生长温度是100℃，低于80℃就会失活。德国研究小组K. Stetter在意大利海底发现的一组古细菌，可以在110℃以上的高温中生存，最适生长温度为98℃，降至84℃时就会停止生长。美国的J. A. Baross发现，从火山口分离出的一些细菌可以在250℃下生存。嗜热菌的营养范围很广，大部分是异养菌，很多可以氧化硫获得能量。极端嗜盐生物:生活在高盐度环境中，盐度可达25%，如死海和盐湖。嗜酸菌:能在pH低于1的环境中生存，常为嗜热菌。它们生活在火山地区的酸性热水中，可以氧化硫并分泌硫酸作为代谢产物。极度嗜碱:多生活在盐碱湖泊或碱性湖泊、池塘中，其生活环境的pH值可达11.5以上，最适pH值为8 ~ 10。Metnanogens是严格的厌氧生物，可以利用CO2氧化H2，产生甲烷，同时释放能量。CO2+4H2→CH4+2H2O+的能量和早期地球类似，高温缺氧。而且由于古细菌在结构和代谢上的特殊性，它们可能代表了最古老的细菌。它们保持着古老的形态，很久以前就和其他细菌决裂了。因此，提出将古细菌从原核生物中分离出来，成为与原核生物(真细菌)和真核生物并行的一种。
喜温细菌
嗜热菌只有在高温下才能生长良好。迄今为止，已分离出50多种嗜热细菌。在这些细菌中，有一株细菌(Phyolobous fumarii II)在105℃，甚至在113℃下具有最高的繁殖率。深海中的极端嗜热产甲烷菌引起了人们的关注，因为它位于生命进化树的根附近。深入研究它可能有助于我们了解世界上最早的细胞是如何存活的。有人认为嗜热菌的极限温度可能是150℃。如果超过这个温度，无论是什么生命形式，维持DNA和其他重要生命大分子完整性的化学键必然会被破坏。PCR中使用的Taq酶是从水生T.aquaticus嗜热细菌中分离的。最近从激烈热球菌中分离出一种Pfu聚合酶来代替Taq酶，Pfu酶在100℃时能发挥最佳作用。
嗜盐细菌
它能在极端的盐环境中生长繁殖，特别是在天然盐湖和太阳能蒸发盐池中。根据渗透势原理，高盐溶液中的细胞会失去更多的水分，成为脱水细胞。而嗜盐菌可以产生大量的内部溶质或者保持从外部获取溶质的方式来维持自身的生存。例如盐生盐杆菌将高浓度的氯化钾浓缩在其细胞质中，其中一种酶只在高浓度的氯化钾中有活性，从而发挥其作用。然而，盐杆菌细胞质中与环境盐接触的蛋白质需要高浓度的氯化钠才能发挥作用。
编辑此段落历史记录
古细菌的概念是卡尔·乌斯和乔治·福克斯在1977年提出的，因为它们在16SrRNA的系统发育树上不同于其他原核生物。这两组原核生物最初被定义为古细菌和真细菌。Woese认为它们是两种根本不同的生物，因此她将它们重新命名为古细菌和细菌，它们与真核生物一起形成了生物的三个领域系统。20世纪70年代末，Voss等人利用他们独创的技术分析了200多种细菌和真核生物(包括一些细胞器)的16S(或18S)核糖体核糖核酸(rRNA)的寡核苷酸谱。结果，生物被分成三组:真核生物、真细菌和古细菌。古细菌包括三种不同的细菌:产甲烷菌、极端嗜盐菌和嗜酸嗜热菌。它们生活在极其特殊的生态环境中，拥有独特的16S核糖体RNA寡核苷酸谱。而且它们在分子水平上不同于真核生物和真细菌或者只与其中一种相同。比如极端嗜盐菌可以做到，但它们的光合色素不是叶绿素分子，而是动物视网膜上类似视紫红质的视紫红质。最初认为只有两种生物具有细胞形态:原核细胞和真核细胞。自古细菌发现以来，生物被分为上述三类，这为探索生命和真核细胞的起源提供了新的线索。
古细菌、细菌和真核生物
在细胞结构和代谢方面，古细菌在许多方面与其他原核生物接近。而在分子生物学的两个中心过程中，基因转录并没有明显表现出细菌的特征，而是非常接近真核生物。比如古细菌的翻译使用真核起始和延伸因子，翻译过程需要真核生物中的TATA盒结合蛋白和TFIIB。古细菌还有一些其他的特征。与大多数细菌不同，它们只有一层细胞膜，没有肽聚糖细胞壁。而且大部分细菌和真核生物细胞膜中的脂质主要由甘油酯组成，而古细菌的膜脂则由甘油醚组成。这些差异可能是对超高温环境的适应。古细菌鞭毛的组成和形成过程也不同于细菌。基于rRNA序列的系统进化树显示了三个不同的分支:细菌、古细菌和真核生物。
与真细菌的主要区别
1.形态上，古细菌具有扁平直角几何形状的细胞，这在真细菌中从未见过。2.元代谢，古细菌有独特的辅酶。例如，产甲烷菌含有F420、F430、COM和B因子。3.不管有没有内含子，许多古细菌都有内含子。4.从膜结构和组成来看，古细菌膜中含有醚而不是酯，其中甘油与长链烃异戊二烯通过醚键连接而不是脂肪酸通过酯键连接。5.在呼吸型上，严格厌氧是古细菌的主要呼吸型。6.在代谢多样性方面，古细菌比较简单，不如真细菌多样。7.在分子可塑性方面，古细菌比真细菌有更多的变化。8.在进化速度上，古细菌比真细菌慢，保留了原始特征。