古细菌与真细菌的区别

原核生物界的单体生物有两个分支：真细菌和古菌。 单细胞的原核生物界中的微生物是结构最简单的。“真细菌”和“古菌”分别指真正的细菌和古代细菌。与普遍存在于地球各处的真细菌不同，古菌仅存在于恶劣的环境中。

作为最不具结构的单细胞原核生物之一，这两种细菌在许多方面都相似，并且都具有鞭毛。但它们在很多方面也存在巨大差异。让我们详细讨论一下真细菌和古菌，并考虑到它们的所有相似之处和对比之处。

什么是细菌？

单细胞微生物，微小的，被称为细菌。 细菌几乎存在于地球上的每一个地方，对地球生态系统的健康至关重要。某些微生物不受极端压力和温度的影响。普通人的身体里充满了细菌，据估计，细菌细胞的数量比人体细胞还多。体内的绝大多数微生物是无害的，有些甚至是有益的。只有极少数物种会导致疾病。

细菌这种微生物可能呈现出多种不同的形态。它们有三种不同的形状：球形、杆状和螺旋形。 存在引起疾病的致病菌（有害菌），但也有有益菌。例如，生活在人体胃肠道中的细菌对于维持正常的身体功能至关重要。

我们体内有十倍于人体细胞的细菌细胞，这是关于细菌的一个有趣事实。细菌在生物技术中也起着至关重要的作用。它们在维持人体健康方面发挥着关键作用，这也是它们如此重要的另一个原因。细菌有许多不同的形式，包括单体生物界。

单体生物界

微生物缺乏细胞核，而且它们大多数由单细胞生物组成，单体生物是分类系统中的最初五个界。单体生物界（Monera）的分类单元最早由恩斯特·海克尔于1866年提出。古菌和真细菌是单体生物界门下的两个分组。 这个界中没有被认为存在共同的近期祖先。所有细菌物种都属于这个界。1675年，安东尼·范·列文虎克发现了第一种细菌，他称之为“微小动物”。

这种细菌被归类于动物界下的蠕虫纲。这个界是地球上已知最早微生物的家园。由于这些生物没有细胞核，它们的遗传物质也没有被包裹起来，而是自由地存在于细胞内。单体生物界分为以下三个亚界：

• 古菌
• 蓝细菌
• 真细菌

什么是古菌？

单细胞微生物，称为古菌，可以在恶劣条件下生存。它们是单体生物界中的一个领域。理论上，古菌在地球生命出现后不久就进化了。因此，它们被称为古代细菌。古菌存在于温泉、盐湖、海洋、草原和土壤中。 它们也存在于人类的口腔、肠道和皮肤等地方。

古菌对碳和氮的循环有重要影响。 它们尚未被证明具有任何寄生或致病作用。古菌具有广泛的代谢过程，并且从多种底物中获取碳和能量。已知古菌的无性繁殖形式包括二分裂、出芽和断裂。

古菌的直径范围为0.1至15毫米。 古菌可以分解各种几何形状，包括球形、杆状、板状和螺旋形。有些细胞呈矩形或扁平状。古菌的细胞壁含有假肽聚糖。古菌的细胞膜脂质是醚连接的、支链的脂肪链，以D-甘油磷酸盐为基础。

基于细胞壁的构造，古菌在某些方面与革兰氏阳性菌更相似。古菌的基因组由一个单环染色体组成，它表现出类似于真核生物的转录和转录过程。

古菌的类型

古菌可分为三大类。它们是根据它们之间的系统发育关系进行分类的，并且每个类型中的个体通常表现出特定的特征。 主要类型是：

1. 嗜热菌门（Crenarchaeota）： 这些生物对高温具有很强的耐受性。它们拥有独特的蛋白质和其他生化成分，使其能够在高达230°华氏度（约110°C）的温度下维持运作。 在非常酸性的环境中，一些嗜热菌也可能生存。

已经发现一些嗜热菌物种生活在深海热液喷口和温泉中，这些地方的水被地下的岩浆加热到极高的温度。一种理论认为，最早的细胞可能形成于深海热液喷口，因为那里存在高温和奇怪的化学物质。

2. 聚财菌门（Euryarchaeota）：它们可以在高盐度环境中生存。此外，它们还能产生甲烷，这是地球上其他生物无法做到的。 唯一已知的能够以碳作为电子受体进行细胞呼吸的生物类群是聚财菌。

由于大多数生物体分解的最后阶段是将复杂的碳分子分解为简单的甲烷分子，因此这为它们提供了重要的环境栖息地。没有产甲烷菌，地球的碳循环将受到阻碍。聚财菌负责世界上所有的甲烷气体生产。产甲烷菌古菌也存在于反刍动物（如牛）的胃中，在那里，细菌分解了牛自身无法消化的草中的糖分。

它们也存在于沼泽和湿地中，在那里产生“沼气”，并散发出沼泽特有的气味。 许多产甲烷菌存在于人类胃中，并以类似的方式为人类提供帮助。此外，它们还可能存在于深海沉积物中，在那里它们在地表形成甲烷团块。

3. 始古菌门（Korarchaeota）：它们被认为是古菌中最古老的家族，也是最不为人知的。 因此，它们可能是地球上现存的最古老的生命形式！嗜热菌可能存在的那些高温环境中，也存在始古菌。然而，始古菌中有一些基因与嗜热菌和聚财菌共享，也有一些基因是这两类特有的。

这暗示科学家们，一个类似始古菌的祖先可能存在于另外两种古菌的进化过程中。始古菌的自然存在并不常见，这可能是因为其他更晚出现的生命形式在适应现代环境方面具有更强的优势。然而，在温泉和深海热液喷口附近，仍然可以发现始古菌。

什么是真细菌？

真细菌被定义为真正的细菌，顾名思义，它们是在古菌之后被发现的。与仅存在于最严酷环境中的古菌相比，真细菌几乎遍布地球各处。它们的尺寸范围从0.5到5微米，并以各种尺寸和形状存在，包括丝状、杆状、弧菌和球菌。

除了参与氮循环，它们有时也表现出寄生行为。 与古菌一样，真细菌也由单个DNA组成，呈长链染色体状。它们的细胞膜含有酯连接的脂肪酸链，但缺乏线粒体和叶绿体等膜结合细胞器。它们的细胞壁含有含N-乙酰胞壁酸的肽聚糖。 根据它们的特性，真细菌可分为革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌两个亚类，但前者不进一步细分。

它们与染料的反应能力产生了革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌的名称。革兰氏阳性菌与革兰氏染料反应并吸收染料的色素。“革兰氏阴性菌”这个词源于革兰氏阳性菌能与染料反应，而革兰氏阴性菌由于其复杂的细胞壁结构而不能与染料反应。 这些细菌可以通过孢子进行无性繁殖，还可以通过一些有性繁殖方式，如接合。

二分裂是一种真细菌繁殖技术，涉及复制遗传信息后将母细胞分裂成两个独立的子细胞。 在营养缺乏、接触毒素或辐射等不利条件下，某些细菌能够产生孢子。这些孢子对毒素、辐射、高温和干燥具有很强的抵抗力，尽管它们无法繁殖。

芽孢杆菌和梭状芽孢杆菌是两种会形成孢子的细菌，它们被认为是危险的病原体，必须通过灭菌程序来清除。一旦环境条件再次适宜，细菌孢子就会开始萌发和繁殖。由于一些更复杂的特征，真细菌不如古菌先进。真细菌也存在克雷布斯循环和糖酵解。另一方面，古菌中存在内含子，而真细菌中则没有。

真细菌的类型

细菌类群根据各种因素被划分为几个组，例如形状（杆菌、球菌、螺旋体或弧菌）、氧气消耗（好氧菌或厌氧菌）、新陈代谢（化能合成或光合作用）以及细胞壁结构（革兰氏阳性菌或革兰氏阴性菌）。通常情况下，真细菌具有单一的形状。然而，环境因素有时可能导致它们的形状发生变化。例如，棒状杆菌（Corynebacterium）和根瘤菌（Rhizobium）是通常具有多形性的真细菌。

圆形球菌在形状上可能呈卵形、长形或扁平状。它们在分裂和繁殖后可能继续相互连接。链球菌指的是细胞以链状方式连接在一起，而二球菌指的是两个细胞在繁殖后保持连接在一起。四分体是那些在两个平面上分裂并在四个细胞簇中保持的。

葡萄球菌排列成片状或葡萄状簇，它们在多个平面上分裂。与球菌相反，杆菌只能在一个方向上分裂，这限制了可能的组合。杆菌可以是单独的、二联体（成对）或链状（链）。球杆菌是指某些形似球菌的椭圆形杆菌。弧菌，或螺旋状细菌，有一个或多个扭曲，使其看起来像弯曲的杆状。螺旋体是指螺旋状微生物。这些生物看起来像螺旋钻，并且身体坚硬。

真细菌被分为许多门。每个门下都有不同的细菌物种，它们通过特定的特征区分。以下是一些例子：

• 大多数革兰氏阴性菌属于变形菌门。它们被认为是从依赖光合作用的祖先进化而来的。变形菌分为五个类别：β-变形菌、α-变形菌、δ-变形菌、γ-变形菌和ε-变形菌。
• 蓝细菌的色素呈蓝绿色。像植物和藻类一样，它们进行光合作用。这些微生物在农业区域中至关重要，因为它们可以固定土壤中大量的氮。
• 能够进行光合作用的细菌属于绿硫细菌门。这些绿硫细菌是这个门的一部分。在光合作用过程中，绿硫菌使用有机物质（如酸和碳水化合物）来还原二氧化碳。它们的成员在形态上多样，具有杆状、螺旋状、球状或芽殖状。
• 绿微菌门（Chloroflexi）的成员，如绿非硫细菌，能够进行光合作用。
• 衣原体（Chlamydiae）门成员是革兰氏阴性球菌，具有致病性，并具有独特的发育周期。它们主要通过直接接触或呼吸道传播。
• 正在进行出芽生殖的革兰氏阴性微生物称为浮霉菌（planctomycetes）。它们的基因组可能类似于细菌，但细胞壁类似于古菌。此外，其中一些具有类似于真核细胞器的细胞器。
• 拟杆菌（bacteroidetes）是存在于哺乳动物口腔、胃肠道和胸腔中的厌氧菌。它们出现在粪便中，可能在手术或穿刺伤后引起感染。
• 梭状杆菌（fusobacteria）是厌氧菌，其多形性或纺锤形细胞形状很显著。
• 螺旋体（Spirochaetes）形成螺旋状，类似于金属弹簧。它们有鞭毛。它们使用鞭毛中的轴向丝来帮助移动。螺旋体存在于普通人的口腔中。

真细菌的进化

通过研究三种不同细胞类型（古菌、真细菌和真核生物）的 DNA 分子，在 20 世纪 90 年代提出了它们是生命的三种基本形式。 这一假说得到了支持，因为每种细胞类型都有独特的核糖体。尽管真细菌和古菌都是原核生物，但它们的小 RNA 成分之间的差异导致了这两个域的分离。

由于古菌能够在恶劣条件下生存，人们认为它们是地球上最早的生命形式。基因在三种细胞类型之间的水平转移得到了分子理论的支持，这影响了生命的进化方式。

根据内共生理论，某些细菌通过传递基因演变成了线粒体和叶绿体。为了使进化过程得以继续，线粒体和叶绿体通过生物学途径在不同的方面得到了传播。

古菌与真细菌的区别

古菌这种原核细菌通过二分裂、出芽和断裂进行无性繁殖。这些被归类为古代细菌的生物高度特化。某些古菌，称为嗜热菌，可以在几乎没有氧气的条件下生存。某些古菌（如产甲烷菌）可以在高温条件下生存。只需要高盐度条件，例如盐卤，就可以支持嗜盐菌（喜盐古菌）的生长。古菌细菌也存在于人体的各个区域，包括口腔、皮肤和结肠。大多数时候，古菌细菌是无害的。

最初，“细菌”一词被用来指代所有细菌。古菌（也称为 Archaea）和真细菌（或真正的细菌）很快就分为两个不同的群体。真细菌和古菌是地球上唯一可以发现的原核生物。虽然它们有着不同的进化路径，但它们共享一个祖先细胞。古菌和真细菌细胞都没有细胞核和其他膜结合的细胞器。

分子分析表明，古菌与细菌在结构上相似，但在分子上却截然不同。例如，革兰氏阴性菌或革兰氏阳性菌通常具有不同厚度的肽聚糖外层。为了承受内部高渗透压，一些古菌（包括产甲烷菌）含有假肽聚糖 S 层，形成一层屏障。

1. 定义

古菌（Archaebacteria）： 古代细菌也称为古菌。

真细菌（Eubacteria）： “真正的细菌”一词指真细菌。

2. 尺寸

古菌（Archaebacteria）： 它们的直径范围为0.1至15微米。

真细菌（Eubacteria）： 每个真细菌的直径为0.5至5微米。

3. 形状

古菌（Archaebacteria）： 它可以呈以下形状：球形、杆状、板状、螺旋形、扁平状和方形。

真细菌（Eubacteria）： 真细菌可能呈现杆状、丝状、螺旋体状、球状、杆菌状或弧菌状。

4. 复杂性

古菌（Archaebacteria）： 它们的组织结构简单，缺乏复杂性。

真细菌（Eubacteria）： 与古菌相比，真细菌更复杂。

5. 栖息地

古菌（Archaebacteria）： 环境因素是古菌的栖息地。

真细菌（Eubacteria）： 真细菌遍布全球。

6. 细胞壁

古菌（Archaebacteria）： 细胞壁由假肽聚糖组成。

真细菌（Eubacteria）： 细胞壁由含N-乙酰胞壁酸的肽聚糖组成。

7. 细胞膜脂质

古菌（Archaebacteria）： 古菌的细胞膜脂质由D-甘油磷酸盐组成，由醚连接的、支链的脂肪链构成。

真细菌（Eubacteria）： 构成其细胞膜的脂质是酯连接的直链脂肪酸，包含L-甘油磷酸盐。

8. RNA聚合酶

古菌（Archaebacteria）： 古菌的RNA聚合酶具有复杂的亚基模式，类似于真核RNA聚合酶。

真细菌（Eubacteria）： 真细菌的RNA聚合酶具有简单的亚基排列。

9. 转运RNA

古菌（Archaebacteria）： 携带甲硫氨酸的tRNA的TC臂缺少胸腺嘧啶。

真细菌（Eubacteria）： 大多数tRNA含有胸腺嘧啶，携带N-甲酰甲硫氨酸。

10. 内含子

古菌（Archaebacteria）： 古菌包含内含子。

真细菌（Eubacteria）： 真细菌不含内含子。

11. 发育和繁殖

古菌（Archaebacteria）： 古菌繁殖过程中使用的无性繁殖技术包括二分裂、出芽和断裂。

真细菌（Eubacteria）： 除了二分裂、出芽和断裂，真细菌还可以在不利条件下产生孢子以休眠。

12. 糖酵解和克雷布斯循环

古菌（Archaebacteria）： 这些微生物没有糖酵解或克雷布斯循环。

真细菌（Eubacteria）： 真细菌能够进行克雷布斯循环和糖酵解。

13. 子类别

古菌（Archaebacteria）： 古菌有三种类型：产甲烷菌、嗜盐菌和嗜热菌。

真细菌（Eubacteria）： 革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌是真细菌的两种不同形式。

14. 例子

古菌（Archaebacteria）： 古菌的种类包括卤杆菌（Halobacterium）、洛基古菌（Lokiarchaeum）、热变形菌（Thermoproteus）、古生菌（Pyrobaculum）、热质体（Thermoplasma）和铁质体（Ferroplasma）。

真细菌（Eubacteria）： 真细菌的例子包括结核分枝杆菌（Mycobacteria）、芽孢杆菌（Bacillus）、孢子卤杆菌（Sporohalobacter）、梭状芽孢杆菌（Clostridium）和厌氧杆菌（Anaerobacter）。

结论

构成单体生物界的三部分是古菌、真细菌和蓝细菌。尽管真细菌被称为真正的细菌，但古菌被称为古代细菌。真细菌通常存在于水中、土壤中、大型生物体内以及生物体内。真细菌的革兰氏阳性菌和革兰氏阴性菌是两个主要类别。

温泉、海洋深处和盐卤是古菌的栖息地。它们是最近才进化的，在地球最早生命之后不久。产甲烷菌、嗜盐菌和嗜热酸性菌是存在的三个主要类别的古菌。真细菌和古菌之间的主要区别在于它们的生活环境。