Typ cytoplazmatické membrány jako klíčové evoluční omezení

Abstract

Traditionally, cellular organisms are divided into three kingdoms: Bacteria, Archaea, and Eukarya. One of the characteristics distinguishing archaea from the other two domains, and the one I'll be focusing on in this thesis, is the composition of their plasma membranes. Among other things, the alkyl groups of the phospholipids of their membranes are of isoprenoid origin, instead of being made with fatty acids. These phospholipids bring various advantages to archaea in their ecological niches in comparison with their bacterial counterparts. Advantages like resistance to extreme environments and better ion gradient maintenance, necessary for their basal metabolism. However, this paper also focuses on a less researched topic, which is what disadvantages this type of membrane has. Disadvantages reported in literature include significantly smaller number of archaeal psychrophilic species and a lower ability of the archaeal membrane to dynamically remodel itself in response to changes in environmental conditions. These hypotheses proved to be theoretically well-grounded and consistent with observations. More speculative implications will also be discussed, such as the proposed connection between the structure of the cytoplasmic membrane and the absence of archaea parasitizing on species of the other two...

Tradičně se buněčné organismy dělí do tří říší: Bacteria, Archea a Eukarya. Zásadní vlastnost, která odlišuje archea od ostatních dvou říší, a na kterou se zaměřuje tato práce, je složení jejich cytoplazmatických membrán. Mimo jiné, alkyly fosfolipidů jejich membrán jsou tvořeny izoprenoidy namísto mastnými kyselinami. Tyto fosfolipidy přináší archeím v jejich ekologických nikách mnoho výhod oproti bakteriální konkurenci. Zmínit můžeme větší odolnost v extrémním prostředí a lepší udržení iontových gradientů nezbytných pro bazální energetický metabolismus. Tato rešerše se však zároveň zaměřuje i na méně zkoumané téma, a to, jaké má tento typ membrán naopak nevýhody. V literatuře uváděné nevýhody zahrnují znatelně menší počet archeálních psychrofilních druhů a nižší schopnost archeální membrány dynamicky se přestavovat v reakci na změny okolních podmínek. Tyto hypotézy se ukázaly jako teoreticky dobře ukotvené a odpovídající pozorování. Diskutovány jsou i spekulativnější implikace, jako například navržená souvislost stavby cytoplazmatické membrány s absencí archeí parazitujících na zástupcích ostatních domén, nebo negativní vliv rigidity membrán na jejich morfologii. U těchto dvou hypotéz však na základě rešerše můžeme říct, že byly vyvráceny, neboť negativní vliv archeálních membrán na morfologickou...