古菌

---

介紹

生物體被分為細菌、古菌和真核生物。以前，古菌由於其體型小且沒有明確的細胞核而被認為是細菌。後來，由於其獨特的特徵，它們被歸為與細菌不同的獨立類群。

古菌是**原核單細胞**微生物。“原核”一詞揭示了其細胞結構。它們缺乏明確的細胞核，遺傳物質是一個簡單的環狀染色體。它們具有在惡劣環境中生存的特殊能力，例如沸水（如溫泉）、極度鹽鹼條件，甚至酸性環境。古菌既有需氧生物也有厭氧生物。

圖片即將推出

什麼是古菌？

“古菌”（Archae）一詞源於希臘語“archaios”，意為古老或原始。它們是原始生物，被認為是透過進化首先出現的。古菌域下的生物是簡單的單細胞原核生物。它們是微觀的，肉眼無法看見。

古菌曾經被認為是細菌，因為在顯微鏡下它們與細菌細胞非常相似。然而，由於與細菌存在差異，它們被認為是一個獨立的域。古菌缺乏肽聚糖細胞壁，並且與真核生物有一些相似之處。一些研究人員認為古菌是細菌和真核生物之間的橋樑。

古菌的例子

一些古菌的例子包括：嗜熱棲熱菌、硫化葉菌、史密斯甲烷短桿菌和菸灰桿菌。

古菌的特徵

• 古菌被堅硬的**細胞壁**包裹，細胞壁由多糖和糖綴合物組成。細胞壁不含肽聚糖，這使得它們與細菌有所區別。堅硬的細胞壁透過保護內部滲透壓來保護它們免受極端外部環境的影響。

• 古菌中的細胞膜在組成方面是該域獨有的。它由**醚連線的磷脂**組成。

• 古菌中沒有膜結合細胞器，因為它們是原核生物。它們缺乏明確的細胞核和其他細胞器，如線粒體、溶酶體、高爾基體和內質網。遺傳物質是一個單一的、緊密纏繞的**環狀染色體**，類似於細菌中存在的染色體。

• **質粒**可能存在於細胞質中。它們通常編碼抗生素抗性酶。

• 細胞可能是螺旋形、球形或桿狀的。

• 古菌的RNA聚合酶是獨一無二的，並且在某種程度上類似於真核生物的RNA聚合酶。因此，基因轉錄也是該域獨有的。

• 古菌既有需氧的也有厭氧的，一些古菌是**極端微生物**。它們生活在極端和惡劣的環境中，例如高溫、酸性和鹽度。一些物種也生活在富含硫的環境中。

• 古菌沒有有性生殖。它們透過**二元裂變**進行無性繁殖。然而，遺傳物質的交換是透過轉化、接合和轉導進行的。遺傳交換導致遺傳物質的重組，這對進化至關重要。

古菌的型別

古菌有三種類型：產甲烷菌、嗜鹽菌和嗜熱菌。

產甲烷菌

• 產甲烷菌是嚴格的厭氧菌。它們從分解產物中獲取能量併產生甲烷。

• 它們生活在沼澤地帶，如汙水處理廠，以及作為反芻動物（如牛和水牛）腸道中的內共生體。

• 現今地球上存在的天然氣是產甲烷菌的產物。這種能力被用於透過沼氣池商業化生產甲烷。像甲烷球菌和甲烷桿菌這樣的生物屬於這一類。

嗜鹽菌

• Halo 意為“鹽”，philic 意為“喜愛”。它們是生活在極度**鹽鹼環境**中的生物。因此，它們被稱為嗜鹽菌。

• 它們是**需氧化能異養生物**。

• 高細胞鹽含量和特殊的膜脂的存在幫助它們在鹽湖和鹽沼等鹽鹼環境中生存。例如，鹽桿菌和鹽球菌。

嗜熱菌

• 顧名思義，嗜熱菌是嗜熱的（Thermo）和喜熱的（philic）。它們是生活在極高溫下的化能合成生物。它們利用硫進行氧化併產生能量。

• 它們可以是嗜熱菌、超嗜熱菌（耐受極高溫，80℃）和嗜熱酸菌（耐受高溫以及pH值低至2的高酸性條件）。

• 特殊支鏈膜脂和在酸性環境中生存的酶的存在使得這些生物能夠在如此惡劣的條件下生存。它們棲息在沸騰的溫泉和熱液噴口。

圖片即將推出

古菌的重要性

• 產甲烷古菌能夠透過利用有機化合物產生甲烷，這種能力被用於從有機廢物中生產沼氣。

• 嗜熱古菌能夠耐受極端溫度條件。嗜熱棲熱菌是Taq DNA聚合酶的來源，Taq DNA聚合酶是一種耐熱酶，在分子生物學技術中有著廣泛的應用。

• 它們是耐熱酶的來源，在洗滌劑製備中具有重要應用。

• 土壤中的古菌能夠有效地迴圈利用養分，並促進植物生長。

• 由於它們是原始的生命形式，因此深入研究可以幫助科學家瞭解進化的過程以及遠古地球上存在的條件。

• 古菌是屬於極端條件的生態系統的生產者和消費者。

• 由於它們能夠利用有機物質，因此古菌被用於與環境相關的過程，如生物修復和生物降解。

細菌和古菌的區別

• 細菌含有由肽聚糖層組成的細胞壁，而古菌則具有由多糖和糖綴合物組成的細胞壁。古菌不含肽聚糖細胞壁。

• 古菌的細胞膜含有醚連線的磷脂，這是該域的獨特特徵。與古菌不同，細菌含有酯連線的磷脂細胞膜。

• 古菌的繁殖方式是無性的，透過二元裂變進行。與細菌不同，古菌無法產生孢子進行繁殖。

結論

古菌是地球上原始的生物。它們是單細胞原核生物，由於其微觀特性，曾經被認為是細菌。然而，隨著先進生物技術的改進，人們瞭解到古菌具有一些與細菌不同的區別特徵，因此被認為是一個獨立的域。它們既有需氧生物也有厭氧生物。古菌以其在極端環境中生存的能力而聞名。它們有不同的型別，包括產甲烷菌、嗜鹽菌、嗜熱菌和嗜熱酸菌。儘管它們的原始特徵對於理解地球和生物的進化至關重要，但古菌也具有一些商業價值。它們的產甲烷能力被用於在沼氣池中商業化生產甲烷。嗜熱細菌是耐熱酶的商業生產者。

常見問題

Q1. 反芻動物體記憶體在哪種型別的古菌？

A1. 產甲烷菌存在於反芻動物的腸道中，用於消化有機物質併產生甲烷。牛、水牛、鹿和羚羊屬於反芻動物，它們體內有一個特殊的器官叫做瘤胃。瘤胃以存在大量微生物而聞名，尤其是在消化其飲食中的纖維含量方面。

Q2. 古菌如何進行運動？

A2. 古菌藉助鞭毛進行運動。鞭毛是一種附著在外膜上的長而細的附屬物。鞭毛可能是單個的、多個的或不存在的，這取決於物種的不同。

Q3. 古菌是否含有像葉綠素一樣的色素？

A3. 古菌不含像葉綠體和葉綠素一樣的膜結合細胞器。鹽桿菌是唯一一種含有視紫紅質色素的古菌。然而，鹽桿菌不是光合自養生物。

Q4. 古菌對抗生素的反應如何？

A4. 某些種類的古菌對抗生素表現出很強的抗性，這是由質粒上存在的特殊基因編碼的。

Q5. 古菌是否進行有性生殖？

A5. 古菌沒有有性生殖，繁殖方式是無性的二元裂變。