كائن وحيد الخلية

تُعدّ البكتيريا من أقدم أشكال الحياة على وجه الأرض، وتوجد في كل مكان تقريبًا. ^{[ 10 ]} تحتوي العديد من البكتيريا الشائعة على بلازميدات ، وهي جزيئات DNA قصيرة دائرية ذاتية التضاعف، منفصلة عن الكروموسوم البكتيري. ^{[ 12 ]} يمكن للبلازميدات أن تحمل جينات مسؤولة عن قدرات جديدة، ومن أهمها حاليًا مقاومة المضادات الحيوية. ^{[ 13 ]} تتكاثر البكتيريا في الغالب لا جنسيًا من خلال عملية تُسمى الانشطار الثنائي . مع ذلك، يمكن لحوالي 80 نوعًا مختلفًا أن تخضع لعملية جنسية تُعرف بالتحول الجيني الطبيعي . ^{[ 14 ]} التحول هو عملية بكتيرية لنقل الحمض النووي DNA من خلية إلى أخرى، ويبدو أنه تكيف لإصلاح تلف الحمض النووي DNA في الخلية المستقبلة. ^{[ 15 ]} بالإضافة إلى ذلك، يمكن تبادل البلازميدات باستخدام شعيرة في عملية تُعرف بالاقتران . ^{[ 13 ]}

تُعتبر البكتيريا الزرقاء الضوئية، بلا منازع، أنجح أنواع البكتيريا، إذ ساهمت في تغيير الغلاف الجوي للأرض في بداياته من خلال تزويده بالأكسجين. ^{[ 16 ]} وقد خلّفت الستروماتوليت ، وهي تراكيب تتكون من طبقات من كربونات الكالسيوم ورواسب محتجزة متبقية من البكتيريا الزرقاء والبكتيريا المرتبطة بها، سجلات أحفورية واسعة النطاق. ^{[ 16 ] [ 17 ]} ويُقدّم وجود الستروماتوليت سجلاً ممتازاً لتطور البكتيريا الزرقاء، التي وُجدت عبر حقب الأركي (منذ 4  مليارات إلى 2.5  مليار سنة)، والبروتيروزوي (منذ 2.5  مليار إلى 540  مليون سنة)، والفانيروزوي (  منذ 540 مليون سنة وحتى يومنا هذا). ^{[ 17 ]} ويمكن العثور على معظم الستروماتوليت المتحجرة في العالم في غرب أستراليا . ^{[ 17 ]} حيث عُثر على بعض أقدم الستروماتوليت، والتي يعود تاريخ بعضها إلى حوالي 3430  مليون سنة. ^{[ 17 ]}

يحدث الشيخوخة الاستنساخية بشكل طبيعي في البكتيريا ، ويبدو أنها ناتجة عن تراكم الضرر الذي يمكن أن يحدث حتى في غياب عوامل الإجهاد الخارجية. ^{[ 18 ]}

تُطلق الفتحات الحرارية المائية الحرارة وكبريتيد الهيدروجين ، مما يسمح للكائنات المتطرفة بالبقاء على قيد الحياة باستخدام النمو الكيميائي الذاتي التغذية . ^{[ 20 ]} تتشابه العتائق عمومًا في مظهرها مع البكتيريا، ومن هنا جاء تصنيفها الأصلي كبكتيريا، ولكنها تختلف عنها اختلافًا جزيئيًا كبيرًا، لا سيما في بنية غشائها وحمضها النووي الريبوزي. ^{[ 21 ] [ 22 ]} من خلال تسلسل الحمض النووي الريبوزي، وُجد أن العتائق انفصلت على الأرجح عن البكتيريا وكانت أسلافًا للكائنات حقيقية النواة الحديثة، وهي في الواقع أقرب إليها من الناحية التطورية. ^{[ 22 ]} وكما يوحي اسمها، فإن العتائق مشتقة من الكلمة اليونانية archaios، والتي تعني أصلي أو قديم أو بدائي. ^{[ 23 ]}

تعيش بعض أنواع العتائق في أكثر البيئات قسوةً بيولوجيًا على وجه الأرض، ويُعتقد أن هذا يُحاكي، بطريقةٍ ما، الظروف القاسية التي ربما تعرضت لها الحياة في بداياتها . ومن أمثلة هذه العتائق المحبة للظروف القاسية ما يلي:

• الكائنات المحبة للحرارة ، درجة حرارة النمو المثلى من 50  درجة مئوية إلى 110  درجة مئوية، بما في ذلك أجناس Pyrobaculum و Pyrodictium و Pyrococcus و Thermus aquaticus و Melanopyrus . ^{[ 24 ]}
• الكائنات المحبة للبرودة ، درجة حرارة النمو المثلى أقل من 15  درجة مئوية، بما في ذلك جنسي Methanogenium و Halorubrum . ^{[ 24 ]}
• الكائنات المحبة للقلويات ، درجة الحموضة المثلى للنمو أكبر من 8، بما في ذلك جنس ناترونوموناس . ^{[ 24 ] [ 25 ]}
• الكائنات المحبة للأحماض ، والتي يكون الرقم الهيدروجيني الأمثل لنموها أقل من 3، بما في ذلك جنسي Sulfolobus و Picrophilus . ^{[ 24 ] [ 26 ]}
• تُفضل الكائنات المحبة للضغط العالي (المعروفة أيضًا باسم الكائنات المحبة للضغط العالي ) الضغط العالي الذي يصل إلى 130 ميجا باسكال، مثل بيئات أعماق المحيطات، بما في ذلك أجناس Methanococcus و Pyrococcus . ^{[ 24 ]}
• تنمو الكائنات المحبة للملوحة بشكل مثالي في تركيزات ملحية عالية تتراوح بين 0.2 مولار و 5.2 مولار من كلوريد الصوديوم ، بما في ذلك أجناس Haloarcula و Haloferax و Halococcus . ^{[ 24 ] [ 27 ]}

تُعدّ الميثانوجينات مجموعة فرعية مهمة من العتائق، وتضمّ العديد من الكائنات المحبة للظروف القاسية، كما أنها منتشرة في البيئات الرطبة، وفي أمعاء الحيوانات المجترة والخلفية. ^{[ 28 ]} تستخدم هذه العملية الهيدروجين لاختزال ثاني أكسيد الكربون إلى ميثان، مُطلقةً الطاقة في شكل الأدينوسين ثلاثي الفوسفات القابل للاستخدام . ^{[ 28 ]} وهي الكائنات الحية الوحيدة المعروفة القادرة على إنتاج الميثان. ^{[ 29 ]} في ظلّ الظروف البيئية القاسية التي تُسبّب تلف الحمض النووي ، تتجمّع بعض أنواع العتائق وتنقل الحمض النووي بين الخلايا. ^{[ 30 ]} ويبدو أن وظيفة هذا النقل هي استبدال معلومات تسلسل الحمض النووي التالفة في الخلية المُستقبِلة بمعلومات تسلسل سليمة من الخلية المُتبرِّعة. ^{[ 31 ]}

تُعرَّف الأوليات بشكل أساسي بطريقة حركتها، بما في ذلك الأسواط والأهداب والأقدام الكاذبة . ^{[ 36 ]} على الرغم من وجود جدل كبير حول تصنيف الأوليات بسبب تنوعها الهائل، إلا أن أحد الأنظمة التصنيفية يُقر حاليًا بسبع شعب ضمن مملكة الأوليات: اليوجلينوزوا ، والأميبوزوا ، والتشوانوزوا ( حسب تصنيف كافاليير-سميث) ، واللوكوزوا ، والبيركولوزوا ، والميكروسبوريديا ، والسولكوزوا . [ ^{37 ] [ 38 ] يمكن} اعتبار الأوليات، مثل النباتات والحيوانات، كائنات غيرية التغذية أو ذاتية التغذية . ^{[ 34 ]} تستطيع الكائنات ذاتية التغذية، مثل اليوجلين، إنتاج طاقتها باستخدام عملية التمثيل الضوئي، بينما تستهلك الأوليات غيرية التغذية الغذاء إما عن طريق إدخاله عبر بلعوم يشبه الفم أو عن طريق ابتلاعه بالأقدام الكاذبة، وهي شكل من أشكال البلعمة . ^{[ 34 ]} على الرغم من أن الأوليات تتكاثر في الغالب لا جنسيًا، إلا أن بعضها قادر على التكاثر الجنسي. ^{[ 34 ]} تشمل الأوليات القادرة على التكاثر الجنسي الأنواع الممرضة مثل بلازموديوم فالسيباروم ، وتوكسوبلازما جوندي ، وتريبانوسوما بروساي ، وجيارديا دوديناليس، وأنواع الليشمانيا . ^{[ 15 ]}

الهدبيات ، أو الهدبيات، هي مجموعة من الطلائعيات التي تستخدم الأهداب للحركة. ومن أمثلتها البراميسيوم ، والستنتور ، والفورتيسيلا . ^{[ 39 ]} تنتشر الهدبيات بكثرة في جميع البيئات تقريبًا التي يوجد بها الماء، وتتحرك أهدابها بإيقاع منتظم لدفع الكائن الحي. ^{[ 40 ]} تمتلك العديد من الهدبيات أكياسًا شعرية ، وهي عضيات تشبه الرمح يمكن إطلاقها لاصطياد الفرائس، أو لتثبيت نفسها، أو للدفاع. ^{[ 41 ] [ 42 ]} كما أن الهدبيات قادرة على التكاثر الجنسي، وتستخدم نواتين فريدتين للهدبيات: نواة كبيرة للتحكم الأيضي الطبيعي، ونواة صغيرة منفصلة تخضع للانقسام الاختزالي. ^{[ 41 ]} ومن أمثلة هذه الهدبيات البراميسيوم والتتراهيمينا ، اللذان يُرجح أنهما يستخدمان إعادة التركيب الاختزالي لإصلاح تلف الحمض النووي الذي يحدث في ظل ظروف الإجهاد.

تستخدم الأميبوزوا الأقدام الكاذبة وتدفق السيتوبلازم للتنقل في بيئتها. تُعدّ الأميبا الحالة للنسج (Entamoeba histolytica) المسبب لمرض الزحار الأميبي. ^{[ 43 ]} ويبدو أن الأميبا الحالة للنسج قادرة على الانقسام الاختزالي . ^{[ 44 ]}

الطحالب وحيدة الخلية هي كائنات ذاتية التغذية تشبه النباتات وتحتوي على الكلوروفيل . ^{[ 45 ]} وهي تشمل مجموعات تضم أنواعًا متعددة الخلايا وأخرى وحيدة الخلية:

• اليوجلينوفايتا ، طحالب سوطية، معظمها وحيدة الخلية، وتوجد بكثرة في المياه العذبة. ^{[ 45 ]} على عكس معظم الطحالب الأخرى، فهي تفتقر إلى الجدران الخلوية، ويمكن أن تكون مختلطة التغذية (ذاتية التغذية وغيرية التغذية). ^{[ 45 ]} ومن الأمثلة عليها طحلب يوجلينا جراسيليس .
• الطحالب الخضراء ( الكلوروفيتا )، وهي في الغالب طحالب وحيدة الخلية توجد في المياه العذبة. ^{[ 45 ]} وتكتسب الطحالب الخضراء أهمية خاصة لأنها يُعتقد أنها الأقرب صلة بتطور النباتات البرية. ^{[ 46 ]}
• الدياتومات ، طحالب وحيدة الخلية ذات جدران خلوية سيليسية. ^{[ 47 ]} وهي أكثر أنواع الطحالب وفرةً في المحيطات، على الرغم من وجودها في المياه العذبة أيضًا. ^{[ 47 ]} تُساهم الدياتومات بنحو 40% من الإنتاج البحري الأولي في العالم، وتُنتج نحو 25% من أكسجين العالم. ^{[ 48 ]} تتميز الدياتومات بتنوعها الكبير، إذ تضم حوالي 100,000 نوع. ^{[ 48 ]}
• الدّينوفلاجيلات ، طحالب وحيدة الخلية مُهدّبة، بعضها مُغطّى بالسليلوز . ^{[ 49 ]} قد تكون الدّينوفلاجيلات مُختلطة التغذية، وهي الطحالب المسؤولة عن ظاهرة المدّ الأحمر . ^{[ 46 ]} بعض أنواع الدّينوفلاجيلات، مثل Pyrocystis fusiformis ، قادرة على التلألؤ البيولوجي . ^{[ 50 ]}

تشمل الفطريات وحيدة الخلية الخمائر . توجد الفطريات في معظم البيئات، على الرغم من أن معظمها يوجد على اليابسة. ^{[ 51 ]} تتكاثر الخمائر عن طريق الانقسام المتساوي، ويستخدم العديد منها عملية تسمى التبرعم ، حيث تحتفظ الخلية الأم بمعظم السيتوبلازم . ^{[ 51 ]} تخمر خميرة Saccharomyces cerevisiae الكربوهيدرات إلى ثاني أكسيد الكربون والكحول، وتُستخدم في صناعة البيرة والخبز. ^{[ 52 ]} تُعد S. cerevisiae أيضًا كائنًا نموذجيًا مهمًا، نظرًا لكونها كائنًا حقيقي النواة سهل النمو. وقد استُخدمت في أبحاث السرطان والأمراض التنكسية العصبية ، بالإضافة إلى فهم دورة الخلية . ^{[ 53 ] [ 54 ]} علاوة على ذلك، لعبت الأبحاث التي تستخدم S. cerevisiae دورًا محوريًا في فهم آلية إعادة التركيب الميوزي والوظيفة التكيفية للانقسام الميوزي . وهي المسؤولة عن داء المبيضات ، الذي يسبب التهابات الفم و/أو الحلق (المعروفة باسم القلاع) والمهبل (المعروفة باسم عدوى الخميرة). ^{[ 55 ]}

تمر بعض اللاسعات الطفيلية من شعبة الميكسوزوا بمراحل حياة وحيدة الخلية. مرحلة التغذية لهذه الكائنات هي بلازموديوم وحيد الخلية يشبه الدودة ظاهريًا ؛ وتتطور داخل هذه الخلايا أبواغ متعددة الخلايا . تشهد هذه المجموعة تعاقب الأجيال ، وهي ليست وحيدة الخلية بالمعنى الحقيقي. ^{[ 56 ]}