ארכאונים - כמו חיידקים, אבל שונים.

בעקבות תמונה צבעונית מדהימה של מרבדי ארכאונים שצולמה במדבר הדנקיל באתיופיה - מיהם הארכאונים ובמה הם שונים מהחיידקים. 

מרבדי ארכאונים בשקע דלול, מדבר הדנקיל, אתיופיה - אווקטובר 2019
צילום: שלום נתן חראר

מדבר דנקיל הוא מדבר קיצוני, המאופיין במיעוט משקעים, ובעיקר בטמפרטורות גבוהות, שבקיץ יכולות להגיע ליותר מ-50 מעלות. למעשה, זהו האתר עם הטמפרטורות הגבוהות בעולם. בתמונה יש מרבדים צבעוניים של ארכאונים (וכנראה גם חיידקים) חובבי מליחות גבוהה (הלופילים קיצוניים) וחובבי טמפרטורות גבוהות (תרמופילים קיצוניים).

אז מי הם הארכאונים, ובמה הם שונים מהחיידקים? 

שנים ארוכות היה מקובל לחלק את עולם החי לשתי על-ממלכות (Domains): על-ממלכת בעלי התאים חסרי גרעין - פרוקריוטים (Prokaryotes), ועל-ממלכת בעלי תאים שיש להם גרעין - איקריוטים (Eukaryotes) - שאצלם החומר התורשתי, הארוז בכרומוזומים, מוקף בממברנה - דומה לזו המקיפה את כל התא. על-ממלכת הפרוקריוטים כללה את ממלכת החיידקים, וקבוצה של אצות מעניינות, אצות כחוליות, שבהמשך התברר שגם הן משתייכות לחיידקים - ומאז הן חיידקים כחוליים.

באיקריוטים כיום נמנות חמש ממלכות שונות: הפרוטיסטים; האצות (שאינן ירוקות); הפטריות; בעלי-החיים; האצות הירוקות והצמחים.

בשנות ה-60 שלך המאה הקודמת, לאחר שהובהר והוסבר תפקידן של חומצות הגרעין כמרכיבי החומר התורשתי - החלה להתבסס שיטת מיון חדשה על בסיס השוואת הרצפים של גנים שמורים - גנים המקודדים ל-RNA ריבוזומי, גורמי תעתוק וחלבוני הלם חום מסוימים, שמשותפים לכל הייצורים החיים המוכרים לנו.

בשנות ה-70 של המאה הקודמת הופתע קרל ווז (Woese) לגלות, באמצעות השוואה של גנים של RNA ריבוזומי, שמספר קבוצות של חיידקים "חריגים" (שכונו אז Archaeobacteria. למשל, המתאנוגניים וההלופילים הקיצוניים) כלל אינם חיידקים, אלא הם משתייכים לקבוצה שלישית, חדשה ולא מוכרת, שהמרחק האבולוציוני שלה מהחיידקים כמעט שווה למרחק האבולוציוני שלה מהאיקריוטים. כיום (לאחר שתקופה קצרה הם כונו "חיידקים קדומים" בניגוד ל"חיידקים אמיתיים") מכונים היצורונים שבקבוצה הזאת "ארכאונים" (Archaea), ואילו החיידקים "הרגילים" נשארו "חיידקים" (Bacteria). - כך פוצלו הפרוקריוטים לשתי על-ממלכות נפרדות. מלבד השוני הגנטי שגרם לפיצול, התברר שיש גם שינויים ביוכימיים משמעותיים שמבדילים בין שתי על הממלכות (במבנה הממברנה התאית, בהרכב הדופן, בתחילת סינתזת החלבונים ובעוד מרכיבים תאיים)

קרל ווז Carl Woese
1928-2012
צילום: Don Hamerman, 2004, 

Institute for Genomic Biology, University of Illinois at Urbana-Champaign

אמנם ארכאונים רבים נמצאים בבתי גידול קיצוניים, אך אחרים נמצאים גם במקומות שגרתיים יותר, כבמעמקי ביצות ובדרכי העיכול של יצורים שונים, ואף בתוך צמחים.

שמם של הארכאונים נובע מכך שחשבו, לאחר גילויים, שהם קדומים יותר (ארכאים) מהחיידקים "הרגילים". היום אנחנו יודעים שמדובר בטעות וששתי על-המערכות התפצלו מאב קדמון משותף קרוב מאד לראשית החיים על פני כדור הארץ.

עץ החיים - כפי שהוצע על-ידי קרל ווז ב-1990
איור:  Maulucioni, Wikimedia commons

האם יש קשר בין הארכאונים אלינו (ליצורים האיקריוטיים)? אז כנראה שאבינו הקדום היה ארכאון גדול מימדים שיצר חיי שיתוף מעניינים עם חיידק, ותוצרי השיתוף המהפכני הזה הם כל היצורים האיקריוטים, אך על כך בהזדמנות אחרת.

פורסם במקביל באתר הפייסבוק: מדעי הטבע באוניברסיטה הפתוחה