פרוקריוטים

פרוקריוטים
מיון מדעי
שם מדעי
Prokaryota ‏שטון, 1925

השוואה בין תא פרוקריוטי לתא איקריוטי

פרוקריוטים (בכתיב לועזי: Prokaryote; מיוונית: 'פרו' = קדום, לפני; 'קריון' = גרעין; פרוקריוט = 'לפני הגרעין') הם יצורים מיקרוסקופיים בעלי תא יחיד חסר גרעין טבעי. הם תאים קטנים יותר מתאים איקריוטיים, וקוטרם אינו עולה בדרך כלל על שני מיקרומטר. הם עטופים בדופן (השונה מהדופן של תאים צמחיים) המקנה לתא יציבות ולעיתים תנועתיות, ואין לו שלד תאי. מרכיבי הדופן הם לעיתים גליקופרוטאינים (לעומת דופן תא צמחי הבנוי מתאית). לדופן אין סלקטיביות וכל החומרים יכולים לעבור דרכו. בנוסף, יש להם גם קרום תא, כמו לכל תא אחר. קרום זה חיוני לקיום חיים.

חד-תאיים פרוקריוטיים או תאים היוצרים צברי תאים מצליחים לחיות גם בסביבות של תנאים קיצוניים שיצורים איקריוטיים לא יכולים לשרוד בהם. הם ניזונים מחומרים מומסים בלבד. בעבר נחשבו לממלכה נפרדת בעולם הטבע שהייתה קרויה מונרה וכללה גם את הכחוליות (חיידקים כחוליים, ובעבר אצות כחוליות). בימינו נהוג לחלק את הפרוקריוטים מבחינה טקסונומית לשתי על־ממלכות:

• חיידקים (בלועזית: Bacteria) – הכחוליות הן אחת המערכות בעל־ממלכה זו
• ארכאונים (בלועזית: Archaea)

מאחר שאין להם גרעין תא, ה-DNA של התאים "ארוז" בנוקלאואיד. בנוסף, יש בתא פרוקריוטי ריבוזומים האחראים על ייצור חלבונים. כמות הריבוזומים גדולה מאחר שיש צורך בייצור של חלבונים רבים.

ישנם תאים המצוידים בשוטון, המאפשר לתא הפרוקריוטי לנוע.

עם התאים הפרוקריוטים נמנים בעיקר יצורים פשוטים בעלי תא אחד, כמו חיידקים או צברי חד-תאיים שחיים ביחד. הם נחשבים פרימיטיביים מהאיקריוטים ומקובל לחשוב כי צורות החיים הראשונות שהתפתחו בכדור הארץ היו תאים אל-אווירניים – פרוקריוטיים, וכי רק מאוחר יותר הופיעו גם תאים אווירניים – איקריוטיים.

לעומת התאים האיקריוטים, מקור הכוח של התאים הפרוקריוטים מגוון מאוד. המשותף לכל מקורות כוח אלו הוא השימוש בתהליכים שאינם כוללים חמצן. מגוון מקורות הכוח עבור תאים אלו כולל הטמעת אור (בדומה לצמחים, אך ללא שימושי ההמשך בפירוק פחמימות, שכן אין בתאים אלו מיטוכונדריה), ופירוק חומרים גופרתיים וחנקתיים הנוצרים בסביבה מימית כתוצאה מפעילות געשית, כתוצאה מהתפרקותם של תאים חיים לאחר מותם, וכן כתוצאה מהפרשות מתוך תאים חיים (ובעלי חיים) במהלך חייהם.

הודות למגוון מקורות הכוח של צורות חיים אלו והתאמתן לסביבות רבות, הן בעלות כושר הישרדות רב וניתן למצוא אותן גם בסביבות עוינות, שבהן יצורים אווירניים – איקריוטים, אינם יכולים לחיות. המאובן הקדום ביותר שנתגלה, באוסטרליה, הוא של מושבה של יצורים פרוקריוטיים – סטרומטוליט שמעריכים את גילו כ-3.9 מיליארד שנה. הוא דומה מאוד למבנים המיוצרים גם היום על ידי כחוליות (שבעבר נקראו אצות כחולות או חיידקים כחוליים). על סמך ממצאים נוספים חוקרים חושבים כי פרוקרויטים הופיעו בכדור הארץ עוד קודם- לפני כ-4.1 מיליארד שנה. לפני כ 3.5 מילארד שנה התקיים האב הקדמון המשותף אחרון - לחיידקים ולארכיאונים. לפני כ-3 מיליארד שנה הופיעו הכחוליות. הכחוליות החלו לראשונה תהליך של פוטוסינתזה שגרמה לעליית ריכוז החמצן באטמוספירה ובאוויר, לאחר חימצון כמויות גדולות של ברזל, התרחש לפני כ 2.4 מיליארד שנה אסון החמצן - שינוי משמעותי של אטמוספירת כדור הארץ שגרר הכחדה המונית של יצורים שהיו ברובם אל אווירניים. איקריוטים הופיעו לראשונה לפני 1.8 מיליארד שנה כשהם מכילים מספר מרכיבים כמו שלד, גרעין, מיטוכנודריה ועוד שאינם מצויים בקרב הפרוקריוטים. עם זאת גם כיום רוב האיקרויטים הם חד-תאיים. יצורים רב-תאיים כמו אלמוגים, ספוגים או צמחים הופיעו לראשונה רק לפני כ-600 מיליון שנה - כלומר לאחר יותר מ 3 מיליאד שנים של קיום חיים.

למרות שפרוקריוטים הם קדומים בהרבה ונחשבים פשוטים יותר בצורות שונות, לא נובע מכך שהם סובלים מחסרון אבולוציוני לעומת איקריוטים. יש להם מנגוננים ותכונות שיכולים להעניק להם יתרונות על פני יצורים איקריוטים. כמו כן, כפי שניתן לראות גם מדוגמאות של יצורים איקריוטים, ברירה טבעית אינה בהכרח נותנת יתרון ליצורים מתוחכמים יותר - כך לדוגמה אמבות וספוגים הם פשוטים יותר וקדומים בהרבה לעומת דינזוארים והם הצליחו לשרוד במשך תקופה ארוכה בהרבה מהם.

יש חוקרים הסבורים שהמיטוכונדריון – אברון הנשימה בתאים האיקריוטים נוצר מתא פרוקריוטי קדמון שהיה בו תהליך נשימה – כלומר הפקת כוח מתהליך בעירה נשלט שבו אטומי הפחמן של הפחמימה (בעיקר חד-הסוכר גלוקוזה) מתחברים עם החמצן שבאוויר. לפי סברה זו, מיטוכונדריון קדמון זה הוטמע אל תוך תא פרוקריוטי אחר במהלך האבולוציה, וכך, בתהליך שיתוף סימביוטי, נוצרו התאים האיקריוטים – תאי החי והצומח הנושמים. סברה זו, הנקראת התאוריה האנדוסימביוטית, קודמה במידה רבה בידי החוקרת לין מרגוליס. אברון המיטוכונדריון, ובדומה לו גם הכלורופלסט המבצע את הפוטוסינתיזה בצמחים, מתרבה על ידי חלוקה באופן עצמאי ונפרד מהחלוקה התאית של שאר אברוני התא, ויש לו חומר תורשתי עצמאי המגדיר אותו.

קישורים חיצוניים

• פרוקריוטים, באתר אנציקלופדיה בריטניקה (באנגלית)