Biologisk diversitet
Diversitet er forskelligheden mellem organismer. Der findes tre domæner, som er de tre hovedklasser, alt liv deles op i. Disse domæner er Eukaryoter, Bakterier og Archaea. Planteriget og dyreriget er eksempler på underinddelinger inden for domænet Eukaryoter. Disse underinddelinger kan yderligere deles op i slægter og derefter arter. Enhver organisme er navngivet, således at fornavnet angiver, hvilken slægt organismen tilhører, og efternavnet angiver, hvilken art der er tale om inden for denne slægt. Bacillus subtilis tilhører således slægten Bacillus og arten subtilis.
Figur 17. Illustration af livets træ med de tre domæner; Bakterier, Archaea og Eukaryoter.
Diversitet mellem de tre domæner
Der er store forskelle mellem de tre domæner. Prokaryoterne, som udgøres af domænerne bakterier og archaea, har f.eks. ikke nogen cellekerne eller membranafgrænsede organeller, og kromosomerne er som regel cirkulære. I modsætning hertil har de eukaryotiske celler organeller og en membranafgrænset cellekerne, hvor DNA-arvematerialet er ordnet i flere komplekse kromosomer.
Der er også store forskelle mellem de to prokaryotiske domæner. Membranlipiderne i archaea er f.eks. forgrenede i modsætning til de uforgrenede membranlipider i bakterier. RNA-polymerasen hos Archaea minder desuden mere om RNA-polymerasen fundet i eukaryoter end den i bakterier. Overordnet har archaea mere til fælles med eukaryoter end med bakterier, og archaea deler derfor et forgreningspunkt med eukaryoter ud over de tre domæners fælles forgreningspunkt.
De tre domæner har også fælles træk, og stammer alle fra en fælles stamfader. Lighederne mellem de tre domæner inkluderer glykolysen, DNA-arvematerialet som koder for proteiner, DNA-replikation, og de har alle rigeligt med plasmamembraner og ribosomer. Disse træk er altså fælles for alt liv på jorden.
Archaea
Archaea er kendt for at kunne leve under ekstreme forhold, såsom høj saltkoncentration, høj temperatur, lavt oxygenindhold eller høj eller lav pH-værdi, men der er dog også mange archaea, der ikke lever under ekstreme forhold. Archaea kan deles op i fire underklasser.
Der vides endnu ikke særlig meget om archaea, men to karakteristika, som gælder for alle archaea, og som adskiller dem fra bakterier og eukaryoter, er den manglende peptidoglykan i cellevæggen og tilstedeværelsen af forgrenede lipider i cellemembranen.
Bakterier
De fleste forbinder bakterier med sygdomme, men kun en lille gruppe af bakterier er patogene, dvs. sygdomsfremkaldende hos en værtsorganisme. Forskellige egenskaber er nødvendige for at en bakterie kan betegnes patogen. Det er først og fremmest nødvendigt for bakterien at komme ind i værtsorganismen. Derefter skal bakterien være i stand til at opformere sig inde i værten og danne toksiner, der er skadelige for værten.
Fylogenien spiller en vigtig rolle, når man arbejder med bakterier, da det er vigtigt at kunne se, om en nyfundet bakterie er patogen eller ej. Man kan få kendskab til dette ved at analysere 16S rRNA-sekvensen af bakterien og finde placeringen i et fylogenetisk træ, for at se, om bakterien tilhører en gruppe af patogene bakterier.
Fylogenien blandt prokaryoter kan altså benyttes til mere end at se, hvorfra de forskellige organismer stammer.
Eukaryoter
Ved at kigge på cellestrukturen for en prokaryot og en eukaryot, kan man se, at eukaryoten er meget mere kompleks i sin opbygning. I modsætning til den simple prokaryot indeholder den eukaryote celle en membranafgrænset cellekerne og organeller som mitokondrier. Ud fra fylogeni og fossilfund mener man, at den første eukaryot er opstået for omkring 2,1 milliarder år siden.
Hvordan udnytter man diversiteten i bioteknologiindustrien?
Ligesom der er stor diversitet mellem de tre domæner, er der også meget stor diversitet inden for hvert af domænerne. Det er en meget stor diversitet mellem alle bakterier, og der findes rigtig mange af dem. I et gram jord findes f.eks. op til 10 milliarder bakterier.
De mange år, der er forløbet, har medført stor diversitet. Årsagen til dette er mutationer og genetisk rekombination, samt at bakterierne har tilpasset sig bestemte nicher, der opfylder deres livskrav.
Cellulaser har stor interesse for bioethanolindustrien, da bioethanol typisk fremstilles ved behandling af mindre nyttigt planteaffald der indeholder cellulose. For at finde cellulaseproducerende organismer har man forsøgt at identificere nicher, hvor det kunne være fordelagtigt for organismerne at kunne nedbryde cellulose. Det kunne for eksempel være på marker eller andre steder med meget planteliv. Termitter lever f.eks. af træ, og derfor fik en forsker ideen om at undersøge de bakterier, der lever i termittens mave. Denne forskning resulterede i opdagelse af nye cellulaseproducerende bakterier. Da cellulose er hovedkomponenten i planters cellevæg, måtte termitten være i stand til at nedbryde cellulose for at optage energi fra træet.
