Arkéer finns precis överallt, från jordens stora vattendrag till människors egna tarmsystem. De är otroligt viktiga för livets utveckling, vår förståelse för hur våra egna kroppar fungerar och för vårt sökande efter liv i universum. Trots detta vet forskare idag väldigt lite om arkéer.
Men vad är en arkée? Arkéer liknar bakteriers cellstruktur men de tillhör två olika släktled. Dessutom skiljer det sig tre miljarder år av evolutionär historia mellan dem. Arkéer är små till storleken, mindre än 10 μm, och är encelliga mikroorganismer utan cellkärna – precis som bakterier. Skillnaden ligger i hur cellen fungerar. Arkéers cellhölje har andra komponenter, det centrala cellmaskineriet fungerar på ett annat sätt och de är involverade i viktiga biokemiska processer. De arkéer som är mest välstuderade lever i heta källor (Sulfolobus), saltbassänger (Halobacterium) och i syrefria eller fattiga bottnar (Methanococcus). Dessa typer av arkéer är extremofila, vilket betyder att de tycker om och frodas i extrema miljöer.
Som väldigt många andra upptäckter hittade man arkéer av en slump. År 1977 letade Carl Woese efter ett nytt sätt att klassificera bakterier. Hans metod bestod av en genetisk markör kopplad till ribosomer (där proteinsyntes sker i cellen). Med denna metod upptäckte han inte en, utan två grupper av celler. Den ena var den grupp han förväntade sig finna, bakterier, men den andra bestod av en underlig samling av mikrober (mikroorganismer) från heta källor och syrefria bottnar. Woese kallade denna grupp för arkebakterier, där arke står för uråldrig. Dess struktur påminde honom om hur man trodde förhållandena på jorden skulle vara under den geologiska tidsperioden arkeikum som var för mer än tre miljarder år sedan. Det var just under arkeikum som livet på jorden först uppstod.
Carl Woese har gjort ofantligt mycket för vår förståelse av hur livet fungerar med hans tre största upptäckter: Den mikroskopiska streckkoden, att arkéer och bakterier är två skilda grupper och att arkéer är närmare släkt med eukaryota celler än bakterier.
Arkéer är den eukaryota cellens stamfader. De två celltyperna skiljer sig åt i stora drag, eukaryota celler är betydligt större och har en mer komplicerad struktur. Men om man jämför arkéers cellstruktur med en eukaryot cell är de delar som styr hur genetiskt information används väldigt lika. Arkéerna har dock som tidigare nämnt en mer simplistisk struktur vilket gör de lättare för forskare att förstå. Detta kan utnyttjas vid bl.a cancerforskning eftersom man på ett “enkelt” sätt kan se hur cellen hanterar informationen i dess DNA.
Eukaryota celler tros ha funnits i ca två miljarder år. De härstammar troligen från att arkéer och bakterier utvecklade ett symbiotiskt (samarbete mellan två arter som gynnar båda parter) samarbete. Teorin är formad av Lynn Margulis och beskriver tron om att arkéen gav cellstruktur och cellens centrala funktioner medan bakterien (som tillhör klassen proteobakterier) utförde energiprocesser och som idag är cellens mitokondrie.
Arkéer är som sagt extremofila och lever i heta källor, undervattensvulkaner, syrapölar, saltbassänger och syrefria bottnar. De egenskaper som gör livet i extrema miljöer möjligt för arkéer gör astrobiologer från NASA och ESA väldigt intresserade. Detta beror på att arkéer har ändrat vår förståelse för vilka förhållanden som krävs för att liv ska uppstå. Arkéer håller rekordet för extremaste temperatur vid liv, 121 ℃. Det är vid denna temperatur sjukhus steriliserar sin utrustning, vad man vet så finns det dock inga arkéer som orsakar sjukdom.
På senare år har man hittat arkéer i mindre extrema miljöer. I jord och vatten är de viktiga komponenter för kolets och kvävets kretslopp. I många miljöer, framförallt i de syrefattiga och med lågt pH, är det arkéer som står för den största delen av ammoniak (NH3) omsättningen – till skillnad från kvävefixerande bakterier. Arkéer är också den enda kända organismen som producerar gasen metan. När kor och får släpper ut metan vid rapar är det för att arkéerna i deras tarmsystem har producerat det som en del av matsmältningen. Vi människor har också arkéer i vårt tarmsystem. De mest välstuderade av dessa är Methanobrevibacter Smithii som tillsammans med bakterier hjälper till vid nedbrytning av sockerarter.
Arkéer är väldigt små, bakterieliknande celler som utgör grunden för precis allt liv på jorden. Trots detta vet vi otroligt lite om dem. Men genom mer forskning på dessa riktigt små organismer kan vi lösa riktigt stora problem. Genom att utnyttja deras simpla cellstruktur och proteinsyntes kan vi kanske hitta botemedlet för cancer. Genom att undersöka deras extrema levnadsmiljöer kan vi kanske hitta liv på andra planeter. Eller så kan vi kanske slutligen få en komplett bild över hur livet på jorden faktiskt uppstod.