La cellula è l'organismo vivente più piccolo che contiene tutte le caratteristiche della vita e la maggior parte della vita sul pianeta inizia come un organismo a cellula singola. Esistono attualmente due tipi di organismi monocellulari: procarioti ed eucarioti, quelli senza un nucleo definito separatamente e quelli con un nucleo protetto da una membrana cellulare. Gli scienziati ritengono che i procarioti siano la più antica forma di vita, apparendo per la prima volta circa 3,8 milioni di anni, mentre gli eucarioti si sono presentati circa 2,7 miliardi di anni fa. La tassonomia degli organismi monocellulari rientra in uno dei tre principali domini della vita: eucarioti, batteri e archei.

TL; DR (troppo lungo; non letto)

I biologi classificano tutti i vivi organismi nei tre domini della vita che iniziano con gli organismi da una cellula a quella multicellulare: archaea, batteri ed eucarioti.
Caratteristiche di tutte le cellule

Tutti gli organismi a cellula singola e multicellulari condividono queste basi:

1. Una membrana plasmatica che protegge e separa la cellula vivente dall'ambiente esterno pur consentendo il flusso di molecole attraverso la sua superficie, oltre a recettori specifici all'interno della cellula che possono influenzare gli eventi cellulari.
   
2. Un area interna che ospita il DNA.
   
3. Ad eccezione dei batteri, tutte le cellule viventi contengono compartimenti, particelle e filamenti separati da membrana bagnati in una sostanza quasi liquida.
   
   
   La prima classificazione: i tre domini della vita
   

   Prima del 1969, i biologi avevano classificato la vita cellulare in due regni: piante e animali. Dopo il 1969-1990, gli scienziati hanno concordato un sistema di classificazione di cinque regni che includeva monera (batteri), protisti, piante, funghi e animali. Ma il Dr. Carl Woese (1928-2012), precedentemente professore presso il Dipartimento di Microbiologia dell'Università dell'Illinois, nel 1990 ha proposto una nuova struttura per la classificazione di organismi monocellulari ed entità multicellulari composta da tre domini, archaea, batteri e eucarioti, suddivisi in sei regni. La maggior parte degli scienziati ora utilizza questa tassonomia o sistema di classificazione.
   Archaea: organismi monocellulari che prosperano in ambienti estremi
   

   Gli archaea prosperano in ambienti estremi, precedentemente ritenuti insostenibili per la vita: sfoghi idrotermali di acque profonde, sorgenti termali, il Mar Morto, stagni di evaporazione del sale e laghi acidi. Prima della proposta del Dr. Woese, gli scienziati hanno prima identificato gli archaea come archaebacteria - antichi batteri monocellulari - perché sembravano batteri procariotici, organismi monocellulari privi di un nucleo separato di membrana o organelli. Ulteriori studi del Dr. Woese, dei suoi colleghi e di altri scienziati li hanno portati a rendersi conto che questi antichi batteri erano più strettamente collegati agli eucarioti a causa delle caratteristiche biochimiche che esibiscono. Scienziati e ricercatori hanno anche scoperto archaea che vivono nel tratto digestivo umano e nella pelle.
   Il dominio e il regno di Archaea
   

   Gli archaea condividono le caratteristiche sia dei procarioti che degli eucarioti, motivo per cui esistono su un ramo separato tra batteri ed eucarioti nell'albero filogenetico della vita. Quando gli scienziati hanno scoperto che gli archaebacteria non erano in realtà batteri antichi, li hanno ribattezzati archaea. Le seguenti caratteristiche definiscono gli organismi a singola cellula di archei:
   
   

4. Sono cellule procariotiche, ma sono geneticamente più simili agli eucarioti.
   
5. Le membrane cellulari sono costituite da catene di idrocarburi ramificate, a differenza dei batteri e degli eucari, collegati al glicerolo mediante legami eterei.
   
6. Le pareti cellulari dell'Archaea non hanno peptidoglicani, polimeri costituiti da zuccheri e aminoacidi che formano uno strato palmato al di fuori delle pareti cellulari della maggior parte dei batteri.
   
7. Mentre gli archaea no rispondono ad alcuni antibiotici a cui reagiscono i batteri, reagiscono ad alcuni antibiotici che affliggono gli eucarioti.
   
8. Gli archaea contengono acido ribonucleico ribosomiale (rRNA) specifico per gli archei, essenziale per la sintesi proteica, identificato da aree molecolari notevolmente diverse da quelle dell'RRNA presente nei batteri e negli eucari.
   
   
   

   Le principali classificazioni degli archei comprendono crenarchaeota, euryarchaeota e korarchaeota, nonché le suddivisioni proposte di nanoarchaeota e la proposta taumarchaeota. Le classificazioni individuali indicano i tipi di ambienti in cui ricercatori e scienziati trovano questi organismi monocellulari. Crenarchaeota vive in ambienti di estrema acidità e temperatura e ossida l'ammoniaca; l'euryarchaeota include organismi che ossidano il metano e amano il sale in ambienti di acque profonde, altri euryarchaeota che producono metano come prodotto di scarto e il korarchaeota, una categoria di archei che vive anche in ambienti ad alta temperatura.
   

   Nanoarchaeota differisce dagli altri arcaea in quanto vivono in cima a un altro organismo arcaico chiamato Ignicoccus. I sottotipi di korarchaeota e nanoarchaeota includono metanogeni, organismi che producono gas metano come sottoprodotto dei processi digestivi o energetici; alofili o archaea amanti del sale; termofili, organismi che prosperano a temperature estremamente elevate; e psicofili, organismi archaea che vivono a temperature estremamente fredde.
   Batteri: organismi monocellulari che prosperano in ambienti multipli
   

   I batteri vivono e prosperano ovunque sul pianeta: in cima alle montagne, in fondo al più profondo del mondo oceani, all'interno del tratto digestivo sia dell'uomo che degli animali, e persino nelle rocce e nei ghiacci congelati dei poli nord e sud. I batteri possono diffondersi in lungo e in largo nel corso degli anni perché possono rimanere inattivi per periodi prolungati.
   I batteri non contengono un nucleo separato
   

   I batteri esistono come le principali creature viventi sul pianeta, essendo stati qui per almeno tre quarti della storia in evoluzione del pianeta. Sono noti per la loro capacità di adattarsi alla maggior parte degli habitat del pianeta. Mentre alcuni batteri causano malattie virulente negli animali, nelle piante e nell'uomo, la maggior parte dei batteri agisce come agenti "benefici" dell'ambiente con processi metabolici che sostengono forme di vita più elevate.
   

   Altre forme di batteri lavorano in combinazione con piante e invertebrati (creature senza spina dorsale) in relazioni simbiotiche che svolgono funzioni importanti. Senza questi organismi monocellulari, le piante e gli animali morti impiegherebbero più tempo a decadere e il suolo cesserebbe di essere fertile. Ricercatori e scienziati usano alcuni batteri in sostanze chimiche, droghe, antibiotici e persino nella preparazione di cibi come crauti, yogurt e kefir e sottaceti. Come semplici organismi monocellulari, le cellule batteriche hanno caratteristiche distintive:
   
   

9. Come gli archei, gli scienziati definiscono i batteri come cellule procariotiche, senza un nucleo definito o separato.
   
10. Le membrane sono costituite da grassi non ramificati catene acide collegate al glicerolo da legami esteri come eucari.
    
11. Le pareti cellulari dei batteri contengono peptidoglicani.
    
12. Gli antibiotici antibatterici tradizionali colpiscono i batteri, ma resistono agli antibiotici che colpiscono gli eucari.
    
13. Hanno l'RRNA specifico per i batteri a causa della presenza di regioni molecolari diverse dall'RRNA presente negli archei e negli eucari.
    
    
    Dominio e regno dei batteri
    

    Gli scienziati classificano la maggior parte dei batteri in tre gruppi, in base alla loro risposta all'ossigeno in forma gassosa. I batteri aerobici prosperano negli ambienti con ossigeno e richiedono ossigeno per vivere. Ai batteri anaerobici non piace l'ossigeno gassoso; un esempio di questi batteri sarebbero quelli che vivono nei sedimenti sott'acqua o quelli che causano intossicazione alimentare a base di batteri. Infine, gli anaerobi facoltativi sono batteri che preferiscono la presenza di ossigeno nei loro ambienti di crescita ma possono vivere senza di essa.
    

    Ma i ricercatori classificano anche i batteri in base al modo in cui ottengono energia: come eterotrofi e autotrofi. Gli autotrofi, come le piante alimentate da energia luminosa (chiamato fotoautotrofico), producono la propria fonte di cibo fissando l'anidride carbonica o con mezzi chemoautotrofi, usando azoto, zolfo o altri processi di ossidazione degli elementi. Gli eterotrofi prendono la loro energia dall'ambiente abbattendo i composti organici, come i batteri saprobici che vivono nella materia in decomposizione, così come i batteri che si basano sulla fermentazione o sulla respirazione per produrre energia.
    

    Un altro modo in cui gli scienziati raggruppano i batteri è la loro forma: sferico, a forma di bastoncino e spirale. Altre forme di batteri includono batteri filamentosi, inguainati, quadrati, perseguitati, a forma di stella, a forma di fuso, a lobi, tricomi (peli) e pleomorfi con la capacità di cambiare forma o dimensione in base all'ambiente. >

    Ulteriori classificazioni includono micoplasmi, batteri patogeni affetti da antibiotici perché privi di parete cellulare; cianobatteri, batteri fotoautotrofi come alghe blu-verdi; batteri Gram-positivi, che emettono viola nel test Gram-Stain perché il test colora le loro spesse pareti cellulari; e batteri gram-negativi
    che diventano rosa nel test di colorazione dei grammi a causa delle loro pareti esterne sottili ma forti. I batteri Gram-positivi rispondono meglio agli antibiotici rispetto ai batteri Gram-negativi perché mentre la parete del primo è spessa, è penetrabile, mentre nei batteri Gram-negativi, le sue pareti cellulari sono sottili, ma agiscono più come un giubbotto antiproiettile.
    Gli eucarioti prosperano ovunque
    

    Mentre gli eucarioti includono molti organismi pluricellulari nei funghi, nelle piante e nei regni animali, questo importante dominio vitale comprende anche organismi unicellulari. Gli eucarioti a cellula singola hanno pareti cellulari che possono cambiare forma rispetto ai procarioti che hanno pareti cellulari rigide. La maggior parte degli scienziati ritiene che gli eucarioti si siano evoluti dai procarioti perché entrambi usano RNA e DNA come materiale genetico; entrambi sfruttano 20 aminoacidi; ed entrambi hanno una membrana cellulare bi-strato lipidica (dissolvibile in solventi organici) e usano zuccheri D e L-aminoacidi. Le caratteristiche specifiche degli eucarioti includono:
    
    

14. Gli eucarioti hanno un nucleo distinto, distinto, protetto da una membrana.
    
15. Le membrane, come quella dei batteri, sono costituite da catene di acidi grassi non ramificate collegate al glicerolo da i legami esteri (che rendono le pareti cellulari più sensibili all'ambiente esterno rispetto agli archei).
    
16. Le pareti cellulari - negli eucarioti che le hanno - non contengono alcun peptidoglicano.
    
17. Gli antibiotici antibatterici generalmente lo fanno non influenzano le cellule eucariote, ma reagiscono o rispondono agli antibiotici che tipicamente colpiscono le cellule eucariotiche.
    
18. Le cellule eucariotiche hanno una regione molecolare con rRNA diversa dall'rRNA esistente in archei e batteri.
    
    I regni sotto gli eucarioti
    

    Il dominio eucariotico contiene quattro regni o sottocategorie: protisti, funghi, piante e animali. Di questi, i protisti contengono solo organismi a cellula singola mentre il regno dei funghi contiene entrambi. Il regno Protista comprende organismi viventi come alghe, euglenoidi, protozoi e muffe di melma. Il regno dei funghi comprende sia organismi monocellulari che pluricellulari. Gli organismi a cellula singola nel regno dei funghi includono lieviti e chytrids o funghi fossilizzati. La maggior parte degli organismi all'interno dei regni vegetale e animale sono multicellulari.
    Il più grande organismo monocellulare
    

    Sebbene la maggior parte delle entità cellulari singole sul pianeta di solito richieda un microscopio, è possibile osservare l'alga acquatica, Caulerpa taxifolia
    ad occhio nudo. Definita come un tipo di alga originaria dell'Oceano Indiano e delle Hawaii, questa alga assassina è una specie invasiva altrove. Questo organismo vivente nel regno vegetale può crescere da 6 a 12 pollici di lunghezza e ha rami appiattiti simili a piume, che sorgono da un corridore, in tonalità da scure a verde chiaro.
    The Smallest Single Celled Organism
    

    Arroccato sulle colline sopra il campus Berkeley dell'Università della California, si trova il Lawrence Berkeley National Laboratory, gestito congiuntamente dal Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti e dal sistema dell'Università della California. Un team internazionale di scienziati, guidato dai ricercatori del Berkeley Lab, ha scoperto nel 2015 quello che potrebbe essere il più piccolo organismo monocellulare catturato in un'immagine presa da un microscopio ad alta potenza.
    

    Questo organismo monocellulare, un batterio procariotico , è così piccolo che 150.000 di questi singoli batteri cellulari potrebbero sedersi sulla punta di un pelo dalla testa. I ricercatori continuano a studiare questi organismi ritenuti comuni, poiché mancano di molte delle caratteristiche necessarie per funzionare con altri organismi. Le cellule sembrano avere DNA, un piccolo numero di ribosomi e appendici simili a fili, ma molto probabilmente fanno affidamento su altri batteri per vivere.
    Un eucariota a singola cellula che infrange le regole
    

    Scienziati al Charles L'università di Praga ha scoperto l'unico organismo eucariota noto che non contiene un tipo specifico di mitocondri, e l'hanno trovato nell'intestino di un cincillà da compagnia. Come centrale elettrica della cellula, i mitocondri fanno diverse cose. In presenza di ossigeno, i mitocondri possono caricare molecole e produrre proteine critiche. Ma questo organismo, un parente dei batteri della giardia, utilizza un sistema come quelli tipicamente presenti nei batteri - il trasferimento genico laterale - per sintetizzare le proteine. Poiché i batteri esistono principalmente come cellule procariotiche, trovare una cellula eucariotica correlata ai batteri è un'eccezione alla regola.