In der Biologie bezeichnet der Begriff „Domäne“ je nach Kontext unterschiedliche Konzepte, die sich auf strukturelle, funktionelle oder taxonomische Einheiten beziehen. Die gebräuchlichsten Verwendungen des Begriffs finden sich in der Systematik (taxonomische Domänen) sowie in der Molekularbiologie und Biochemie (Proteindomänen). Beide Definitionen beschreiben klar abgrenzbare funktionale oder strukturelle Einheiten in unterschiedlichen biologischen Ebenen.

In der biologischen Systematik ist die Domäne (auch Superreich genannt) die höchste hierarchische Ebene der Klassifikation von Organismen. Sie wurde von Carl Woese eingeführt, um eine klare Abgrenzung zwischen den grundlegenden Lebensformen auf der Erde zu schaffen. Woese nutzte dafür vergleichende Analysen der ribosomalen RNA-Sequenzen (16S rRNA), die evolutionäre Beziehungen zwischen Organismen widerspiegeln. Die drei Domänen des Lebens sind:

Bacteria (Bakterien): Diese Gruppe umfasst prokaryotische Organismen ohne Zellkern, die eine enorme ökologische und metabolische Vielfalt aufweisen. Bakterien besiedeln fast alle Lebensräume der Erde und spielen wichtige Rollen in der Ökologie, Medizin und Biotechnologie.

Archaea (Archaeen): Ebenfalls prokaryotisch, unterscheiden sich Archaeen von Bakterien durch ihre einzigartigen Zellmembranen und biochemischen Prozesse. Sie sind oft in extremen Lebensräumen wie heißen Quellen, Salzseen oder Tiefsee-Schloten anzutreffen, sind aber auch in moderaten Umgebungen verbreitet.

Eukarya (Eukaryoten): Diese Domäne umfasst alle Lebewesen mit einem echten Zellkern, darunter Tiere, Pflanzen, Pilze und Protisten. Eukaryoten zeichnen sich durch eine komplexe Zellstruktur mit Organellen wie Mitochondrien und, bei Pflanzen, Chloroplasten aus.

Die Einteilung in Domänen spiegelt die tiefsten evolutionären Verzweigungen im Stammbaum des Lebens wider und hat unser Verständnis der biologischen Vielfalt revolutioniert.

In der Molekularbiologie und Biochemie bezieht sich der Begriff „Domäne“ auf eine klar abgegrenzte Struktur- oder Funktionseinheit eines Proteins. Proteindomänen sind typischerweise kompakte, dreidimensionale Abschnitte eines Proteins, die sich unabhängig falten und oft spezifische Funktionen übernehmen. Ein Protein kann aus einer oder mehreren Domänen bestehen, die miteinander interagieren, um komplexe Aufgaben zu erfüllen. Einige wichtige Eigenschaften und Beispiele für Proteindomänen sind:

Strukturelle Domänen: Diese sind Bereiche eines Proteins, die eine stabile, dreidimensionale Struktur bilden. Ein Beispiel ist die α/β-TIM-Barrel-Domäne, die in vielen Enzymen vorkommt.

Funktionelle Domänen: Diese erfüllen spezifische biologische Aufgaben, wie z. B. DNA-Bindung (z. B. Zinkfinger-Domänen in Transkriptionsfaktoren) oder Katalyse (z. B. die katalytische Domäne von Enzymen wie Proteasen).

Modulare Domänen: Einige Proteine besitzen wiederkehrende Domänen, wie die SH2-Domäne, die an Phosphotyrosin-Bindungsstellen in Signaltransduktionsprozessen beteiligt ist.

Die Evolution von Proteindomänen ist ein Schlüsselmechanismus für die funktionelle Diversität von Proteinen. Viele Domänen sind hoch konserviert und kommen in verschiedenen Proteinen und Organismen vor, was auf gemeinsame evolutionäre Ursprünge hindeutet. Diese modularen Bausteine erlauben es, dass neue Proteine durch Rekombination und Neukombination existierender Domänen entstehen.

Zusammenfassend ist der Begriff „Domäne“ in der Biologie ein vielseitiges Konzept, das sich sowohl auf die höchste taxonomische Ebene der Klassifikation als auch auf funktionale und strukturelle Einheiten von Proteinen bezieht. In beiden Fällen steht der Begriff für klar abgegrenzte Einheiten, die eine wesentliche Rolle im Verständnis biologischer Systeme spielen.