Plik pierwsze organizmy wielokomórkowe, Według jednej z najbardziej akceptowanych hipotez zaczęli grupować się w kolonie lub w związkach symbiotycznych. Z biegiem czasu interakcje między członkami kolonii zaczęły być kooperatywne i korzystne dla wszystkich..
Stopniowo każda komórka przechodziła proces specjalizacji do określonych zadań, zwiększając stopień zależności od swoich towarzyszy. Zjawisko to miało kluczowe znaczenie dla ewolucji, umożliwiając istnienie złożonych istot, zwiększając ich rozmiary i dopuszczając różne układy narządów..
Organizmy wielokomórkowe to organizmy złożone z kilku komórek - takich jak zwierzęta, rośliny, niektóre grzyby itp. Obecnie istnieje wiele teorii wyjaśniających pochodzenie istot wielokomórkowych, począwszy od jednokomórkowych form życia, które później zostały pogrupowane.
Indeks artykułów
Przejście od organizmów jednokomórkowych do wielokomórkowych jest jednym z najbardziej ekscytujących i kontrowersyjnych pytań wśród biologów. Jednak przed omówieniem możliwych scenariuszy, które doprowadziły do powstania wielokomórkowości, musimy zadać sobie pytanie, dlaczego konieczne lub korzystne jest bycie organizmem złożonym z wielu komórek..
Przeciętna komórka będąca częścią ciała rośliny lub zwierzęcia ma średnicę od 10 do 30 mikrometrów. Organizm nie może rosnąć po prostu przez zwiększenie rozmiaru pojedynczej komórki z powodu ograniczenia narzuconego przez stosunek powierzchni do objętości..
Różne gazy (takie jak tlen i dwutlenek węgla), jony i inne cząsteczki organiczne muszą dostać się do komórki i opuścić ją, przechodząc przez powierzchnię ograniczoną błoną plazmatyczną..
Stamtąd musi rozprzestrzeniać się po całej objętości komórki. Zatem zależność między polem powierzchni a objętością jest mniejsza w dużych komórkach, jeśli porównamy ją z tym samym parametrem w większych komórkach..
Kierując się tym rozumowaniem, możemy wywnioskować, że powierzchnia wymiany zmniejsza się proporcjonalnie do wzrostu wielkości komórki. Jako przykład posłużmy się sześcianem 4 cm o objętości 64 cm3 i powierzchni 96 cmdwa. Stosunek wyniesie 1,5 / 1.
Natomiast jeśli weźmiemy tę samą kostkę i podzielimy ją na 8 kostek dwucentymetrowych, stosunek wyniesie 3/1.
Z tego powodu, jeśli organizm zwiększa swój rozmiar, co jest korzystne w kilku aspektach, takich jak poszukiwanie pożywienia, przemieszczanie się lub uciekających drapieżników, lepiej jest to zrobić poprzez zwiększenie liczby komórek, a tym samym utrzymanie odpowiedniej powierzchni dla zwierzęta, procesy wymiany.
Zalety bycia organizmem wielokomórkowym wykraczają poza zwykły wzrost rozmiaru. Wielokomórkowość pozwoliła na wzrost złożoności biologicznej i tworzenie nowych struktur.
Zjawisko to umożliwiło ewolucję bardzo wyrafinowanych ścieżek współpracy i komplementarnych zachowań między bytami biologicznymi tworzącymi system..
Pomimo tych korzyści znajdujemy przykłady - podobnie jak w przypadku kilku gatunków grzybów - utraty wielokomórkowości, powrotu do pierwotnego stanu istot jednokomórkowych..
Gdy zawodzą systemy współpracujące między komórkami ciała, mogą wystąpić negatywne konsekwencje. Najbardziej obrazowym przykładem jest rak. Istnieje jednak wiele dróg, którym w większości przypadków udaje się zapewnić współpracę.
Według niektórych autorów początki wielokomórkowości sięgają bardzo odległej przeszłości, ponad 1 miliard lat temu (na przykład Selden i Nudds, 2012)..
Ponieważ formy przejściowe były słabo zachowane w zapisie kopalnym, niewiele wiadomo o nich oraz o ich fizjologii, ekologii i ewolucji, co utrudnia proces konstruowania rekonstrukcji powstającej wielokomórkowości..
W rzeczywistości nie wiadomo, czy te pierwsze skamieniałości były zwierzętami, roślinami, grzybami lub którąkolwiek z tych linii. Skamieniałości charakteryzują się płaskimi organizmami o dużej powierzchni / objętości.
Ponieważ organizmy wielokomórkowe składają się z kilku komórek, pierwszym krokiem w ewolucyjnym rozwoju tego stanu powinno być grupowanie komórek. Może się to zdarzyć na różne sposoby:
Te dwie hipotezy sugerują, że pierwotnym przodkiem istot wielokomórkowych były kolonie lub istoty jednokomórkowe, które ustanowiły ze sobą symbiotyczne relacje..
Nie wiadomo jeszcze, czy agregat utworzony z komórek o zróżnicowanej tożsamości genetycznej (takich jak biofilm lub biofilm) lub zaczynając od komórek macierzystych i potomnych - genetycznie identyczne. Ta druga opcja jest bardziej możliwa, ponieważ unika się genetycznych konfliktów interesów w powiązanych komórkach..
Przejście od organizmów jednokomórkowych do organizmów wielokomórkowych obejmuje kilka etapów. Pierwszym jest stopniowy podział pracy w komórkach, które pracują razem. Niektóre pełnią funkcje somatyczne, inne stają się elementami rozrodczymi.
W ten sposób każda komórka staje się bardziej zależna od swoich sąsiadów i zyskuje specjalizację w konkretnym zadaniu. Selekcja faworyzowała organizmy, które skupiały się w tych prymitywnych koloniach, w porównaniu z tymi, które pozostały samotne.
Obecnie naukowcy poszukują możliwych warunków, które doprowadziły do powstania takich skupisk oraz przyczyn, które mogą prowadzić do ich korzyści - w porównaniu z formami jednokomórkowymi. Wykorzystywane są organizmy kolonialne, które mogą przypominać hipotetyczne kolonie przodków.
Syncytium to komórka zawierająca wiele jąder. Ta hipoteza sugeruje tworzenie się błon wewnętrznych w obrębie syncytium przodków, umożliwiając rozwój wielu przedziałów w obrębie pojedynczej komórki..
Obecne dowody wskazują na fakt, że stan wielokomórkowy pojawił się niezależnie w ponad 16 liniach eukariontów, w tym w zwierzętach, roślinach i grzybach..
Zastosowanie nowych technologii, takich jak genomika i zrozumienie zależności filogenetycznych, pozwoliło zasugerować, że wielokomórkowość podążała wspólną trajektorią, zaczynając od kooptacji genów związanych z adherencją. Stworzenie tych kanałów osiągnęło komunikację między komórkami.
Jeszcze bez komentarzy