PRVI VEČCELIČNI ORGANIZMI: IZVOR, ZNAČILNOSTI - BIOLOGIJA - 2025

V prvih večceličnih organizmov , po eni izmed najbolj sprejetih hipotez, se je začela v skupino v kolonijah ali simbiotične odnose. S časom so začeli medsebojni odnosi med člani kolonije sodelovati in koristiti vsem.

Postopoma je vsaka celica prestala postopek specializacije za določene naloge, s čimer se je povečala stopnja odvisnosti od spremljevalcev. Ta pojav je bil ključnega pomena v evoluciji, saj je omogočil obstoj zapletenih bitij, povečal njihovo velikost in sprejel različne organske sisteme.

Kolonialni organizmi, kot je Volvox, nam omogočajo, da domnevamo o potencialnih značilnostih večceličnih organizmov prednikov. Vir: Frank Fox

Večcelični organizmi so organizmi, sestavljeni iz več celic - kot so živali, rastline, nekatere glive itd. Trenutno obstaja več teorij za razlago izvora večceličnih bitij, ki izhajajo iz enoceličnih oblik življenja, ki se kasneje združijo.

Zakaj obstajajo večcelični organizmi?

Prehod iz enoceličnih v večcelične organizme je eno najbolj vznemirljivih in spornih vprašanj med biologi. Preden pa se pogovorimo o možnih scenarijih, ki so privedli do večceličnosti, se moramo vprašati, zakaj je potrebno ali koristno biti organizem, sestavljen iz mnogih celic.

Velikost celice in razmerje med površino in volumnom (S / V)

Povprečna celica, ki je del telesa rastline ali živali, meri v premeru od 10 do 30 mikrometrov. Organizem ne more naraščati s povečanjem velikosti posamezne celice zaradi omejitve razmerja površine in prostornine.

Različni plini (na primer kisik in ogljikov dioksid), ioni in druge organske molekule morajo vstopati v celico in zapustiti njeni prehod, ki prečka površino, ki jo omejuje plazemska membrana.

Od tam se mora razširiti po celotnem volumnu celice. Tako je razmerje med površino in prostornino pri večjih celicah nižje, če ga primerjamo z istim parametrom v večjih celicah.

Zelo velika celica ima omejeno izmenjalno površino

Po tem sklepu lahko pridemo do zaključka, da se menjalna površina zmanjšuje sorazmerno s povečanjem velikosti celice. Kot primer uporabimo 4 cm kocko z volumnom 64 cm ³ in površino 96 cm ² . Razmerje bo 1,5 / 1.

V nasprotju s tem, če vzamemo isto kocko in jo razdelimo na 8 dvocentimetrskih kock, bo razmerje 3/1.

Zaradi tega, če organizem poveča svojo velikost, kar je koristno iz več vidikov, na primer pri iskanju hrane, lokomotiranju ali pobegu plenilcev, je bolje, da to storite s povečanjem števila celic in s tem ohranjanjem primerne površine za živali. menjalni procesi.

Prednosti biti večcelični organizem

Prednosti večceličnega organizma presegajo zgolj povečanje velikosti. Večceličnost je omogočila povečanje biološke kompleksnosti in oblikovanje novih struktur.

Ta pojav je omogočil razvoj zelo sofisticiranih poti sodelovanja in komplementarnega vedenja med biološkimi entitetami, ki sestavljajo sistem.

Slabosti, da je večcelični organizem

Kljub tem koristim najdemo primere - kot pri več vrstah gliv - izgube večceličnosti, ki se je vrnila v prvotno stanje enoceličnih bitij.

Kadar kooperativni sistemi ne uspejo med celicami v telesu, lahko pride do negativnih posledic. Najbolj ponazorljiv primer je rak. Vendar pa obstaja več poti, ki jim v večini primerov uspe zagotoviti sodelovanje.

Kateri so bili prvi večcelični organizmi?

Nekateri avtorji (npr. Selden & Nudds, 2012) segajo v več oddaljeno preteklost, pred več kot milijardo let pred začetki večceličnosti.

Ker so prehodne oblike slabo ohranjene v zapisu o fosilih, je o njih in njihovi fiziologiji, ekologiji in evoluciji malo znanega, zato je otežen postopek gradnje rekonstrukcije nastale večceličnosti.

Pravzaprav ni znano, ali so bili ti prvi fosili živali, rastline, glive ali katera koli od teh rodov. Za fosile je značilno, da so ploski organizmi z veliko površino / volumnom.

Evolucija večceličnih organizmov

Ker so večcelični organizmi sestavljeni iz več celic, bi moral biti prvi korak v evolucijskem razvoju tega stanja združevanje celic. To se lahko zgodi na različne načine:

Kolonialna in simbiotska hipoteza

Ti dve hipotezi predlagata, da so bili prvotni prednik večceličnih bitij kolonije ali enocelična bitja, ki so med seboj vzpostavila simbiotske odnose.

Ni še znano, ali je agregat nastal iz celic z diferencialno genetsko identiteto (na primer biofilm ali biofilm) ali iz matičnih in hčerinskih celic - genetsko identične. Slednja možnost je bolj možna, saj se v povezanih celicah izognemo genetskemu navzkrižju interesov.

Prehod iz enoceličnih bitij v večcelične organizme vključuje več korakov. Prva je postopna delitev dela znotraj celic, ki delujejo skupaj. Nekateri prevzamejo somatske funkcije, drugi pa postanejo reproduktivni elementi.

Tako postane vsaka celica bolj odvisna od svojih sosedov in pridobi specializacijo za določeno nalogo. Selekcija je bila naklonjena organizmom, ki so se v teh zgodnjih kolonijah združili nad tiste, ki so ostali samotni.

Dandanes raziskovalci iščejo možne pogoje, ki so privedli do nastanka teh grozdov, in vzroke, ki bi lahko vodili v njihovo korist - v primerjavi z enoceličnimi oblikami. Uporabljajo se kolonialni organizmi, ki morda spominjajo na hipotetične kolonije prednikov.

Syncytium hipoteza

Sincicij je celica, ki vsebuje več jeder. Ta hipoteza predlaga oblikovanje notranjih membran znotraj sincicija prednika, kar omogoča razvoj več predelkov znotraj ene celice.

Izvor večceličnih organizmov

Sedanji dokazi kažejo na dejstvo, da se je večcelično stanje pojavilo neodvisno v več kot 16 rodovih evkariotov, vključno z živalmi, rastlinami in glivami.

Uporaba novih tehnologij, kot sta genomika in razumevanje filogenetskih razmerij, je omogočila domnevo, da je večceličnost sledila skupni poti, začenši s kooptiranjem genov, povezanih s privrženostjo. Ustvarjanje teh kanalov je doseglo komunikacijo med celicami.

Reference

1. Brunet, T., in King, N. (2017). Izvor večceličnosti živali in diferenciacija celic. Razvojna celica, 43 (2), 124-140.
2. Curtis, H., & Schnek, A. (2008). Curtis. Biologija. Panamerican Medical Ed.
3. Knoll, AH (2011). Večkratni izvor kompleksne večceličnosti. Letni pregled zemeljskih in planetarnih znanosti, 39, 217–239.
4. Michod, RE, Viossat, Y., Solari, CA, Hurand, M., & Nedelcu, AM (2006). Evolucija življenjske zgodovine in izvor večceličnosti. Časopis za teoretično biologijo, 239 (2), 257–272.
5. Ratcliff, WC, Denison, RF, Borrello, M., & Travisano, M. (2012). Eksperimentalni razvoj večceličnosti. Zbornik Nacionalne akademije znanosti, 109 (5), 1595-1600.
6. Roze, D., & Michod, RE (2001). Mutacija, izbira na več ravneh in razvoj velikosti propagula med nastankom večceličnosti. Ameriški naravoslovec, 158 (6), 638–654.
7. Selden, P., & Nudds, J. (2012). Razvoj fosilnih ekosistemov. CRC Pritisnite.