PIRMIEJI DAUGIALĄSČIAI ORGANIZMAI: KILMĖ, YPATYBĖS - BIOLOGIJA - 2025

Į pirmieji daugialąsčiai organizmai , pagal vieną iš labiausiai pripažintų hipotezių, pradėjo grupė kolonijomis arba simbiotinėms santykius. Laikui bėgant, kolonijos narių tarpusavio santykiai pradėjo bendradarbiauti ir buvo naudingi visiems.

Palaipsniui kiekviena ląstelė specializavosi tam tikroms užduotims, didindama priklausomybę nuo savo kompanionų. Šis reiškinys buvo lemiamas evoliucijos metu, leidus egzistuoti sudėtingoms būtybėms, didinant jų dydį ir pripažįstant skirtingas organų sistemas.

Kolonijiniai organizmai, tokie kaip „Volvox“, leidžia mums kelti hipotezes apie protėvių daugialąsčių organizmų galimas savybes. Šaltinis: Frankas Foxas

Daugialąsteliniai organizmai yra organizmai, sudaryti iš kelių ląstelių - tokių kaip gyvūnai, augalai, kai kurie grybeliai ir kt. Šiuo metu yra daugybė teorijų, leidžiančių paaiškinti daugialąsčių būtybių kilmę, pradedant nuo vienaląsčių gyvybės formų, kurios vėliau sugrupuotos.

Kodėl daugialąsteliniai organizmai egzistuoja?

Perėjimas nuo vienaląsčių prie daugialąsčių organizmų yra vienas įdomiausių ir kontroversiškiausių biologų klausimų. Tačiau prieš aptardami galimus scenarijus, kurie sukėlė daugialypumą, turime paklausti savęs, kodėl būtina ar naudinga būti organizmu, kurį sudaro daugybė ląstelių.

Ląstelių dydis ir paviršiaus tūrio santykis (S / V)

Vidutinė augalo ar gyvūno kūno dalis yra nuo 10 iki 30 mikrometrų skersmens. Organizmas negali augti savo dydžiu paprasčiausiai prailgindamas vienos ląstelės dydį dėl apribojimų, kuriuos lemia paviršiaus ploto ir tūrio santykis.

Į ląstelę turi patekti ir iš jos išeiti įvairios dujos (tokios kaip deguonis ir anglies dioksidas), jonai ir kitos organinės molekulės, kertančios paviršių, kurį riboja plazminė membrana.

Iš ten jis turi išplisti per visą ląstelės tūrį. Taigi didelėse ląstelėse santykis tarp paviršiaus ploto ir tūrio yra mažesnis, jei lygintume jį su tuo pačiu parametru didesniuose langeliuose.

Labai didelė ląstelė turi ribotą mainų paviršių

Remdamiesi šiais samprotavimais, galime padaryti išvadą, kad mainų paviršius mažėja proporcingai padidėjusiam ląstelių dydžiui. Kaip pavyzdį paimkime 4 cm dydžio kubą, kurio tūris yra 64 cm ^3, o paviršiaus plotas - 96 cm ² . Santykis bus 1,5 / 1.

Priešingai, jei mes paimsime tą patį kubą ir padalinsime jį į 8 dviejų centimetrų kubus, santykis bus 3/1.

Dėl šios priežasties, jei organizmas padidina savo dydį, o tai naudinga keliais aspektais, pavyzdžiui, ieškant maisto, atliekant lokomotyvą ar išvengiant plėšrūnų, geriau tai padaryti padidinant ląstelių skaičių ir taip išlaikant tinkamą gyvūnams skirtą paviršių. mainų procesai.

Privalumai, būdami daugialąsteliniu organizmu

Daugialąsčio organizmo pranašumai yra ne tik padidėjimas. Daugialąsčiai leido padidinti biologinį sudėtingumą ir formuotis naujoms struktūroms.

Šis reiškinys leido vystytis labai sudėtingesniems bendradarbiavimo keliams ir papildomam elgesiui tarp biologinių subjektų, sudarančių sistemą.

Būdami daugialąsčio organizmo trūkumai

Nepaisant šios naudos, mes, kaip ir kelios grybų rūšys, randame daugialąsčio praradimo pavyzdžius, grįžtančius į vienaląsčių būtybių protėvių būklę.

Kai kooperacinės sistemos sugenda tarp organizmo ląstelių, gali kilti neigiamų padarinių. Ryškiausias pavyzdys yra vėžys. Tačiau yra keletas būdų, kuriais daugeliu atvejų pavyksta užtikrinti bendradarbiavimą.

Kokie buvo pirmieji daugialąsčiai organizmai?

Kai kurių autorių teigimu, daugialypiškumo pradžia siekia labai tolimą praeitį, daugiau kaip prieš 1 milijardą metų (pvz., Selden ir Nudds, 2012).

Kadangi pereinamojo laikotarpio formos yra mažai išsaugotos iškasenose, mažai žinoma apie jas ir jų fiziologiją, ekologiją bei evoliuciją, todėl sudėtingas pradinių daugialypių objektų rekonstrukcijos procesas.

Tiesą sakant, nežinoma, ar šios pirmosios fosilijos buvo gyvūnai, augalai, grybeliai ar kuri nors iš šių rūšių. Fosilijoms būdingi plokšti organizmai, kurių paviršiaus plotas / tūris yra didelis.

Daugialąsčių organizmų evoliucija

Kadangi daugialąstelinius organizmus sudaro kelios ląstelės, pirmasis šios būklės evoliucinio vystymosi žingsnis turėjo būti ląstelių grupavimas. Tai gali įvykti skirtingais būdais:

Kolonijinė ir simbiotinė hipotezė

Šios dvi hipotezės leidžia manyti, kad pirminis daugialąsčių būtybių protėvis buvo kolonijos arba vienaląsčios būtybės, užmezgusios simbiotinius ryšius viena su kita.

Kol kas nežinoma, ar agregatas buvo suformuotas iš ląstelių, turinčių diferencinę genetinę tapatybę (pavyzdžiui, bioplėvelės ar bioplėvelės), ar iš kamieninių ir dukterinių ląstelių - genetiškai tapačių. Pastaroji galimybė yra labiau įmanoma, nes giminingose ​​ląstelėse išvengiama genetinių interesų konfliktų.

Perėjimas nuo vienaląsčių būtybių prie daugialąsčių organizmų apima keletą etapų. Pirmasis yra laipsniškas darbo pasidalijimas ląstelėse, kurios dirba kartu. Kai kurie užima somatines funkcijas, o kiti tampa reprodukciniais elementais.

Taigi kiekviena ląstelė tampa labiau priklausoma nuo savo kaimynų ir įgyja specializacijos tam tikroje užduotyje. Atrankos metu pirmenybė buvo teikiama organizmams, susibūrusiems į šias ankstyvas kolonijas, palyginti su organizmais, kurie liko vieniši.

Šiais laikais tyrėjai ieško galimų sąlygų, kurios paskatino šių klasterių formavimąsi, ir priežasčių, kurios galėjo sukelti jų palankumą - palyginti su vienaląstelinėmis formomis. Naudojami kolonijiniai organizmai, kurie gali priminti hipotetines protėvių kolonijas.

Sincito hipotezė

Sincitis yra ląstelė, kurioje yra keli branduoliai. Ši hipotezė rodo, kad protėvių sinkitizme gali susidaryti vidinės membranos, leidžiančios sukurti daugybę skyrių vienoje ląstelėje.

Daugialąsčių organizmų kilmė

Dabartiniai įrodymai rodo, kad daugialąstelinė būklė atsirado savarankiškai daugiau nei 16 eukariotų rūšių, įskaitant gyvūnus, augalus ir grybelius.

Naujų technologijų, tokių kaip genomika, pritaikymas ir filogenetinių ryšių supratimas leido manyti, kad daugialąsteliškumas eina bendra trajektorija, pradedant genų, susijusių su sukibimu, kooptacija. Sukūrus šiuos kanalus buvo pasiektas ryšys tarp ląstelių.

Nuorodos

1. Brunet, T., ir King, N. (2017). Gyvūnų daugialypumas ir ląstelių diferenciacija. Vystymosi ląstelė, 43 (2), 124–140.
2. Curtis, H., ir Schnek, A. (2008). Kurtis. Biologija. Panamerican Medical Ed.
3. Knoll, AH (2011). Daugybė sudėtingo daugialąsčio ištakų. Metinė Žemės ir planetų mokslų apžvalga, 39, 217–239.
4. Michod, RE, Viossat, Y., Solari, CA, Hurand, M., ir Nedelcu, AM (2006). Gyvenimo istorijos raida ir daugialypiškumo kilmė. Teorinės biologijos žurnalas, 239 (2), 257–272.
5. „Ratcliff“, „WC“, „Denison“, RF, „Borrello“, M., ir „Travisano“, M. (2012). Eksperimentinė daugialypumo evoliucija. Nacionalinės mokslų akademijos leidiniai, 109 (5), 1595–1600.
6. Roze, D., ir Michod, RE (2001). Mutacija, daugiapakopė atranka ir sklidimo dydžio raida daugialypiškumo atsiradimo metu. Amerikos gamtininkas, 158 (6), 638–654.
7. Selden, P., ir Nudds, J. (2012). Iškastinių ekosistemų raida. „CRC Press“.