Prvi izvor večplastnih organizmov, značilnosti, nastanek in evolucija



The prvi večcelični organizmi, Po eni izmed najbolj sprejetih hipotez so se začeli združevati v kolonije ali v simbiotične odnose. Sčasoma so interakcije med člani kolonije začele sodelovati in pomagati vsem.

Postopoma je vsaka celica opravila postopek specializacije za posebne naloge, s čimer je povečala stopnjo odvisnosti s svojimi partnerji. Ta pojav je bil ključen v evoluciji, saj je omogočal obstoj kompleksnih bitij, povečal njihovo velikost in dovolil različne organske sisteme.

Večcelični organizmi so organizmi, sestavljeni iz več celic - kot so živali, rastline, nekatere glivice itd. Trenutno obstaja več teorij, ki pojasnjujejo izvor večceličnih bitij, ki temeljijo na enoceličnih oblikah življenja, ki so bile kasneje združene.

Indeks

  • 1 Zakaj so večcelični organizmi?
    • 1.1 Velikost celice in razmerje površinskega volumna (S / V)
    • 1.2 Zelo velika celica ima omejeno površino izmenjave
    • 1.3 Prednosti večceličnega organizma
    • 1.4 Pomanjkljivosti večceličnega organizma
  • 2 Kateri so bili prvi večcelični organizmi?
  • 3 Razvoj večceličnih organizmov
    • 3.1 Kolonialna in simbiotska hipoteza
    • 3.2 Hipoteza o sincitiju
  • 4 Izvor večceličnih organizmov
  • 5 Reference

Zakaj so večcelični organizmi?

Prehod iz enoceličnih v večcelične organizme je eno najbolj vznemirljivih in obravnavanih vprašanj med biologi. Vendar pa se moramo pred razpravo o možnih scenarijih, ki so povzročili večceličnost, vprašati, zakaj je potrebno ali koristno biti organizem, sestavljen iz številnih celic.

Velikost celice in razmerje prostornine (S / V)

Povprečna celica, ki je del telesa rastlinskega ali živalskega izvora, je v premeru med 10 in 30 mikrometrov. Organizem ne more povečati velikosti preprosto z razširitvijo velikosti ene celice zaradi omejitve, ki jo povzroča razmerje med površino in prostornino..

Različni plini (kot so kisik in ogljikov dioksid), ioni in druge organske molekule morajo vstopiti in zapustiti celico, pri čemer prečkajo površino, ki jo omejuje plazemska membrana..

Od tam se mora širiti skozi celoten volumen celice. Tako je razmerje med površino in volumnom manjše v velikih celicah, če ga primerjamo z enakim parametrom v večjih celicah.

Zelo velika celica ima omejeno površino izmenjave

Na podlagi tega sklepanja lahko sklepamo, da se izmenjalna površina sorazmerno zmanjšuje s povečanjem velikosti celic. Za primer uporabimo 4 cm kocko s prostornino 64 cm3 in površine 96 cm2. Razmerje bo 1,5 / 1.

Nasprotno pa, če vzamemo isto kocko in jo razdelimo na 8 kock dveh centimetrov, bo razmerje 3/1.

Če torej organizem poveča svojo velikost, kar je koristno v več vidikih, kot je iskanje hrane, gibanje ali pobeg pred plenilci, je bolje, da to naredimo s povečanjem števila celic in tako ohranjamo primerno površino za izmenjavo.

Prednosti večceličnega organizma

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 dopolnjevalnega vedenja med biološkimi entitetami, ki sestavljajo sistem.

Pomanjkljivosti so večcelični organizmi

Kljub tem ugodnostim najdemo primere - kot pri več vrstah gliv - o izgubi večceličnosti, ki se vrača v prednikovo stanje enoceličnih bitij..

Ko sistemi sodelovanja propadajo med celicami organizma, lahko nastanejo negativne posledice. Najbolj nazoren primer je rak. Vendar pa obstaja več načinov, ki v večini primerov uspejo zagotoviti sodelovanje.

Kateri so bili prvi večcelični organizmi?

Začetki večceličnosti segajo v zelo oddaljeno preteklost, pred več kot 1000 milijoni let, po mnenju nekaterih avtorjev (na primer, Selden & Nudds, 2012)..

Ker so oblike prehoda slabo ohranjene v fosilnem zapisu, se o njih in fiziologiji, ekologiji in evoluciji malo ve o tem, kar otežuje proces izdelave rekonstrukcije začetne večceličnosti..

Pravzaprav ni znano, ali so bili ti prvi fosili živali, rastline, glive ali katera koli od teh rodov. Za fosile so značilni ravninski organizmi z visoko površino / prostornino.

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 je bil prvotni prednik večceličnih bitij kolonije ali enocelična bitja, ki so vzpostavila simbiotične odnose drug z drugim..

Ni še znano, ali je agregat nastal iz celic z diferencialno genetsko identiteto (kot je biofilm ali biofilm) ali iz matičnih in hčerinskih celic - genetsko identičnih. Slednja možnost je bolj mogoča, saj se v sorodnih celicah izogibajo genetskim konfliktom interesov.

Prehod bitja, sestavljen iz ene celice v večcelične organizme, vključuje več korakov. Prva je postopna delitev dela znotraj celic, ki delujejo skupaj. Nekateri imajo somatske funkcije, drugi pa reproduktivne elemente.

Tako vsaka celica postane bolj odvisna od svojih sosedov in pridobi specializacijo za določeno nalogo. Izbor je bil naklonjen organizmom, ki so bili v teh primitivnih kolonijah razvrščeni nad tiste, ki so ostali samotni.

Danes raziskovalci iščejo možne razmere, ki so privedle do nastanka teh skupin, in vzroke, ki bi lahko privedli do tega, da bi jih podprli - ob sočasni obliki. Uporabljajo se kolonialni organizmi, ki se lahko spomnijo hipotetičnih kolonij prednikov.

Hipoteza Syncitio

Syncytium je celica, ki vsebuje več jeder. Ta hipoteza nakazuje nastanek notranjih membran znotraj prednikov sincitium, kar omogoča razvoj večih predelkov znotraj ene celice..

Izvor večceličnih organizmov

Dokazi, ki se trenutno uporabljajo, kažejo, da se je večcelično stanje pojavilo neodvisno v več kot 16 evkariontskih rodovih, vključno z živalmi, rastlinami in glivicami..

Uporaba novih tehnologij, kot sta genomika in razumevanje filogenetskih odnosov, nam je omogočila domnevo, da multicelularnost sledi skupni poti, začenši s kooptacijo genov, povezanih z adherenco. Ustvarjanje teh kanalov je doseglo komunikacijo med celicami.

Reference

  1. Brunet, T., & King, N. (2017). Izvor večceličnosti in diferenciacije celic živali. Razvojna celica, 43(2), 124-140.
  2. Curtis, H., in Schnek, A. (2008). Curtis. Biologija. Ed Panamericana Medical.
  3. Knoll, A.H. (2011). Večkratni izvor kompleksne večceličnosti. Letni pregled Zemeljskih in planetarnih znanosti, 39, 217-239.
  4. Michod, R.E., Viossat, Y., Solari, C.A., Hurand, M., & Nedelcu, A.M. (2006). Razvoj življenjske zgodovine in izvor večceličnosti. Časopis teoretične biologije, 239(2), 257-272.
  5. Ratcliff, W.C., Denison, R.F., Borrello, M., & Travisano, M. (2012). Eksperimentalna evolucija večceličnosti. Zbornik Nacionalne akademije znanosti, 109(5), 1595-1600.
  6. Roze, D., in Michod, R. E. (2001). Mutacija, izbira na več ravneh in razvoj velikosti propagula med nastankom večceličnosti. Ameriški naturalist, 158(6), 638-654.
  7. Selden, P., & Nudds, J. (2012). Razvoj fosilnih ekosistemov. CRC Press.