Esimesed mitmerakulised organismid, omadused, moodustumine ja evolutsioon



The esimesed multitsellulaarsed organismid, Vastavalt ühele kõige aktsepteeritud hüpoteesile hakkasid nad end kolooniates või sümbiootilistes suhetes rühmitama. Aja möödudes hakkasid koloonia liikmete vahelised suhted olema ühistud ja kõigile kasulik.

Järk-järgult läbis iga rakk spetsiifiliste ülesannete spetsialiseerumisprotsessi, suurendades sõltuvust oma partneritega. See nähtus oli evolutsioonis otsustava tähtsusega, võimaldades keeruliste olendite olemasolu, suurendades nende suurust ja lubades erinevaid elundisüsteeme.

Mitmekihilised organismid on organismid, mis koosnevad mitmest rakust - nagu loomad, taimed, mõned seened jne. Praegu on mitu teooriat, mis selgitavad mitmerakuliste olendite päritolu, mis põhineb ühikulistel eluvormidel, mis hiljem rühmitati.

Indeks

  • 1 Miks on mitmerakulised organismid?
    • 1.1 Rakkude suurus ja pindala suhtarv (S / V)
    • 1.2 Väga suurel rakul on piiratud vahetuspind
    • 1.3 Mitmekordsete organismide kasutamise eelised
    • 1.4 Mitmetasandilise organismi puudumise puudused
  • 2 Millised olid esimesed mitmerakulised organismid?
  • 3 Mitmerakuliste organismide areng
    • 3.1 Koloniaalne ja sümbiootiline hüpotees
    • 3.2 Syncytiumi hüpotees
  • 4 Mitmeosaliste organismide päritolu
  • 5 Viited

Miks on mitmerakulised organismid?

Bioloogide seas on üks põnevamaid ja arutatud küsimusi üleminek ühekomponentsetest organismidest mitmerakulistele organismidele. Kuid enne võimalike stsenaariumide arutamist, mis tekitasid multitsellulaarsust, peame endalt küsima, miks on vajalik või kasulik olla paljudest rakkudest koosnev organism.

Rakkude suurus ja pindala suhe (S / V)

Keskmine rakk, mis on osa taime- või loomakehast, on läbimõõduga 10 kuni 30 mikromeetrit. Organism ei saa suurust suurendada ainult ühe raku suuruse laiendamise tõttu, mis on tingitud pinna ja mahu vahelistest suhetest.

Erinevad gaasid (nagu hapnik ja süsinikdioksiid), ioonid ja teised orgaanilised molekulid peavad sisenema ja lahkuma rakust, ületades plasmamembraani piiritletud pinda.

Sealt tuleb see levida kogu raku mahus. Seega on pindade ja ruumalade suhe suuremates rakkudes madalam, kui võrdleme seda sama parameetriga suuremates rakkudes.

Väga suurel rakul on piiratud vahetuspind

Pärast seda põhjendust võime järeldada, et vahetuspind väheneb proportsionaalselt raku suuruse suurenemisega. Kasutame näiteks 4 cm kuubikut, mille maht on 64 cm3 ja pind 96 cm2. Suhe on 1,5 / 1.

Seevastu, kui võtame sama kuubiku ja jagame selle kaheks kaheks sentimeetriliseks kuubiks, on suhe 3/1.

Seega, kui organism suurendab selle suurust, mis on kasulik mitmetes aspektides, nagu toidu otsimine, liikumine või röövloomade põgenemine, on eelistatav seda teha rakkude arvu suurendamise teel ja säilitades seega sobiva pinna. vahetusprotsessid.

Mitmekihilise organismi olemuse eelised

Mitmekordsete organismide olemuse eelised ületavad pelgalt suuruse kasvu. Multellellulaarsus võimaldas suurendada bioloogilist keerukust ja uute struktuuride teket.

See nähtus võimaldas areneda väga keerukate koostööviiside ja komplementaarsete käitumiste vahel süsteemi moodustavate bioloogiliste üksuste vahel..

Mitmekordsete organismide puudumise puudused

Hoolimata nendest eelistest leiame näiteid - nagu mitmetes seente liikides - multellellulaarsuse kadumisest, mis naaseb üksikrakkude esivanemate seisundisse.

Kui koostöö süsteemid organismi rakkude vahel ebaõnnestuvad, võib tekkida negatiivseid tagajärgi. Kõige ilmsem näide on vähk. Siiski on mitmeid võimalusi, mis enamikul juhtudel suudavad tagada koostöö.

Millised olid esimesed mitmerakulised organismid?

Mitmete tsellulaarsuse algus on mõnede autorite sõnul leidnud väga kaugele minevikku, enam kui 1000 miljonit aastat tagasi (näiteks Selden & Nudds, 2012).

Kuna üleminekuvormid on fossiilkirjas halvasti konserveerunud, on nende kohta vähe teada ja füsioloogia, ökoloogia ja evolutsioon, mistõttu on algse multitsellulaarsuse rekonstrueerimise protsess keeruline..

Tegelikult ei ole teada, kas need esimesed fossiilid olid loomad, taimed, seened või mõni neist lineaarsetest. Fossiile iseloomustab kõrge taseme / mahu tasapinnalised organismid.

Mitmerakuliste organismide areng

Kuna mitmerakulised organismid koosnevad mitmest rakust, peaks selle seisundi evolutsioonilise arengu esimeseks sammuks olema rakkude rühmitamine. See võib toimuda erinevalt:

Koloniaalne ja sümbiootiline hüpotees

Need kaks hüpoteesi viitavad sellele, et paljurakuliste olendite algne esivanem oli kolooniad või üheosalised olendid, mis loovad üksteisega sümbiootilised suhted.

Ei ole veel teada, kas agregaat on moodustatud erinevatest geneetilist identiteeti omavatest rakkudest (näiteks biofilm või. \ T biofilm) või tüvi- ja tütarrakkudest - geneetiliselt identsed. Viimane võimalus on rohkem võimalik, sest seotud rakkudes välditakse geneetilisi huvide konflikte.

Üksikute rakkude ja rakuliste organismide üleminek mitmetasandilistele organismidele hõlmab mitmeid etappe. Esimene on töö järkjärguline jagamine rakkude vahel, mis töötavad koos. Mõned võtavad somaatilisi funktsioone, samas kui teised muutuvad reproduktiivseteks elementideks.

Seega muutub iga rakk sõltuvamaks oma naabritest ja omandab spetsialiseerumise konkreetses ülesandes. Valik soosib neid primitiivseid kolooniaid rühmitanud organisme üle nende, kes jäid üksi.

Tänapäeval otsivad teadlased võimalikke tingimusi, mis viisid nende rühmade moodustumiseni, ning põhjustest, mis võiksid neid soodustada - ühekordsete vormide ees. Kasutatakse kolooniaorganisme, mis mäletavad esivanemate hüpoteetilisi kolooniaid.

Syncitio hüpotees

Syncytium on rakk, mis sisaldab mitut tuuma. See hüpotees viitab sisemiste membraanide moodustumisele esivanemate süntsüümi sees, mis võimaldab ühe raku sees välja töötada mitu kambrit..

Mitmeosaliste organismide päritolu

Praegu kasutatavad tõendid näitavad, et mitmerakuline seisund ilmus iseseisvalt rohkem kui 16 eukarüootses liinis, sealhulgas loomades, taimedes ja seentes..

Uute tehnoloogiate, nagu genoomika ja filogeneetiliste suhete mõistmine on võimaldanud meil oletada, et multitsellulaarsus järgib ühist teed, alustades adheesiumiga seotud geenide kaasvalikust. Nende kanalite loomine saavutas side rakkude vahel.

Viited

  1. Brunet, T., & King, N. (2017). Loomade multellellulaarsuse ja rakkude diferentseerumise päritolu. Arengurakk, 43(2), 124-140.
  2. Curtis, H., & Schnek, A. (2008). Curtis. Bioloogia. Ed. Panamericana Medical.
  3. Knoll, A. H. (2011). Keerukate multitsellulaarsuste mitmekordne päritolu. Maa ja planeeteaduste iga-aastane ülevaade, 39, 217-239.
  4. Michod, R. E., Viossat, Y., Solari, C.A., Hurand, M., ja Nedelcu, A.M. (2006). Elukäigu areng ja multitsellulaarsuse päritolu. Teoreetilise bioloogia ajakiri, 239(2), 257-272.
  5. Ratcliff, W.C., Denison, R.F., Borrello, M., & Travisano, M. (2012). Mitmekonsulaarsuse eksperimentaalne areng. Riikliku Teaduste Akadeemia menetlus, 109(5), 1595-1600.
  6. Roze, D., ja Michod, R. E. (2001). Mutatsioon, mitmetasandiline valik ja leviku suuruse muutumine multellellulaarsuse alguses. Ameerika naturalist, 158(6), 638-654.
  7. Selden, P., & Nudds, J. (2012). Fossiilsete ökosüsteemide areng. CRC Press.