Vznik, charakteristika, tvorba a evolúcia prvých mnohobunkových organizmov



prvé mnohobunkové organizmy, Podľa jednej z najuznávanejších hypotéz sa začali združovať v kolóniách alebo v symbiotických vzťahoch. S časom, interakcie medzi členmi kolónie začali byť kooperatívne a prospešné pre všetkých.

Každá bunka postupne prešla procesom špecializácie pre konkrétne úlohy, čím sa zvýšila miera závislosti od partnerov. Tento jav bol rozhodujúci v evolúcii, umožňujúci existenciu komplexných bytostí, zvyšujúcich ich veľkosť a prijímajúcich rôzne orgánové systémy.

Viacbunkové organizmy sú organizmy zložené z niekoľkých buniek - ako sú zvieratá, rastliny, niektoré huby atď. V súčasnosti existuje viacero teórií, ktoré vysvetľujú pôvod mnohobunkových bytostí na základe jednobunkových foriem života, ktoré boli neskôr zoskupené..

index

  • 1 Prečo sú mnohobunkové organizmy?
    • 1.1 Veľkosť bunky a pomer objemu povrchu (S / V)
    • 1.2 Veľmi veľký článok má obmedzený výmenný povrch
    • 1.3 Výhody bytia mnohobunkového organizmu
    • 1.4 Nevýhody spojené s mnohobunkovým organizmom
  • 2 Čo boli prvé mnohobunkové organizmy?
  • 3 Vývoj mnohobunkových organizmov
    • 3.1 Koloniálna a symbiotická hypotéza
    • 3.2 Hypotéza syncytia
  • 4 Pôvod mnohobunkových organizmov
  • 5 Referencie

Prečo sú mnohobunkové organizmy?

Prechod od jednobunkových organizmov k mnohobunkovým organizmom je jednou z najviac vzrušujúcich a diskutovaných otázok medzi biológmi. Skôr, než sa budeme zaoberať možnými scenármi, ktoré viedli k vzniku multicellularity, musíme si položiť otázku, prečo je potrebné alebo prospešné byť organizmom zloženým z mnohých buniek..

Veľkosť bunky a pomer objemu povrchu (S / V)

Priemerná bunka, ktorá je súčasťou tela zeleniny alebo zvieraťa, má priemer 10 až 30 mikrometrov. Organizmus sa nemôže zväčšiť veľkosťou jednoduchým rozšírením veľkosti jednej bunky kvôli obmedzeniu vyplývajúcemu z vzťahu medzi povrchom a objemom.

Rôzne plyny (ako kyslík a oxid uhličitý), ióny a iné organické molekuly musia vstupovať do bunky a opúšťať ju, prechádzať cez povrch, ktorý je ohraničený plazmatickou membránou..

Odtiaľ sa musí šíriť celým objemom bunky. Vzťah medzi povrchom a objemom je teda vo veľkých bunkách nižší, ak ho porovnáme s rovnakým parametrom vo väčších bunkách.

Veľmi veľká bunka má obmedzený výmenný povrch

Po tomto zdôvodnení môžeme dospieť k záveru, že výmenný povrch klesá úmerne k nárastu veľkosti buniek. Použime napríklad 4 cm kocku s objemom 64 cm3 a povrch 96 cm2. Pomer bude 1,5 / 1.

Naopak, ak vezmeme tú istú kocku a rozdelíme ju na 8 kociek o dvoch centimetroch, pomer bude 3/1.

Ak teda organizmus zväčšuje svoju veľkosť, čo je prospešné v niekoľkých aspektoch, ako napríklad pri hľadaní potravy, pohybu alebo úniku pred predátormi, je vhodnejšie tak urobiť zvýšením počtu buniek, a tým udržaním vhodného povrchu pre bunky. výmenných procesov.

Výhody bytia mnohobunkového organizmu

Výhody viacbunkového organizmu idú nad rámec samotného nárastu veľkosti. Multicellularita umožnila zvýšenie biologickej komplexnosti a tvorbu nových štruktúr.

Tento jav umožnil vývoj veľmi sofistikovaných ciest spolupráce a správania sa komplementárnosti medzi biologickými entitami, ktoré tvoria systém.

Nevýhody bytia mnohobunkového organizmu

Napriek týmto výhodám nájdeme príklady - ako v prípade niekoľkých druhov húb - straty multicellularity, návratu do stavu predkov jednobunkových bytostí..

Keď systémy spolupráce zlyhajú medzi bunkami organizmu, môžu sa vytvoriť negatívne dôsledky. Najvýraznejším príkladom je rakovina. Existuje však viacero spôsobov, ako vo väčšine prípadov zabezpečiť spoluprácu.

Aké boli prvé mnohobunkové organizmy?

Počiatky multicellularity boli podľa niektorých autorov (napr. Selden & Nudds, 2012) vysledované už v minulosti, viac ako 1000 miliónov rokov..

Vzhľadom k tomu, že prechodné formy sú v fosílnom zázname málo konzervované, o nich ao fyziológii, ekológii a evolúcii sa vie len málo, čo komplikuje proces rekonštrukcie začínajúcej multicellularity..

V skutočnosti nie je známe, či tieto prvé skameneliny boli zvieratá, rastliny, huby alebo ktorékoľvek z týchto línií. Fosílie sú charakterizované tým, že sú rovinnými organizmami s vysokým povrchom / objemom.

Evolúcia mnohobunkových organizmov

Keďže mnohobunkové organizmy sa skladajú z niekoľkých buniek, prvým krokom v evolučnom vývoji tohto stavu by malo byť zoskupenie buniek. Môže k tomu dôjsť rôznymi spôsobmi:

Koloniálna a symbiotická hypotéza

Tieto dve hypotézy navrhujú, aby pôvodným predchodcom mnohobunkových bytostí boli kolónie alebo jednobunkové bytosti, ktoré medzi sebou nadviazali symbiotické vzťahy..

Zatiaľ nie je známe, či bol agregát vytvorený z buniek s diferenciálnou genetickou identitou (ako je napríklad biofilm alebo biofilm) alebo z kmeňových a dcérskych buniek - geneticky identických. Druhá možnosť je možná, pretože v príbuzných bunkách je zabránené genetickým konfliktom záujmov.

Prechod bytostí zložených z jednej bunky do mnohobunkových organizmov zahŕňa niekoľko krokov. Prvým je postupné rozdelenie práce v rámci buniek, ktoré pracujú spoločne. Niektoré majú somatické funkcie, zatiaľ čo iné sa stávajú reprodukčnými prvkami.

Každá bunka sa tak stáva závislejšou od svojich susedov a získava špecializáciu na konkrétnu úlohu. Výber uprednostňoval organizmy, ktoré boli zoskupené v týchto primitívnych kolóniách oproti tým, ktoré zostali osamelé.

V súčasnosti výskumníci hľadajú možné podmienky, ktoré viedli k vytvoreniu týchto skupín a príčiny, ktoré by mohli viesť k ich zvýhodneniu - tvárou v tvár jednobunkovým formám. Používajú sa koloniálne organizmy, ktoré by si mohli zapamätať hypotetické kolónie predkov.

Hypotéza Syncitio

Syncytium je bunka, ktorá obsahuje viacnásobné jadrá. Táto hypotéza navrhuje vytvorenie vnútorných membrán v syncytiu predkov, čo umožňuje vývoj viacerých kompartmentov v rámci jednej bunky..

Pôvod mnohobunkových organizmov

Dôkazy, ktoré sa v súčasnosti používajú, ukazujú, že viacbunkový stav sa objavil nezávisle vo viac ako 16 eukaryotických líniách, vrátane zvierat, rastlín a húb..

Aplikácia nových technológií, ako je genomika a pochopenie fylogenetických vzťahov, nám umožnila navrhnúť, že multicellularita nasledovala spoločnú cestu, počnúc kooptáciou génov súvisiacich s adherenciou. Vytvorenie týchto kanálov dosiahlo komunikáciu medzi bunkami.

referencie

  1. Brunet, T., & King, N. (2017). Pôvod multicelulárnosti zvierat a diferenciácia buniek. Vývojová bunka, 43(2), 124-140.
  2. Curtis, H., & Schnek, A. (2008). Curtis. biológie. Panamericana Medical.
  3. Knoll, A. H. (2011). Viacnásobný pôvod komplexnej multicellularity. Výročná správa o Zemi a planetárnych vedách, 39, 217-239.
  4. Michod, R.E., Viossat, Y., Solari, C.A., Hurand, M., & Nedelcu, A.M. (2006). Evolúcia v životnej histórii a pôvod multicellularity. Časopis teoretickej biológie, 239(2), 257-272.
  5. Ratcliff, W.C., Denison, R.F., Borrello, M., & Travisano, M. (2012). Experimentálny vývoj multicellularity. Zborník Národnej akadémie vied, 109(5), 1595-1600.
  6. Roze, D., & Michod, R.E. (2001). Mutácia, viacúrovňový výber a evolúcia veľkosti propagule počas vzniku multicellularity. Americký prírodovedec, 158(6), 638-654.
  7. Selden, P., & Nudds, J. (2012). Vývoj fosílnych ekosystémov. CRC Stlačte.