Порекло, карактеристике, формација и еволуција првог мултицелуларног организма



Тхе први вишестанични организми, Према једној од најчешће прихваћених хипотеза, почели су да се групишу у колоније или у симбиотичке односе. С временом су интеракције између чланова колоније почеле да буду кооперативне и корисне за све.

Постепено, свака ћелија је прошла процес специјализације за специфичне задатке, повећавајући степен зависности са својим партнерима. Ова појава је била кључна у еволуцији, дозвољавајући постојање комплексних бића, повећавајући њихову величину и признајући различите органске системе.

Мултицелуларни организми су организми састављени од неколико ћелија - као што су животиње, биљке, неке гљиве итд. Тренутно постоје бројне теорије које објашњавају порекло вишестаничних бића заснованих на једноћелијским облицима живота који су касније груписани.

Индек

  • 1 Зашто су вишестанични организми?
    • 1.1 Величина ћелије и однос запремине површине (С / В)
    • 1.2 Веома велика ћелија има ограничену површину за размену
    • 1.3 Предности постојања вишестаничног организма
    • 1.4. Недостаци вишестаничног организма
  • 2 Који су били први вишестанични организми?
  • 3 Еволуција вишестаничних организама
    • 3.1 Колонијална и симбиотска хипотеза
    • 3.2 Хипотеза о синцитиуму
  • 4 Порекло вишестаничних организама
  • 5 Референце

Зашто су вишећелијски организми?

Прелазак из једноћелијских у вишестаничне организме је један од најузбудљивијих и најчешће разматраних биолога. Међутим, пре разматрања могућих сценарија који су довели до мултицелуларности, морамо се запитати зашто је неопходно или корисно да се организам састоји од многих ћелија.

Величина ћелије и однос запремине површине (С / В)

Просечна ћелија која је део тела биљке или животиње има пречник од 10 до 30 микрометара. Организам не може повећати величину једноставно проширењем величине једне ћелије због ограничења које намеће однос између површине и волумена.

Различити гасови (као што су кисеоник и угљен диоксид), јони и други органски молекули морају да уђу и напусте ћелију, прелазећи површину која је ограничена плазма мембраном.

Одатле се мора проширити кроз читав волумен ћелије. Дакле, однос између површине и волумена је мањи у великим ћелијама, ако га упоредимо са истим параметром у већим ћелијама.

Веома велика ћелија има ограничену површину за размену

На основу овог закључка можемо доћи до закључка да се површина размене сразмерно смањује на повећање величине ћелија. Узмимо за пример коцку од 4 цм, запремине 64 цм3 и површине 96 цм2. Однос ће бити 1,5 / 1.

Насупрот томе, ако узмемо исту коцку и поделимо је на 8 коцки од два центиметра, однос ће бити 3/1.

Стога, ако организам повећава своју величину, што је корисно у неколико аспеката, као што је у потрази за храном, кретањем или бекством предатора, пожељно је да се то ради повећањем броја ћелија и тако одржава одговарајућу површину за процеси размене.

Предности постојања вишестаничног организма

Предности постојања вишећелијског организма надилазе само повећање величине. Мултикличност је омогућила повећање биолошке сложености и формирање нових структура.

Овај феномен је омогућио еволуцију веома софистицираних путева сарадње и понашања комплементарности између биолошких ентитета који чине систем.

Недостаци су вишећелијски организам

Упркос овим предностима, налазимо примере - као код неколико врста гљива - о губитку мултицелуларности, враћајући се у предак стања једноћелијских бића..

Када системи сарадње пропадну између ћелија организма, могу се генерисати негативне последице. Најсликовитији примјер је рак. Међутим, постоји више начина који у већини случајева успијевају осигурати сурадњу.

Који су били први вишестанични организми?

Почеци мултицелуларности потичу из далеке прошлости, пре више од 1000 милиона година, према неким ауторима (на пример, Селден & Нуддс, 2012).

Будући да су транзициони облици слабо очувани у фосилним записима, мало се зна о њима и физиологији, екологији и еволуцији, што отежава процес израде реконструкције почетне мултицелуларности..

У ствари, није познато да ли су ови први фосили били животиње, биљке, гљиве или било која од ових линија. Фосиле карактеришу равнински организми, са великом површином / запремином.

Еволуција вишестаничних организама

Како се вишестанични организми састоје од неколико ћелија, први корак у еволуцијском еволуцији овог стања треба да буде групирање ћелија. То се може догодити на различите начине:

Колонијална и симбиотска хипотеза

Ове две хипотезе предлажу да су првобитни претци вишестаничних бића били колоније или једноћелијска бића која су успоставила симбиотичке односе једни са другима..

Још није познато да ли је агрегат формиран из ћелија са диференцијским генетским идентитетом (као што је биофилм или биофилм) или из ћелија стабљике и кћери - генетски идентичне. Друга могућност је више могућа, јер се у сродним ћелијама избјегавају генетски сукоби интереса.

Транзиција бића састављена од једне ћелије до вишестаничних организама укључује неколико корака. Први је постепена подела рада унутар ћелија које раде заједно. Неки узимају соматске функције, док други постају репродуктивни.

Тако свака ћелија постаје све више зависна од својих суседа и стиче специјализацију у одређеном задатку. Избор је фаворизовао организме који су били груписани у овим примитивним колонијама изнад оних који су остали усамљени.

Данас истраживачи траже могуће услове који су довели до формирања ових група и узроке који би могли да доведу до фаворизовања тих група - у односу на једноћелијске форме. Користе се колонијални организми који се могу сјетити хипотетичких колонија предака.

Синцитио хипотеза

Синцитиум је ћелија која садржи више језгара. Ова хипотеза сугерише формирање унутрашњих мембрана унутар анцестралног синцитиума, омогућавајући развој вишеструких одељака унутар једне ћелије.

Порекло вишестаничних организама

Докази који се тренутно користе указују да се мултицелуларно стање појавило независно у више од 16 еукариотских линија, укључујући животиње, биљке и гљиве..

Примена нових технологија као што је геномика и разумевање филогенетских односа омогућили су нам да сугеришемо да је мултицелуларност следила заједнички пут, почевши од кооптације гена повезаних са адхеренцијом. Стварање ових канала постигло је комуникацију између ћелија.

Референце

  1. Брунет, Т., & Кинг, Н. (2017). Порекло животињске мултицелуларности и диференцијације ћелија. Развојна ћелија, 43(2), 124-140.
  2. Цуртис, Х., & Сцхнек, А. (2008). Цуртис. Биологи. Ед Панамерицана Медицал.
  3. Кнолл, А.Х. (2011). Вишеструко поријекло сложене мултицелуларности. Годишњи преглед Земаљских и Планетарних Наука, 39, 217-239.
  4. Мицход, Р.Е., Виоссат, И., Солари, Ц.А., Хуранд, М., & Неделцу, А.М. (2006). Еволуција животне историје и порекло мултицелуларности. Часопис теоријске биологије, 239(2), 257-272.
  5. Ратцлифф, В.Ц., Денисон, Р.Ф., Боррелло, М., & Трависано, М. (2012). Експериментална еволуција мултицелуларности. Зборник радова Националне академије наука, 109(5), 1595-1600.
  6. Розе, Д., & Мицход, Р.Е. (2001). Мутација, селекција на више нивоа и еволуција величине пропагула за време настанка мултицелуларности. Амерички природословац, 158(6), 638-654.
  7. Селден, П., & Нуддс, Ј. (2012). Еволуција фосилних екосистема. ЦРЦ Пресс.