PIRMIE DAUDZŠŪNU ORGANISMI: IZCELSME, ĪPAŠĪBAS - BIOLOĢIJA - 2025

Par pirmo daudzšūnu organismi , saskaņā ar vienu no pieņemtajiem hipotēzēm, sāka grupai kolonijās vai ciešākas attiecības. Laikam ejot, kolonijas locekļu savstarpējā sadarbība sāka sadarboties un bija izdevīga visiem.

Pakāpeniski katra šūna tika pakļauta specializācijas procesam noteiktiem uzdevumiem, palielinot atkarības pakāpi no saviem pavadoņiem. Šī parādība bija izšķiroša evolūcijā, ļaujot pastāvēt sarežģītām būtnēm, palielinot to lielumu un uzņemot dažādas orgānu sistēmas.

Koloniālie organismi, piemēram, Volvox, ļauj mums izvirzīt hipotēzes par senču daudzšūnu organismu potenciālajām īpašībām. Avots: Frenks Fokss

Daudzšūnu organismi ir organismi, kas sastāv no vairākām šūnām - piemēram, dzīvniekiem, augiem, dažām sēnītēm utt. Pašlaik ir vairākas teorijas, lai izskaidrotu daudzšūnu būtņu izcelsmi, sākot ar vienšūnu dzīvības formām, kuras vēlāk sagrupētas.

Kāpēc pastāv daudzšūnu organismi?

Pāreja no vienšūnu uz daudzšūnu organismiem ir viens no aizraujošākajiem un diskutablākajiem jautājumiem starp biologiem. Tomēr pirms diskusijas par iespējamiem scenārijiem, kas izraisīja daudzšūnu klātbūtni, mums jāuzdod sev jautājums, kāpēc ir nepieciešams vai izdevīgs būt organismam, kas sastāv no daudzām šūnām.

Šūnas lielums un virsmas tilpuma attiecība (S / V)

Vidējā šūna, kas ir auga vai dzīvnieka ķermeņa daļa, ir diametrā no 10 līdz 30 mikrometriem. Organisms nevar augt lielumā, vienkārši paplašinot vienas šūnas izmēru, jo ierobežojumu nosaka virsmas laukuma un tilpuma attiecība.

Dažādām gāzēm (piemēram, skābeklim un oglekļa dioksīdam), joniem un citām organiskām molekulām jāiekļūst šūnā un jāatstāj no tās, šķērsojot plazmas membrānas norobežoto virsmu.

No turienes tai jāizplatās pa visu šūnas tilpumu. Tādējādi lielās šūnās sakarība starp virsmas laukumu un tilpumu ir zemāka, ja salīdzinām to ar vienu un to pašu parametru lielākās šūnās.

Ļoti lielai šūnai ir ierobežota apmaiņas virsma

Pēc šīs argumentācijas mēs varam nonākt pie secinājuma, ka apmaiņas virsma samazinās proporcionāli šūnu lieluma palielinājumam. Kā piemēru izmantosim 4 cm lielu kubu ar tilpumu 64 cm ³ un virsmas laukumu 96 cm ² . Attiecība būs 1,5 / 1.

Turpretī, ja mēs ņemam to pašu kubu un sadalām to 8 divu centimetru kubiņos, attiecība būs 3/1.

Šī iemesla dēļ, ja organisms palielina tā izmēru, kas ir izdevīgs vairākos aspektos, piemēram, barības meklējumos, pārvietošanās vai plēsēju izbēgšanā, vēlams to darīt, palielinot šūnu skaitu un tādējādi uzturot dzīvniekiem piemērotu virsmu. apmaiņas procesi.

Daudzšūnu organisma priekšrocības

Daudzšūnu organisma priekšrocības pārsniedz tikai lieluma palielināšanos. Daudzslāņainība ļāva palielināt bioloģisko sarežģītību un veidot jaunas struktūras.

Šī parādība ļāva attīstīt ļoti sarežģītus sadarbības ceļus un papildinošu izturēšanos starp bioloģiskajām vienībām, kas veido sistēmu.

Trūkumi, ja tie ir daudzšūnu organismi

Neskatoties uz šiem ieguvumiem, mēs atrodam daudzšūnu zaudēšanas piemērus - tāpat kā vairākās sēņu sugās -, atgriežoties vienšūnu būtņu senču stāvoklī.

Ja kooperatīvās sistēmas neizdodas starp ķermeņa šūnām, var rasties negatīvas sekas. Visizteiktākais piemērs ir vēzis. Tomēr ir vairākas iespējas, kurām vairumā gadījumu izdodas nodrošināt sadarbību.

Kādi bija pirmie daudzšūnu organismi?

Pēc dažu autoru domām, daudzslāņu pirmsākumi meklējami ļoti tālā pagātnē, vairāk nekā pirms miljarda gadu (piem., Selden & Nudds, 2012).

Tā kā pārejas formas fosilijas reģistrā ir vāji saglabājušās, par tām un to fizioloģiju, ekoloģiju un evolūciju ir maz zināms, kas apgrūtina sākuma daudzslāņainības rekonstrukcijas konstruēšanas procesu.

Faktiski nav zināms, vai šīs pirmās fosilijas bija dzīvnieki, augi, sēnītes vai kāda no šīm sugām. Fosilēm raksturīgi plakani organismi ar lielu virsmas laukumu / tilpumu.

Daudzšūnu organismu evolūcija

Tā kā daudzšūnu organismi sastāv no vairākām šūnām, pirmajam šī stāvokļa evolūcijas attīstības solim vajadzēja būt šūnu grupēšanai. Tas var notikt dažādos veidos:

Koloniāla un simbiotiska hipotēze

Šīs divas hipotēzes liek domāt, ka daudzšūnu būtņu sākotnējais sencis bija kolonijas vai vienšūnas būtnes, kas izveidoja simbiotiskas attiecības savā starpā.

Pagaidām nav zināms, vai agregāts tika veidots no šūnām ar diferenciālu ģenētisko identitāti (piemēram, bioplēvi vai bioplēvi) vai no cilmes un meitas šūnām - ģenētiski identiskām. Pēdējais variants ir vairāk iespējams, jo radniecīgās šūnās tiek izvairīti no ģenētiskiem interešu konfliktiem.

Pāreja no vienšūnu būtnēm uz daudzšūnu organismiem ietver vairākus posmus. Pirmais ir pakāpeniska darba dalīšana šūnās, kas strādā kopā. Daži veic somatiskās funkcijas, bet citi kļūst par reproduktīvajiem elementiem.

Tādējādi katra šūna kļūst atkarīgāka no kaimiņiem un iegūst specializāciju noteiktā uzdevumā. Atlase labvēlīgi ietekmēja organismus, kas klasterizējās šajās agrīnajās kolonijās, pār tiem, kas palika vientuļnieki.

Mūsdienās pētnieki meklē iespējamos apstākļus, kas noveda pie šo kopu veidošanās, un cēloņus, kas varēja izraisīt viņu labvēlību - salīdzinot ar vienšūnu formām. Tiek izmantoti koloniāli organismi, kas varētu atgādināt hipotētiskas senču kolonijas.

Sincitiuma hipotēze

Sinkitijs ir šūna, kurā ir vairāki kodoli. Šī hipotēze liecina par iekšējo membrānu veidošanos senču sincitumā, ļaujot vienā šūnā izveidot vairākus nodalījumus.

Daudzšūnu organismu izcelsme

Pašreizējie pierādījumi norāda uz faktu, ka daudzšūnu stāvoklis patstāvīgi parādījās vairāk nekā 16 eikariotu paaudzēs, ieskaitot dzīvniekus, augus un sēnītes.

Jaunu tehnoloģiju, piemēram, genomikas, pielietošana un izpratne par filoģenētiskajām attiecībām ļāva domāt, ka daudzšūnu savietojamība ir kopīga, sākot ar gēnu līdzoptāciju, kas saistīti ar pielipšanu. Šo kanālu izveidošana panāca saziņu starp šūnām.

Atsauces

1. Brunets, T., un Kings, N. (2017). Dzīvnieku daudzšūnu un šūnu diferenciācijas izcelsme. Attīstības šūna, 43 (2), 124–140.
2. Curtis, H., & Schnek, A. (2008). Kurts. Bioloģija. Panamerican Medical Ed.
3. Knoll, AH (2011). Sarežģītās daudzšūnu daudzkārtības pirmsākumi. Zemes un planētu zinātnes gada pārskats, 39, 217–239.
4. Michod, RE, Viossat, Y., Solari, CA, Hurand, M., & Nedelcu, AM (2006). Dzīves vēstures evolūcija un daudzšūnu izcelsme. Vēstnesis par teorētisko bioloģiju, 239. (2), 257. – 272.
5. Ratklifs, WC, Denisons, RF, Borrello, M., un Travisano, M. (2012). Daudzšūnu eksperimentālā evolūcija. Nacionālās zinātņu akadēmijas raksti, 109 (5), 1595-1600.
6. Roze, D., & Michod, RE (2001). Mutācija, daudzlīmeņu atlase un izplatīšanās lieluma evolūcija daudzšūnu rašanās laikā. The American Naturalist, 158 (6), 638-654.
7. Selden, P., & Nudds, J. (2012). Fosilo ekosistēmu evolūcija. CRC Press.