ŠŪNU EVOLŪCIJAS TEORIJAS - BIOLOĢIJA - 2025

Par Evolution šūnu teorijas ir paskaidrojumi mēģina , lai saprastu, kad un kā šūnas parādījās. Parasti tie attiecas uz eikariotu šūnām, tas ir, uz tām, kuru kodolu atdala šūnu membrāna, kur tās satur ģenētisko materiālu.

Atšķirībā no prokariotu šūnām, kas ir vienkāršākas un parādījās apmēram pirms 3,7 miljardiem gadu uz Zemes, eikariotu šūnas ir daudz sarežģītākas, lielākas un nesen parādījušās.

Vienšūnas organisma augstas izšķirtspējas attēls. Izmantojot Youtube.

Tā kā eikariotu šūnas ir pamatā lielākajai daļai dzīvo lietu, piemēram, augiem un dzīvniekiem, ir izstrādātas vairākas teorijas par to izcelsmi un to parādīšanās iemeslu.

Pirmo šūnu attīstība

Pirmās šūnas parādījās vismaz pirms 3,7 miljardiem gadu, apmēram 750 miljonus gadu pēc Zemes izveidošanas. Lai arī mēs nezinām, kā parādījās pirmās šūnas, mēs diezgan precīzi zinām, kā tās attīstījās.

Tomēr viena no vispieņemtākajām teorijām par pirmo šūnu veidošanos ir šāda: ņemot vērā agrīnās Zemes atmosfēras apstākļus, enerģijas izlāde var izraisīt organisko molekulu spontānu veidošanos.

To parādīja Stenlija Millera eksperimenti piecdesmitajos gados, kuros viņam izdevās radīt organiskas molekulas no ūdeņraža, metāna un amonjaka.

Vēlāk izveidojās pirmās sarežģītās organiskās molekulas (sauktas arī par makromolekulām). Kādā brīdī šo molekulu evolūcijā, izmantojot materiālus no savas vides, parādījās pirmais, kurš pats spēj replicēties. Tad pirmo reizi piedzima šūna.

Šīs pirmās šūnas sākumā varēja brīvi pavairot, ņemot vērā konkurences trūkumu par izmantoto degvielu. Tomēr, tā kā to skaits ievērojami palielinājās (tieši šī konkurences trūkuma dēļ), šūnām drīz vajadzēja kļūt sarežģītākām, lai turpinātu reproducēšanu. Tādējādi sākās evolūcijas process.

Šūnu tipi un to attīstība

Daudzus gadus tika uzskatīts, ka pastāv tikai divu veidu šūnas: prokariotu (kas burtiski nozīmē "bez kodola") un sarežģītāka un vēlāk sākusies eikariota. Tomēr pēdējos divos gadsimtos ir identificēti citi šūnu veidi, kas neatbilst neviena no pārējo divu īpašībām.

Šīs šūnas kopš 90. gadiem ir pazīstamas kā “archaea”, kas burtiski nozīmē “senās”. Šādā veidā mūsdienās tiek izmantota trīs domēnu klasifikācijas sistēma: Archaea, Baktērijas un Eucaria.

Archaea šūnas

Archaea (pazīstama arī kā Archaea) ir šūnas bez kodola, ļoti līdzīgas baktērijām, bet ar noteiktām īpašībām, kuru dēļ tās var uzskatīt par neatkarīgiem organismiem.

Tāpat kā visas pārējās šūnas, tie ir mikroskopiski organismi. Viņu šūnu siena ir ļoti izturīga, kas ļauj viņiem dzīvot ekstrēmās vidēs (pat kosmosā esošajiem asteroīdiem, neaizsargājot jebkāda veida atmosfēru).

Viņu uzturs arī ir ļoti atšķirīgs, jo skābekļa vietā viņi izmanto neorganiskos savienojumus, piemēram, ūdeņradi, oglekļa dioksīdu vai sēru.

Prokariotu šūnas (baktērijas)

Prokariotu šūnas ir vienkāršākais no trim veidiem. Viņiem ir tikai viena šūnas membrāna, kas ieskauj šūnas iekšpusi. Iekšpusē mēs varam atrast ģenētisko materiālu, kas suspendēts citoplazmā, kā arī dažas ribosomas (organellus, kas šūnā rada enerģiju).

Neskatoties uz to, ka prokariotu šūnas ir daudz dažādu veidu, tās tiek klasificētas kā baktērijas. Lai efektīvāk pielāgotos videi, daudziem no tiem ir citi papildinājumi, piemēram, flagella, lai tie varētu brīvi kustēties, vai lipīga siena, kapsula, kas ļauj tām pielipt citiem organismiem.

Eikariotu šūnas

Eikariotu šūnas ir vissarežģītākās un lielākās no trim veidiem. Tās atšķiras no prokariotiem un arhaea galvenokārt ar to, ka tām ir kodols, kur tās glabā DNS. Turklāt viņiem ir vairāki šūnu organellu veidi, kas ļauj viņiem veikt dažāda veida funkcijas.

Eikariotu šūnas ir visas sarežģītās dzīves uz Zemes pamats. Sakarā ar to zinātnieki daudzu gadu desmitu laikā ir pētījuši tā izcelsmi un izstrādājuši tā saucamo šūnu attīstības endosimbiotisko teoriju.

Šūnu evolūcijas endosimbiotiskā teorija

Eikariotu šūnas ir daudz attīstītākas nekā arhaea vai baktērijas. Tikai pirms dažām desmitgadēm tika rasts apmierinošs izskaidrojums tā rašanai: endosimbiotisko teorija.

Šīs teorijas pamatā ir līdzības, kādas eikariotu šūnu mitohondrijiem un hloroplastiem ir baktērijām gan to formā, gan funkcijā.

Tāpēc zinātnieki, kas to aizstāv, ierosina, ka kādā evolūcijas brīdī liela šūna absorbēja baktēriju un sāka to izmantot enerģijas iegūšanai, kas nepieciešama izdzīvošanai un pavairošanai.

Tikmēr absorbētās baktērijas ieguva lielākas varbūtības atstāt pēcnācējus, kā arī lielāku drošību, atrodoties lielākas šūnas iekšpusē. Tāpēc radās simbiotiskas attiecības; līdz ar to teorijas nosaukums.

Pēc miljoniem gadu evolūcijas mitohondriji un hloroplasti, kas iepriekš bija neatkarīgas baktērijas, ir specializējušies. Tāpēc viņi vairs nevar izdzīvot ārpus šūnas.

Pierādījumi par endosimbiotisko teoriju

Ikdienas valodā mēs vārdu "teorija" izmantojam, lai aprakstītu viedokli, kas nav balstīts uz faktiem. Tomēr zinātnes pasaulē teorija ir fenomena skaidrojums, ko apstiprina eksperimenti un novērojumi.

Endosimbiotiku teorija nav izņēmums. Vairāki pavedieni liek domāt, ka tieši tā radās dzīvnieku un augu šūnas. Daži no šiem pierādījumiem ir šādi:

• Mitohondrijiem un hloroplastiem ir sava DNS → Šie divi organellu veidi ir vienīgie, kuriem citoplazmā ir DNS, un tie ir atdalīti no šūnas galvenās DNS.
• Abi organoīdi reproducē paši → Tā kā viņiem ir savs DNS, hloroplasti un mitohondriji var replicēties neatkarīgi no šūnas un vadīt savu dalījumu.
• Viņiem ir šūnas membrāna → Atšķirībā no pārējiem šūnas organelliem, gan mitohondrijiem, gan hloroplastiem ir dubultā šūnu membrāna, kas tos atdala no pārējiem. Šāda veida membrāna atrodas arī baktērijās.

Atsauces

1. "Prokariotu šūnas": Khan Academy. Iegūts: 2018. gada 17. janvārī no Khan Academy: es.khanacademy.org.
2. "Atšķirības starp eikariotu un prokariotu šūnām": atšķirība starp. Iegūts: 2018. gada 17. janvārī no atšķirības starp: atšķirība-entre.com.
3. "No prokariotiem līdz eikariotiem" rakstā: Izpratne par evolūciju. Iegūts: 2018. gada 17. janvārī no vietnes Understanding Evolution: evolution.berkeley.edu.
4. "Šūnu izcelsme un evolūcija": NCBI. Iegūts: 2018. gada 17. janvārī no NCBI: ncbi.nlm.nih.gov.
5. “Šūnas evolūcija”: Mācieties ģenētiku. Iegūts: 2018. gada 17. janvārī no vietnes Learn Genetics: Learn.genetics.utah.edu.