Перше походження, особливості, формування та еволюція багатоклітинних організмів



The Перші багатоклітинні організми, Згідно з однією з найбільш прийнятих гіпотез, вони почали групуватися в колоніях або в симбіотичних відносинах. З плином часу взаємодія між членами колонії почали співпрацювати і вигідно для всіх.

Поступово кожна клітина пройшла процес спеціалізації для конкретних завдань, збільшивши ступінь залежності від своїх партнерів. Це явище мало вирішальне значення в еволюції, дозволяючи існуванню складних істот, збільшуючи їх розмір і допускаючи різні системи органів.

Багатоклітинні організми є організмами, що складаються з декількох клітин - таких як тварини, рослини, деякі гриби тощо. В даний час існує безліч теорій для пояснення походження багатоклітинних істот на основі одноклітинних форм життя, які пізніше були згруповані.

Індекс

  • 1 Чому багатоклітинні організми?
    • 1.1 Розмір осередку та співвідношення поверхневого обсягу (S / V)
    • 1.2 Дуже велика комірка має обмежену поверхню обміну
    • 1.3 Переваги багатоклітинного організму
    • 1.4 Недоліки буття багатоклітинного організму
  • 2 Які були перші багатоклітинні організми?
  • 3 Еволюція багатоклітинних організмів
    • 3.1 Колоніальна і симбіотична гіпотеза
    • 3.2 Гіпотеза синцитію
  • 4 Походження багатоклітинних організмів
  • 5 Посилання

Чому багатоклітинні організми?

Перехід від одноклітинних до багатоклітинних організмів є одним з найбільш цікавих і обговорюваних питань серед біологів. Проте, перш ніж обговорювати можливі сценарії, що викликали багатоклітинність, ми повинні запитати себе, чому необхідно або корисно бути організмом, що складається з багатьох клітин.

Розмір осередку та співвідношення поверхневого обсягу (S / V)

Середня клітина, яка є частиною тіла рослинного або тваринного, має діаметр від 10 до 30 мікрометрів. Організм не може збільшуватися в розмірах просто шляхом розширення розміру однієї клітини через обмеження, накладене співвідношенням між поверхнею і об'ємом.

Різні гази (такі як кисень і вуглекислий газ), іони та інші органічні молекули повинні входити і виходити з клітини, перетинаючи поверхню, яку відокремлює плазматична мембрана..

Звідти вона повинна поширюватися по всьому об'єму клітини. Таким чином, зв'язок між поверхнею та об'ємом є меншим у великих клітинах, якщо порівняти його з однаковим параметром у великих клітинах.

Дуже велика комірка має обмежену поверхню обміну

Дотримуючись цих міркувань, можна дійти висновку, що обмінна площа зменшується пропорційно збільшенню розміру комірки. В якості прикладу будемо використовувати 4 см куб об'ємом 64 см3 і поверхню 96 см2. Співвідношення буде 1,5 / 1.

На відміну від цього, якщо взяти той же куб і розділити його на 8 кубів на два сантиметри, то співвідношення буде 3/1.

Тому, якщо організм збільшує свій розмір, що є корисним у кількох аспектах, наприклад, у пошуках їжі, руху або втечі до хижаків, бажано робити це за рахунок збільшення кількості клітин і таким чином підтримувати відповідну поверхню для обмінні процеси.

Переваги багатоклітинного організму

Переваги багатоклітинного організму виходять за рамки простого збільшення розміру. Багатоклітинність дозволила збільшити біологічну складність і формування нових структур.

Це явище дозволило еволюцію дуже складних шляхів співпраці та поведінки взаємодоповнення між біологічними об'єктами, що входять до системи.

Недоліки буття багатоклітинного організму

Незважаючи на ці переваги, ми знаходимо приклади - як у деяких видів грибів - про втрату багатоклітинності, повертаючись до родового стану одноклітинних істот..

Коли системи співпраці провалюються між клітинами організму, можуть виникнути негативні наслідки. Найбільш показовим прикладом є рак. Однак існує кілька способів, які в більшості випадків вдається забезпечити співпрацею.

Якими були перші багатоклітинні організми?

Початки багатоклітинності були віднесені до дуже далекого минулого, понад 1000 мільйонів років тому, на думку деяких авторів (наприклад, Selden & Nudds, 2012).

Оскільки форми переходу були погано збережені в копалин, про них і про фізіологію, екологію та еволюцію відомо мало, що ускладнює процес розробки реконструкції початкової багатоклітинності..

Фактично, невідомо, чи були ці перші скам'янілості тваринами, рослинами, грибами або будь-якими з цих ліній. Для скам'янілостей характерні плоскі організми з високою поверхнею / об'ємом.

Еволюція багатоклітинних організмів

Оскільки багатоклітинні організми складаються з декількох клітин, першим кроком в еволюційній еволюції цього стану має бути групування клітин. Це може відбуватися різними способами:

Колоніальна і симбіотична гіпотеза

Ці дві гіпотези говорять про те, що первинним предком багатоклітинних істот були колонії або одноклітинні істоти, які встановили симбіотичні відносини один з одним.

Ще не відомо, чи формувався агрегат з клітин з диференційною генетичною ідентичністю (наприклад, біоплівки або біоплівки) або з стовбурових і дочірніх клітин - генетично ідентичні. Останній варіант є більш можливим, оскільки у відповідних клітинах уникаються генетичні конфлікти інтересів.

Перехід істот, що складаються з однієї клітини до багатоклітинних організмів, включає кілька етапів. По-перше, це поступове поділ праці в клітинах, які працюють разом. Одні приймають соматичні функції, інші стають репродуктивними елементами.

Таким чином, кожна клітина стає більш залежною від своїх сусідів і набуває спеціалізації в конкретному завданні. Вибір сприяв організмам, які були згруповані в цих примітивних колоніях над тими, що залишилися одиночними.

В даний час дослідники шукають можливі умови, які призвели до утворення цих груп і причини, які можуть призвести до їх прихильності - перед одноклеточними формами. Використовуються колоніальні організми, які можуть запам'ятовувати гіпотетичні колонії.

Гіпотеза Syncitio

Синцитій - клітина, що містить кілька ядер. Ця гіпотеза передбачає формування внутрішніх мембран в межах предків синцитіума, що дозволяє розвивати кілька відділень в межах однієї клітини.

Походження багатоклітинних організмів

Докази, які в даний час використовуються, вказують на те, що багатоклітинне стан з'явився незалежно у більш ніж 16 еукаріотичних лініях, включаючи тварин, рослини та гриби..

Застосування нових технологій, таких як геноміка і розуміння філогенетичних відносин, дозволило припустити, що багатоклітинність слідує загальному шляху, починаючи з кооптації генів, пов'язаних з прихильністю. Створення цих каналів досягло зв'язку між клітинами.

Список літератури

  1. Brunet, T., & King, N. (2017). Походження багатоклітинної і клітинної диференціації тварин. Розвиваюча клітина, 43(2), 124-140.
  2. Curtis, H., & Schnek, A. (2008). Кертіс. Біологія. Ed. Panamericana Medical.
  3. Knoll, A.H. (2011). Численні витоки складної багатоклітинності. Щорічний огляд наук про Землю і планети, 39, 217-239.
  4. Michod, R.E., Viossat, Y., Solari, C.A., Hurand, M., & Nedelcu, A.M. (2006). Еволюція історії життя і виникнення багатоклітинності. Журнал теоретичної біології, 239(2), 257-272.
  5. Ratcliff, W.C., Denison, R.F., Borrello, M., & Travisano, M. (2012). Експериментальна еволюція багатоклітинності. Праці Національної академії наук, 109(5), 1595-1600.
  6. Roze, D., & Michod, R.E. (2001). Мутація, багаторівневий вибір і еволюція розміру пропагул під час виникнення багатоклітинності. Американський натураліст, 158(6), 638-654.
  7. Selden, P., & Nudds, J. (2012). Еволюція викопних екосистем. CRC Press.