Podrijetlo, svojstva, formacija i evolucija prvih višestaničnih organizama



prvi višestanični organizmi, Prema jednoj od najčešće prihvaćenih hipoteza, počele su se grupirati u kolonije ili u simbiotičke odnose. S vremenom su interakcije među članovima kolonije počele biti kooperativne i korisne za sve.

Postupno je svaka stanica prošla proces specijalizacije za specifične zadatke, povećavajući stupanj ovisnosti sa svojim partnerima. Ta je pojava bila ključna u evoluciji, dopuštajući postojanje složenih bića, povećavajući njihovu veličinu i priznajući različite organske sustave.

Multicelularni organizmi su organizmi sastavljeni od nekoliko stanica - kao što su životinje, biljke, neke gljive itd. Trenutno postoji više teorija koje objašnjavaju podrijetlo višestaničnih bića na temelju jednostaničnih oblika života koji su kasnije grupirani.

indeks

  • 1 Zašto su višestanični organizmi?
    • 1.1 Omjer ćelija i omjer površinskog volumena (S / V)
    • 1.2 Vrlo velika ćelija ima ograničenu površinu izmjene
    • 1.3 Prednosti postojanja višestaničnog organizma
    • 1.4. Nedostaci višestaničnog organizma
  • 2 Koji su bili prvi višestanični organizmi?
  • 3. Evolucija višestaničnih organizama
    • 3.1. Kolonijalna i simbiotska hipoteza
    • 3.2. Hipoteza o sincitiumu
  • 4 Podrijetlo višestaničnih organizama
  • 5 Reference

Zašto su višestanični organizmi?

Prijelaz iz jednostaničnih u višestanične organizme jedno je od najuzbudljivijih i najčešće raspravljanih pitanja među biolozima. Međutim, prije nego što raspravimo moguće scenarije koji su doveli do multicelularnosti, moramo se zapitati zašto je potrebno ili korisno biti organizam sastavljen od mnogih stanica.

Veličina ćelije i omjer površinskog volumena (S / V)

Prosječna stanica koja je dio tijela biljke ili životinje ima promjer između 10 i 30 mikrometara. Organizam ne može povećati veličinu jednostavno proširenjem veličine jedne stanice zbog ograničenja koje nameće odnos između površine i volumena.

Različiti plinovi (kao što su kisik i ugljični dioksid), ioni i druge organske molekule moraju ući i napustiti stanicu, prelazeći površinu koju omeđuju plazma membrana.

Odatle se mora širiti cijelim volumenom ćelije. Dakle, odnos između površine i volumena je manji u velikim stanicama, ako ga usporedimo s istim parametrom u većim stanicama.

Vrlo velika stanica ima ograničenu površinu izmjene

Slijedeći ovo zaključivanje, možemo doći do zaključka da se površina razmjene smanjuje proporcionalno povećanju veličine ćelija. Uzmimo za primjer kocku od 4 cm, zapremine 64 cm3 i površine 96 cm2. Omjer će biti 1,5 / 1.

Nasuprot tome, ako uzmemo istu kocku i podijelimo je na 8 kocki od dva centimetra, omjer će biti 3/1.

Stoga, ako organizam povećava svoju veličinu, što je korisno u nekoliko aspekata, kao što je u potrazi za hranom, kretanjem ili bijeg pred predatora, poželjno je to učiniti povećanjem broja stanica i tako održati odgovarajuću površinu za procese razmjene.

Prednosti postojanja višestaničnog organizma

Prednosti postojanja višestaničnog organizma nadilaze samo povećanje veličine. Multikličnost je omogućila povećanje biološke složenosti i formiranje novih struktura.

Ta je pojava omogućila evoluciju vrlo sofisticiranih putova suradnje i ponašanja komplementarnosti između bioloških entiteta koji čine sustav.

Nedostaci su višestanični organizam

Usprkos ovim prednostima, nalazimo primjere - kao kod nekoliko vrsta gljiva - gubitka multicelularnosti, vraćajući se u predak stanja jednoćelijskih bića..

Kada sustavi suradnje ne uspiju između stanica organizma, mogu se stvoriti negativne posljedice. Najslikovitiji primjer je rak. Međutim, postoji više načina koji u većini slučajeva uspijevaju osigurati suradnju.

Koji su bili prvi višestanični organizmi?

Počeci multicelularnosti sežu u daleku prošlost, prije više od 1000 milijuna godina, prema nekim autorima (na primjer, Selden & Nudds, 2012).

Budući da su prijelazne forme slabo očuvane u fosilnim zapisima, malo se zna o njima i fiziologiji, ekologiji i evoluciji, što otežava proces izrade rekonstrukcije početne multicelularnosti..

Zapravo, nije poznato jesu li ti prvi fosili životinje, biljke, gljive ili bilo koja od ovih linija. Fosile karakteriziraju ravninski organizmi, visoke površine / volumena.

Evolucija višestaničnih organizama

Budući da su višestanični organizmi sastavljeni od nekoliko stanica, prvi korak u evolucijskom razvoju ovog stanja trebao bi biti grupiranje stanica. To se može dogoditi na različite načine:

Kolonijalna i simbiotska hipoteza

Te dvije hipoteze sugeriraju da je izvorni predak višestaničnih bića kolonije ili jednoćelijska bića koja su uspostavila simbiotičke odnose jedni s drugima..

Još nije poznato je li agregat nastao iz stanica s diferencijalnim genetskim identitetom (kao što je biofilm ili biofilm) ili iz stanica stabljike i kćeri - genetski identične. Potonja mogućnost je više moguća, jer se u srodnim stanicama izbjegavaju genetski sukobi interesa.

Prijelaz bića sastavljenih od jedne stanice u višestanične organizme uključuje nekoliko koraka. Prvi je postupna podjela rada unutar stanica koje djeluju zajedno. Neki uzimaju somatske funkcije, dok drugi postaju reproduktivni elementi.

Tako svaka stanica postaje sve više ovisna o svojim susjedima i stječe specijalizaciju u određenom zadatku. Izbor je favorizirao organizme koji su bili grupirani u tim primitivnim kolonijama iznad onih koji su ostali usamljeni.

Danas istraživači traže moguće okolnosti koje su dovele do formiranja ovih skupina i uzroke koji bi ih mogli dovesti do favoriziranja - suočeni s jednostaničnim oblicima. Koriste se kolonijalni organizmi koji mogu zapamtiti hipotetske kolonije predaka.

Syncitio hipoteza

Syncytium je stanica koja sadrži više jezgri. Ova hipoteza sugerira formiranje unutarnjih membrana unutar predaka sincitiuma, omogućujući razvoj više odjeljaka unutar jedne stanice.

Podrijetlo višestaničnih organizama

Dokazi koji se trenutno koriste ukazuju da se multicelularno stanje pojavilo neovisno u više od 16 eukariotskih linija, uključujući životinje, biljke i gljivice..

Primjena novih tehnologija kao što je genomika i razumijevanje filogenetskih odnosa omogućili su nam da sugeriramo da je multicelularnost slijedila zajednički put, počevši od kooptacije gena povezanih s prianjanjem. Stvaranje tih kanala postiglo je komunikaciju između stanica.

reference

  1. Brunet, T., i King, N. (2017). Podrijetlo životinjske multicelularnosti i diferencijacije stanica. Razvojna stanica, 43(2), 124-140.
  2. Curtis, H., i Schnek, A. (2008). Curtis. biologija. Ed Panamericana Medical.
  3. Knoll, A.H. (2011). Višestruko podrijetlo složene višestanosti. Godišnji pregled Zemaljskih i planetarnih znanosti, 39, 217-239.
  4. Michod, R.E., Viossat, Y., Solari, C.A., Hurand, M., & Nedelcu, A.M. (2006). Evolucija životne povijesti i podrijetlo multicelularnosti. Časopis teorijske biologije, 239(2), 257-272.
  5. Ratcliff, W.C., Denison, R.F., Borrello, M., & Travisano, M. (2012). Eksperimentalna evolucija multicelularnosti. Zbornik radova Nacionalne akademije znanosti, 109(5), 1595-1600.
  6. Roze, D., & Michod, R.E. (2001). Mutacija, višerazinska selekcija i evolucija veličine propagula za vrijeme nastanka multicelularnosti. Američki prirodoslovac, 158(6), 638-654.
  7. Selden, P., & Nudds, J. (2012). Evolucija fosilnih ekosustava. CRC Press.