Vznik, charakteristika, vznik a vývoj prvních mnohobuněčných organismů



první mnohobuněčné organismy, Podle jedné z nejuznávanějších hypotéz se začaly seskupovat do kolonií nebo do symbiotických vztahů. V průběhu času, interakce mezi členy kolonie začala být kooperativní a prospěšné pro všechny.

Každá buňka postupně prošla specializačním procesem pro specifické úkoly a zvýšila míru závislosti na partnerech. Tento jev byl klíčový v evoluci, umožňující existenci komplexních bytostí, zvyšujících jejich velikost a přijímajících různé orgánové systémy.

Mnohobuněčné organismy jsou organismy složené z několika buněk - jako jsou zvířata, rostliny, některé houby atd. V současné době existuje několik teorií, které vysvětlují původ mnohobuněčných bytostí na základě jednobuněčných forem života, které byly později seskupeny..

Index

  • 1 Proč jsou mnohobuněčné organismy?
    • 1.1 Velikost buňky a objemový poměr povrchu (S / V)
    • 1.2 Velmi velká buňka má omezený výměnný povrch
    • 1.3 Výhody mnohobuněčného organismu
    • 1.4 Nevýhody vzniku mnohobuněčného organismu
  • 2 Jaké byly první mnohobuněčné organismy?
  • 3 Vývoj mnohobuněčných organismů
    • 3.1 Koloniální a symbiotická hypotéza
    • 3.2 Hypotéza syncytia
  • 4 Původ mnohobuněčných organismů
  • 5 Odkazy

Proč jsou mnohobuněčné organismy?

Přechod od jednobuněčných k mnohobuněčným organismům je jednou z nejvíce vzrušujících a diskutovaných otázek mezi biology. Než však budeme diskutovat o možných scénářích, které vedly k mnohobuněčnosti, musíme si položit otázku, proč je nezbytné nebo prospěšné být organismem složeným z mnoha buněk..

Velikost buněk a objemový poměr povrchu (S / V)

Průměrná buňka, která je součástí těla zeleniny nebo zvířete, má průměr mezi 10 a 30 mikrometry. Organismus nemůže zvětšit velikost jednoduše tím, že rozšíří velikost jediné buňky protože omezení uloženého vztahem mezi povrchem a objemem.

Různé plyny (jako kyslík a oxid uhličitý), ionty a jiné organické molekuly musí vstoupit a opustit buňku, překračující povrch, který je ohraničen plazmatickou membránou.

Odtud se musí šířit celým objemem buňky. Vztah mezi povrchem a objemem je tedy u velkých buněk nižší, pokud je porovnáme se stejným parametrem ve větších buňkách.

Velmi velká buňka má omezený výměnný povrch

V návaznosti na tuto úvahu můžeme dospět k závěru, že výměnný povrch se úměrně snižuje s nárůstem velikosti buněk. Jako příklad použijte 4 cm kostku o objemu 64 cm3 a povrch 96 cm2. Poměr bude 1,5 / 1.

Naopak pokud vezmeme stejnou kostku a rozdělíme ji na 8 kostek o dvou centimetrech, bude poměr 3/1.

Pokud tedy organismus zvětší svou velikost, což je prospěšné v několika aspektech, například při hledání potravy, lokomoce nebo úniku před predátory, je vhodnější tak učinit zvýšením počtu buněk a tím udržet vhodný povrch pro výměnných procesů.

Výhody bytí mnohobuněčného organismu

Výhody bytí mnohobuněčného organismu přesahují pouhé zvýšení velikosti. Multicellularita umožnila zvýšení biologické složitosti a tvorbu nových struktur.

Tento jev umožnil vývoj velmi sofistikovaných cest spolupráce a chování komplementarity mezi biologickými entitami, které tvoří systém.

Nevýhody bytí mnohobuněčného organismu

Navzdory těmto přínosům můžeme najít příklady - stejně jako u několika druhů hub - ztrátu multicellularity, návratu do stavu předků jednobuněčných bytostí..

Když systémy spolupráce selhávají mezi buňkami organismu, mohou být generovány negativní důsledky. Největším příkladem je rakovina. Existuje však mnoho způsobů, jak ve většině případů zajistit spolupráci.

Jaké byly první mnohobuněčné organismy?

Počátky multicellularity byly sledovány až do velmi vzdálené minulosti, před více než 1000 miliony lety, podle některých autorů (například Selden & Nudds, 2012).

Vzhledem k tomu, že přechodné formy jsou v fosilním záznamu špatně zachovány, je o nich málo známo a fyziologie, ekologie a evoluce, což komplikuje proces zpracování rekonstrukce počátečního multicellularity..

Ve skutečnosti není známo, zda tyto první zkameněliny byly zvířata, rostliny, houby nebo některá z těchto linií. Fosílie jsou charakterizovány být rovinnými organismy, s vysokým povrchem / objem.

Evoluce mnohobuněčných organismů

Jelikož mnohobuněčné organismy se skládají z několika buněk, prvním krokem v evolučním vývoji tohoto stavu by mělo být seskupení buněk. Může k tomu dojít různými způsoby:

Koloniální a symbiotická hypotéza

Tyto dvě hypotézy navrhují, aby původní předchůdce mnohobuněčných bytostí byli koloniemi nebo jednobuněčnými bytostmi, které mezi sebou navazují symbiotické vztahy..

Dosud není známo, zda byl agregát vytvořen z buněk s diferenciální genetickou identitou (jako je biofilm nebo. \ T biofilm) nebo z kmenových a dceřiných buněk - geneticky identických. Druhá možnost je možná, protože v příbuzných buňkách se zabraňuje genetickým střetům zájmů.

Přechod bytostí složených z jedné buňky do mnohobuněčných organismů zahrnuje několik kroků. První je postupné dělení práce v buňkách, které pracují společně. Některé mají somatické funkce, zatímco jiné se stávají reprodukčními prvky.

Každá buňka se tak stává závislejší na svých sousedech a získává specializaci na určitý úkol. Výběr favorizoval organismy, které byly seskupeny v těchto primitivních koloniích přes ty to zůstalo osamocené.

V současné době výzkumníci hledají možné podmínky, které by vedly ke vzniku těchto skupin, a příčiny, které by mohly vést k jejich upřednostnění - tváří v tvář jednobuněčným formám. Používají se koloniální organismy, které by mohly zapamatovat hypotetické kolonie předků.

Syncitiová hypotéza

Syncytium je buňka, která obsahuje více jader. Tato hypotéza navrhuje vytvoření vnitřních membrán uvnitř syncytium ancestral, umožňovat vývoj více kompartmentů uvnitř jediné buňky..

Původ mnohobuněčných organismů

Důkazy, které se v současné době používají, ukazují, že mnohobuněčný stav se objevil nezávisle ve více než 16 eukaryotických liniích, včetně zvířat, rostlin a hub..

Aplikace nových technologií, jako je genomika a pochopení fylogenetických vztahů, nám umožnila navrhnout, že multicellularita následovala společnou cestu, počínaje kooptací genů souvisejících s adherencí. Vytvoření těchto kanálů dosáhlo komunikace mezi buňkami.

Odkazy

  1. Brunet, T., & King, N. (2017). Původ multicelulárnosti zvířat a diferenciace buněk. Vývojová buňka, 43(2), 124-140.
  2. Curtis, H., & Schnek, A. (2008). Curtis. Biologie. Panamericana Medical.
  3. Knoll, A. H. (2011). Mnohočetné počátky komplexní multicellularity. Výroční přehled o Zemi a planetárních vědách, 39, 217-239.
  4. Michod, R.E., Viossat, Y., Solari, C.A., Hurand, M., & Nedelcu, A.M. (2006). Evoluce v historii života a vznik multicellularity. Časopis teoretické biologie, 239(2), 257-272.
  5. Ratcliff, W.C., Denison, R. F., Borrello, M., & Travisano, M. (2012). Experimentální vývoj multicellularity. Sborník Národní akademie věd, 109(5), 1595-1600.
  6. Roze, D., & Michod, R.E. (2001). Mutace, víceúrovňový výběr a vývoj velikosti propagule během vzniku multicellularity. Americký přírodovědec, 158(6), 638-654.
  7. Selden, P., & Nudds, J. (2012). Vývoj fosilních ekosystémů. CRC Stiskněte.