Първи многоклетъчни организми произход, характеристики, формиране и еволюция

на първите многоклетъчни организми, Според една от най-възприетите хипотези, те започват да се групират в колонии или в симбиотични отношения. С течение на времето взаимодействията между членовете на колонията започнаха да бъдат кооперативни и полезни за всички.

Постепенно всяка клетка преминава в процес на специализация за специфични задачи, увеличавайки степента на зависимост със своите партньори. Това явление е решаващо в еволюцията, позволявайки съществуването на сложни същества, увеличавайки техния размер и допускайки различни системи на органи.

Многоклетъчните организми са организми, съставени от няколко клетки - като животни, растения, някои гъби и др. Понастоящем съществуват множество теории, които обясняват произхода на многоклетъчните същества на базата на едноклетъчни форми на живот, които по-късно са групирани.

индекс

• 1 Защо са многоклетъчни организми?
  • 1.1 Размер на клетката и съотношение на повърхностния обем (S / V)
  • 1.2 Много голяма клетка има ограничена повърхност за обмен
  • 1.3 Предимства да бъдеш многоклетъчен организъм
  • 1.4 Недостатъци на това да бъдеш многоклетъчен организъм
• 2 Кои са първите многоклетъчни организми?
• 3 Еволюция на многоклетъчните организми
  • 3.1 Колониална и симбиотична хипотеза
  • 3.2 Хипотеза за синцитиум
• 4 Произход на многоклетъчните организми
• 5 Препратки

Защо са многоклетъчни организми?

Преходът от едноклетъчни към многоклетъчни организми е един от най-вълнуващите и обсъждани въпроси сред биолозите. Въпреки това, преди да обсъдим възможните сценарии, които са довели до мултиклетъчност, трябва да се запитаме защо е необходимо или полезно да бъдеш организъм, съставен от много клетки.

Размер на клетката и съотношение на повърхностния обем (S / V)

Средна клетка, която е част от тялото на растително или животно, е между 10 и 30 микрометра в диаметър. Един организъм не може да увеличи размера си просто чрез разширяване на размера на една клетка поради ограничението, наложено от връзката между повърхност и обем..

Различните газове (като кислород и въглероден диоксид), йони и други органични молекули трябва да влизат и излизат от клетката, пресичайки повърхността, ограничена от плазмената мембрана..

От там трябва да се разпространи през целия обем на клетката. Следователно, връзката между повърхността и обема е по-ниска в големите клетки, ако я сравним със същия параметър в по-големите клетки.

Много голяма клетка има ограничена повърхност за обмен

Следвайки тези разсъждения, можем да стигнем до заключението, че обменната повърхност намалява пропорционално на увеличаването на размера на клетката. Да използваме за пример 4 cm куб, с обем от 64 cm³ и повърхност 96 cm². Съотношението ще бъде 1,5 / 1.

За разлика от това, ако вземем един и същ куб и го разделим на 8 куба на два сантиметра, съотношението ще бъде 3/1.

Следователно, ако един организъм увеличава размера си, което е полезно в няколко аспекта, като например в търсене на храна, придвижване или бягство към хищници, за предпочитане е да се направи това чрез увеличаване на броя на клетките и по този начин да се поддържа подходяща повърхност за обменни процеси.

Предимства да бъдеш многоклетъчен организъм

Предимствата да бъдеш многоклетъчен организъм надхвърля простото увеличение на размера. Многоклетъчността позволява увеличаване на биологичната сложност и формирането на нови структури.

Това явление позволи еволюцията на много сложни пътища на сътрудничество и поведение на взаимно допълване между биологичните единици, които съставляват системата.

Недостатъци на това да бъдеш многоклетъчен организъм

Въпреки тези ползи, ние откриваме примери - както при няколко вида гъби - за загубата на многоклетъчност, връщайки се към предшественото състояние на едноклетъчните същества..

Когато системите за сътрудничество се провалят между клетките на организма, могат да се генерират негативни последици. Най-показателният пример е ракът. Въпреки това, има много начини, които в повечето случаи успяват да осигурят сътрудничество.

Кои са първите многоклетъчни организми?

Началото на многоклетъчността е проследено още от много отдавна, преди повече от 1000 милиона години, според някои автори (например, Selden & Nudds, 2012).

Тъй като преходните форми са слабо съхранени в фосилните данни, малко се знае за тях и за физиологията, екологията и еволюцията, което затруднява процеса на разработване на реконструкция на зараждащата се многоклетъчност..

Всъщност не е известно дали тези първи вкаменелости са били животни, растения, гъбички или някоя от тези линии. Вкаменелостите се характеризират с равнинни организми с висока повърхност / обем.

Еволюция на многоклетъчни организми

Тъй като многоклетъчните организми са съставени от няколко клетки, първата стъпка в еволюционното развитие на това състояние трябва да бъде групирането на клетките. Това може да се случи по различни начини:

Колониална и симбиотична хипотеза

Тези две хипотези предполагат, че първоначалният предшественик на многоклетъчните същества е бил колонии или едноклетъчни същества, които са установили симбиотични отношения помежду си..

Все още не е известно дали агрегатът е образуван от клетки с диференциална генетична идентичност (като биофилм или биофилм) или от стволови и дъщерни клетки - генетично идентични. Последният вариант е по-възможен, тъй като в свързаните клетки се избягват генетични конфликти на интереси.

Преходът на същества, съставени от една клетка към многоклетъчни организми, включва няколко стъпки. Първата е постепенното разделение на труда в клетките, които работят заедно. Някои приемат соматични функции, докато други стават репродуктивни елементи.

По този начин всяка клетка става все по-зависима от своите съседи и придобива специализация в определена задача. Селекцията благоприятства организмите, групирани в тези примитивни колонии над тези, които са останали самотни.

Днес изследователите търсят възможните условия, които са довели до формирането на тези групи и причините, които биха могли да доведат до тях - в лицето на едноклетъчни форми. Използват се колониални организми, които могат да помнят хипотетични колонии на предците.

Хипотеза на Syncitio

Синцитиумът е клетка, която съдържа множество ядра. Тази хипотеза предполага образуването на вътрешни мембрани в рамките на преден синцитиум, което позволява развитието на множество отделения в рамките на една клетка..

Произход на многоклетъчните организми

Доказателствата, които се използват в момента, показват, че многоклетъчното състояние се появява независимо в повече от 16 еукариотни линии, включително животни, растения и гъби..

Прилагането на нови технологии като геномиката и разбирането на филогенетичните взаимоотношения ни позволиха да предположим, че многоклетъчността следва общия път, започвайки с кооптацията на гените, свързани с придържането. Създаването на тези канали постигна комуникация между клетките.

препратки

1. Brunet, T., & King, N. (2017). Произход на многоклетъчната и клетъчната диференциация на животните. Развиваща се клетка, 43(2), 124-140.
2. Curtis, H., & Schnek, A. (2008). Къртис. биология. Ed. Panamericana Medical.
3. Knoll, A.H. (2011). Многобройният произход на сложна многоклетъчност. Годишен преглед на Земята и планетарните науки, 39, 217-239.
4. Michod, R.E., Viossat, Y., Solari, C.A., Hurand, M., & Nedelcu, A.M. (2006). Еволюция на историята на живота и произхода на многоклетъчност. Вестник на теоретичната биология, 239(2), 257-272.
5. Ratcliff, W.C., Denison, R.F., Borrello, M., & Travisano, M. (2012). Експериментална еволюция на многоклетъчност. Известия на Националната академия на науките, 109(5), 1595-1600.
6. Roze, D., & Michod, R.E. (2001). Мутация, многостепенна селекция и еволюция на размера на разпространението по време на възникването на многоклетъчност. Американският натуралист, 158(6), 638-654.
7. Selden, P., & Nudds, J. (2012). Еволюция на изкопаемите екосистеми. CRC Press.