Původ prvních mnohobuněčných organismů, vlastnosti

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

Postupně každá buňka prošla procesem specializace na konkrétní úkoly, čímž se zvýšila míra závislosti na jejích společnících. Tento jev byl v evoluci zásadní, protože umožňoval existenci složitých bytostí, zvětšoval jejich velikost a připouštěl různé orgánové systémy..

Mnohobuněčné organismy jsou organismy složené z několika buněk - jako jsou zvířata, rostliny, některé houby atd. V současné době existuje několik teorií vysvětlujících původ mnohobuněčných bytostí počínaje jednobuněčnými formami života, které byly později seskupeny.

Rejstřík článků

• 1 Proč existují mnohobuněčné organismy?
  • 1.1 Velikost buňky a poměr povrchu a objemu (S / V)
  • 1.2 Velmi velká buňka má omezený výměnný povrch
  • 1.3 Výhody mnohobuněčného organismu
  • 1.4 Nevýhody 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 Reference

Proč existují mnohobuněčné organismy?

Přechod z jednobuněčných na mnohobuněčné organismy je jednou z nejzajímavějších a nejkontroverznějších otázek mezi biology. Než však probereme možné scénáře, které vedly k mnohobuněčnosti, musíme si položit otázku, proč je nezbytné nebo prospěšné být organismem složeným z mnoha buněk..

Velikost buňky a poměr povrchu k objemu (S / V)

Průměrná buňka, která je součástí těla rostliny nebo zvířete, měří v průměru 10 až 30 mikrometrů. Organismus nemůže růst ve velikosti pouhým rozšířením velikosti jedné buňky v důsledku omezení vyplývajícího z poměru povrchové plochy k objemu..

Různé plyny (jako je kyslík a oxid uhličitý), ionty a další organické molekuly musí vstoupit a opustit buňku a procházet povrchem, který je vymezen plazmatickou membránou..

Odtamtud se musí šířit po celém objemu buňky. Vztah mezi povrchem a objemem je tedy ve velkých buňkách nižší, pokud jej porovnáme se stejným parametrem ve větších buňkách..

Velmi velká buňka má omezený výměnný povrch

Na základě tohoto uvažování můžeme usoudit, že výměnná plocha klesá úměrně s nárůstem velikosti buněk. Použijme jako příklad 4 cm krychli o objemu 64 cm³ a povrch 96 cm^dva. Poměr bude 1,5 / 1.

Naproti tomu, pokud vezmeme stejnou kostku a rozdělíme ji na 8 dvoucentimetrových kostek, bude poměr 3/1.

Z tohoto důvodu, pokud organismus zvětší svou velikost, což je výhodné v několika aspektech, jako je hledání potravy, lokomoce nebo únik predátorů, je lepší to udělat zvýšením počtu buněk a tím udržením přiměřeného povrchu pro zvířata, výměnné procesy.

Výhody mnohobuněčného organismu

Výhody mnohobuněčného organismu přesahují pouhé zvětšení velikosti. Mnohobuněčnost umožnila zvýšení biologické složitosti a formování nových struktur.

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

Nevýhody mnohobuněčného organismu

Navzdory těmto výhodám nacházíme příklady - jako u několika druhů hub - ztráty mnohobuněčnosti a návratu do stavu předků jednobuněčných bytostí..

Když selžou kooperativní systémy mezi buňkami těla, mohou vzniknout negativní důsledky. Nejvýraznějším příkladem je rakovina. Existuje však několik cest, kterými se ve většině případů podaří zajistit spolupráci.

Jaké byly první mnohobuněčné organismy?

Počátky mnohobuněčnosti se podle některých autorů datují do velmi vzdálené minulosti, před více než 1 miliardou let (například Selden & Nudds, 2012).

Protože přechodné formy byly ve fosilních záznamech špatně konzervovány, je o nich a jejich fyziologii, ekologii a evoluci známo jen málo, což ztěžuje proces konstrukce rekonstrukce začínající mnohobuněčnosti..

Ve skutečnosti není známo, zda tyto první fosílie byly zvířata, rostliny, houby nebo některá z těchto linií. Fosílie jsou charakteristické tím, že jsou to ploché organismy s vysokou povrchovou plochou / objemem.

Vývoj mnohobuněčných organismů

Protože mnohobuněčné organismy se skládají z několika buněk, prvním krokem v evolučním vývoji tohoto stavu mělo být seskupení buněk. To se může stát různými způsoby:

Koloniální a symbiotická hypotéza

Tyto dvě hypotézy naznačují, že původním předkem mnohobuněčných bytostí byly kolonie nebo jednobuněčné bytosti, které mezi sebou navazovaly symbiotické vztahy..

Dosud není známo, zda agregát vytvořený z buněk s odlišnou genetickou identitou (jako je biofilm nebo biofilm) nebo vycházející z kmenových a dceřiných buněk - geneticky identické. Druhá možnost je více možná, protože v příbuzných buňkách se předchází genetickým střetům zájmů..

Přechod od jednobuněčných bytostí k mnohobuněčným organismům zahrnuje několik kroků. Prvním je postupná dělba práce v buňkách, které spolupracují. Některé přebírají somatické funkce, zatímco jiné se stávají reprodukčními prvky.

Každá buňka se tak stává více závislou na svých sousedech a získává specializaci na konkrétní úkol. Výběr upřednostňoval organismy, které se shlukovaly v těchto primitivních koloniích před těmi, které zůstaly osamělé.

V současné době vědci hledají možné podmínky, které by vedly k vytvoření takových shluků, a příčiny, které by mohly vést k jejich přízni - ve srovnání s jednobuněčnými formami. Používají se koloniální organismy, které by mohly připomínat hypotetické kolonie předků.

Syncytiová hypotéza

Syncytium je buňka, která obsahuje více jader. Tato hypotéza naznačuje vznik vnitřních membrán v rodovém syncytiu, což umožňuje vývoj více oddílů v jedné buňce..

Původ mnohobuněčných organismů

Současné důkazy poukazují na skutečnost, že mnohobuněčný stav se objevil nezávisle u více než 16 linií eukaryot, včetně zvířat, rostlin a hub..

Aplikace nových technologií, jako je genomika, a pochopení fylogenetických vztahů umožnilo naznačit, že mnohobuněčnost sledovala společnou trajektorii, počínaje kooptací genů souvisejících s adherencí. Vytvoření těchto kanálů dosáhlo komunikace mezi buňkami.

Reference

1. Brunet, T. a King, N. (2017). Původ živočišné mnohobuněčnosti a buněčné diferenciace. Vývojová buňka, 43(2), 124-140.
2. Curtis, H., & Schnek, A. (2008). Curtis. biologie. Panamerican Medical Ed..
3. Knoll, A. H. (2011). Mnohočetný původ složité mnohobuněčnosti. 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). Vývoj historie života a původ mnohobuněčnosti. Časopis teoretické biologie, 239(2), 257-272.
5. Ratcliff, W. C., Denison, R. F., Borrello, M. a Travisano, M. (2012). Experimentální vývoj mnohobuněčnosti. Sborník Národní akademie věd, 109(5), 1595-1600.
6. Roze, D. a Michod, R. E. (2001). Mutace, víceúrovňová selekce a vývoj velikosti propagule během vzniku mnohobuněčnosti. Americký přírodovědec, 158(6), 638-654.
7. Selden, P., & Nudds, J. (2012). Vývoj fosilních ekosystémů. CRC Press.