AZ ELSŐ TÖBBSEJTŰ ORGANIZMUSOK: SZÁRMAZÁS, JELLEMZŐK - BIOLÓGIA - 2026

Az első többsejtű organizmusok, az egyik leginkább elfogadott hipotézis szerint, kolóniákban vagy szimbiotikus kapcsolatokban kezdtek csoportosulni. Az idő múlásával a kolónia tagjai közötti együttműködés együttműködővé vált, és mindenki számára előnyös volt.

Fokozatosan az egyes sejtek speciális feladatokra specializálódtak, növelve a társaiktól való függőség fokát. Ez a jelenség döntő jelentőségű volt az evolúcióban, lehetővé téve komplex lények létezését, növelve méretüket és befogadva a különböző szervrendszereket.

A gyarmati szervezetek, mint például a Volvox, lehetővé teszik számunkra, hogy feltételezzük az ősi többsejtű organizmusok lehetséges tulajdonságait. Forrás: Frank Fox

A többsejtű organizmusok olyan organizmusok, amelyek több sejtből állnak - például állatok, növények, egyes gombák stb. Jelenleg több elmélet létezik a többsejtű lények származásának magyarázata céljából, az egysejtű életformákból kiindulva, amelyeket később csoportosítottak.

Miért léteznek többsejtű szervezetek?

Az egysejtűről a többsejtű szervezetekre történő átmenet az egyik legizgalmasabb és ellentmondásosabb kérdés a biológusok körében. Mielőtt azonban megvitatnánk a sokrétűséget okozó lehetséges forgatókönyveket, fel kell tennünk magunknak a kérdést, hogy miért szükséges vagy hasznos lenni sok sejtből álló organizmus.

Sejtméret és felület-térfogat arány (S / V)

Egy átlagos sejt, amely egy növény vagy állat teste része, átmérője 10-30 mikrométer. Egy organizmus nem tud növekedni egyszerűen az egyetlen sejt méretének meghosszabbításával, mivel a felület és a térfogat aránya korlátozza.

Különböző gázoknak (például oxigén és szén-dioxid), ionoknak és más szerves molekuláknak kell belépniük és elhagyniuk a cellát, áthaladva a plazmamembrán által határolt felületen.

Onnan terjednie kell a sejt teljes térfogatában. Így a nagy sejtekben a felület és a térfogat közötti kapcsolat alacsonyabb, ha nagyobb cellákban ugyanazzal a paraméterrel hasonlítjuk össze.

Egy nagyon nagy cella korlátozott cserefelülettel rendelkezik

Ezt az érvelést követően arra a következtetésre juthatunk, hogy a cserefelület a sejtek méretének növekedésével arányosan csökken. Példaként használjunk egy 4 cm-es kockát, amelynek térfogata 64 cm ³, felülete 96 cm ². Az arány 1,5 / 1 lesz.

Ezzel szemben, ha ugyanazt a kockát vesszük, és 8 két centiméter kockára osztjuk, az arány 3/1 lesz.

Ezért, ha egy organizmus megnöveli méretét, ami több szempontból is előnyös, például élelmet keresni, mozgatni vagy elmenekülni a ragadozókról, akkor ezt inkább úgy kell megtenni, hogy növeli a sejtek számát, és ezzel fenntartja az állatok számára megfelelő felületet. csere folyamatok.

A többsejtű szervezet előnyei

A többsejtű szervezet előnyei meghaladják a puszta méretnövelést. A többsejtűség lehetővé tette a biológiai komplexitás növekedését és új struktúrák kialakulását.

Ez a jelenség lehetővé tette a rendkívül kifinomult együttműködési utak és kiegészítő viselkedés kialakulását a rendszert alkotó biológiai egységek között.

A többsejtes szervezet létének hátrányai

Ezen előnyök ellenére - több gombafajhoz hasonlóan - példákat találunk a többsejtűség elvesztésére, visszatérve az egysejtű lények ősi állapotához.

Ha a kooperatív rendszerek meghibásodnak a test sejtjei között, negatív következmények következhetnek be. A leginkább szemléltető példa a rák. Többféle lehetőség létezik, amelyek a legtöbb esetben az együttműködés biztosítását szolgálják.

Melyek voltak az első többsejtű organizmusok?

A többsejtűség kezdete egy nagyon távoli múltra vezethető vissza, több szerzők szerint több mint egymilliárd évvel ezelőtt (pl. Selden és Nudds, 2012).

Mivel az átmeneti formákat kevésbé tartják fenn a fosszilis rekordokban, keveset tudnak róluk, azok fiziológiájáról, ökológiájáról és evolúciójáról, ami megnehezíti a kezdeti többsejtűség rekonstrukciójának megépítését.

Valójában nem ismert, hogy ezek az első kövületek állatok, növények, gombák vagy ezeknek a családfajtáknak a voltak-e. A kövületeket sima organizmusok jellemzik, nagy felületük / térfogatuk.

A többsejtű organizmusok evolúciója

Mivel a többsejtű organizmusok több sejtből állnak, ennek az állapotnak az evolúciós fejlődésének első lépése a sejtek csoportosítása kellett volna. Ez különféle módon történhet:

Gyarmati és szimbiotikus hipotézis

Ez a két hipotézis azt sugallja, hogy a többsejtű lények eredeti őse olyan kolóniák vagy egysejtű lények voltak, amelyek szimbiotikus kapcsolatokat létesítettek egymással.

Még nem ismeretes, hogy az aggregátum differenciál genetikai azonosságú sejtekből (például biofilm vagy biofilm), vagy őssejtekből és lányos sejtekből származik - genetikailag azonosak. Ez utóbbi lehetőség inkább lehetséges, mivel a rokon sejtekben kerülni kell a genetikai összeférhetetlenségeket.

Az egysejtes lényekről a többsejtű szervezetekre történő átmenet több lépésből áll. Az első a fokozatos munkamegosztás az együtt működő cellákon belül. Egyesek szomatikus funkciókat vesznek át, mások reproduktív elemekké válnak.

Így minden egyes sejt egyre inkább függ a szomszédaitól, és egyre több feladatot kap. A szelekció olyan organizmusokat részesített előnyben, amelyek ezekben a korai kolóniákba csoportosultak, mint azok, amelyek magányosak maradtak.

Manapság a kutatók keresi azokat a lehetséges feltételeket, amelyek ezen klaszterek kialakulásához vezettek, és azokat az okokat, amelyek az egysejtű formákhoz viszonyítva előnyben részesíthetik őket. Olyan gyarmati szervezeteket használnak, amelyek a hipotetikus ősi telepekre emlékeztetnek.

Syncytium hipotézis

A syncytium egy sejt, amely több magot tartalmaz. Ez a hipotézis arra utal, hogy az ősi szincíciumban belső membránok képződhetnek, lehetővé téve, hogy egy sejtben több rekesz alakuljon ki.

A többsejtű organizmusok eredete

A jelenlegi bizonyítékok rámutatnak arra a tényre, hogy a többsejtű állapot több mint 16 eukarióta vonalban jelent meg önmagában, beleértve az állatokat, növényeket és gombákat.

Az új technológiák, például a genomika és a filogenetikai kapcsolatok megértése lehetővé tette, hogy a többsejtűség közös pályán haladjon, kezdve a tapadással kapcsolatos gének együttes választásával. Ezen csatornák létrehozásával a cellák közötti kommunikációt sikerült elérni.

Irodalom

1. Brunet, T. és King, N. (2017). Az állatok többsejtűségének és a sejtek differenciálódásának eredete. Developmental cell, 43 (2), 124-140.
2. Curtis, H. és Schnek, A. (2008). Curtis. Biológia. Panamerican Medical Ed.
3. Knoll, AH (2011). A komplex többsejtűség több eredete. A Föld és Bolygótudomány éves áttekintése, 39, 217-239.
4. Michod, RE, Viossat, Y., Solari, CA, Hurand, M., és Nedelcu, AM (2006). Az élettörténeti evolúció és a többsejtűség eredete. Journal of theory Biology, 239 (2), 257-272.
5. Ratcliff, WC, Denison, RF, Borrello, M., és Travisano, M. (2012). A többsejtűség kísérleti fejlődése. A Nemzeti Tudományos Akadémia folyóiratai, 109 (5), 1595-1600.
6. Roze, D. és Michod, RE (2001). A mutáció, a többszintű szelekció és a szaporodás méretének alakulása a többsejtűség eredete során. The American Naturalist, 158 (6), 638-654.
7. Selden, P. és Nudds, J. (2012). A fosszilis ökoszisztémák fejlődése. CRC Press.