Происхождение, характеристики, формирование и эволюция первых многоклеточных организмов



первые многоклеточные организмы, Согласно одной из наиболее принятых гипотез, они начали группироваться в колониях или в симбиотических отношениях. С течением времени взаимодействие между членами колонии стало сотрудничать и приносило пользу всем.

Постепенно каждая ячейка проходила процесс специализации для конкретных задач, увеличивая степень зависимости от своих партнеров. Это явление имело решающее значение в эволюции, позволяя существовать сложным существам, увеличивать их размеры и принимать различные системы органов..

Многоклеточные организмы - это организмы, состоящие из нескольких клеток, таких как животные, растения, некоторые грибы и т. Д. В настоящее время существует множество теорий, объясняющих происхождение многоклеточных существ, основанных на одноклеточных формах жизни, которые впоследствии были сгруппированы.

индекс

  • 1 Почему многоклеточные организмы?
    • 1.1 Размер ячейки и объемное соотношение поверхности (S / V)
    • 1.2 Очень большая ячейка имеет ограниченную поверхность обмена
    • 1.3 Преимущества многоклеточного организма
    • 1.4 Недостатки существования многоклеточного организма
  • 2 Какими были первые многоклеточные организмы?
  • 3 Эволюция многоклеточных организмов
    • 3.1 Колониальная и симбиотическая гипотеза
    • 3.2 Гипотеза синцития
  • 4 Происхождение многоклеточных организмов
  • 5 ссылок

Почему многоклеточные организмы?

Переход от одноклеточных к многоклеточным организмам является одним из самых волнующих и обсуждаемых вопросов среди биологов. Однако, прежде чем обсуждать возможные сценарии, которые привели к многоклеточности, мы должны спросить себя, почему необходимо или полезно быть организмом, состоящим из множества клеток.

Размер ячейки и отношение объема поверхности (S / V)

Средняя клетка, которая является частью тела овоща или животного, имеет диаметр от 10 до 30 микрометров. Организм не может увеличиваться в размерах, просто увеличивая размер отдельной клетки из-за ограничений, накладываемых взаимосвязью между поверхностью и объемом..

Различные газы (такие как кислород и углекислый газ), ионы и другие органические молекулы должны входить и выходить из клетки, пересекая поверхность, ограниченную плазменной мембраной.

Оттуда он должен распространяться по всему объему клетки. Таким образом, соотношение между поверхностью и объемом ниже в больших ячейках, если сравнить его с тем же параметром в больших ячейках.

Очень большая ячейка имеет ограниченную поверхность обмена

Следуя этим рассуждениям, мы можем прийти к выводу, что поверхность обмена уменьшается пропорционально увеличению размера ячейки. Давайте использовать в качестве примера 4 см куб, объемом 64 см.3 и поверхность 96 см2. Соотношение будет 1,5 / 1.

Напротив, если мы возьмем один и тот же куб и разделим его на 8 кубов по два сантиметра, соотношение будет 3/1.

Поэтому, если организм увеличивает свой размер, что полезно в нескольких аспектах, таких как поиск пищи, передвижение или бегство от хищников, предпочтительно делать это путем увеличения числа клеток и, таким образом, поддерживать подходящую поверхность для обменные процессы.

Преимущества многоклеточного организма

Преимущества многоклеточного организма выходят за рамки простого увеличения размера. Многоклеточность позволила увеличить биологическую сложность и сформировать новые структуры.

Это явление позволило эволюции очень сложных путей сотрудничества и взаимодополняемости поведения между биологическими объектами, которые составляют систему.

Недостатки многоклеточного организма

Несмотря на эти преимущества, мы находим примеры - как у нескольких видов грибов - потери многоклеточности, возвращающейся к наследственному состоянию одноклеточных существ.

Когда между клетками организма происходит сбой систем сотрудничества, могут возникнуть негативные последствия. Самый показательный пример - рак. Тем не менее, есть несколько способов, которыми в большинстве случаев удается обеспечить сотрудничество.

Какими были первые многоклеточные организмы?

По словам некоторых авторов, начало многоклеточности уходило в глубокое прошлое, более 1000 миллионов лет назад (например, Selden & Nudds, 2012)..

Поскольку формы переходов плохо сохранились в окаменелостях, мало что известно о них, а также о физиологии, экологии и эволюции, что затрудняет процесс разработки реконструкции зарождающейся многоклеточности..

На самом деле, неизвестно, были ли эти первые окаменелости животными, растениями, грибами или какой-либо из этих линий. Окаменелости характеризуются как плоские организмы с большой поверхностью / объемом.

Эволюция многоклеточных организмов

Поскольку многоклеточные организмы состоят из нескольких клеток, первым шагом в эволюционной эволюции этого состояния должна быть группировка клеток. Это может произойти по-разному:

Колониальная и симбиотическая гипотеза

Эти две гипотезы предполагают, что первоначальным предком многоклеточных существ были колонии или одноклеточные существа, которые установили симбиотические отношения друг с другом..

Пока не известно, был ли агрегат образован из клеток с дифференциальной генетической идентичностью (таких как биопленка или биопленка) или из стволовых и дочерних клеток - генетически идентичны. Последний вариант более вероятен, поскольку в связанных клетках генетические конфликты интересов исключены.

Переход существ, состоящих из одной клетки, к многоклеточным организмам включает в себя несколько этапов. Первое - это постепенное разделение труда внутри клеток, которые работают вместе. Некоторые принимают соматические функции, а другие становятся репродуктивными элементами.

Таким образом, каждая ячейка становится все более зависимой от своих соседей и приобретает специализацию в конкретной задаче. Отбор отдавал предпочтение организмам, сгруппированным в этих примитивных колониях, по сравнению с теми, которые остались в одиночестве..

В настоящее время исследователи ищут возможные условия, которые привели к образованию этих групп, и причины, которые могут привести к их предпочтению - перед лицом одноклеточных форм. Используются колониальные организмы, которые могут помнить гипотетические колонии предков.

Синцитио гипотеза

Синцитий - это клетка, которая содержит несколько ядер. Эта гипотеза предполагает формирование внутренних мембран в предковом синцитии, что позволяет создавать множество компартментов в одной клетке..

Происхождение многоклеточных организмов

Данные, которые в настоящее время используются, указывают на то, что многоклеточное состояние появилось независимо более чем в 16 эукариотических линиях, включая животных, растения и грибы..

Применение новых технологий, таких как геномика и понимание филогенетических отношений, позволило нам предположить, что многоклеточность пошла по общему пути, начиная с кооптации генов, связанных с приверженностью. При создании этих каналов достигается связь между клетками.

ссылки

  1. Brunet, T. & King, N. (2017). Происхождение животных многоклеточной и клеточной дифференцировки. Развивающая клетка, 43(2), 124-140.
  2. Кертис Х. & Шнек А. (2008). Curtis. биология. Ed. Panamericana Medical.
  3. Кнолль, А. Х. (2011). Многократное происхождение сложной многоклеточности. Ежегодный обзор наук о Земле и планетах, 39, 217-239.
  4. Michod, R.E., Viossat, Y., Solari, C.A., Hurand, M. & Nedelcu, A.M. (2006). Эволюция жизненной истории и происхождение многоклеточности. Журнал теоретической биологии, 239(2), 257-272.
  5. Ratcliff, W.C., Denison, R.F., Borrello, M. & Travisano, M. (2012). Экспериментальная эволюция многоклеточности. Известия Национальной академии наук, 109(5), 1595-1600.
  6. Roze, D. & Michod, R.E. (2001). Мутация, многоуровневый отбор и эволюция размера пропагул во время возникновения многоклеточности. Американский натуралист, 158(6), 638-654.
  7. Selden, P. & Nudds, J. (2012). Эволюция ископаемых экосистем. CRC Press.