PRVI VIŠEĆELIJSKI ORGANIZMI: PODRIJETLO, KARAKTERISTIKE - BIOLOGIJA - 2025

Na prvi višestanični organizmi, prema jednom od najvažnijih prihvaćenih pretpostavki, počeo skupine u kolonijama ili odnos simbioze. Kako je vrijeme prolazilo, interakcije među članovima kolonije počele su biti kooperativne i korisne za sve.

Postupno, svaka ćelija je prošla proces specijalizacije za određene zadatke, povećavajući stupanj ovisnosti o svojim suputnicima. Taj je fenomen bio ključan u evoluciji, omogućavajući postojanje složenih bića, povećavajući njihovu veličinu i prihvaćajući različite organe.

Kolonijalni organizmi, kao što je Volvox, omogućuju nam da pretpostavimo o potencijalnim karakteristikama predaka višećelijskih organizama. Izvor: Frank Fox

Višećelijski organizmi su organizmi sastavljeni od više stanica - poput životinja, biljaka, nekih gljivica itd. Trenutno postoje više teorija kojima se može objasniti podrijetlo višećelijskih bića počevši od jednostaničnih oblika života koji se kasnije grupiraju.

Zašto postoje višećelijski organizmi?

Prijelaz s jednoćelijskih na višećelijske organizme jedno je od najuzbudljivijih i najspornijih pitanja među biolozima. Prije nego što raspravljamo o mogućim scenarijima koji su doveli do višećeličnosti, moramo se zapitati zašto je potrebno ili korisno biti organizam sastavljen od mnogih stanica.

Veličina ćelije i omjer površine i volumena (S / V)

Prosječna stanica koja je dio tijela biljke ili životinje mjeri u promjeru između 10 i 30 mikrometara. Organizam ne može narasti u veličini jednostavno proširivanjem veličine jedne stanice zbog ograničenja koje određuje odnos površine i volumena.

Različiti plinovi (poput kisika i ugljičnog dioksida), ioni i druge organske molekule moraju ući i izaći iz stanice, prelazeći preko površine koja je ograničena plazma membranom.

Odatle se mora širiti po cijelom volumenu ćelije. Stoga je odnos površine površine i volumena manji u velikim ćelijama, ako ga usporedimo s istim parametrom u većim ćelijama.

Vrlo velika ćelija ima ograničenu površinu razmjene

Slijedom ovog obrazloženja, možemo doći do zaključka da se površina razmjene smanjuje proporcionalno povećanju veličine stanice. Kao primjer koristimo kocku od 4 cm, s volumenom 64 cm ³ i površinom od 96 cm ². Omjer će biti 1,5 / 1.

Suprotno tome, ako uzmemo istu kocku i podijelimo je na 8 dvometrijskih kockica, omjer će biti 3/1.

Iz tog razloga, ako organizam poveća svoju veličinu, što je korisno u nekoliko aspekata, kao što je potraga za hranom, kretanje ili bježanje predatora, poželjno je da to učinite povećanjem broja stanica i na taj način održavanjem životinje odgovarajuće površine. procesi razmjene.

Prednosti biti višećelijski organizam

Prednosti što je višećelijski organizam nadilaze puko povećanje veličine. Višećeličnost je omogućila povećanje biološke složenosti i stvaranje novih struktura.

Taj je fenomen omogućio evoluciju vrlo sofisticiranih putova suradnje i komplementarnog ponašanja između bioloških entiteta koji čine sustav.

Nedostaci što su višećelijski organizam

Unatoč ovim blagodatima, nalazimo primjere - kao i kod nekoliko vrsta gljiva - gubitka višećelijske spreme da se vrate u prethodno stanje jednoceličnih bića.

Kad kooperativni sustavi propadnu između stanica u tijelu, mogu doći do negativnih posljedica. Najočitiji primjer je rak. Međutim, postoji više načina koji u većini slučajeva uspijevaju osigurati suradnju.

Koji su bili prvi višećelijski organizmi?

Pojedini autori (npr. Selden i Nudds, 2012) počeci višeceličnosti sežu u vrlo daleku prošlost prije više od milijardu godina.

Budući da su prijelazni oblici slabo sačuvani u zapisu o fosilima, malo se zna o njima i njihovoj fiziologiji, ekologiji i evoluciji, što otežava proces konstrukcije rekonstrukcije započinjuće višećelijske sposobnosti.

Zapravo nije poznato jesu li ti prvi fosili bile životinje, biljke, gljivice ili bilo koja od ovih vrsta. Za fosile je karakteristično da su ravni organizmi, s velikom površinom / volumenom.

Evolucija višećelijskih organizama

Budući da se višećelijski organizmi sastoje od više stanica, prvi korak u evolucijskom razvoju ovog stanja trebalo je biti grupiranje stanica. To se može dogoditi na različite načine:

Kolonijalna i simbiotska hipoteza

Ove dvije hipoteze sugeriraju da su prvobitni predak višećelijskih bića bili kolonije ili jednoćelijska bića koja su međusobno uspostavila simbiotske odnose.

Još nije poznato je li agregat nastao iz stanica različitog genetskog identiteta (kao što je biofilm ili biofilm) ili iz matičnih i kćeri - genetski identični. Posljednja opcija je moguća, jer se izbjegavaju genetski sukobi interesa u povezanim stanicama.

Prijelaz s jednostaničnih bića na višećelijske organizme uključuje nekoliko koraka. Prva je postupna podjela rada unutar ćelija koje djeluju zajedno. Neki preuzimaju somatske funkcije, dok drugi postaju reproduktivni elementi.

Tako svaka ćelija postaje više ovisna o svojim susjedima i stiče specijalizaciju za određeni zadatak. Selekciji su pogodovali organizmi koji su se u tim ranim kolonijama udruživali u one koji su ostali samotni.

Danas istraživači traže moguće uvjete koji su doveli do stvaranja tih klastera i uzroke koji bi mogli voditi njihovoj naklonosti - nasuprot jednostaničnim oblicima. Koriste se kolonijalni organizmi koji mogu podsjećati na hipotetske kolonije predaka.

Syncytium hypothesis

Sincicij je stanica koja sadrži više jezgara. Ova hipoteza sugerira stvaranje unutarnjih membrana unutar sincicijuma predaka, omogućavajući razvoj više odjeljaka unutar jedne stanice.

Podrijetlo višećelijskih organizama

Trenutni dokazi ukazuju na činjenicu da se stanje višećelijske neovisno pojavilo u više od 16 rodova eukariota, uključujući životinje, biljke i gljivice.

Primjena novih tehnologija poput genomike i razumijevanje filogenetskih odnosa omogućili su sugestiju da je višećelijska slijediti zajedničku putanju, počevši od kooptacije gena vezanih za adherenciju. Stvaranjem ovih kanala ostvarena je komunikacija između stanica.

Reference

1. Brunet, T., i King, N. (2017). Podrijetlo višećelijske životinje i diferencijacija stanica. Stanica u razvoju, 43 (2), 124-140.
2. Curtis, H., i Schnek, A. (2008). Curtis. Biologija. Panamerican Medical Ed.
3. Knoll, AH (2011). Višestruko podrijetlo složene višećeličnosti. Godišnji pregled znanosti o Zemlji i planetu, 39, 217-239.
4. Michod, RE, Viossat, Y., Solari, CA, Hurand, M., & Nedelcu, AM (2006). Evolucija povijesti života i podrijetlo višećeličnosti. Časopis za teorijsku biologiju, 239 (2), 257-272.
5. Ratcliff, WC, Denison, RF, Borrello, M., i Travisano, M. (2012). Eksperimentalna evolucija višećeličnosti. Zbornik radova Nacionalne akademije znanosti, 109 (5), 1595-1600.
6. Roze, D., i Michod, RE (2001). Mutacija, odabir više razine i evolucija veličine propagala tijekom nastanka višećeličnosti. Američki prirodoslovac, 158 (6), 638-654.
7. Selden, P., & Nudds, J. (2012). Evolucija fosilnih ekosustava. CRC Press.