TEORIJE EVOLUCIJE STANICA - BIOLOGIJA - 2026

U teorije evolucije stanice su objašnjenja pokušavaju da razumiju kada i kako stanice pojavila. Normalno se odnose na eukariotske stanice, to jest na one koje imaju jezgro odvojeno staničnom membranom gdje sadrže genetski materijal.

Za razliku od prokariotskih stanica, koje su jednostavnije i pojavile su se prije otprilike 3,7 milijardi godina na Zemlji, eukariotske stanice su mnogo složenije, veće i novije vrijeme.

Slika visoke razlučivosti jednostaničnog organizma. Putem Youtubea.

Budući da su eukariotske stanice osnova većine živih bića, poput biljaka i životinja, razvijeno je nekoliko teorija o njihovom podrijetlu i zašto su se pojavile.

Razvoj prvih stanica

Prve stanice pojavile su se prije najmanje 3,7 milijardi godina, otprilike 750 milijuna godina nakon formiranja Zemlje. Iako ne znamo sigurno kako su se pojavile prve stanice, mi tačno znamo kako su se razvile.

Međutim, jedna od najprihvaćenijih teorija o formiranju prvih stanica je sljedeća: s obzirom na atmosferske uvjete rane Zemlje, pražnjenje energije može uzrokovati da se organske molekule spontano formiraju.

To su pokazali eksperimenti Stanleyja Millera iz 1950-ih, u kojima je uspio stvoriti organske molekule iz vodika, metana i amonijaka.

Kasnije su formirane prve složene organske molekule (koje se nazivaju i makromolekule). U nekom trenutku evolucije ovih molekula, prva sposobna da se replicira pojavila se pomoću materijala iz svoje okoline. Tada se prvi put rodila stanica.

Te su se prve stanice u početku mogle slobodno slobodno reproducirati, s obzirom na nedostatak konkurencije za gorivo koje su koristili. Međutim, s obzirom na to da se njihov broj znatno povećao (upravo zbog tog nedostatka konkurencije), stanice su se uskoro morale postati sofisticirane kako bi nastavile reproducirati. Tako je započeo proces evolucije.

Vrste stanica i njihov razvoj

Dugi niz godina se vjerovalo da postoje samo dvije vrste stanica, prokariotske (što doslovno znači "bez jezgre") i složenije i kasnije eukariotske. Međutim, u posljednja dva stoljeća identificirane su druge vrste stanica koje ne odgovaraju karakteristikama nijedne druge dvije.

Te su stanice poznate još od 90-ih kao "arheje", što doslovno znači "drevne". Na taj se način danas koristi klasifikacijski sustav od tri domene: Archaea, Bacteria i Eucaria.

Stanice Archaea

Arheje (poznate i kao Archaea) su stanice bez jezgre, vrlo slične bakterijama, ali s određenim karakteristikama koje su dovele do toga da ih se smatra neovisnim organizmima.

Kao i sve ostale stanice, oni su mikroskopski organizmi. Njihova stanična stijenka vrlo je otporna, što im omogućuje da žive u ekstremnim okruženjima (čak i na asteroidima u svemiru, bez zaštite bilo koje vrste atmosfere).

Njihova prehrana je također vrlo različita, jer umjesto kisika uzimaju prednost anorganskim spojevima poput vodika, ugljičnog dioksida ili sumpora.

Prokariotske stanice (bakterije)

Prokariotske stanice su najjednostavnije od tri vrste. Imaju samo jednu staničnu membranu, koja okružuje unutrašnjost stanice. Unutar možemo pronaći genetski materijal suspendiran unutar citoplazme, kao i neke ribosome (organele koji stvaraju energiju u stanici).

Prokariotske stanice, iako su različite vrste, klasificirane su kao bakterije. Kako bi se što učinkovitije prilagodili okolišu, mnogi od njih imaju druge dodatke, poput flagela za slobodno kretanje ili ljepljivog zida, kapsule, koja im omogućuje prianjanje na druge organizme.

Eukariotske stanice

Eukariotske stanice su najsloženije i najveće od tri vrste. Razlikuju se od prokariota i arheja uglavnom po tome što imaju jezgro u kojem pohranjuju DNK. Osim toga, imaju nekoliko vrsta staničnih organela, što im omogućuje obavljanje različitih vrsta funkcija.

Eukariotske ćelije su osnova svih složenih života koji postoje na Zemlji. Zbog toga su znanstvenici proučavali njegovo podrijetlo dugi niz desetljeća i razvili takozvanu Endosimbiotsku teoriju razvoja stanica.

Endosimbiotska teorija evolucije stanica

Eukariotske stanice su mnogo razvijenije od arheje ili bakterija. Tek prije nekoliko desetljeća pronađeno je zadovoljavajuće objašnjenje za njegovo nastajanje: endosimbiotska teorija.

Ova se teorija temelji na sličnostima koje mitohondrije i kloroplasti eukariotskih stanica imaju s bakterijama, i u obliku i u funkciji.

Stoga, znanstvenici koji ga brane predlažu da je u nekom trenutku evolucije velika stanica apsorbirala bakteriju i počela je koristiti za vađenje energije potrebne za preživljavanje i razmnožavanje.

U međuvremenu su apsorbirane bakterije stekle veću vjerojatnost da ostave potomstvo, kao i veću sigurnost boravkom unutar veće ćelije. Stoga se dogodio simbiotski odnos; otuda i ime teorije.

Nakon milijuna godina evolucije, mitohondrije i kloroplasti, koji su prije bili neovisne bakterije, specijalizirali su se. Stoga više ne mogu preživjeti izvan stanice.

Dokazi za endosimbiotsku teoriju

U svakodnevnom jeziku koristimo riječ "teorija" za opisivanje mišljenja koje se ne temelji na činjenicama. Međutim, u svijetu znanosti teorija je objašnjenje fenomena potvrđenog eksperimentima i promatranjem.

Endosimbiotska teorija nije iznimka. Nekoliko tragova navodi nas na mišljenje da su tako nastale životinjske i biljne stanice. Neki od ovih dokaza su sljedeći:

• Mitohondrije i kloroplasti imaju vlastitu DNK → Ove dvije vrste organela su jedine koje imaju DNK unutar svoje citoplazme, odvojene od glavne DNK stanice.
• Oba se organela razmnožavaju samostalno → Budući da imaju vlastiti DNK, kloroplasti i mitohondriji se mogu umnožavati neovisno o stanici i usmjeriti vlastitu podjelu.
• Imaju staničnu membranu → Za razliku od ostalih staničnih organela, i mitohondriji i kloroplasti imaju dvostruku staničnu membranu koja ih odvaja od ostalih. Ova vrsta membrane je također prisutna u bakterijama.

Reference

1. "Prokariotske stanice" u: Khan Academy. Preuzeto: 17. siječnja 2018. godine s Akanske akademije: es.khanacademy.org.
2. "Razlike između eukariotske i prokariotske stanice" u: Razlika između. Preuzeto: 17. siječnja 2018. iz razlike između: razlika-entre.com.
3. "Od prokariota do eukariota" u: Razumijevanje evolucije. Preuzeto: 17. siječnja 2018. iz Understanding Evolution: evolution.berkeley.edu.
4. "Podrijetlo i evolucija stanica" u: NCBI. Preuzeto: 17. siječnja 2018. iz NCBI: ncbi.nlm.nih.gov.
5. "Evolucija ćelije" u: Saznajte genetiku. Preuzeto: 17. siječnja 2018. iz Learn Genetics: learn.genetics.utah.edu.