Første multicellulære organismer opprinnelse, egenskaper, formasjon og evolusjon



den første multicellulære organismer, Ifølge en av de mest aksepterte hypotesene begynte de å gruppere seg i kolonier eller i symbiotiske forhold. Med tidenes gang begynte samspillet mellom kolonimedlemmene å være samarbeidsvillig og gunstig for alle.

Gradvis har hver celle gjennomgått en spesialiseringsprosess for bestemte oppgaver, og øker graden av avhengighet med sine partnere. Dette fenomenet var avgjørende for evolusjonen, slik at det eksisterte komplekse vesener, økte størrelsen og innrømmet forskjellige organsystemer.

Multikellulære organismer er organismer som består av flere celler - som dyr, planter, noen sopp, etc. Foreløpig er det flere teorier for å forklare opprinnelsen til multicellulære vesener basert på unicellular livsformer som senere ble gruppert.

index

  • 1 Hvorfor er multicellulære organismer?
    • 1.1 Cell størrelse og overflate volumforhold (S / V)
    • 1.2 En meget stor celle har en begrenset utvekslingsoverflate
    • 1.3 Fordeler ved å være en multicellular organisme
    • 1.4 Ulemper ved å være en multicellular organisme
  • 2 Hva var de første multicellulære organismer?
  • 3 Evolusjon av multicellulære organismer
    • 3.1 Koloniale og symbiotiske hypoteser
    • 3.2 Hypotesen for syncytium
  • 4 Opprinnelse av multicellulære organismer
  • 5 referanser

Hvorfor er multicellulære organismer?

Overgangen fra unicellular til multicellular organismer er et av de mest spennende og diskuterte spørsmålene blant biologer. Men før vi diskuterer de mulige scenariene som ga opphav til multicellularitet, må vi spørre oss selv hvorfor det er nødvendig eller fordelaktig å være en organisme som består av mange celler.

Cellstørrelse og overflatevolumforhold (S / V)

En gjennomsnittlig celle som er en del av kroppen av en grønnsak eller et dyr er mellom 10 og 30 mikrometer i diameter. En organisme kan ikke vokse i størrelse ved ganske enkelt å utvide størrelsen av en enkelt celle ved begrensningen som forholdet mellom overflateareal og volum.

Ulike gasser (som oksygen og karbondioksid), ioner og andre organiske molekyler må gå inn og forlate cellen, krysse overflaten som er avgrenset av en plasmamembran.

Derfra må det spre seg gjennom hele volumet av cellen. Dermed er forholdet mellom overflate og volum lavere i store celler, hvis vi sammenligner det med samme parameter i større celler.

En meget stor celle har en begrenset utvekslingsoverflate

Etter denne resonnementet kan vi komme til den konklusjon at bytteflaten minker proporsjonalt til økningen i cellestørrelse. La oss eksempelvis bruke en 4 cm kube, med et volum på 64 cm3 og overflaten 96 cm2. Forholdet vil være 1,5 / 1.

I motsetning, hvis vi tar den samme kuben og deler den i 8 kubikker med to centimeter, blir forholdet 3/1.

Derfor, hvis en organisme øker i størrelse, noe som er fordelaktig i flere henseender, så som beite, bevegelse eller unnslippe predatorer, gjøres best ved å øke antallet celler og opprettholde en egnet overflate for utvekslingsprosesser.

Fordeler med å være en multicellular organisme

Fordelene med å være en multicellular organisme går utover bare økning i størrelse. Multikellulariteten tillot økningen av den biologiske kompleksiteten og dannelsen av nye strukturer.

Dette fenomenet tillot utviklingen av svært sofistikerte samarbeidsveier og komplementaritetsadferd mellom de biologiske enhetene som utgjør systemet.

Ulemper ved å være en multicellular organisme

Til tross for disse fordelene finner vi eksempler - som i flere sopparter - av tapet av multicellularitet, tilbake til forfedret tilstand av enkeltcelle vesener.

Når samarbeidssystemene svikter mellom organismens celler, kan negative konsekvenser genereres. Det mest illustrerende eksempelet er kreft. Det er imidlertid flere måter som i de fleste tilfeller klarer å sikre samarbeid.

Hva var de første multicellulære organismer?

Begrepet multikellularitet er sporet tilbake til en svært fjern fortid, for mer enn 1000 millioner år siden, ifølge enkelte forfattere (for eksempel Selden & Nudds, 2012).

Fordi overgangsformer har vært dårlig i fossilene, er lite kjent om disse og fysiologi, økologi og evolusjon, hindrer prosessen med å utvikle en rekonstruksjon av den begynnende multicellularity.

Faktisk er det ikke kjent om disse første fossilene var dyr, planter, sopp eller noen av disse linjene. Fossilene er preget av å være plane organismer, med høy overflate / volum.

Evolusjon av multicellulære organismer

Som multicellulære organismer består av flere celler, bør det første trinnet i evolusjonær evolusjon av denne tilstanden være gruppering av celler. Dette kan skje på forskjellige måter:

Kolonial og symbiotisk hypotese

Disse to hypotesene foreslår at den opprinnelige forfederen til multicellulære vesener var kolonier eller enslige vesener som etablerte symbiotiske relasjoner med hverandre.

Det er ennå ikke kjent om aggregatet ble dannet fra celler med differensiell genetisk identitet (som en biofilm eller biofilm) eller fra stam- og datterceller - genetisk identisk. Det sistnevnte alternativet er mer mulig, siden i de beslektede cellene blir genetiske interessekonflikter unngått.

Overgangen av vesener sammensatt av en enkelt celle til multicellulære organismer involverer flere trinn. Den første er den gradvise arbeidsfordelingen i cellene som samarbeider. Noen tar somatiske funksjoner, mens andre blir reproduktive elementer.

Dermed blir hver celle mer avhengig av naboene og får spesialisering i en bestemt oppgave. Utvalget favoriserte organismer som ble gruppert i disse primitive koloniene over de som forblir ensomme.

I dag ser forskerne på de mulige forholdene som førte til dannelsen av disse gruppene og årsakene som kan føre til at de favoriserer dem - i møte med ensformede former. Koloniale organismer brukes som kan huske forfedre hypotetiske kolonier.

Syncitio hypotese

Et syncytium er en celle som inneholder flere kjerner. Denne hypotesen antyder dannelsen av indre membraner innenfor et forfedret syncytium, slik at utviklingen av flere rom i en enkelt celle.

Opprinnelse av multicellulære organismer

Beviset som for tiden brukes, indikerer at den multicellulære tilstanden oppsto uavhengig i mer enn 16 eukaryotiske linjer, inkludert dyr, planter og sopp..

Bruk av nye teknologier som genomikk og forståelse av fylogenetiske relasjoner tillatt multicellularity foreslå en felles vei fulgt, starter med co-alternativet vedheft relaterte gener. Opprettelsen av disse kanalene oppnådde kommunikasjon mellom celler.

referanser

  1. Brunet, T., & King, N. (2017). Opprinnelsen til dyrets multikellularitet og celledifferensiering. Utviklingscell, 43(2), 124-140.
  2. Curtis, H., & Schnek, A. (2008). Curtis. biologi. Ed. Panamericana Medical.
  3. Knoll, A. H. (2011). De flere opprinnelsene til kompleks multikellularitet. Årlig gjennomgang av jord og planetariske vitenskap, 39, 217-239.
  4. Michod, R. E., Viossat, Y., Solari, C.A., Hurand, M., & Nedelcu, A.M. (2006). Livshistorieutvikling og opprinnelsen til multicellularitet. Journal of theory biology, 239(2), 257-272.
  5. Ratcliff, W.C., Denison, R. F., Borrello, M., & Travisano, M. (2012). Eksperimentell utvikling av multikellularitet. Prosedyrene ved det nasjonale vitenskapsakademiet, 109(5), 1595-1600.
  6. Roze, D., og Michod, R. E. (2001). Mutation, valg av flere nivåer og utviklingen av propagulestørrelse under opprinnelsen til multicellularitet. Den amerikanske naturalisten, 158(6), 638-654.
  7. Selden, P., & Nudds, J. (2012). Utvikling av fossile økosystemer. CRC Press.