FØRSTE FLERCELLEDE ORGANISMER: OPRINDELSE, KARAKTERISTIKA - BIOLOGI - 2025

De første multicellulære organismer begyndte, ifølge en af ​​de mest accepterede hypoteser, at gruppere sig i kolonier eller i symbiotiske forhold. Efterhånden som tiden gik begyndte samspillet mellem kolonimedlemmerne at være samarbejdsvillige og gavnlige for alle.

Efterhånden gennemgik hver celle en specialiseringsproces til specifikke opgaver, hvilket øgede graden af ​​afhængighed af sine ledsagere. Dette fænomen var afgørende i udviklingen, hvilket tillader eksistensen af ​​komplekse væsener, øgede deres størrelse og indrømmede forskellige organsystemer.

Koloniale organismer, såsom Volvox, giver os mulighed for at antage, om de potentielle egenskaber ved forfædres multicellulære organismer. Kilde: Frank Fox

Multicellulære organismer er organismer, der består af flere celler - såsom dyr, planter, nogle svampe osv. I øjeblikket er der adskillige teorier for at forklare oprindelsen af ​​flercellede væsener med udgangspunkt i unicellulære livsformer, der senere er samlet.

Hvorfor findes der flercellede organismer?

Overgangen fra encellede til multicellulære organismer er et af de mest spændende og kontroversielle spørgsmål blandt biologer. Før vi diskuterer de mulige scenarier, der gav anledning til multicellularitet, må vi imidlertid spørge os selv, hvorfor det er nødvendigt eller gavnligt at være en organisme, der består af mange celler.

Cellestørrelse og overfladevolumenforhold (S / V)

En gennemsnitlig celle, der er en del af kroppen af ​​en plante eller et dyr, måler mellem 10 og 30 mikrometer i diameter. En organisme kan ikke vokse i størrelse blot ved at udvide størrelsen på en enkelt celle på grund af begrænsningen pålagt af forholdet mellem overfladeareal og volumen.

Forskellige gasser (såsom ilt og kuldioxid), ioner og andre organiske molekyler skal ind i og forlade cellen og krydse overfladen, der er afgrænset af en plasmamembran.

Derfra skal det spredes over hele cellevolumenet. Således er forholdet mellem overfladeareal og volumen lavere i store celler, hvis vi sammenligner det med den samme parameter i større celler.

En meget stor celle har en begrænset udvekslingsoverflade

Efter denne begrundelse kan vi nå til den konklusion, at udvekslingsoverfladen falder i forhold til stigningen i cellestørrelse. Lad os bruge en 4 cm terning som eksempel med et volumen på 64 cm ³ og et overfladeareal på 96 cm ². Forholdet vil være 1,5 / 1.

I modsætning hertil, hvis vi tager den samme terning og deler den i 8 to centimeter terninger, vil forholdet være 3/1.

Af denne grund foretrækkes det, hvis en organisme øger sin størrelse, hvilket er fordelagtigt i flere aspekter, såsom i søgen efter mad, bevægelse eller undslippe rovdyr, at gøre det ved at øge antallet af celler og således opretholde en passende overflade for dyrene. udvekslingsprocesser.

Fordele ved at være en multicellulær organisme

Fordelene ved at være en multicellulær organisme går ud over den blotte stigning i størrelse. Multicellularitet muliggjorde stigningen i biologisk kompleksitet og dannelsen af ​​nye strukturer.

Dette fænomen muliggjorde udviklingen af ​​meget sofistikerede samarbejdsstier og komplementær adfærd mellem de biologiske enheder, der udgør systemet.

Ulemper ved at være en multicellulær organisme

På trods af disse fordele finder vi eksempler - som i flere forskellige svampearter - på tabet af flercellularitet, hvor de vender tilbage til forfædres tilstand af encellede væsener.

Når kooperative systemer mislykkes mellem celler i kroppen, kan negative konsekvenser resultere. Det mest illustrerende eksempel er kræft. Der er dog flere veje, der i de fleste tilfælde formår at sikre samarbejde.

Hvad var de første flercellede organismer?

Begyndelsen på multicellularitet er blevet sporet tilbage til en meget fjern fortid, for mere end 1 milliard år siden, ifølge nogle forfattere (f.eks. Selden & Nudds, 2012).

Fordi overgangsformer er blevet dårligt bevaret i den fossile fortegnelse, vides der kun lidt om dem og deres fysiologi, økologi og evolution, hvilket gør processen med at konstruere en rekonstruktion af begyndende multicellularitet vanskelig.

Det vides faktisk ikke, om disse første fossiler var dyr, planter, svampe eller nogen af ​​disse afstamninger. Fossiler er kendetegnet ved at være flade organismer med et højt overfladeareal / volumen.

Evolution af multicellulære organismer

Da multicellulære organismer er sammensat af flere celler, burde det første trin i den evolutionære udvikling af denne tilstand have været gruppering af celler. Dette kan ske på forskellige måder:

Kolonial og symbiotisk hypotese

Disse to hypoteser foreslår, at den oprindelige stamfar til flercellede væsener var kolonier eller enheder, der etablerede symbiotiske forhold til hinanden.

Det vides endnu ikke, om aggregatet blev dannet fra celler med forskellig genetisk identitet (såsom en biofilm eller biofilm) eller fra stam- og datterceller - genetisk identiske. Den sidstnævnte mulighed er mere mulig, da genetiske interessekonflikter undgås i beslægtede celler.

Overgangen fra enkeltcellevesener til multicellulære organismer involverer flere trin. Den første er den gradvise arbejdsdeling inden for celler, der arbejder sammen. Nogle tager somatiske funktioner, mens andre bliver de reproduktive elementer.

Således bliver hver celle mere afhængig af sine naboer og får specialisering i en bestemt opgave. Udvælgelse begunstigede organismer, der samlet i disse tidlige kolonier i forhold til dem, der forblev ensomme.

I dag er forskere på udkig efter de mulige forhold, der førte til dannelsen af ​​disse klynger og de årsager, der kunne føre til deres fordel - versus enhedsformer. Der anvendes koloniale organismer, der kan minder om hypotetiske forfædres kolonier.

Syncytium-hypotese

Et syncytium er en celle, der indeholder flere kerner. Denne hypotese antyder dannelse af indre membraner inden i et forfædres syncytium, hvilket tillader udvikling af flere rum i en enkelt celle.

Oprindelse af flercellede organismer

Nuværende bevis peger på det faktum, at den flercellede tilstand optrådte uafhængigt i mere end 16 linjer af eukaryoter, herunder dyr, planter og svampe.

Anvendelsen af ​​nye teknologier såsom genomik og forståelsen af ​​fylogenetiske relationer har gjort det muligt for os at antyde, at multicellularitet fulgte en fælles bane, startende med samoptagelse af gener relateret til adhæsion. Oprettelsen af ​​disse kanaler opnåede kommunikation mellem celler.

Referencer

1. Brunet, T., & King, N. (2017). Oprindelsen af ​​dyres multicellularitet og celledifferentiering. Udviklingscelle, 43 (2), 124-140.
2. Curtis, H., & Schnek, A. (2008). Curtis. Biologi. Panamerican Medical Ed.
3. Knoll, AH (2011). De mange oprindelser af kompleks multicellularitet. Årlig gennemgang af Earth and Planetetary Sciences, 39, 217-239.
4. Michod, RE, Viossat, Y., Solari, CA, Hurand, M., & Nedelcu, AM (2006). Livshistorisk udvikling og oprindelsen af ​​flercellularitet. Tidsskrift for teoretisk biologi, 239 (2), 257-272.
5. Ratcliff, WC, Denison, RF, Borrello, M., & Travisano, M. (2012). Eksperimentel udvikling af multicellularitet. Proceedings of the National Academy of Sciences, 109 (5), 1595-1600.
6. Roze, D., & Michod, RE (2001). Mutation, markering af flere niveauer og udviklingen af ​​udbredelsesstørrelse under oprindelsen af ​​multicellularitet. Den amerikanske naturforsker, 158 (6), 638-654.
7. Selden, P., & Nudds, J. (2012). Udvikling af fossile økosystemer. CRC Press.