Første multicellulære organismer er oprindelse, egenskaber, dannelse og udvikling

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

Efterhånden har hver celle gennemgået en specialiseringsproces til specifikke opgaver, hvilket øger graden af ​​afhængighed hos deres partnere. Dette fænomen var afgørende for evolutionen, hvilket muliggør eksistensen af ​​komplekse væsener, øger deres størrelse og indrømmer forskellige organsystemer.

Multicellulære organismer er organismer sammensat af flere celler - såsom dyr, planter, nogle svampe osv. I øjeblikket er der flere teorier til at forklare oprindelsen af ​​multicellulære væsener baseret på encellulære livsformer, der senere blev grupperet.

indeks

• 1 Hvorfor er multicellulære organismer?
  • 1.1 Cell størrelse og overflademængdeforhold (S / V)
  • 1.2 En meget stor celle har en begrænset udvekslingsoverflade
  • 1.3 Fordele ved at være en multicellular organisme
  • 1.4 Ulemper ved at være en multicellular organisme
• 2 Hvad var de første multicellulære organismer?
• 3 Evolution af multicellulære organismer
  • 3.1 Koloniale og symbiotiske hypoteser
  • 3.2 Hypotesen for syncytium
• 4 Oprindelse af multicellulære organismer
• 5 referencer

Hvorfor er multicellulære organismer?

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

Cell størrelse og overflademængdeforhold (S / V)

En gennemsnitlig celle, der er en del af en grøntsags eller dyrs krop, er mellem 10 og 30 mikrometer i diameter. En organisme kan ikke forøges i størrelse ved blot at udvide størrelsen af ​​en enkelt celle på grund af den begrænsning, der pålægges af forholdet mellem overflade og volumen.

Forskellige gasser (såsom oxygen og carbondioxid), ioner og andre organiske molekyler til ind i og forlade cellen, piercing overfladen, der er afgrænset af en plasmamembran.

Derfra skal det sprede sig gennem hele volumenet af cellen. Forholdet mellem overflade og volumen er således lavere i store celler, hvis vi sammenligner det med samme parameter i større celler.

En meget stor celle har en begrænset udvekslingsoverflade

Efter denne begrundelse kan vi nå frem til den konklusion, at udvekslingsoverfladen falder proportionalt til stigningen i cellestørrelse. Lad os eksempelvis bruge en 4 cm terning, med et volumen på 64 cm³ og overflade 96 cm². Forholdet vil være 1,5 / 1.

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

Derfor, hvis en organisme stigninger i størrelse, hvilket er fordelagtigt i flere henseender, såsom fouragering, bevægelse eller undslippe rovdyr, gøres bedst ved at øge antallet af celler og opretholde en egnet overflade til udvekslingsprocesser.

Fordele ved at være en multicellular organisme

Fordelene ved at være en multicellular organisme går ud over den blotte stigning i størrelse. Multicellulariteten tillod stigningen i den biologiske kompleksitet og dannelsen af ​​nye strukturer.

Dette fænomen tillod udviklingen af ​​meget sofistikerede samarbejdsveje og komplementaritetsadfærd mellem de biologiske enheder, der udgør systemet.

Ulemper ved at være en multicellular organisme

På trods af disse fordele finder vi eksempler - som i flere slags svampe - af tabet af multicellularitet, der vender tilbage til den forfædrede tilstand af enkeltcelle væsener.

Når samarbejdssystemer fejler mellem cellerne i organismen, kan negative konsekvenser genereres. Det mest illustrative eksempel er kræft. Der er dog flere måder, der i de fleste tilfælde klarer at sikre samarbejde.

Hvad var de første multicellulære organismer?

Begyndelsen af ​​multicellularitet er blevet sporet tilbage til en meget fjern fortid for mere end 1000 millioner år siden, ifølge nogle forfattere (for eksempel Selden & Nudds, 2012).

Fordi overgangsformer er forblevet dårligt i fossilerne, er lidt kendt om disse og fysiologi, økologi og evolution, hindrer processen med at udvikle en rekonstruktion af den begyndende multicellularity.

Faktisk er det ikke kendt, om disse første fossiler var dyr, planter, svampe eller nogen af ​​disse slægter. Fossilerne er karakteriseret ved at være plane organismer, med en høj overflade / volumen.

Evolution af multicellulære organismer

Da multicellulære organismer består af flere celler, bør det første trin i den evolutionære udvikling af denne tilstand være gruppering af celler. Dette kan ske på forskellige måder:

Koloniale og symbiotiske hypotese

Disse to hypoteser foreslår, at den oprindelige forfader for multicellulære væsener var kolonier eller encellulære væsener, der etablerede symbiotiske relationer med hinanden.

Det er endnu ikke kendt, om aggregatet blev dannet fra celler med differentiel genetisk identitet (såsom en biofilm eller biofilm) eller fra stamceller og datterceller - genetisk identiske. Sidstnævnte mulighed er mere mulig, da i de beslægtede celler undgås genetiske interessekonflikter.

Overgangen af ​​væsener sammensat af en enkelt celle til multicellulære organismer involverer flere trin. Den første er den gradvise opdeling af arbejde inden for de celler, der arbejder sammen. Nogle tager somatiske funktioner, mens andre bliver reproduktive elementer.

Således bliver hver celle mere afhængig af sine naboer og opnår specialisering i en bestemt opgave. Udvælgelsen foretrak de organismer, der blev grupperet i disse primitive kolonier over dem, der forblev ensomme.

I dag søger forskerne de mulige forhold, der førte til dannelsen af ​​disse grupper og de årsager, der kunne føre til at begunstige dem - i lyset af ensformede former. Koloniale organismer anvendes som kunne huske forfædre hypotetiske kolonier.

Syncitio hypotese

En syncytium er en celle, der indeholder flere kerne. Denne hypotese antyder dannelsen af ​​indre membraner inden for et forfædret syncytium, hvilket tillader udvikling af flere rum inden for en enkelt celle.

Oprindelse af multicellulære organismer

Beviserne, der aktuelt anvendes, indikerer, at den multicellulære tilstand forekom uafhængigt i mere end 16 eukaryotiske linjer, herunder dyr, planter og svampe..

Anvendelsen af ​​nye teknologier såsom genomforskning og forståelse af de fylogenetiske relationer tilladt multicellularity foreslå en fælles vej følges, startende med selvsupplering af vedhæftning relaterede gener. Oprettelsen af ​​disse kanaler opnåede kommunikation mellem celler.

referencer

1. Brunet, T., & King, N. (2017). Oprindelsen af ​​dyrets multicellularitet og celledifferentiering. Udviklingscelle, 43(2), 124-140.
2. Curtis, H., & Schnek, A. (2008). Curtis. biologi. Ed. Panamericana Medical.
3. Knoll, A. H. (2011). De multiple oprindelser af kompleks multicellularitet. Årlig gennemgang af jord og planetariske videnskaber, 39, 217-239.
4. Michod, R. E., Viossat, Y., Solari, C.A., Hurand, M., & Nedelcu, A.M. (2006). Livshistorieudvikling og oprindelsen af ​​multicellularitet. Journal of theoretical biology, 239(2), 257-272.
5. Ratcliff, W.C., Denison, R. F., Borrello, M., & Travisano, M. (2012). Eksperimentel udvikling af multicellularitet. Forsøg af National Academy of Sciences, 109(5), 1595-1600.
6. Roze, D., & Michod, R. E. (2001). Mutation, valg af flere niveauer og udviklingen af ​​propagulestørrelse under oprindelsen af ​​multicellularitet. Den amerikanske naturforsker, 158(6), 638-654.
7. Selden, P., & Nudds, J. (2012). Evolution af fossile økosystemer. CRC Tryk.