FÖRSTA FLERCELLIGA ORGANISMER: URSPRUNG, EGENSKAPER - BIOLOGI - 2025

De första flercelliga organismerna , enligt en av de mest accepterade hypoteserna, började gruppera i kolonier eller i symbiotiska förhållanden. När tiden gick började samspelet mellan kolonimedlemmarna vara samarbetsvilliga och gynnsamma för alla.

Gradvis genomgick varje cell en specialiseringsprocess för specifika uppgifter, vilket ökade graden av beroende av sina följeslagare. Detta fenomen var avgörande i evolutionen, vilket tillät existensen av komplexa varelser, ökade deras storlek och medgav olika organsystem.

Koloniala organismer, såsom Volvox, tillåter oss att hypotesen om de potentiella egenskaperna hos förfäder multicellulära organismer. Källa: Frank Fox

Flercelliga organismer är organismer som består av flera celler - som djur, växter, vissa svampar etc. För närvarande finns det flera teorier för att förklara ursprunget till flercelliga varelser med utgångspunkt från enhjuliga livsformer som senare grupperats.

Varför finns flercelliga organismer?

Övergången från encelliga till flercelliga organismer är en av de mest spännande och kontroversiella frågorna bland biologer. Innan vi diskuterar de möjliga scenarierna som gav upphov till multicellularitet måste vi emellertid fråga oss varför det är nödvändigt eller fördelaktigt att vara en organisme som består av många celler.

Cellstorlek och ytvolymförhållande (S / V)

En genomsnittlig cell som är en del av kroppen på en växt eller ett djur mäter mellan 10 och 30 mikrometer i diameter. En organisme kan inte växa i storlek helt enkelt genom att utöka storleken på en enda cell på grund av den begränsning som åläggs av förhållandet mellan ytarea och volym.

Olika gaser (som syre och koldioxid), joner och andra organiska molekyler måste komma in i och lämna cellen, genom att korsa ytan som avgränsas av ett plasmamembran.

Därifrån måste den spridas över hela cellens volym. Således är förhållandet mellan ytarea och volym lägre i stora celler, om vi jämför det med samma parameter i större celler.

En mycket stor cell har en begränsad utbytesyta

Efter detta resonemang kan vi komma fram till att utbytesytan minskar i proportion till ökningen i cellstorlek. Låt oss använda en 4 cm kub som exempel med en volym på 64 cm ³ och en ytarea på 96 cm ² . Förhållandet är 1,5 / 1.

Däremot, om vi tar samma kub och delar upp den i åtta två centimeter kuber, kommer förhållandet att vara 3/1.

Av denna anledning, om en organism ökar sin storlek, vilket är fördelaktigt i flera aspekter, såsom i sökandet efter mat, rörelse eller undkommande rovdjur, är det att föredra att göra det genom att öka antalet celler och därmed bibehålla en adekvat yta för djuren. utbytesprocesser.

Fördelar med att vara en flercell organism

Fördelarna med att vara en multicellulär organism går utöver den enda ökningen i storlek. Multicellularitet möjliggjorde ökningen av biologisk komplexitet och bildandet av nya strukturer.

Detta fenomen tillät utvecklingen av mycket sofistikerade samarbetsvägar och komplementära beteenden mellan de biologiska enheter som utgör systemet.

Nackdelar med att vara en flercell organism

Trots dessa fördelar, hittar vi exempel - som i flera svamparter - på förlusten av flercellularitet och återgår till förfädernas tillstånd för enscellsvarelser.

När kooperativa system misslyckas mellan celler i kroppen kan negativa konsekvenser bli resultatet. Det mest illustrativa exemplet är cancer. Det finns dock flera vägar som i de flesta fall lyckas säkerställa samarbete.

Vilka var de första flercelliga organismerna?

Början på multicellularitet har spårats tillbaka till ett mycket avlägset förflutna, för mer än 1 miljard år sedan, enligt vissa författare (t.ex. Selden & Nudds, 2012).

Eftersom övergångsformer har varit bevarade dåligt i fossilregistret, är lite känt om dem och deras fysiologi, ekologi och evolution, vilket gör processen att konstruera en rekonstruktion av begynnande multicellularitet svår.

Det är faktiskt inte känt om dessa första fossiler var djur, växter, svampar eller någon av dessa linjer. Fossiler kännetecknas av att de är plana organismer med hög ytarea / volym.

Utveckling av flercelliga organismer

Eftersom flercelliga organismer består av flera celler, skulle det första steget i den evolutionära utvecklingen av detta tillstånd ha varit gruppering av celler. Detta kan hända på olika sätt:

Kolonial och symbiotisk hypotes

Dessa två hypoteser föreslår att den ursprungliga förfäderna till flercelliga varelser var kolonier eller enhetscelliga varelser som etablerade symbiotiska förhållanden med varandra.

Det är ännu inte känt om aggregatet bildades från celler med differentiell genetisk identitet (t.ex. en biofilm eller biofilm) eller från stam- och dotterceller - genetiskt identiska. Det senare alternativet är mer möjligt eftersom genetiska intressekonflikter undviks i relaterade celler.

Övergången från encelliga varelser till flercelliga organismer innebär flera steg. Den första är den gradvisa arbetsfördelningen inom celler som arbetar tillsammans. Vissa har somatiska funktioner, medan andra blir reproduktionselementen.

Således blir varje cell mer beroende av sina grannar och får specialisering i en viss uppgift. Urval gynnade organismer som klusterade sig i dessa tidiga kolonier över de som förblev ensamma.

Numera letar forskare efter de möjliga förhållandena som ledde till bildandet av dessa kluster och orsakerna som kunde ha lett till deras fördel - jämfört med enhjuliga former. Kolonialorganismer används som kan påminna om hypotetiska förfäderkolonier.

Syncytiumhypotes

En syncytium är en cell som innehåller flera kärnor. Denna hypotes föreslår bildandet av inre membran i ett förfäder-syncytium, vilket möjliggör utveckling av flera fack inom en enda cell.

Ursprunget för flercelliga organismer

Det nuvarande beviset pekar på det faktum att det flercelliga tillståndet uppträdde oberoende i mer än 16 linjer av eukaryoter, inklusive djur, växter och svampar.

Tillämpningen av ny teknik som genomik och förståelsen av fylogenetiska förhållanden har gjort det möjligt att föreslå att flercellularitet följde en gemensam bana, med början med samoption av gener relaterade till vidhäftning. Skapandet av dessa kanaler uppnådde kommunikation mellan celler.

referenser

1. Brunet, T., & King, N. (2017). Djurets multicellularitet och celldifferentiering. Utvecklingscell, 43 (2), 124-140.
2. Curtis, H., & Schnek, A. (2008). Curtis. Biologi. Panamerican Medical Ed.
3. Knoll, AH (2011). Flera ursprung för komplexa flercellularitet. Årlig översyn av Earth and Planetary Sciences, 39, 217-239.
4. Michod, RE, Viossat, Y., Solari, CA, Hurand, M., & Nedelcu, AM (2006). Livshistorisk evolution och ursprunget till flercellularitet. Journal of theoretical Biology, 239 (2), 257-272.
5. Ratcliff, WC, Denison, RF, Borrello, M., & Travisano, M. (2012). Experimentell utveckling av flercellularitet. Proceedings of the National Academy of Sciences, 109 (5), 1595-1600.
6. Roze, D., & Michod, RE (2001). Mutation, urval av flera nivåer och utvecklingen av utbredningsstorlek under uppkomsten av flercellularitet. The American Naturalist, 158 (6), 638-654.
7. Selden, P., & Nudds, J. (2012). Utveckling av fossila ekosystem. CRC Press.