FØRSTE FLERCELLEDE ORGANISMER: OPPRINNELSE, EGENSKAPER - BIOLOGI - 2026

De første flercellede organismer , i følge en av de mest aksepterte hypotesene, begynte å gruppere seg i kolonier eller i symbiotiske forhold. Etter hvert som tiden gikk begynte samhandlingene mellom medlemmene i kolonien å være samarbeidsvillige og gunstige for alle.

Gradvis gjennomgikk hver celle en spesialiseringsprosess for spesifikke oppgaver, noe som økte graden av avhengighet av ledsagerne. Dette fenomenet var avgjørende i evolusjonen, og tillot eksistensen av komplekse vesener, økt størrelsen og innrømmet forskjellige organsystemer.

Koloniale organismer, for eksempel Volvox, lar oss hypotese om de potensielle egenskapene til forfedres flercellede organismer. Kilde: Frank Fox

Flercellede organismer er organismer som består av flere celler - som dyr, planter, noen sopp, etc. For tiden er det flere teorier for å forklare opprinnelsen til flercellede vesener med utgangspunkt i encellede livsformer som senere grupperes sammen.

Hvorfor eksisterer flercellede organismer?

Overgangen fra encellede til flercellede organismer er et av de mest spennende og kontroversielle spørsmålene blant biologer. Før vi diskuterer de mulige scenariene som ga opphav til flercellularitet, må vi imidlertid spørre oss selv hvorfor det er nødvendig eller fordelaktig å være en organisme som består av mange celler.

Cellestørrelse og overflate-volumforhold (S / V)

En gjennomsnittlig celle som er en del av kroppen til en plante eller dyr, måler mellom 10 og 30 mikrometer i diameter. En organisme kan ikke vokse i størrelse bare ved å utvide størrelsen på en enkelt celle på grunn av begrensningen som er pålagt av forholdet mellom overflateareal og volum.

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

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

En veldig stor celle har en begrenset utvekslingsflate

Etter denne begrunnelsen kan vi komme til konklusjonen at utvekslingsoverflaten synker i forhold til økningen i cellestørrelse. La oss bruke en 4 cm kube som eksempel, med et volum på 64 cm ³ og et overflateareal på 96 cm ² . Forholdet vil være 1,5 / 1.

I motsetning til dette, hvis vi tar den samme kuben og deler den i 8 to centimeter terninger, vil forholdet være 3/1.

Av denne grunn, hvis en organisme øker sin størrelse, noe som er fordelaktig i flere aspekter, for eksempel i jakten på mat, bevegelse eller rømming av rovdyr, er det å foretrekke å gjøre det ved å øke antallet celler og dermed opprettholde en tilstrekkelig overflate for dyrene. utveksle prosesser.

Fordeler ved å være en flercellet organisme

Fordelene ved å være en flercellet organisme går utover bare økningen i størrelse. Multisellularitet tillot økning i biologisk kompleksitet og dannelse av nye strukturer.

Dette fenomenet tillot utvikling av svært sofistikerte samarbeidsveier og komplementær atferd mellom de biologiske enhetene som utgjør systemet.

Ulemper ved å være en flercellet organisme

Til tross for disse fordelene, finner vi eksempler - som i flere sopparter - på tapet av flercellularitet, og returnerer til forfedres tilstand til encellede vesener.

Når kooperative systemer svikter mellom celler i kroppen, kan negative konsekvenser resultere. Det mest illustrerende eksemplet er kreft. Imidlertid er det flere veier som i de fleste tilfeller klarer å sikre samarbeid.

Hva var de første flercellede organismer?

Begynnelsen til flercellularitet er sporet tilbake til en veldig fjern fortid, for mer enn 1 milliard år siden, ifølge noen forfattere (f.eks. Selden & Nudds, 2012).

Fordi overgangsformer har blitt dårlig bevart i fossilprotokollen, er lite kjent om dem og deres fysiologi, økologi og evolusjon, noe som gjør prosessen med å konstruere en rekonstruksjon av begynnende flercellularitet vanskelig.

Det er faktisk ikke kjent om disse første fossilene var dyr, planter, sopp eller noen av disse linjene. Fossiler er preget av å være flate organismer, med et høyt overflateareal / volum.

Evolusjon av flercellede organismer

Siden flercellede organismer er sammensatt av flere celler, burde det første trinnet i den evolusjonære utviklingen av denne tilstanden vært gruppering av celler. Dette kan skje på forskjellige måter:

Kolonial og symbiotisk hypotese

Disse to hypotesene antyder at den opprinnelige stamfaren til flercellede vesener var kolonier eller enscellede vesener som etablerte symbiotiske forhold til hverandre.

Det er foreløpig ikke kjent om aggregatet ble dannet fra celler med forskjellig genetisk identitet (for eksempel en biofilm eller biofilm) eller fra stam- og datterceller - genetisk identiske. Det siste alternativet er mer mulig, siden genetiske interessekonflikter unngås i relaterte celler.

Overgangen fra encelle vesener til flercellede organismer innebærer flere trinn. Den første er den gradvise arbeidsdelingen i celler som jobber sammen. 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 samlet seg i disse tidlige koloniene fremfor de som forble ensomme.

I dag leter forskere etter de mulige forholdene som førte til dannelsen av slike klynger og årsakene som kunne ha ført til deres fordel - kontra enhetsformer. Koloniale organismer brukes som kan minne om hypotetiske forfederkolonier.

Syncytium hypotese

Et syncytium er en celle som inneholder flere kjerner. Denne hypotesen antyder dannelse av indre membraner i et forfedres syncytium, noe som gjør det mulig å utvikle flere rom i en enkelt celle.

Opprinnelse til flercellede organismer

Nåværende bevis peker på det faktum at den flercellede tilstanden opptrådte uavhengig av mer enn 16 avstamninger av eukaryoter, inkludert dyr, planter og sopp.

Bruken av nye teknologier som genomikk og forståelsen av fylogenetiske sammenhenger har gjort det mulig å antyde at flercellularitet fulgte en felles bane, og startet med ko-optasjon av gener relatert til adherence. Opprettelsen av disse kanalene oppnådde kommunikasjon mellom celler.

referanser

1. Brunet, T., & King, N. (2017). Opprinnelsen til dyrs flercellularitet og celledifferensiering. Utviklingscelle, 43 (2), 124-140.
2. Curtis, H., & Schnek, A. (2008). Curtis. Biologi. Panamerican Medical Ed.
3. Knoll, AH (2011). De mange opprinnelsene til kompleks flercellularitet. Årlig gjennomgang av Earth and Planetary Sciences, 39, 217-239.
4. Michod, RE, Viossat, Y., Solari, CA, Hurand, M., & Nedelcu, AM (2006). Livshistorisk evolusjon og opphavet til flercellularitet. Journal of theoretical Biology, 239 (2), 257-272.
5. Ratcliff, WC, Denison, RF, Borrello, M., & Travisano, M. (2012). Eksperimentell evolusjon av flercellularitet. Proceedings of the National Academy of Sciences, 109 (5), 1595-1600.
6. Roze, D., & Michod, RE (2001). Mutasjon, flernivåseleksjon og utviklingen av utbredelsesstørrelse under opprinnelsen til flercellularitet. Den amerikanske naturforskeren, 158 (6), 638-654.
7. Selden, P., & Nudds, J. (2012). Evolusjon av fossile økosystemer. CRC Press.