İLK ÇOK HÜCRELI ORGANIZMALAR: KÖKENI, ÖZELLIKLERI - BIYOLOJI - 2024

En çok kabul gören hipotezlerden birine göre ilk çok hücreli organizmalar , koloniler halinde veya simbiyotik ilişkiler içinde gruplaşmaya başladı. Zaman geçtikçe, koloninin üyeleri arasındaki etkileşimler işbirlikçi ve herkes için faydalı olmaya başladı.

Yavaş yavaş, her hücre belirli görevler için bir uzmanlaşma sürecinden geçti ve arkadaşlarına olan bağımlılık derecesini artırdı. Bu fenomen, evrimde çok önemliydi, karmaşık varlıkların varlığına izin verdi, boyutlarını artırdı ve farklı organ sistemlerini kabul etti.

Volvox gibi kolonyal organizmalar, atalardan kalma çok hücreli organizmaların potansiyel özellikleri hakkında hipotez kurmamıza izin verir. Kaynak: Frank Fox

Çok hücreli organizmalar, hayvanlar, bitkiler, bazı mantarlar vb. Gibi birkaç hücreden oluşan organizmalardır. Şu anda, daha sonra birlikte gruplanan tek hücreli yaşam formlarından başlayarak çok hücreli varlıkların kökenini açıklayan birçok teori var.

Çok hücreli organizmalar neden var?

Tek hücreli organizmalardan çok hücreli organizmalara geçiş, biyologlar arasındaki en heyecan verici ve tartışmalı sorulardan biridir. Ancak, çok hücreliliğe yol açan olası senaryoları tartışmadan önce, birçok hücreden oluşan bir organizma olmanın neden gerekli veya faydalı olduğunu kendimize sormalıyız.

Hücre boyutu ve yüzey hacmi oranı (S / V)

Bir bitki veya hayvanın vücudunun bir parçası olan ortalama bir hücrenin çapı 10 ila 30 mikrometre arasındadır. Bir organizma, yüzey alanının hacme oranının getirdiği sınırlama nedeniyle tek bir hücrenin boyutunu genişleterek büyüyemez.

Farklı gazlar (oksijen ve karbondioksit gibi), iyonlar ve diğer organik moleküller hücreye girip çıkmalı ve bir plazma zarı ile sınırlandırılan yüzeyi geçmelidir.

Oradan, hücrenin tüm hacmine yayılması gerekir. Dolayısıyla, daha büyük hücrelerde aynı parametre ile karşılaştırırsak, büyük hücrelerde yüzey alanı ve hacim arasındaki ilişki daha düşüktür.

Çok büyük bir hücrenin sınırlı bir değişim yüzeyi vardır

Bu muhakemeyi takiben, hücre boyutundaki artışla orantılı olarak değişim yüzeyinin azaldığı sonucuna varabiliriz. Örnek olarak 64 cm ³ hacmi ve 96 cm ² yüzey alanı olan 4 cm'lik bir küp kullanalım . Oran 1.5 / 1 olacaktır.

Tersine, aynı küpü alıp 8 adet iki santimetrelik küplere bölersek, oran 3/1 olacaktır.

Bu nedenle bir organizma, yiyecek arama, hareket etme veya kaçan yırtıcı hayvanlar gibi çeşitli yönlerden yararlı olan boyutunu büyütürse, hücre sayısını artırarak ve böylece hayvanlar için yeterli bir yüzey sağlayarak bunu yapmak tercih edilir. değişim süreçleri.

Çok hücreli bir organizma olmanın avantajları

Çok hücreli bir organizma olmanın avantajları, sadece boyuttaki artışın ötesine geçer. Çok hücrelilik, biyolojik karmaşıklığın artmasına ve yeni yapıların oluşumuna izin verdi.

Bu fenomen, sistemi oluşturan biyolojik varlıklar arasında oldukça karmaşık işbirliği yollarının ve tamamlayıcı davranışların evrimine izin verdi.

Çok hücreli bir organizma olmanın dezavantajları

Bu faydalara rağmen, birkaç mantar türünde olduğu gibi, tek hücreli varlıkların atalarından kalma durumuna geri dönen çok hücreliliğin kaybına dair örnekler buluyoruz.

Vücuttaki hücreler arasında işbirliği sistemleri başarısız olduğunda, olumsuz sonuçlar ortaya çıkabilir. En açıklayıcı örnek kanserdir. Ancak, çoğu durumda işbirliğini sağlamayı başaran birden fazla yol vardır.

İlk çok hücreli organizmalar hangileriydi?

Bazı yazarlara göre, çok hücreliliğin başlangıcı 1 milyar yıldan daha uzun bir süre önce çok uzak bir geçmişe dayanıyor (örneğin, Selden & Nudds, 2012).

Ara formlar fosil kayıtlarında yetersiz bir şekilde korunduğu için, onlar ve bunların fizyolojisi, ekolojisi ve evrimi hakkında çok az şey biliniyor ve bu da yeni başlayan çok hücreliğin yeniden inşası sürecini zorlaştırıyor.

Aslında, bu ilk fosillerin hayvanlar, bitkiler, mantarlar veya bu soylardan herhangi biri olup olmadığı bilinmemektedir. Fosiller, yüksek yüzey alanı / hacmi olan düz organizmalar olarak karakterize edilir.

Çok hücreli organizmaların evrimi

Çok hücreli organizmalar birkaç hücreden oluştuğundan, bu durumun evrimsel gelişiminin ilk adımı hücrelerin gruplanması olmalıdır. Bu, farklı şekillerde olabilir:

Sömürge ve simbiyotik hipotez

Bu iki hipotez, çok hücreli varlıkların orijinal atasının, birbirleriyle simbiyotik ilişkiler kuran koloniler veya tek hücreli varlıklar olduğunu ileri sürer.

Agreganın farklı genetik kimliğe sahip hücrelerden mi (biyofilm veya biyofilm gibi) yoksa kök ve yavru hücrelerden mi oluştuğu henüz bilinmemektedir - genetik olarak aynı. İkinci seçenek, ilgili hücrelerde genetik çıkar çatışmalarından kaçınıldığı için daha olasıdır.

Tek hücreli varlıklardan çok hücreli organizmalara geçiş birkaç adım içerir. Birincisi, birlikte çalışan hücrelerdeki kademeli iş bölümüdür. Bazıları somatik işlevler alırken, diğerleri üreme unsurları haline gelir.

Böylece her hücre komşularına daha bağımlı hale gelir ve belirli bir görevde uzmanlaşma kazanır. Seçilim, bu erken kolonilerde kümelenmiş organizmaları yalnız kalanlara tercih etti.

Günümüzde araştırmacılar, bu kümelerin oluşumuna yol açan olası koşulları ve tek hücreli formlara karşı, onların lehine sonuçlanabilecek nedenleri arıyorlar. Varsayımsal atalara ait kolonileri anımsatan koloni organizmaları kullanılır.

Sinsityum hipotezi

Sinsityum, birden fazla çekirdek içeren bir hücredir. Bu hipotez, atalardan kalma sinsityum içinde iç zarların oluşumunu ileri sürerek, tek bir hücre içinde birden çok bölmenin gelişmesine izin verir.

Çok hücreli organizmaların kökeni

Mevcut kanıtlar, çok hücreli durumun, hayvanlar, bitkiler ve mantarlar da dahil olmak üzere 16'dan fazla ökaryot soyunda bağımsız olarak ortaya çıktığına işaret ediyor.

Genomik gibi yeni teknolojilerin uygulanması ve filogenetik ilişkilerin anlaşılması, çok hücreliliğin, bağlılıkla ilgili genlerin birlikte seçilmesinden başlayarak ortak bir yörünge izlediğini öne sürmeyi mümkün kılmıştır. Bu kanalların oluşturulması hücreler arası iletişimi sağlamıştır.

Referanslar

1. Brunet, T. ve King, N. (2017). Hayvan Çok Hücreliğinin ve Hücre Farklılaşmasının Kökeni. Gelişim hücresi, 43 (2), 124-140.
2. Curtis, H. ve Schnek, A. (2008). Curtis. Biyoloji . Panamerican Medical Ed.
3. Knoll, AH (2011). Karmaşık çok hücreliliğin çoklu kökenleri. Yeryüzü ve Gezegen Bilimleri Yıllık İncelemesi, 39, 217-239.
4. Michod, RE, Viossat, Y., Solari, CA, Hurand, M., & Nedelcu, AM (2006). Yaşam öyküsü evrimi ve çok hücreliliğin kökeni. Teorik Biyoloji Dergisi, 239 (2), 257-272.
5. Ratcliff, WC, Denison, RF, Borrello, M. ve Travisano, M. (2012). Çok hücreliliğin deneysel evrimi. Ulusal Bilimler Akademisi Bildirileri, 109 (5), 1595-1600.
6. Roze, D. ve Michod, RE (2001). Çok hücreliliğin kökeni sırasında mutasyon, çok düzeyli seçim ve yayılma boyutunun evrimi. Amerikan Doğalcı, 158 (6), 638-654.
7. Selden, P. ve Nudds, J. (2012). Fosil ekosistemlerin evrimi. CRC Basın.