Eerste multicellulaire organismen oorsprong, kenmerken, formatie en evolutie

de eerste meercellige organismen, Volgens een van de meest geaccepteerde hypothesen, begonnen ze zich te groeperen in koloniën of in symbiotische relaties. Met het verstrijken van de tijd begonnen de interacties tussen de leden van de kolonie coöperatief en gunstig voor iedereen te worden.

Geleidelijk aan onderging elke cel een specialisatieproces voor specifieke taken, waardoor de mate van afhankelijkheid met hun partners toenam. Dit fenomeen was cruciaal in de evolutie, waardoor het bestaan ​​van complexe wezens mogelijk werd, hun grootte toenam en verschillende orgaansystemen werden toegelaten.

Meercellige organismen zijn organismen die uit verschillende cellen bestaan ​​- zoals dieren, planten, sommige schimmels, enz. Momenteel zijn er meerdere theorieën om de oorsprong van meercellige wezens te verklaren op basis van eencellige levensvormen die later werden gegroepeerd.

index

• 1 Waarom zijn multicellulaire organismen?
  • 1.1 Celgrootte en oppervlaktevolumeverhouding (S / V)
  • 1.2 Een zeer grote cel heeft een beperkt uitwisselingsoppervlak
  • 1.3 Voordelen van een meercellig organisme
  • 1.4 Nadelen van het zijn van een meercellig organisme
• 2 Wat waren de eerste meercellige organismen?
• 3 Evolutie van meercellige organismen
  • 3.1 Koloniale en symbiotische hypothese
  • 3.2 Hypothese van syncytium
• 4 Oorsprong van meercellige organismen
• 5 Referenties

Waarom zijn multicellulaire organismen?

De overgang van eencellige naar meercellige organismen is een van de meest opwindende en besproken vragen van biologen. Voordat we echter de mogelijke scenario's die aanleiding gaven tot multicellulariteit bespreken, moeten we ons afvragen waarom het noodzakelijk of nuttig is om een ​​organisme te zijn dat uit vele cellen bestaat.

Celgrootte en oppervlaktevolumeverhouding (S / V)

Een gemiddelde cel die deel uitmaakt van het lichaam van een plant of dier heeft een diameter van 10 tot 30 micrometer. Een organisme kan niet groter worden door simpelweg de grootte van een enkele cel te vergroten vanwege de beperking die wordt veroorzaakt door de relatie tussen oppervlakte en volume.

Verschillende gassen (zoals zuurstof en koolstofdioxide), ionen en andere organische moleculen moeten de cel binnenkomen en verlaten, waarbij ze het oppervlak oversteken dat wordt begrensd door een plasmamembraan.

Vanaf daar moet het zich door het hele volume van de cel verspreiden. Dus de relatie tussen oppervlakte en volume is lager in grote cellen, als we het vergelijken met dezelfde parameter in grotere cellen.

Een zeer grote cel heeft een beperkt uitwisselingsoppervlak

Na deze redenering kunnen we tot de conclusie komen dat het uitwisselingsoppervlak evenredig afneemt met de toename in celgrootte. Laten we als voorbeeld een kubus van 4 cm gebruiken, met een volume van 64 cm³ en oppervlak 96 cm². De verhouding is 1,5 / 1.

Als we daarentegen dezelfde kubus nemen en deze verdelen in 8 kubussen van twee centimeter, is de verhouding 3/1.

Daarom, als een organisme zijn grootte vergroot, wat gunstig is in verschillende aspecten, zoals in de zoektocht naar voedsel, voortbeweging of ontsnapping naar roofdieren, heeft het de voorkeur om dit te doen door het aantal cellen te vergroten en zo een geschikt oppervlak te behouden voor uitwisselingsprocessen.

Voordelen van een meercellig organisme

De voordelen van een meercellig organisme zijn meer dan alleen maar groter worden. De multicellulariteit maakte de toename van de biologische complexiteit en de vorming van nieuwe structuren mogelijk.

Dit fenomeen maakte de evolutie mogelijk van zeer geavanceerde samenwerkingspaden en complementariteitsgedrag tussen de biologische entiteiten waaruit het systeem bestaat.

Nadelen van het zijn van een meercellig organisme

Ondanks deze voordelen vinden we voorbeelden - zoals in verschillende soorten schimmels - van het verlies van multicellulariteit, terugkeren naar de voorouderlijke toestand van eencellige wezens.

Wanneer samenwerkingssystemen falen tussen de cellen van het organisme, kunnen negatieve gevolgen worden gegenereerd. Het meest illustratieve voorbeeld is kanker. Er zijn echter meerdere manieren om in de meeste gevallen te zorgen voor samenwerking.

Wat waren de eerste meercellige organismen?

Het begin van multicellulariteit is terug te voeren op een zeer afgelegen verleden, meer dan 1000 miljoen jaar geleden, volgens sommige auteurs (bijvoorbeeld Selden & Nudds, 2012).

Omdat de overgangsvormen slecht geconserveerd zijn in het fossielenarchief, is er weinig bekend over hen en de fysiologie, ecologie en evolutie, waardoor het proces van het uitwerken van een reconstructie van de beginnende multicellulariteit moeilijk is..

Het is zelfs niet bekend of deze eerste fossielen dieren, planten, schimmels of een van deze lijnen waren. De fossielen worden gekenmerkt door vlakke organismen, met een hoog oppervlak / volume.

Evolutie van multicellulaire organismen

Aangezien multicellulaire organismen uit verschillende cellen zijn samengesteld, moet de eerste stap in de evolutionaire evolutie van deze aandoening de groepering van cellen zijn. Dit kan op verschillende manieren gebeuren:

Koloniale en symbiotische hypothese

Deze twee hypotheses stellen voor dat de oorspronkelijke voorouder van meercellige wezens koloniën of eencellige wezens waren die symbiotische relaties met elkaar vormden.

Het is nog niet bekend of het aggregaat is gevormd uit cellen met een verschillende genetische identiteit (zoals een biofilm of biofilm) of stam- en dochtercellen - genetisch identiek. De laatste optie is meer mogelijk, omdat in de gerelateerde cellen genetische belangenconflicten worden vermeden.

De overgang van wezens die bestaan ​​uit een enkele cel tot multicellulaire organismen omvat verschillende stappen. De eerste is de geleidelijke taakverdeling binnen de cellen die samenwerken. Sommigen nemen somatische functies, terwijl anderen de reproductieve elementen worden.

Zo wordt elke cel afhankelijker van zijn buren en krijgt specialisatie in een bepaalde taak. De selectie begunstigde de organismen die in deze primitieve koloniën waren gegroepeerd over die organismen die solitair bleven.

Tegenwoordig zoeken de onderzoekers naar de mogelijke omstandigheden die hebben geleid tot de vorming van deze groepen en de oorzaken die hen kunnen begunstigen - in het licht van eencellige vormen. Er worden koloniale organismen gebruikt die de voorouderlijke hypothetische koloniën kunnen onthouden.

Syncitio-hypothese

Een syncytium is een cel die meerdere kernen bevat. Deze hypothese suggereert de vorming van interne membranen in een voorouderlijk syncytium, waardoor de ontwikkeling van meerdere compartimenten binnen een enkele cel mogelijk wordt.

Oorsprong van multicellulaire organismen

Het bewijs dat momenteel wordt gebruikt, geeft aan dat de multicellulaire aandoening onafhankelijk in meer dan 16 eukaryotische lijnen, inclusief dieren, planten en schimmels, verscheen..

De toepassing van nieuwe technologieën zoals genomica en het begrip van fylogenetische relaties hebben ons in staat gesteld te suggereren dat multicellulariteit een gemeenschappelijk pad volgde, te beginnen met de co-optatie van genen gerelateerd aan therapietrouw. Het creëren van deze kanalen bewerkstelligde communicatie tussen cellen.

referenties

1. Brunet, T., & King, N. (2017). De oorsprong van dierlijke multicellulariteit en celdifferentiatie. Ontwikkelingscel, 43(2), 124-140.
2. Curtis, H., & Schnek, A. (2008). Curtis. biologie. Ed. Panamericana Medical.
3. Knoll, A. H. (2011). De meervoudige oorsprong van complexe multicellulariteit. Jaaroverzicht van de aardse en planetaire wetenschappen, 39, 217-239.
4. Michod, R.E., Viossat, Y., Solari, C.A., Hurand, M., & Nedelcu, A.M. (2006). Levensgeschiedenisevolutie en de oorsprong van multicellulariteit. Journal of theoretical biology, 239(2), 257-272.
5. Ratcliff, W.C., Denison, R.F., Borrello, M., & Travisano, M. (2012). Experimentele evolutie van multicellulariteit. Proceedings van de National Academy of Sciences, 109(5), 1595-1600.
6. Roze, D., & Michod, R. E. (2001). Mutatie, multilevel selectie en de evolutie van propagule-grootte tijdens de oorsprong van multicellulariteit. De Amerikaanse naturalist, 158(6), 638-654.
7. Selden, P., & Nudds, J. (2012). Evolutie van fossiele ecosystemen. CRC Press.