Första multicellulära organismers ursprung, egenskaper, formation och utveckling

den första multicellulära organismer, Enligt en av de mest accepterade hypoteserna började de gruppera sig i kolonier eller i symbiotiska relationer. Med tiden gick samspelet mellan kolonnens medlemmar att vara kooperativt och fördelaktigt för alla.

Gradvis har varje cell genomgått en specialiseringsprocess för specifika uppgifter, vilket ökar graden av beroende med sina partner. Detta fenomen var avgörande för evolutionen, vilket möjliggjorde förekomsten av komplexa varelser, ökar deras storlek och medger olika organsystem.

Multicellulära organismer är organismer som består av flera celler - som djur, växter, vissa svampar etc. För närvarande finns det flera teorier för att förklara ursprunget för multicellulära varelser baserat på unicellulära livsformer som senare grupperas.

index

• 1 Varför är multicellulära organismer?
  • 1.1 Cellstorlek och ytvolymförhållande (S / V)
  • 1.2 En mycket stor cell har en begränsad utbytesyta
  • 1.3 Fördelar med att vara en multicellulär organism
  • 1.4 Nackdelar med att vara en multicellulär organism
• 2 Vad var de första multicellulära organismerna?
• 3 Evolution av multicellulära organismer
  • 3.1 Kolonial och symbiotisk hypotes
  • 3.2 Hypotes av syncytium
• 4 Ursprung av multicellulära organismer
• 5 referenser

Varför är multicellulära organismer?

Övergången från encelliga till multicellulära organismer är en av de mest spännande och diskuterade frågorna bland biologer. Men innan vi diskuterar de möjliga scenarierna som gav upphov till multicellularitet måste vi fråga oss varför det är nödvändigt eller fördelaktigt att vara en organism bestående av många celler.

Cellstorlek och ytvolymförhållande (S / V)

En genomsnittlig cell som ingår i en grönsaks eller djurets kropp är mellan 10 och 30 mikrometer i diameter. En organism kan inte öka i storlek helt enkelt genom att utvidga storleken på en enda cell på grund av den begränsning som åläggs av förhållandet mellan yta och volym.

Olika gaser (såsom syre och koldioxid), joner och andra organiska molekyler för att in och lämna cellen, piercing den yta som begränsas av en plasmamembran.

Därifrån måste det spridas genom hela volymen av cellen. Således är förhållandet mellan yta 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 denna resonemang kan vi dra slutsatsen att växlingsytan minskar proportionellt till ökningen av cellstorleken. Låt oss exempelvis använda en 4 cm kub, med en volym på 64 cm³ och ytan 96 cm². Förhållandet blir 1,5 / 1.

Om vi ​​däremot tar samma kub och delar upp den i 8 kuber med två centimeter blir förhållandet 3/1.

Därför, om en organism ökar i storlek, vilket är fördelaktigt i flera avseenden, såsom födosök, locomotion eller fly rovdjur, sker bäst genom att öka antalet celler och bibehålla en lämplig yta för utbytesprocesser.

Fördelar med att vara en multicellulär organism

Fördelarna med att vara en multicellulär organism går utöver den enda ökningen i storlek. Multicellulariteten möjliggjorde ökningen av den biologiska komplexiteten och bildandet av nya strukturer.

Detta fenomen möjliggjorde utvecklingen av mycket sofistikerade samarbetsvägar och komplementaritetsbeteenden mellan de biologiska enheter som utgör systemet.

Nackdelar med att vara en multicellulär organism

Trots dessa fördelar finner vi exempel - som i flera olika svamparter - av förlusten av multicellularitet, som återvänder till ancestral tillståndet av encelliga varelser.

När samarbetssystem misslyckas mellan organismens celler kan negativa konsekvenser genereras. Det mest illustrativa exemplet är cancer. Det finns emellertid flera sätt som i de flesta fall lyckas säkerställa samarbete.

Vad var de första multicellulära organismerna?

Början av flercellighet har spårats till en mycket avlägset förflutet, mer än 1000 miljoner år sedan, enligt vissa författare (t.ex. Selden & Nudds, 2012).

Eftersom övergångsformer har varit dåligt i fossila fynd, lite är känt om dessa och fysiologi, ekologi och evolution, hindrar arbetet med att utveckla en rekonstruktion av den begynnande flercellighet.

Det är faktiskt inte känt om dessa första fossiler var djur, växter, svampar eller någon av dessa härdar. Fossilerna kännetecknas av att de är planorganismer, med en hög yta / volym.

Utveckling av multicellulära organismer

Eftersom multicellulära organismer består av flera celler, bör det första steget i den evolutionära utvecklingen av detta tillstånd vara gruppering av celler. Detta kan hända på olika sätt:

Kolonial och symbiotisk hypotes

Dessa två hypoteser föreslår att den ursprungliga förfäderna av multicellulära varelser var kolonier eller unicellulära varelser som etablerat symbiotiska relationer med varandra.

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

Övergången av varelser som består av en enda cell till multicellulära organismer innefattar flera steg. Den första är den gradvisa arbetsfördelningen inom de celler som arbetar tillsammans. Vissa tar somatiska funktioner, medan andra blir reproduktiva element.

Således blir varje cell mer beroende av sina grannar och får specialisering i en viss uppgift. Urvalet gynnade organismerna som gruppades i dessa primitiva kolonier över de som var ensamma.

Idag söker forskarna de möjliga förutsättningarna som ledde till bildandet av dessa grupper och orsakerna som kan leda till att gynna dem - mot unicellulära former. Koloniala organismer används som kan minnas förfädernas hypotetiska kolonier.

Syncitio-hypotesen

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

Ursprung av multicellulära organismer

Mycket tyder på att för närvarande hanterar flercelliga tillstånd oberoende dök upp i mer än 16 linjer i eukaryoter inklusive djur, växter och svampar.

Tillämpning av ny teknik, såsom genomik och förståelse av de fylogenetiska relationer tillåtna flercellighet föreslå en gemensam väg följt, med början med co-alternativet av vidhäftningsrelaterade gener. Skapandet av dessa kanaler uppnådde kommunikation mellan celler.

referenser

1. Brunet, T., & King, N. (2017). Ursprunget för dyrs multicellularitet och celldifferentiering. Utvecklingscell, 43(2), 124-140.
2. Curtis, H., & Schnek, A. (2008). Curtis. biologi. Ed. Panamericana Medical.
3. Knoll, A.H. (2011). De multipla ursprunget för komplex multicellularitet. Årlig granskning av jord och planetvetenskap, 39, 217-239.
4. Michod, R.E., Viossat, Y., Solari, C.A., Hurand, M., & Nedelcu, A.M. (2006). Livshistoriautveckling och multicellularitetens ursprung. Journal of theoretical biology, 239(2), 257-272.
5. Ratcliff, W.C., Denison, R.F., Borrello, M., & Travisano, M. (2012). Experimentell utveckling av multicellularitet. Förlopp av National Academy of Sciences, 109(5), 1595-1600.
6. Roze, D., & Michod, R. E. (2001). Mutation, val av flera nivåer, och utvecklingen av propagulestorlek under ursprung av multicellularitet. Den amerikanska naturalisten, 158(6), 638-654.
7. Selden, P., & Nudds, J. (2012). Utveckling av fossila ekosystem. CRC Press.