Opprinnelsen til hovedcellens teorier (Prokaryot og Eukaryota)

Han Celleopprinnelse stammer tilbake til mer enn 3.500 millioner år gammel. Måten disse funksjonelle enhetene har sin opprinnelse har vekket forskernes nysgjerrighet i flere århundrer.

Livets opprinnelse per se Vin ledsaget av cellens opprinnelse. I et primitivt miljø var miljøforholdene veldig forskjellige fra de vi observerte i dag. Oksygenkonsentrasjonen var praktisk talt null, og i atmosfæren dominerte en annen gasskomposisjon.

Kilde: Pixabay.com

Ulike opplevelser i laboratoriet har bevist at under jordens første miljøforhold er det mulig å polymerisering av flere egenskaper som er karakteristiske for organiske systemer, nemlig: aminosyrer, sukker, etc.

Et molekyl med katalytisk kapasitet og for å gjenskape seg selv (potensielt, et RNA) kan låses i en fosfolipidmembran, og danne de første primitive prokaryote celler, som utviklet seg etter de darwinistiske prinsippene.

På samme måte blir opprinnelsen til den eukaryote cellen vanligvis forklart ved bruk av endosimbiotisk teori. Denne ideen støtter at en stor bakterie svelget en mindre og over tid oppsto organellene som vi kjenner i dag (kloroplaster og mitokondrier).

[TOC]

Cellteori

Celle Det er et begrep som kommer fra den latinske roten Cellula, Hva betyr hull. Dette er de funksjonelle og strukturelle enhetene til levende vesener. Begrepet ble først brukt i det syttende århundre av forsker Robert Hooke, da han undersøkte et korkark under lyset av mikroskopet og observerte en slags celler.

Med denne oppdagelsen var flere forskere - som fremhever bidragene fra Theodor Schwann og Matthias Schleiden - interessert i den mikroskopiske strukturen i levende materie. På denne måten er en av de viktigste søylene i biologi født: Cellteori.

Teorien argumenterer for at: (a) alle organiske vesener er sammensatt av celler; (b) celler er livets enhet; (c) De kjemiske reaksjonene som støtter livet oppstår innenfor cellens grenser og (d) alt liv kommer fra livet.

Dette siste postulatet er oppsummert i den berømte Rudolf Virchow -setningen: “Omnis Cellula E Cellula” - Alle celler stammer fra andre eksisterende celler. Men hvor kom den første cellen fra? Neste vil vi beskrive hovedteoriene som søker å forklare opprinnelsen til de første cellulære strukturene.

Evolusjon av den prokaryote cellen

Livets opprinnelse er et fenomen som er nært knyttet til cellens opprinnelse. På jorden er det to cellulære livsformer: prokaryoter og eukaryoter.

Begge avstamninger skiller seg i utgangspunktet med tanke på deres kompleksitet og struktur, og er de eukaryote organismer større og komplekse. Dette betyr ikke at prokaryoter er enkle - et enkelt prokaryotisk byrå er en organisert og intrikat agglomerering av forskjellige molekylære komplekser.

Kan tjene deg: Parietalceller: Kjennetegn, histologi, funksjoner, sykdommer

Utviklingen av begge grenene av livet er et av de mest spennende spørsmålene i biologiens verden.

Kronologisk anslås det at livet har 3.500 til 3.800 millioner år gammel. Dette dukket opp omtrent 750 millioner år etter landdannelse.

Evolusjon av de første livsstilene: Millers eksperimenter

I begynnelsen av 20 -årene kan ideen om at organiske makromolekyler kunne polymerisere spontant under miljøforholdene i en primitiv atmosfære - med lave oksygenkonsentrasjoner og høye konsentrasjoner av samkonsentrasjoner,₂ og n₂, I tillegg til en serie gasser som H₂, H₂S, og co.

Det antas at den hypotetiske primitive atmosfæren ga et reduserende miljø, som sammen med en energikilde (som sollys eller elektriske støt) la de gunstige forholdene for polymerisering av organiske molekyler.

Denne teorien ble eksperimentelt bekreftet i 1950 av forsker Stanley Miller under studiene hans.

Behov for et molekyl med egenapplikasjon og katalyseegenskaper: RNAs verden

Etter å ha spesifisert de nødvendige betingelsene for dannelse av molekylene som vi finner i alle levende vesener, er det nødvendige nukleotider i DNA -molekylet.

Til dags dato er den beste kandidaten for dette molekylet RNA. Det var først i 1980 da forskere Sid Altman og Tom Cech oppdaget de katalytiske egenskapene til denne nukleinsyren, inkludert polymerisering av nukleotider - kritisk trinn for utviklingen av liv og celler.

Av disse grunner antas det at livet begynte å bruke RNA som genetisk materiale, og ikke DNA som de gjør det store flertallet av nåværende former.

Begrensning av livsbarrierer: fosfolipider

Når makromolekylene og molekylet som er i stand til å lagre informasjon og gjenskape i seg selv oppnås, er eksistensen av en biologisk membran som bestemmer grensene mellom levende og det ekstracellulære miljøet nødvendig. Evolusjonært markerte dette trinnet opprinnelsen til de første cellene.

Det antas at den første cellen oppsto fra et RNA -molekyl som ble låst av en membran sammensatt av fosfolipider. De sistnevnte er amfipatiske molekyler, noe som betyr at en del er hydrofil (vannløselig) og den gjenværende andre er hydrofob (ikke oppløselig i vann).

Når fosfolipider blir oppløst i vann, har de evnen til å tilsette spontant og danne et lipid -dobbeltlag. De polare hodene er gruppert og ser på det vandige miljøet og hydrofobe haler inne, i kontakt med hverandre.

Kan tjene deg: basofiler: egenskaper, morfologi, funksjoner, sykdommer

Denne barrieren er termodynamisk stabil og skaper et rom som gjør at cellecellen kan skilles.

Med tidens gang fortsatte RNA låst inne i lipidmembranen sin evolusjonære kurs etter de darwinske mekanismene - til de presenterer komplekse prosesser som proteinsyntese.

Evolusjon av metabolisme

Når disse primitive cellene ble dannet, begynte utviklingen av metabolske ruter som vi vet i dag. Det mest plausible scenariet for opprinnelsen til de første cellene er havet, så de første cellene var i stand til å skaffe mat og energi direkte fra miljøet.

Da maten begynte å knappe, skulle visse cellevarianter vises med alternative metoder for å skaffe mat og generere energi som lar dem fortsette replikasjonen.

Generering og kontroll av cellemetabolismen er uunnværlig for deres kontinuitet. Faktisk er de viktigste metabolske traséene vidt bevart blant nåværende organismer. For eksempel utfører både en bakterie og en pattedyr glykolyse.

Det har blitt foreslått at energiproduksjon utviklet seg i tre stadier, og startet med glykolyse, etterfulgt av fotosyntese og slutter med oksidativ metabolisme.

Ettersom det primitive miljøet manglet oksygen, er det sannsynlig at de første metabolske reaksjonene dispenserte med det.

Euchy celleutvikling

Cellene var bare prokaryoter til rundt 1.500 millioner år. På dette stadiet dukket de første cellene opp med en ekte kjerne og organeller selv. Den mest fremragende teorien i litteraturen som forklarer utviklingen av organeller er endosimbiotisk teori (Endo betyr internt).

Organismer er ikke isolert i miljøet. Biologiske samfunn har flere interaksjoner, både antagonister og synergister. Et begrep paraply som brukes til forskjellige interaksjoner er Symbiose - tidligere bare brukt til gjensidige forhold mellom to arter.

Interaksjonene mellom organismer har viktige evolusjonære konsekvenser, og det mest dramatiske eksemplet på dette faktum er endosimbiotisk teori, som opprinnelig ble foreslått av den amerikanske forskeren Lynn Margulis på 80 -tallet.

Postulater av endosimbiotisk teori

I følge denne teorien var noen eukaryoter - som kloroplaster og mitokondrier - opprinnelig prokaryote livsorganisasjoner. På et tidspunkt i evolusjonen ble en prokaryota oppslukt av en større, men ble ikke fordøyd. I stedet overlevde han og ble fanget inne i den største kroppen.

I tillegg til overlevelse synkroniserte reproduksjonstidene mellom begge organismer, og klarer å gå til påfølgende generasjoner.

Når det. Når det.

Kan tjene deg: Polysom

Imidlertid er den potensielle identiteten til den større vertsorganismen et åpent spørsmål i litteraturen.

Den prokaryote organismen mistet celleveggen, og gjennom hele evolusjonen led de relevante modifikasjonene som oppsto de moderne organellene. Dette er i hovedsak endosimbiotisk teori.

Bevis for endosimbiotisk teori

Det er for øyeblikket flere fakta som støtter endosimbiose -teori, nemlig: (a) størrelsen på nåværende mitokondrier og kloroplaster er lik den for prokaryoter; (b) Disse organellene har sitt eget genetiske materiale og syntetiserer en del av proteinene, selv om de ikke er helt uavhengige av kjernen og (c) det er flere biokjemiske likheter mellom begge biologiske enheter.

Fordeler med å være eukaryotisk

Utviklingen av eukaryote celler er assosiert med en serie fordeler fremfor prokaryoter. Økningen i størrelse, kompleksitet og avdeling tillot den raske utviklingen av nye biokjemiske funksjoner.

Etter ankomsten av den eukaryote cellen kom multicellularitet. Hvis en celle "ønsker" å glede seg over fordelene med større størrelse, kan den ikke bare vokse, siden celleoverflaten må være stor i forhold til volumet.

Dermed klarte organismer med mer enn en celle å øke størrelsen og fordele oppgavene mellom de flere cellene som komponerer dem.

Referanser

1. Altstein, a. D. (2015). Progenhypotesen: nukleoproteinverdenen og hvordan livet begynte. Biologi direkte, 10, 67.
2. Anderson, s. W. (1983). Antydet modell for prebiotisk evolusjon: bruk av kaos. Proceedings of the National Academy of Sciences, 80(11), 3386-3390.
3. AUDESIRK, T., AUDESIRK, g., & Byers, B. OG. (2003). Biologi: Livet på jorden. Pearson Education.
4. Campbell, a. N., & Reece, J. B. (2005). biologi. Pan -American Medical Editorial.
5. Rekkevidde, m. (2007). Biologi 1: En konstruktivistisk tilnærming. Pearson Education.
6. Hogeweg, p., & Takeuchi, n. (2003). Valg av flere nivåer i modeller av prebiotisk evolusjon: rom og romlig selvorganisering. Opprinnelse av liv og evolusjon av biosfæren, 33(4-5), 375-403.
7. Lazcano, a., & Miller, S. L. (nitten nittiseks). Opprinnelsen og den tidlige utviklingen av livet: prebiotisk kjemi, pre-RNA-verden og tid. Celle, 85(6), 793-798.
8. McKenney, k., & Alfonzo, J. (2016). Fra prebiotika til probiotika: Evolusjonen og funksjonene til tRNA -modifikasjoner. Liv, 6(1), 13.
9. Schrum, J. P., Zhu, t. F., & Szostak, J. W. (2010). Opprinnelsen til cellulært liv. Kald vårhavnperspektiver i biologi, A002212.
10. Silvestre, d. TIL., & Fontanari, J. F. (2008). Pakkemodeller og informasjonskrisen for prebiotisk evolusjon. Journal of Theoretical Biology, 252(2), 326-337.
11. Stano, s., & Mavelli, f. (2015). Protocells modeller i opprinnelse av liv og syntetisk biologi. Liv, 5(4), 1700-1702.