Celleudviklingsteorier om cellernes oprindelse

Det celleudvikling det repræsenterer alle de fysiske og kemiske ændringer, der gav anledning til de meget organiserede og komplekse strukturer, som vi kender som "celler". Men selvom der er gjort meget formodninger om det, vides det stadig ikke nøjagtigt, hvordan de blev dannet..

Celler er de grundlæggende basisenheder for alle levende ting på jorden. Der er to markant forskellige celletyper i naturen: prokaryote celler og eukaryote celler..

Prokaryote celler mangler indre membransystemer og danner altid encellede organismer, i mellemtiden er eukaryote celler mere komplekse, da de har indre membranrum og kan danne både encellede og multicellulære levende væsener..

Selvom de kan være meget forskellige, er alle celler karakteriseret ved at være omgivet af en membran, der har molekyler af genetisk materiale inde i dem, der giver den nødvendige information til at producere alle de cellulære komponenter og formere sig for at give anledning til en anden celle..

Den vigtigste vigtige opgave for evolutionære biologer er demonstrationen af ​​udviklingen af ​​to grundlæggende aspekter for cellulært liv:

• Hvordan blev mekanismen til selvreplikation af molekyler såsom deoxyribonukleinsyre (DNA, genetisk materiale) dannet?
• Hvordan opstod cellemembraner for at adskille stofskiftet i dannelsen af ​​de første celler fra miljøet??

Begge spørgsmål forbliver åbne i dag, da evolutionære biologer kun har lavet nogle få slutninger i denne henseende uden nogen succes fra eksperimentel demonstrations synspunkt..

Hvordan opstod cellerne?

De mest accepterede teorier foreslår, at begyndelsen af ​​cellulær udvikling fandt sted med oprindelsen af ​​nukleinsyretype molekyler, der er i stand til at replikere (DNA og RNA).

Disse hypoteser, samlet kendt som "RNA-verdenen", "den primære bouillon" eller den "primitive bouillon", er baseret på det faktum, at ribonukleinsyre (RNA) polymerer med autokatalytisk kapacitet til at producere nye korte RNA-fragmenter er blevet observeret..

Ifølge disse teorier er det sandsynligt, at der er dannet ribonukleinsyrer, nukleotider, aminosyrer, enkle sukkerarter og nogle fosfatforbindelser mange gange på jorden.

Selvom mange af disse forbindelser helt sikkert blev nedbrudt uden at gå meget længere, menes det i øjeblikket, at det kan have været tilfældet, at molekyler med evnen til at replikere kom ind i lipid "bobler" og kunne fortsætte med deres autokatalytiske aktivitet fra "fødevaren" opnået fra andre molekyler, der også var lukket inde i disse bobler.

Det foreslås, at disse bobler senere kunne opdeles i to på grund af overfladespændingskræfter, hvor hver "datter" opretholder sin interne autokatalytiske aktivitet. Kompleksiteten af ​​disse bobler kunne have antydet evnen til at fodre med sollys og nogle kulstofforbindelser.

Disse "præcellulære" processer skal have fundet sted på jorden i hundreder af millioner af år, i løbet af hvilken tid forskellige "protoceller" sandsynligvis opstod og slukkede, idet de positivt valgte dem, der kunne reproducere og fodre effektivt..

Således ville protocellerne, der stammer fra naturlig selektion, der virker i hundreder af millioner af år, være forfædrene eller de mest primitive former for de ultra-komplekse og organiserede celler, som vi kender i dag, og som danner alle levende væsener..

Prokaryotisk celleudvikling

Sandsynligvis var de første produkter af cellulær oprindelse prokaryote celler, prokaryoter eller bakterier, som de er almindeligt kendt; da det menes, at disse beboede jorden omkring to milliarder år før alle eukaryote organismer.

I løbet af disse to milliarder år transformerede de første prokaryote organismer kontinuerligt jordens overflade og atmosfære. Disse mikroorganismer specialiserede deres stofskifte for at opnå energi fra de forbindelser, der var rigelige på planeten på det tidspunkt..

Denne "specialisering" var mulig takket være udviklingen af ​​metaboliske processer såsom gæring, fotosyntese, fiksering af atmosfærisk kvælstof og brugen af ​​ilt i åndedræt osv. Disse evner udviklet af bakterier var kun mulige takket være tre hovedprocesser:

• Overførsel af information fra en organisme til en anden gennem arv af genetiske informationsmolekyler: deoxyribonukleinsyre (DNA) og ribonukleinsyre (RNA); hvilket tillod dem at udvikle kopier af sig selv over tid.
• Den vandrette overførsel af genetisk materiale gennem små DNA-molekyler kendt som plasmider, som gør det muligt for bakterier at tilpasse sig ugunstige miljøforhold på kort tid.
• Det tætte samarbejde eller symbiose, der kunne have fundet sted mellem bakterier med forskellige egenskaber, hvilket muligvis gjorde det muligt for dem at imødegå miljømæssige udfordringer i miljøet, hvilket uafhængigt er meget sandsynligt, at de ikke ville have været i stand til at imødegå.

Alle disse egenskaber sammen med det tætte samarbejde mellem bakterier var, hvad der sandsynligvis gav anledning til eukaryote celler..

Evolution af eukaryote celler

På nuværende tidspunkt er der stadig tvivl om oprindelsen af ​​eukaryote celler. Den hypotese, som forskerne mest accepterer, er imidlertid "endosymbiosis", der opstod fra opdagelsen af ​​deoxyribonukleinsyre (DNA) -molekyler i mitokondrierne i eukaryote celler..

Med disse oplysninger udledte evolutionære biologer, at efterkommerne af bakterier, der levede for omkring tre milliarder år siden i primitive have, på en eller anden måde smeltede eller opslugte andre mikroorganismer..

Dette ser ud til at være "understøttet" af egenskaberne ved mitokondrie-division, som reproducerer direkte ved binær fission og på forskellige tidspunkter end celledeling i eukaryote celler..

Det menes, at den opslugte organisme var den første "protomytochondria" af eukaryoter, og at den forsynede den opslugende organisme med et affalds eliminationssystem og en energikilde fra ilt, mens "protomytochondria" fik mad og ly..

Denne "endosymbiose" -mekanisme er beskrevet som en pludselig evolutionær mekanisme, som i få tilfælde kunne have fundet sted med succes og permanent..

Symbiosen mellem mikroorganismer for at danne nye organismer sammen er måske den vigtigste forandringskraft på jorden og, der finder sted i millioner af år i træk, kunne have skabt den store mangfoldighed af former, som vi observerer i alle de eukaryote celler.

Cellularudvikling har foregået i lang tid; I modsætning hertil har forskere kun få årtier fokuseret på at besvare spørgsmålene i forbindelse med denne proces, og mange er af den opfattelse, at det er sandsynligt, at den eksperimentelle demonstration af cellulær udvikling inden slutningen af ​​det 21. århundrede kunne nås..

Referencer

1. Gould, S. J. (1994). Udviklingen af ​​liv på jorden. Scientific American, 271 (4), 84-91.
2. Gould, S. J. (1995). 'Hvad er livet?' som et problem i historien.
3. Gray, M. W. (2017). Lynn Margulis og endosymbiont-hypotesen: 50 år senere. Molekylærbiologi af cellen, 28 (10), 1285-1287.
4. Margulis, L., og Chapman, M. J. (1998). Endosymbioses: cyklisk og permanent i evolution. Tendenser i mikrobiologi, 6 (9), 342-345.
5. Martin, W. F., Garg, S. og Zimorski, V. (2015). Endosymbiotiske teorier for eukaryot oprindelse. Filosofiske transaktioner fra Royal Society B: Biological Sciences, 370 (1678), 20140330.