Celle evolusjonsteorier om opprinnelsen til celler

De celleutvikling den representerer alle de fysiske og kjemiske endringene som ga opphav til de svært organiserte og komplekse strukturer som vi kjenner som "celler". Imidlertid, selv om mye antagelser er gjort om det, er det fortsatt ikke kjent nøyaktig hvordan de ble dannet..

Celler er de grunnleggende baseenhetene til alle levende ting på jorden. Det er to markant forskjellige celletyper i naturen: prokaryote celler og eukaryote celler..

Prokaryote celler mangler indre membransystemer og danner alltid encellede organismer, i mellomtiden er eukaryote celler mer komplekse, siden de har indre membranrom og kan danne både encellede og flercellede levende vesener..

Selv om de kan være veldig forskjellige, er alle cellene preget av å være omgitt av en membran, med molekyler av genetisk materiale som gir nødvendig informasjon for å produsere alle cellulære komponenter og formere seg for å gi opphav til en annen celle..

Den viktigste viktige oppgaven for evolusjonsbiologer er demonstrasjonen av utviklingen av to grunnleggende aspekter for mobillivet:

• Hvordan ble mekanismen for selvreplikasjon av molekyler som deoksyribonukleinsyre (DNA, genetisk materiale) dannet?
• Hvordan oppsto cellemembraner for å skille metabolismen i dannelsen av de første cellene fra omgivelsene??

Begge spørsmålene forblir åpne i dag, ettersom evolusjonære biologer bare har gjort noen få konklusjoner i denne forbindelse, uten noen suksess fra eksperimentell demonstrasjon..

Hvordan oppsto cellene?

De mest aksepterte teoriene foreslår at begynnelsen på cellulær evolusjon skjedde med opprinnelsen til nukleinsyretype molekyler som er i stand til å replikere (DNA og RNA).

Disse hypotesene, samlet kjent som "RNA-verdenen", "primal buljong" eller "primitive buljong", er basert på det faktum at ribonukleinsyre (RNA) polymerer med autokatalytisk kapasitet til å produsere nye korte RNA-fragmenter er observert..

I følge disse teoriene er det sannsynlig at det har blitt dannet ribonukleinsyrer, nukleotider, aminosyrer, enkle sukkerarter og noen fosfatforbindelser mange ganger på jorden..

Selv om sikkert mange av disse forbindelsene ble nedbrutt uten å gå mye lenger, antas det for øyeblikket at det kan ha vært slik at molekyler med evnen til å replikere kom inn i lipid "bobler" og kunne fortsette med sin autokatalytiske aktivitet fra "maten" hentet fra andre molekyler som også var innesluttet i disse boblene.

Det foreslås at disse boblene senere kan deles i to på grunn av overflatespenningskrefter, hver "datter" opprettholder sin interne autokatalytiske aktivitet. Kompleksiteten til disse boblene kunne ha antydet muligheten til å mate sollys og noen karbonforbindelser.

Disse "precellular" -prosessene må ha skjedd på jorden i hundrevis av millioner av år, i løpet av hvilken tid forskjellige "protoceller" sannsynligvis oppsto og slukket, og valgte positivt de som var i stand til å reprodusere og mate effektivt..

Dermed vil protocellene som skyldes naturlig seleksjon i hundrevis av millioner av år være forfedrene eller de mest primitive formene til de ultra-komplekse og organiserte cellene vi kjenner i dag, som danner alle levende vesener..

Prokaryotisk celleutvikling

Sannsynligvis var de første produktene av cellulær opprinnelse prokaryote celler, prokaryoter eller bakterier, som de er kjent; siden det antas at disse bebod jorden omtrent to milliarder år før alle eukaryote organismer.

I løpet av de to milliardene årene transformerte de første prokaryote organismer kontinuerlig jordens overflate og atmosfære. Disse mikroorganismene spesialiserte metabolismen for å skaffe energi fra forbindelsene som var rikelig på planeten på den tiden..

Denne "spesialiseringen" var mulig takket være utviklingen av metabolske prosesser som gjæring, fotosyntese, fiksering av atmosfærisk nitrogen og bruk av oksygen i respirasjon, etc. Disse evnene utviklet av bakterier var bare mulig takket være tre hovedprosesser:

• Overføring av informasjon fra en organisme til en annen gjennom arv av genetiske informasjonsmolekyler: deoksyribonukleinsyre (DNA) og ribonukleinsyre (RNA); som tillot dem å utvikle kopier av seg selv over tid.
• Den horisontale overføringen av genetisk materiale gjennom små DNA-molekyler kjent som plasmider, som gjør det mulig for bakterier å tilpasse seg ugunstige miljøforhold på kort tid.
• Det tette samarbeidet eller symbiosen som kunne ha skjedd mellom bakterier med forskjellige egenskaper, noe som muligens gjorde det mulig for dem å møte miljøutfordringene i miljøet, noe som det uavhengig er veldig sannsynlig at de ikke hadde vært i stand til å møte.

Alle disse egenskapene, sammen med det tette samarbeidet mellom bakterier, var det som mest sannsynlig ga opphav til eukaryote celler..

Eukaryot celleevolusjon

For tiden er det fortsatt tvil om opprinnelsen til eukaryote celler. Imidlertid er hypotesen som er mest akseptert av forskere, den om "endosymbiose", som oppstod fra oppdagelsen av deoksyribonukleinsyre (DNA) molekyler i mitokondriene i eukaryote celler..

Med denne informasjonen utledet evolusjonære biologer at etterkommerne av bakterier som levde for omtrent tre milliarder år siden i primitive hav, på en eller annen måte smeltet eller oppslukt andre mikroorganismer..

Dette ser ut til å være "støttet" av egenskapene til mitokondriell divisjon, som reproduserer direkte ved binær fisjon og på forskjellige tidspunkter enn celledeling i eukaryote celler..

Det antas at den oppslukte organismen var den første "protomytokondriene" av eukaryoter, og at den forsynte den oppslukende organismen med et avfallssystem for eliminering og en kilde til energi fra oksygen, mens "protomytokondriene" fikk mat og ly..

Denne "endosymbiose" -mekanismen er beskrevet som en brå evolusjonsmekanisme, som i få tilfeller kunne ha skjedd med suksess og permanent..

Symbiosen mellom mikroorganismer for å danne nye organismer sammen er kanskje den viktigste forandringskraften på jorden, og som kan finne sted i millioner av år på rad, kunne ha skapt det store mangfoldet av former som vi observerer i alle de eukaryote cellene.

Cellular evolusjon har pågått i lang tid; Derimot har forskere bare noen tiår fokusert på å svare på spørsmålene knyttet til denne prosessen, og mange er av den oppfatning at det er sannsynlig at den eksperimentelle demonstrasjonen av cellulær evolusjon før slutten av det 21. århundre kunne nås..

Referanser

1. Gould, S. J. (1994). Utviklingen av livet på jorden. Scientific American, 271 (4), 84-91.
2. Gould, S. J. (1995). 'Hva er livet?' som et problem i historien.
3. Gray, M. W. (2017). Lynn Margulis og endosymbiont-hypotesen: 50 år senere. Molekylærbiologi av cellen, 28 (10), 1285-1287.
4. Margulis, L., og Chapman, M. J. (1998). Endosymbioses: syklisk og permanent i evolusjon. Trender innen mikrobiologi, 6 (9), 342-345.
5. Martin, W. F., Garg, S., og Zimorski, V. (2015). Endosymbiotiske teorier for eukaryot opprinnelse. Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences, 370 (1678), 20140330.