أول الكائنات الحية متعددة الخلايا ، والخصائص ، والتكوين والتطور

ال أول كائنات متعددة الخلايا, وفقًا لأحد الفرضيات الأكثر قبولًا ، بدأوا في تجميع أنفسهم في مستعمرات أو في علاقات تكافلية. مع مرور الوقت ، بدأت التفاعلات بين أعضاء المستعمرة لتكون تعاونية ومفيدة للجميع.

تدريجيا ، خضع كل خلية لعملية التخصص لمهام محددة ، وزيادة درجة الاعتماد مع شركائها. كانت هذه الظاهرة حاسمة في التطور ، حيث سمحت بوجود كائنات معقدة ، وزيادة حجمها والاعتراف بأنظمة الأعضاء المختلفة.

الكائنات المتعددة الخلايا هي كائنات حية تتكون من عدة خلايا - مثل الحيوانات والنباتات وبعض الفطريات ، إلخ. يوجد حاليًا نظريات متعددة لشرح أصل الكائنات متعددة الخلايا استنادًا إلى أشكال الحياة أحادية الخلية التي تم تجميعها لاحقًا.

مؤشر

• 1 لماذا هي كائنات متعددة الخلايا?
  • 1.1 حجم الخلية ونسبة حجم السطح (S / V)
  • 1.2 تحتوي الخلية الكبيرة جدًا على مساحة تبادل محدودة
  • 1.3 مزايا كونها كائن متعدد الخلايا
  • 1.4 عيوب كونه كائن متعدد الخلايا
• 2 ما هي الكائنات الأولى متعددة الخلايا?
• 3 تطور الكائنات متعددة الخلايا
  • 3.1 فرضية الاستعمار والتكافل
  • 3.2 فرضية المخلوقات
• 4 أصل الكائنات متعددة الخلايا
• 5 المراجع

لماذا هي كائنات متعددة الخلايا?

يعد الانتقال من كائنات أحادية الخلية إلى كائنات متعددة الخلايا أحد أكثر الأسئلة إثارة ومناقشة بين علماء الأحياء. ومع ذلك ، قبل مناقشة السيناريوهات المحتملة التي أدت إلى تعدد الخلايا ، يجب أن نسأل أنفسنا لماذا من الضروري أو المفيد أن نكون كائنًا حيًا يتكون من العديد من الخلايا.

حجم الخلية ونسبة حجم السطح (S / V)

يبلغ متوسط ​​قطر الخلية التي تشكل جزءًا من جسم الخضار أو الحيوان ما بين 10 و 30 ميكرومتر. لا يمكن زيادة حجم الكائن الحي ببساطة عن طريق تمديد حجم خلية واحدة بسبب القيد الذي تفرضه العلاقة بين السطح والحجم.

غازات مختلفة (مثل الأكسجين وثاني أكسيد الكربون) والأيونات والجزيئات العضوية الأخرى يجب أن تدخل الخلية وتتركها ، متقاطعة السطح المحدد بواسطة غشاء بلازما.

من هناك يجب أن ينتشر من خلال حجم الخلية بأكمله. وبالتالي ، تكون العلاقة بين السطح والحجم أقل في الخلايا الكبيرة ، إذا قارناها مع المعلمة نفسها في الخلايا الكبيرة.

تحتوي الخلية الكبيرة جدًا على مساحة تبادل محدودة

باتباع هذا المنطق ، يمكننا التوصل إلى استنتاج مفاده أن سطح التبادل يتناقص بشكل متناسب مع الزيادة في حجم الخلية. دعنا نستخدم كمثال مكعب 4 سم ، بحجم 64 سم³ والسطح 96 سم². ستكون النسبة 1.5 / 1.

في المقابل ، إذا أخذنا المكعب نفسه وقسمناه إلى 8 مكعبات من سنتيمترين ، ستكون النسبة 3/1.

لذلك ، إذا زاد حجم الكائن الحي ، وهو أمر مفيد في عدة جوانب ، مثل البحث عن الغذاء أو الحركة أو الهروب إلى الحيوانات المفترسة ، فمن الأفضل القيام بذلك عن طريق زيادة عدد الخلايا وبالتالي الحفاظ على سطح مناسب لل عمليات التبادل.

مزايا كونها كائن متعدد الخلايا

مزايا كونها كائن متعدد الخلايا تتجاوز مجرد زيادة في الحجم. سمحت الخلوية المتعددة بزيادة التعقيد البيولوجي وتشكيل هياكل جديدة.

سمحت هذه الظاهرة بتطوير مسارات تعاون متطورة للغاية وسلوكيات التكامل بين الكيانات البيولوجية التي تشكل النظام.

عيوب كونه كائن متعدد الخلايا

على الرغم من هذه الفوائد ، نجد أمثلة - كما هو الحال في العديد من أنواع الفطريات - لفقدان الخلايا المتعددة ، والعودة إلى حالة الأجداد للكائنات أحادية الخلية.

عندما تفشل أنظمة التعاون بين خلايا الكائن الحي ، يمكن توليد عواقب سلبية. المثال الأكثر توضيحا هو السرطان. ومع ذلك ، هناك طرق متعددة ، في معظم الحالات ، تمكن من ضمان التعاون.

ماذا كانت الكائنات الأولى متعددة الخلايا?

تم إرجاع بدايات تعدد الخلايا إلى ماضي بعيد جدًا ، منذ أكثر من 1000 مليون عام ، وفقًا لبعض المؤلفين (على سبيل المثال ، Selden & Nudds ، 2012).

نظرًا لأن الأشكال الانتقالية قد تم حفظها بشكل سيء في السجل الأحفوري ، فإن القليل من المعلومات عنها وعن علم وظائف الأعضاء وعلم البيئة والتطور ، مما يجعل عملية تطوير إعادة بناء متعدد الخلايا الصعبة أمرًا صعبًا..

في الواقع ، لا يُعرف ما إذا كانت هذه الحفريات الأولى حيوانات أو نباتات أو فطريات أو أي من هذه الأنساب. تتميز الحفريات بأنها كائنات حية ذات سطح / حجم مرتفع.

تطور الكائنات متعددة الخلايا

نظرًا لأن الكائنات المتعددة الخلايا تتكون من عدة خلايا ، فإن الخطوة الأولى في التطور التطوري لهذه الحالة يجب أن تكون تجميع الخلايا. يمكن أن يحدث هذا بطرق مختلفة:

فرضية الاستعمار والتكافل

تقترح هاتان الفرضيتان أن الأسلف الأصلي للكائنات متعددة الخلايا كان مستعمرات أو كائنات أحادية الخلية التي أقامت علاقات تكافلية مع بعضها البعض..

لم يعرف بعد ما إذا كان المجموع قد تم تشكيله من خلايا ذات هوية جينية تفاضلية (مثل فيلم بيوفيلم أو) بيوفيلم) أو من الخلايا الجذعية وابنتها - متطابقة وراثيا. الخيار الأخير أكثر إمكانية ، لأنه في الخلايا المرتبطة يتم تجنب التضارب الوراثي في ​​المصالح.

يتضمن انتقال الكائنات المكونة من خلية واحدة إلى كائنات متعددة الخلايا عدة خطوات. الأول هو التقسيم التدريجي للعمل داخل الخلايا التي تعمل معًا. البعض يأخذ وظائف جسدية ، في حين أن البعض الآخر يصبح العناصر الإنجابية.

وبالتالي ، تصبح كل خلية أكثر اعتمادا على جيرانها وتكتسب التخصص في مهمة معينة. فضل الاختيار الكائنات التي تم تجميعها في هذه المستعمرات البدائية على تلك التي بقيت انفرادية.

يبحث الباحثون في الوقت الحاضر عن الظروف المحتملة التي أدت إلى تشكيل هذه المجموعات والأسباب التي يمكن أن تؤدي إلى تفضيلها - في مواجهة أشكال أحادية الخلية. تستخدم الكائنات المستعمرة التي يمكن أن تذكر مستعمرات الأسلاف الافتراضية.

فرضية Syncitio

المخلخل عبارة عن خلية تحتوي على نوى متعددة. تقترح هذه الفرضية تكوين أغشية داخلية داخل خلية أسلاف ، مما يسمح بتطوير مقصورات متعددة داخل خلية واحدة.

أصل الكائنات متعددة الخلايا

تشير الأدلة المستخدمة حاليًا إلى أن الحالة متعددة الخلايا ظهرت بشكل مستقل في أكثر من 16 سلالة حقيقية النواة ، بما في ذلك الحيوانات والنباتات والفطريات..

لقد سمح لنا تطبيق التقنيات الجديدة مثل الجينوم وفهم العلاقات التطورية بأن نقترح أن تعدد الخلايا يتبع مسارا مشتركا ، بدءا بالاشتراك المشترك للجينات المرتبطة بالالتزام. حقق إنشاء هذه القنوات التواصل بين الخلايا.

مراجع

1. Brunet، T.، & King، N. (2017). أصل تعدد الخلايا الحيوانية وتمايز الخلايا. الخلية التنموية, 43(2) ، 124-140.
2. كورتيس ، هـ. ، وشانك ، أ. (2008). كورتيس. علم الاحياء. Ed. Panamericana Medical.
3. Knoll، A. H. (2011). أصول متعددة من multicellularity معقدة. الاستعراض السنوي لعلوم الأرض والكواكب, 39, 217-239.
4. Michod، R.E، Viossat، Y.، Solari، C.A.، Hurand، M.، & Nedelcu، A.M (2006). تطور تاريخ الحياة وأصل تعدد الخلايا. مجلة البيولوجيا النظرية, 239(2) ، 257-272.
5. Ratcliff، W.C.، Denison، R.F، Borrello، M.، & Travisano، M. (2012). التطور التجريبي للعديد من الخلايا. وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم, 109(5) ، 1595-1600.
6. Roze، D.، & Michod، R. E. (2001). طفرة ، اختيار متعدد المستويات ، وتطور حجم البروجول أثناء أصل متعدد الخلايا. الطبيعي الأمريكي, 158(6) ، 638-654.
7. Selden، P.، & Nudds، J. (2012). تطور النظم الايكولوجية الأحفورية. CRC Press.