กำเนิดสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์แรกลักษณะการก่อตัวและวิวัฒนาการ

สิ่งมีชีวิตหลายเซลล์แรก, จากสมมติฐานที่เป็นที่ยอมรับมากที่สุดแห่งหนึ่งพวกเขาเริ่มจัดกลุ่มตนเองในอาณานิคมหรือในความสัมพันธ์ทางชีวภาพ เมื่อเวลาผ่านไปการมีปฏิสัมพันธ์ระหว่างสมาชิกของอาณานิคมเริ่มที่จะร่วมมือกันและเป็นประโยชน์สำหรับทุกคน.

แต่ละเซลล์ค่อยๆผ่านกระบวนการพิเศษสำหรับงานเฉพาะเพิ่มระดับการพึ่งพากับคู่ค้าของพวกเขา ปรากฏการณ์นี้มีความสำคัญในวิวัฒนาการช่วยให้มีสิ่งมีชีวิตที่ซับซ้อนเพิ่มขนาดและยอมรับระบบอวัยวะต่าง ๆ.

สิ่งมีชีวิตหลายเซลล์เป็นสิ่งมีชีวิตที่ประกอบด้วยหลายเซลล์เช่นสัตว์พืชเชื้อราบางชนิดเป็นต้น ขณะนี้มีหลายทฤษฎีที่จะอธิบายที่มาของสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์บนพื้นฐานของรูปแบบชีวิตเซลล์เดียวที่ถูกจัดกลุ่มในภายหลัง.

ดัชนี

• 1 เหตุใดจึงมีสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์?
  • 1.1 ขนาดเซลล์และอัตราส่วนปริมาตรพื้นผิว (S / V)
  • 1.2 เซลล์ที่มีขนาดใหญ่มากมีพื้นผิวการแลกเปลี่ยนที่ จำกัด
  • 1.3 ข้อดีของการเป็นสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์
  • 1.4 ข้อเสียของการเป็นสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์
• 2 สิ่งมีชีวิตหลายเซลล์แรกคืออะไร?
• 3 วิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์
  • 3.1 สมมติฐานเกี่ยวกับอาณานิคมและชีวภาพ
  • 3.2 สมมติฐานของ syncytium
• 4 ต้นกำเนิดของสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์
• 5 อ้างอิง

ทำไมสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์?

การเปลี่ยนจากสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียวไปสู่สิ่งมีชีวิตหลายเซลล์เป็นหนึ่งในคำถามที่น่าตื่นเต้นและพูดคุยกันในหมู่นักชีววิทยา อย่างไรก็ตามก่อนที่จะพูดถึงสถานการณ์ที่เป็นไปได้ที่ก่อให้เกิดความหลากหลายของเซลล์เราต้องถามตัวเองว่าทำไมมันจึงมีความจำเป็นหรือเป็นประโยชน์ต่อการเป็นสิ่งมีชีวิตที่ประกอบด้วยเซลล์จำนวนมาก.

ขนาดเซลล์และอัตราส่วนปริมาตรพื้นผิว (S / V)

เซลล์เฉลี่ยที่เป็นส่วนหนึ่งของร่างกายของผักหรือสัตว์อยู่ระหว่างเส้นผ่านศูนย์กลาง 10 ถึง 30 micrometers สิ่งมีชีวิตไม่สามารถเพิ่มขนาดได้ง่ายๆโดยการขยายขนาดของเซลล์เดียวเนื่องจากข้อ จำกัด ที่กำหนดโดยความสัมพันธ์ระหว่างพื้นผิวและปริมาตร.

ก๊าซต่าง ๆ (เช่นออกซิเจนและคาร์บอนไดออกไซด์) ไอออนและโมเลกุลอินทรีย์อื่น ๆ จะต้องเข้าและออกจากเซลล์ข้ามพื้นผิวที่คั่นด้วยพลาสมาเมมเบรน.

จากนั้นจะต้องแพร่กระจายผ่านปริมาตรทั้งหมดของเซลล์ ดังนั้นความสัมพันธ์ระหว่างพื้นผิวและปริมาตรจึงลดลงในเซลล์ขนาดใหญ่ถ้าเราเปรียบเทียบกับพารามิเตอร์เดียวกันในเซลล์ที่ใหญ่กว่า.

เซลล์ที่มีขนาดใหญ่มากมีพื้นผิวการแลกเปลี่ยนที่ จำกัด

จากเหตุผลดังกล่าวเราสามารถสรุปได้ว่าพื้นผิวการแลกเปลี่ยนลดลงตามสัดส่วนตามขนาดเซลล์ที่เพิ่มขึ้น ลองใช้ตัวอย่างลูกบาศก์ 4 ซม. ที่มีปริมาตร 64 ซม³ และพื้นผิว 96 ซม². อัตราส่วนจะเป็น 1.5 / 1.

ในทางตรงกันข้ามถ้าเราเอาลูกบาศก์เดียวกันแล้วหารมันเป็น 8 ลูกบาศก์สองเซนติเมตรอัตราส่วนจะเท่ากับ 3/1.

ดังนั้นหากสิ่งมีชีวิตเพิ่มขนาดของมันซึ่งเป็นประโยชน์ในหลาย ๆ ด้านเช่นในการค้นหาอาหารการเคลื่อนที่หรือหลบหนีจากผู้ล่ามันจะดีกว่าถ้าทำได้โดยการเพิ่มจำนวนเซลล์และรักษาพื้นผิวที่เหมาะสมสำหรับ กระบวนการแลกเปลี่ยน.

ข้อดีของการเป็นสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์

ข้อดีของการเป็นสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์นั้นใหญ่กว่าขนาดที่เพิ่มขึ้น multicellularity อนุญาตให้เพิ่มความซับซ้อนทางชีวภาพและการก่อตัวของโครงสร้างใหม่.

ปรากฏการณ์นี้อนุญาตให้เกิดการวิวัฒนาการของเส้นทางความร่วมมือที่ซับซ้อนมากและพฤติกรรมการเติมเต็มระหว่างหน่วยงานทางชีวภาพที่ประกอบกันเป็นระบบ.

ข้อเสียของการเป็นสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์

แม้จะมีประโยชน์เหล่านี้เราพบตัวอย่างเช่นในหลาย ๆ ชนิดของเชื้อรา - ของการสูญเสียของ multicellularity กลับสู่สภาพบรรพบุรุษของสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียว.

เมื่อระบบความร่วมมือล้มเหลวระหว่างเซลล์ของสิ่งมีชีวิตผลกระทบด้านลบสามารถเกิดขึ้นได้ ตัวอย่างที่ชัดเจนที่สุดคือมะเร็ง อย่างไรก็ตามมีหลายวิธีที่ในกรณีส่วนใหญ่จัดการเพื่อให้แน่ใจว่ามีความร่วมมือ.

สิ่งมีชีวิตหลายเซลล์แรกคืออะไร?

จุดเริ่มต้นของ multicellularity ได้รับการย้อนกลับไปในอดีตที่ห่างไกลมากกว่า 1,000 ล้านปีที่แล้วตามที่ผู้เขียนบางคน (ตัวอย่างเช่น Selden & Nudds, 2012).

เนื่องจากรูปแบบการเปลี่ยนแปลงได้รับการอนุรักษ์ไว้ไม่ดีในบันทึกซากดึกดำบรรพ์จึงไม่ค่อยมีใครรู้จักเกี่ยวกับพวกมันและสรีรวิทยานิเวศวิทยาและการวิวัฒนาการ.

ในความเป็นจริงไม่มีใครรู้ว่าฟอสซิลแรกนั้นเป็นสัตว์พืชเชื้อราหรือเชื้อสายเหล่านี้ ซากดึกดำบรรพ์นั้นมีลักษณะเป็นสิ่งมีชีวิตระนาบที่มีพื้นผิว / ปริมาตรสูง.

วิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์

ในฐานะที่เป็นสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ประกอบด้วยหลายเซลล์ขั้นตอนแรกในวิวัฒนาการวิวัฒนาการของเงื่อนไขนี้ควรจะจัดกลุ่มของเซลล์ สิ่งนี้อาจเกิดขึ้นได้หลายวิธี:

สมมุติฐานของอาณานิคมและ symbiotic

สมมติฐานทั้งสองนี้เสนอว่าบรรพบุรุษดั้งเดิมของสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์คืออาณานิคมหรือสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียวที่สร้างความสัมพันธ์ทางชีวภาพซึ่งกันและกัน.

ยังไม่ทราบว่าเกิดจากการรวมตัวกันของเซลล์ที่มีเอกลักษณ์ทางพันธุกรรมที่แตกต่างกันหรือไม่ (เช่นไบโอฟิล์มหรือ ไบโอฟิล์ม) หรือจากเซลล์ต้นกำเนิดและลูกสาว - เหมือนกันทางพันธุกรรม ตัวเลือกหลังเป็นไปได้มากขึ้นเนื่องจากในเซลล์ที่เกี่ยวข้องกับความขัดแย้งทางพันธุกรรมที่น่าสนใจจะหลีกเลี่ยง.

การเปลี่ยนแปลงของสิ่งมีชีวิตที่ประกอบด้วยเซลล์เดียวกับสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์เกี่ยวข้องกับหลายขั้นตอน ประการแรกคือการแบ่งแรงงานอย่างค่อยเป็นค่อยไปภายในเซลล์ที่ทำงานร่วมกัน บางคนรับหน้าที่ร่างกายในขณะที่คนอื่นกลายเป็นองค์ประกอบการสืบพันธุ์.

ดังนั้นแต่ละเซลล์จะขึ้นอยู่กับเพื่อนบ้านและได้รับความเชี่ยวชาญในงานเฉพาะ สิ่งที่ได้รับการสนับสนุนให้เลือกสิ่งมีชีวิตที่ถูกจัดกลุ่มในอาณานิคมดั้งเดิมเหล่านี้มากกว่าสิ่งที่ยังคงโดดเดี่ยว.

ทุกวันนี้นักวิจัยมองหาเงื่อนไขที่เป็นไปได้ที่นำไปสู่การก่อตัวของกลุ่มเหล่านี้และสาเหตุที่อาจนำไปสู่ความนิยมพวกเขา - ในรูปแบบของเซลล์เดียว สิ่งมีชีวิตในอาณานิคมถูกนำมาใช้ซึ่งสามารถจดจำอาณานิคมของบรรพบุรุษได้.

สมมติฐาน Syncitio

syncytium เป็นเซลล์ที่มีหลายนิวเคลียส สมมติฐานนี้แสดงให้เห็นการก่อตัวของเยื่อหุ้มภายในภายใน syncytium ที่บรรพบุรุษช่วยให้การพัฒนาของหลายช่องภายในเซลล์เดียว.

ต้นกำเนิดของสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์

หลักฐานที่ใช้อยู่ในปัจจุบันบ่งชี้ว่าสภาพเซลล์หลายเซลล์ปรากฏขึ้นอย่างอิสระในเชื้อสายยูคาริโอตมากกว่า 16 ชนิดรวมถึงสัตว์พืชและเชื้อรา.

การประยุกต์ใช้เทคโนโลยีใหม่ ๆ เช่นฟังก์ชั่นจีโนมและความเข้าใจเกี่ยวกับความสัมพันธ์ทางวิวัฒนาการได้ช่วยให้เราสามารถแนะนำว่าหลายเซลล์ตามเส้นทางทั่วไปเริ่มต้นด้วยการเลือกร่วมของยีนที่เกี่ยวข้องกับการยึดมั่น การสร้างช่องทางเหล่านี้ประสบความสำเร็จในการสื่อสารระหว่างเซลล์.

การอ้างอิง

1. Brunet, T. , & King, N. (2017) ต้นกำเนิดของสัตว์หลายเซลล์และการแยกเซลล์. เซลล์พัฒนาการ, 43(2), 124-140.
2. Curtis, H. , & Schnek, A. (2008). เคอร์ติ. ชีววิทยา. Ed. Panamericana การแพทย์.
3. Knoll, A. H. (2011) ต้นกำเนิดที่หลากหลายของความซับซ้อนหลายเซลล์. ตรวจสอบประจำปีของโลกและวิทยาศาสตร์ดาวเคราะห์, 39, 217-239.
4. Michod, R.E. , Viossat, Y. , Solari, C.A. , Hurand, M. , & Nedelcu, A.M. (2006) วิวัฒนาการชีวิตในประวัติศาสตร์และที่มาของความหลากหลาย. วารสารชีววิทยาเชิงทฤษฎี, 239(2), 257-272.
5. Ratcliff, W.C. , Denison, R.F. , Borrello, M. , & Travisano, M. (2012) วิวัฒนาการการทดลองของหลายเซลล์. การดำเนินการของ National Academy of Sciences, 109(5), 1595-1600.
6. Roze, D. , & Michod, R. E. (2001) การกลายพันธุ์การเลือกหลายระดับและวิวัฒนาการของขนาดการแพร่กระจายในช่วงต้นกำเนิดของความหลากหลายของเซลล์. นักธรรมชาติวิทยาชาวอเมริกัน, 158(6), 638-654.
7. Selden, P. , & Nudds, J. (2012). วิวัฒนาการของระบบนิเวศฟอสซิล. กด CRC.