Какой организм был наиболее вероятным предком многоклеточных животных кратко
Обновлено: 05.07.2024
Несмотря на разногласия, большинство ученых абсолютно уверены: жизнь зародилась в воде. Согласно эволюционной гипотезе советского биолога и биохимика А. И. Опарина, самые первые, примитивные формы жизни возникли в водной среде. Ученый считал, что зарождение жизни происходило в несколько этапов:
- Первый этап. Образование органических веществ из неорганических. Более 3,5 миллиарда лет назад вокруг Земли еще не образовался озоновый слой — щит, защищающий планету от ультрафиолетовых лучей. Ультрафиолет свободно проникал к поверхности Земли. Вместе с этим в атмосфере происходили газовые разряды. Кислород тоже отсутствовал, а атмосфера была вынуждена довольствоваться альдегидами, спиртами и аминокислотами. При таких, казалось бы, экстремальных условиях в водах первичного океана начала образовываться органика, которая в дальнейшем дала жизнь примитивным микроскопическим существам.
- Второй этап. Образование белков, жиров, углеводов и нуклеиновых кислот. Разрозненные молекулы органических соединений, плавая в океанических водах, концентрировались и формировали системы, способные к росту и обмену веществ.
- Третий этап. Зарождение пробионтов — первых живых существ. Эти пращуры всего живого на Земле умели не только расти и обеспечивать обмен веществ, но и размножаться.
Большинство исследователей уверены, что зарождение жизни произошло в воде. Этому способствовало то, что в воде легче отыскать пищу, легче держать устойчивость своего тела, а кроме того, в море температура более постоянна, чем в воздухе.
В теплой, богатой солями морской воде и зародилась жизнь. В течение долгих веков и тысячелетий она становилась разнообразнее и обильнее. Одни виды стали вытеснять другие. Борьба за существование заставляла некоторых обитателей моря постепенно выходить на берег. Так морские обитатели покинули водную стихию и заселили сушу.
Животные и растения состоят из воды: животные и рыбы — на 75%, медузы — на 99%, картофель — на 76%, яблоки — на 85%, томаты — на 90%, огурцы — на 95%, арбузы — на 96%. Человек состоит из воды на 86% при рождении и на 50% в старости.
ОТ ОДНОКЛЕТОЧНЫХ ДО НАШИХ ДНЕЙ
Возраст самой ранней из первобытных бактерий — 3,5 миллиарда лет. Вероятно, уже тогда на планете присутствовал наш общий предок — одноклеточный организм с базовыми чертами, характерными для современных существ. От него потомкам досталось клеточное строение, способ хранения генетического кода в закрученных спиралью молекулах ДНК и способ хранения энергии в молекулах АТФ.
От общего предка произошли три основные группы одноклеточных, существующих и по сей день. Сначала разделились между собой бактерии и археи, а от архей произошли эукариоты.
ДРЕВНЕЙШИЙ ПРЕДОК. АРХЕИ
За миллиарды лет эволюции археи почти не изменились. С древних времен они приспособились к выживанию в экстремальных условиях. Некоторые виды выживают даже в кипятке. Археи неприхотливы в выборе пищи. Далеко не все высокоорганизованные потомки архей могут этим похвастаться.
ЭУКАРИОТЫ. ЖГУТИКОВЫЕ
Примерно 1,7 миллиарда лет назад от архей произошли эукариоты — ядерные одноклеточные организмы. Одноклеточные отрастили сзади жгутики и научились с их помощью передвигаться и фильтровать воду. Некоторые из них начали объединяться в колонии. Считается, что из одной такой колонии однажды произошли первые многоклеточные организмы.
РАЗВИТИЕ МНОГОКЛЕТОЧНЫХ. БИЛАТЕРИИ
Дуглас Адамс. Автостопом по галактике
Около 1,2 миллиарда лет тому назад появились первые многоклеточные. Спустя время они разделились на группы:
- Губки и пластинчатые. Эти существа дожили до наших дней практически в первозданном виде. У них нет отдельных органов и тканей. Эти организмы отфильтровывают питательные вещества из воды.
- Кишечнополостные. Эти организмы обеспечены всего одной полостью и примитивной нервной системой.
- Билатерии. К этой группе можно отнести всех остальных более развитых животных от червей до млекопитающих. Их отличительный признак — двусторонняя симметрия тела. Появление первых билатерий, вероятно, происходило около 620-545 миллионов лет назад.
- Первичноротые и вторичноротые. Вскоре, после возникновения, билатерии разделяются на первичноротых и вторичноротых. От первых произошли почти все беспозвоночные: черви, моллюски, членистоногие. Вторичные стали прародителями иглокожих (морские ежи и звезды), полухордовых и хордовых, к которым относится в том числе и человек.
Трилобиты — обитатели кембрийских морей. Эти членистоногие — древние предки ракообразных. Тело трилобитов было защищено хитиновым панцирем. Длина тела этих существ достигала 72 сантиметров.
Каким образом в процессе развития животного мира произошел переход от одноклеточных к многоклеточным? Этот вопрос нельзя считать в какой-то степени решенным, и приходится ограничиваться более или менее вероятными гипотезами.
Происхождение многоклеточных животных
1 — колония воротничковых жгутиконосцев типа Sphaeroeca с монотомическим размножением, 2 — колония воротничковых жгутиконосцев типа Proterospongia с палинтомическим размножением и половым процессом, 3 — ранняя фагоцителла I без рта, 4 — пластинчатые (Placozoa) без рта, 5 — губки (Spongia) без рта и кишечника, 6 — поздняя фагоцителла II со ртом, 7 — первичные кишечнополостные типа гастреи (двуслойные со ртом), 8 — первичные турбеллярии (тип
Plathelminthes) — паренхиматозные со ртом, смещенным к брюшной стороне, трехслойные, 9 — бескишечные турбеллярии с дальнейшей дифференциацией клеток и смещением рта на брюшную сторону
Наиболее старая и очень распространенная среди зоологов гипотеза заключается в том, что переходными к многоклеточным формам были колониальные организмы, подобные колониальным жгутиковым. Среди этих организмов есть и такие, которые состоят из нескольких совершенно сходных клеток, без следов какой-либо клеточной дифференцировки (Gonium, Pandorina и др.). Такой организм можно рассматривать как колонию разделившихся, но не разошедшихся клеток. В таком случае предполагается, что сначала колонии состояли из одинаковых клеток, а затем возникла дифференцировка клеточных элементов.
В 70-х годах прошлого столетия Э. Геккель, использовав данные эмбриологии, и особенно работы русского зоолога А. О. Ковалевского, разработал теорию происхождения многоклеточных, получившую название теории гастреи.
Наружный слой гастреи дал ее потомкам эктодерму, внутренний — энтодерму. Таким образом, по теории Геккеля, все многоклеточные животные, включая и губок, произошли от одной прародительской формы — гастреи. Они унаследовали от нее два первичных зародышевых листка — энто- и эктодерму — и первичный кишечник. Все ткани и органы много-клеточных позднее развились из этих образований. Кожные покровы и кишечник гомологичны у всех многоклеточных, так как имеют общее происхождение. Теория Геккеля завоевала многочисленных сторонников и долгое время господствовала в науке, но одновременно вызывала и справедливую критику.
Происхождение многоклеточных по И. И. Мечникову
Одним из серьезных оппонентов этой теории был И. И. Мечников. Его самыми существенными возражениями Геккелю были следующие: 1. Образование гаструлы путем инвагинации нельзя считать первичным, так как у наиболее примитивных многоклеточных (кишечнополостные, бескишечные турбеллярии) гаструляция происходит путем множественной иммиграции клеток в полость бластулы. 2. Образование первичного кишечника с полостным пищеварением не могло быть первичным, так как низшим многоклеточным в большой степени свойственно внутриклеточное пищеварение. 3. Процесс инвагинации в филогенезе не мог быть обусловлен ни физиологическими, ни экологическими причинами. И. И. Мечников предполагал, что предком многоклеточных животных (Metazoa) была колония жгутиковых. Первичный многоклеточный организм был однослойным и шаровидным (бластея, по Геккелю), покрытым жгутиками. Одни и те же клетки выполняли функции движения и поглощения пищи. После захвата пищевых частиц клетки теряли жгутики и уходили с поверхности во внутреннюю часть организма. Там происходило переваривание пищи, после чего клетки могли вновь возвращаться на поверхность и формировать новый жгутик. Таким образом произошло первичное, факультативное (временное) выделение наружного слоя клеток — кинобласта, имеющих функцию движения, и внутренней массы клеток — фагоцитобласта, занимающихся пищеварением. В результате эволюции это разделение закрепилось и образовался предок всех многоклеточных — паренхимелла, или фагоцителла (второе название применено И. И. Мечниковым позже).
Фагоцителла размножалась половым путем. Оплодотворенные яйца проходили полное равномерное дробление. Потомки фагоцителлы при оседании на дно и переходе к прикрепленному образу жизни дали ветвь, идущую к губкам. Плавающие фагоцителлы превратились в дальнейшем в первичных кишечнополостных, причем из фагоцитобласта у них сформировался первичный кишечник с ротовым отверстием. Часть потомков фагоцителлы перешла к жизни на дне; у ползающих форм тело сплющилось, возникла билатеральная симметрия, из них возникли первичные бескишечные ресничные черви.
Гипотеза И. И. Мечникова была основана на большом материале собственных исследований по эмбриологии низших многоклеточных (губок и кишечнополостных). Он впервые поставил важную проблему эволюции самого онтогенеза, изменения способов гаструляции и клеточной дифференциации у разных групп низших кишечнополостных. Он внес много нового в учение о первичных зародышевых листках и их эволюции.
Сравнительно недавно выдвинута еще одна гипотеза происхождения многоклеточности, называемая полиэнергидной или гипотезой целлюляризации. Автор ее — ученый И. Хаджи. Сначала он считал предками многоклеточных животных многоядерных жгутиконосцев, с большим числом жгутиков, а позднее инфузориеобразные формы (инфузорий, до возникновения у них ядерного дуализма). От них, по мнению Хаджи, пошли две ветви животного мира — одна к современным инфузориям, другая к самым примитивным (по его мнению) многоклеточным— бескишечным ресничным червям (Acoela). И. Хаджи сравнивал строение инфузорий и бескишечных турбеллярий и нашел у них много внешнего сходства. Из этого он делает заключение, что органеллы простейших превратились в органы многоклеточных, при этом увеличение (умножение) количества ядер и последующее обособление около них плазмы (целлюляризация) привело к возникновению многоклеточности. У современных Acoela, по мнению автора, этот процесс еще не закончился, отчего энтодерма этих животных имеет состояние плазмодия. В действительности же это состояние синцития, отсутствие границ между клетками возникает у этих животных вторично, в процессе онтогенеза, причем далеко не у всех видов. В последнее время удалось подтвердить истинно клеточное строение Acoela; с помощью электронного микроскопа были обнаружены клеточные мембраны в их наружном эпителии.
Сравнительный анализ строения тела инфузорий и бескишечных турбеллярий показал, что истинных гомологий между этими группами организмов провести нельзя. Кроме того, весь эмбриологический материал находится в противоречии с этой гипотезой.
Предками многоклеточных (Metazoa), по-видимому, были гетеротрофные воротничковые жгутиконосцы (Craspedomonadina) из отряда протомонадных (Protomonadida). От шаровидной свободноплавающей колонии, состоящей из одинаковых жгутиконосцев, возникали более сложные, с большей интеграцией колонии. Первоначально размножение было бесполым, колония распадалась на отдельные клетки, которые затем превращались в новые колонии. Возникновение полового процесса привело к разделению клеток колонии на соматические и половые. Одновременно произошла дифференциация переднезадней оси колонии и определение ее переднего и заднего концов (полюсов). Радиальная симметрия колонии приобрела многолучевой характер.
Вначале половые клетки — гаметы — были одинаковыми и наблюдалась изогамная копуляция, а позднее произошла дифференциация мужских и женских гамет и возникла анизогамия. Оплодотворенное яйцо — зигота — начинало интенсивно делиться до тёх пор, пока не возникала новая колония, подобная бластуле.
Дальнейшая дифференциация колонии привела к ее превращению в самостоятельный организм, подобный фагоцителле. При этом произошло вначале временное, или факультативное, а затем постоянное обособление наружного слоя, или кинобласта, и внутреннего, или фагоцитобласта (по И. И. Мечникову). Образовавшийся организм — фагоцителла —размножался как половым, так и бесполым путем. Первый эмбриональный этап развития приводил к образованию однослойной свободной личинки. Вторым этапом было постэмбриональное развитие, которое заключалось в росте животного и дальнейшей дифференциации его клеток. При этом часть клеток уходила с поверхности личинки внутрь, образуя внутренний слой. Таким образом возникла двух-слойность фагоцителлы. Затем из соматических выделились половые клетки и возникла половая зрелость организма.
Дальнейшим этапом развития А. В. Иванов предполагает образование ротового отверстия на заднем полюсе фагоцителлы. Вначале ее амебоидные фагоциты подходили в любом месте к поверхности и захватывали пищевые частицы. Однако с возникновением переднего конца тела координированное биение ресничек кинобласта создавало скопление (концентрацию) пищевых частиц на заднем конце тела, в так называемом мертвом пространстве. Здесь возникает ротовое отверстие, через которое фагоцитам легче захватывать пищу. Это обстоятельство согласуется с фактическим материалом и объясняет образование первичного рта у всех многоклеточных на заднем, вегетативном полюсе зародыша.
A. В. Иванов считает губок и бескишечных турбеллярий наиболее близкими формами к исходному общему предку всех Metazoa — фагоцителле.
Губки перешли к сидячему образу жизни и очень рано отделились от общего ствола Metazoa. Их предками были, по-видимому, схожие с фагоцителлой организмы, у которых еще не было ни рта, ни кишечника. Поверхностный слой клеток (кинобласт) погрузился внутрь и стал выполнять вместо двигательной вододвигательную функцию, а внутренний слой стал наружным. Так произошло известное выворачивание слоев тела у губок. Однако их свободноплавающие личинки— паренхимулы — очень похожи на личинок низших многоклеточных — планулы — и на гипотетическую раннюю фагоцителлу.
Вторая ветвь развития идет к общему предку двухслойных животных, от которого затем произошли два типа — кишечнополостные (Coelenterata) и гребневики (Ctenophora). Вначале эти формы были плавающими. Прикрепленный образ жизни привел к формированию примитивных кишечнополостных, близких к гидроидным полипам, от которых позднее возникли кораллы и плавающие медузы. Гребневиков можно считать прямыми потомками примитивных плавающих двухслойных, сохранившими первичный способ передвижения за счет ресничек гребных пластинок, гомологичных кинобласту фагоцителлы.
Третья ветвь развития от фагоцителлы идет к бескишечным турбелляриям. Их формирование связано с переходом к ползающему образу жизни, что способствовало возникновению билатеральной симметрии, оформлению переднего и заднего концов тела и образованию рта. Последний возникает первоначально на заднем конце тела, а затем перемещается на брюшную сторону.
Таким образом, по теории А. В. Иванова, ресничные черви — турбеллярии, с одной стороны, и примитивные предки кишечнополостных и гребневиков, с другой стороны, отходят почти одновременно от поздней фагоцителлы, у которой уже имелся рот, но фагоцитобласт еще не эпителизировался (кишечник еще не сформировался). В дальнейшем эти группы развиваются в какой-то мере параллельно.
B. Н. Беклемишев, который также разделяет гипотезу фагоцителлы И. И. Мечникова, обращает внимание на большое сходство (в главных чертах организации) взрослых гребневиков и турбеллярий с личинками кишечнополостных. Он объясняет это сходство общностью происхождения обеих групп (гребневиков и турбеллярий) от более или менее близких предков. По В. Н. Беклемишеву, гребневики и турбеллярий имеют укороченный жизненный цикл по сравнению с кишечнополостными. Он предполагает, что гребневики и турбеллярий развились из предков кишечнополостных путем неотении, т. е. из их личиночных форм, перешедших к прогрессивной эволюции. Дальнейшее развитие этих групп шло в некоторой степени параллельно, или конвергентно, что проявляется в сходстве строения (симметрии) нервной системы и в образовании аборального статоциста. Однако гребневики формировались как планктонные (за редким исключением) формы, а турбеллярий — как донные. Вследствие ползания по дну у них возникла билатеральная симметрия.
Проблема происхождения многоклеточных и филогенетических связей между низшими многоклеточными — губками, кишечнополостными, гребневиками и турбелляриями — очень сложна. Ее нельзя считать полностью разрешенной. Для этого требуются новые данные по сравнительной цитологии, эмбриологии, физиологии указанных групп, с применением новейших методов исследования, таких, как электронная микроскопия и др.
В настоящее время ученые все еще дискутируют на предмет того, как появились первые многоклеточные организмы. На протяжении долгих лет выдвигались различные, порой даже фантастические гипотезы возникновения многоклеточных. До наших дней сохранилось несколько гипотез, которые действительно достойны внимания, о них мы подробно поговорим в этой статье.
Гипотеза Э. Геккеля
В 1866 году немецкий ученый Э. Геккель предложил гипотезу происхождения многоклеточных от простейших. Вот как она звучала: колониальные жгутиковые являются предками многоклеточных. Деление клеток легло в основу этого предположения.
Если в онтогенезе, многоклеточный организм формируется из оплодотворенной яйцеклетки, проживая все стадии эмбриогенеза, то в филогенезе из одного одноклеточного организма постепенно развивается многоклеточный организм. Как это возможно? Цитеи – подобные амебам одноклеточные существа, которые позднее положили начало колонии – море. Они же путем некоторых превращений сформировали шаровидные однослойные колонии, которые ученые назвал бластеями. Именно эти бластеи благодаря своим жгутикам могли перемещаться в толще воды.
В результате явления инвагинации, появился многослойный организм – гастрея. В этом организме внутренний слой формировал кишечник и был ответственным за пищеварение, тогда как внешний слой – выполнял двигательные функции. Обращаясь к умозаключениям Геккеля становится известно, что именно у этих организмов в одно время появился первичный рот (бластопор) и закрытая первичная кишка.
Не нашли что искали?
Просто напиши и мы поможем
При жизни Геккеля ученое сообщество опиралось именно на знания эмбриологии, в особенности на инвагинацию, как единственный способ гаструляции более организованных живых существ. Поэтому вскоре эта гипотеза получила одобрение и считалась научно обоснованной. Именно двухслойные плавающие жгутиковые заложили начало формирования остальных многоклеточных. Позднее И. И. Мечников откроет внутриклеточное пищеварение, но гипотеза Геккеля обретет право на жизнь.
Развитие эволюционной зоологии во многом было определено именно взглядами Геккеля, и гипотеза гастреи имела большое влияние на развитие науки в целом. Она смогла объяснить единство происхождения всех многоклеточных животных. Сегодня многие ученые Западной Европы с некоторые дополнениями принимают эту гипотезу, ключевые моменты гипотезы Геккеля изложены в зарубежных учебниках.
Гипотеза плакулы
Модифицированный вариант гипотезы Геккеля был предложен О. Бючли. По мнению английского ученого, все живое пошло от плоской колонии простейших (плакулы). Один слой поглощал питательные вещества со дна. Когда плакула изгибалась вверх, то превращалась в гастрееподобный организм. В этой гипотезе нет кардинально новых взглядов на онтогенез и филогенез многоклеточных организмов. Есть современные ученые, которые во многом разделяют взгляды Бючли.
Гипотеза билатерогастреи
Одной из разновидностей архицеломатных гипотез является гипотеза билатерогастреи Егерстена. Шведский ученый выдвинул смелое предположение, что предком многоклеточных животных была шарообразная колония растительных жгутиковых, похожая на Volvox. По его мнению, билатеральная симметрия была исходной для многоклеточных. И так, организм - била-теробластея является прародителем билатерогастреи. По данным ученого, этот новый организм ползал по дну на ротовой поверхности. Учитывая тот факт, что света на дне водоема крайне мало, его недостаточно для осуществления фотосинтеза и автотрофного питания, возникла необходимость в гетеротрофном обеспечении живого существа. Путем фагоцитоза организм питался.
Возникновение сквозного кишечника было определено замыканием щелевидного рта. Когда периферические камеры кишечной полости обособились, появились 3 пары целомических карманов. Такая усложненная билатерогастрея дала начало другим животным. Когда на пути организма появлялась крупная добыча, втягивался вентральный слой, формируя полость, куда заплывала жертва, обреченная на переваривание.
Сложно разобраться самому?
Попробуй обратиться за помощью к преподавателям
Со временем, временное образование стало постоянным. Обращаясь к гипотезе Егерстена можно отметить, что первичные коралловые полипы и целомические животные с тремя парами целом пошли именно от билатерогастреи. Что же касается паренхиматозных животных и первично полостных, то они потеряли целом. Именно кишечнополостные вторично приобрели радиальную симметрию вследствие адаптации к сидячему образу жизни.
Гипотеза Мечникова
Всемирно известный ученый-биолог И. И. Мечников разработал гипотезу, изучая гибок он заметил, что внутренний слой у них формируется путем иммиграции во внутреннюю полость. Иными словами, он раскрыл хоть и примитивный, но весьма значимый процесс образования гаструлы. Следуя положениям Мечникова, гаструляция считалась первичной, а инвагинация – как следствие сокращения и упрощения развития. Именно шарообразные колонии жгутиковых с гетеротрофным способом питания можно считать предками многоклеточных. Можно предположить, что они плавали в толще воды и путем фагоцитоза питались мельчайшими полезными частичками.
Вполне вероятно, что прообразом подобной колонии могли быть пелагические шаровидные колонии воротниковой жгутиковых (Sphaeroeca volvox). Как только питательная частица попадала в поле зрения колонии, отдельные клетки ее хватали, теряли жгутики и иммигрировали внутрь колонии, где находится желеобразное структурное вещество. Из амебоидных клеток они вновь превращаются в основные, возвращаясь на свое место, это явление четко просматривается у современных губок. Позднее колония модифицировалась из полого шара в систему, где внутри скапливались фагоциты.
Типичный пример – воротничковые жгутиковые. Они способны формировать особенную колонию, во внешнем слое – находятся воротничковые жгутиковые, а внутренний слой формируют амебоидные клетки. Такая временная дифференциация вскоре приобрела постоянный характер. Таким образом, имеем возможность наблюдать многоклеточный организм, имеющий более сложную организацию.
В нем выделяют такие морфо структуры:
- Базальный слой, он же наружный – кинобласт.
- Внутренний – фагоцитобласт.
Жизнеобеспечение такого организма устроено следующим образом. Жгутиковые клетки кинобласта захватывают плавающие в воде частицы, передавая их амебоидным клеткам фагоцитобласта, где и происходит процесс переваривания, фагоцитоза. Такая многоклеточный организм Мечников назвал фагоцителлой. Ключевым механизмом здесь является фагоцитоз, роль которого трудно переоценить не только в эволюции, но и в жизнедеятельности всего живого.
первые многоклеточные организмы, Согласно одной из наиболее принятых гипотез, они начали группироваться в колониях или в симбиотических отношениях. С течением времени взаимодействие между членами колонии стало сотрудничать и приносило пользу всем.
Постепенно каждая ячейка проходила процесс специализации для конкретных задач, увеличивая степень зависимости от своих партнеров. Это явление имело решающее значение в эволюции, позволяя существовать сложным существам, увеличивать их размеры и принимать различные системы органов..
Многоклеточные организмы - это организмы, состоящие из нескольких клеток, таких как животные, растения, некоторые грибы и т. Д. В настоящее время существует множество теорий, объясняющих происхождение многоклеточных существ, основанных на одноклеточных формах жизни, которые впоследствии были сгруппированы.
- 1 Почему многоклеточные организмы?
- 1.1 Размер ячейки и объемное соотношение поверхности (S / V)
- 1.2 Очень большая ячейка имеет ограниченную поверхность обмена
- 1.3 Преимущества многоклеточного организма
- 1.4 Недостатки существования многоклеточного организма
- 3.1 Колониальная и симбиотическая гипотеза
- 3.2 Гипотеза синцития
Почему многоклеточные организмы?
Переход от одноклеточных к многоклеточным организмам является одним из самых волнующих и обсуждаемых вопросов среди биологов. Однако, прежде чем обсуждать возможные сценарии, которые привели к многоклеточности, мы должны спросить себя, почему необходимо или полезно быть организмом, состоящим из множества клеток.
Размер ячейки и отношение объема поверхности (S / V)
Средняя клетка, которая является частью тела овоща или животного, имеет диаметр от 10 до 30 микрометров. Организм не может увеличиваться в размерах, просто увеличивая размер отдельной клетки из-за ограничений, накладываемых взаимосвязью между поверхностью и объемом..
Различные газы (такие как кислород и углекислый газ), ионы и другие органические молекулы должны входить и выходить из клетки, пересекая поверхность, ограниченную плазменной мембраной.
Оттуда он должен распространяться по всему объему клетки. Таким образом, соотношение между поверхностью и объемом ниже в больших ячейках, если сравнить его с тем же параметром в больших ячейках.
Очень большая ячейка имеет ограниченную поверхность обмена
Следуя этим рассуждениям, мы можем прийти к выводу, что поверхность обмена уменьшается пропорционально увеличению размера ячейки. Давайте использовать в качестве примера 4 см куб, объемом 64 см. 3 и поверхность 96 см 2 . Соотношение будет 1,5 / 1.
Напротив, если мы возьмем один и тот же куб и разделим его на 8 кубов по два сантиметра, соотношение будет 3/1.
Поэтому, если организм увеличивает свой размер, что полезно в нескольких аспектах, таких как поиск пищи, передвижение или бегство от хищников, предпочтительно делать это путем увеличения числа клеток и, таким образом, поддерживать подходящую поверхность для обменные процессы.
Преимущества многоклеточного организма
Преимущества многоклеточного организма выходят за рамки простого увеличения размера. Многоклеточность позволила увеличить биологическую сложность и сформировать новые структуры.
Это явление позволило эволюции очень сложных путей сотрудничества и взаимодополняемости поведения между биологическими объектами, которые составляют систему.
Недостатки многоклеточного организма
Несмотря на эти преимущества, мы находим примеры - как у нескольких видов грибов - потери многоклеточности, возвращающейся к наследственному состоянию одноклеточных существ.
Когда между клетками организма происходит сбой систем сотрудничества, могут возникнуть негативные последствия. Самый показательный пример - рак. Тем не менее, есть несколько способов, которыми в большинстве случаев удается обеспечить сотрудничество.
Какими были первые многоклеточные организмы?
По словам некоторых авторов, начало многоклеточности уходило в глубокое прошлое, более 1000 миллионов лет назад (например, Selden & Nudds, 2012)..
Поскольку формы переходов плохо сохранились в окаменелостях, мало что известно о них, а также о физиологии, экологии и эволюции, что затрудняет процесс разработки реконструкции зарождающейся многоклеточности..
На самом деле, неизвестно, были ли эти первые окаменелости животными, растениями, грибами или какой-либо из этих линий. Окаменелости характеризуются как плоские организмы с большой поверхностью / объемом.
Эволюция многоклеточных организмов
Поскольку многоклеточные организмы состоят из нескольких клеток, первым шагом в эволюционной эволюции этого состояния должна быть группировка клеток. Это может произойти по-разному:
Колониальная и симбиотическая гипотеза
Эти две гипотезы предполагают, что первоначальным предком многоклеточных существ были колонии или одноклеточные существа, которые установили симбиотические отношения друг с другом..
Пока не известно, был ли агрегат образован из клеток с дифференциальной генетической идентичностью (таких как биопленка или биопленка) или из стволовых и дочерних клеток - генетически идентичны. Последний вариант более вероятен, поскольку в связанных клетках генетические конфликты интересов исключены.
Переход существ, состоящих из одной клетки, к многоклеточным организмам включает в себя несколько этапов. Первое - это постепенное разделение труда внутри клеток, которые работают вместе. Некоторые принимают соматические функции, а другие становятся репродуктивными элементами.
Таким образом, каждая ячейка становится все более зависимой от своих соседей и приобретает специализацию в конкретной задаче. Отбор отдавал предпочтение организмам, сгруппированным в этих примитивных колониях, по сравнению с теми, которые остались в одиночестве..
В настоящее время исследователи ищут возможные условия, которые привели к образованию этих групп, и причины, которые могут привести к их предпочтению - перед лицом одноклеточных форм. Используются колониальные организмы, которые могут помнить гипотетические колонии предков.
Синцитио гипотеза
Синцитий - это клетка, которая содержит несколько ядер. Эта гипотеза предполагает формирование внутренних мембран в предковом синцитии, что позволяет создавать множество компартментов в одной клетке..
Происхождение многоклеточных организмов
Данные, которые в настоящее время используются, указывают на то, что многоклеточное состояние появилось независимо более чем в 16 эукариотических линиях, включая животных, растения и грибы..
Применение новых технологий, таких как геномика и понимание филогенетических отношений, позволило нам предположить, что многоклеточность пошла по общему пути, начиная с кооптации генов, связанных с приверженностью. При создании этих каналов достигается связь между клетками.
Читайте также: