Pochodzenie organizmów wielokomórkowych, cechy, funkcje i przykłady



A organizm wielokomórkowy Jest to żywa istota złożona z wielu komórek. Często używany jest również termin wielokomórkowy. Organiczne istoty, które nas otaczają i które możemy obserwować gołym okiem, są wielokomórkowe.

Najbardziej zauważalną cechą tej grupy organizmów jest poziom organizacji strukturalnej, którą posiadają. Komórki specjalizują się w spełnianiu bardzo specyficznych funkcji i są pogrupowane w tkanki. W miarę wzrostu złożoności tkanki tworzą narządy, a te tworzą układy.

Koncepcja jest przeciwna organizmom jednokomórkowym, które składają się z pojedynczej komórki. Do tej grupy należą między innymi bakterie, archeony, pierwotniaki. W tej szerokiej grupie organizmy muszą zagęszczać wszystkie podstawowe funkcje życia (odżywianie, rozmnażanie, metabolizm itp.) W jedną komórkę.

Indeks

  • 1 Pochodzenie i ewolucja
    • 1.1 Prekursory organizmów wielokomórkowych
    • 1.2 Volvocaceanos
    • 1.3 Dictyostelium
  • 2 Zalety bycia wielokomórkowym
    • 2.1 Optymalna powierzchnia
    • 2.2 Specjalizacja
    • 2.3 Kolonizacja nisz
    • 2.4 Różnorodność
  • 3 Charakterystyka
    • 3.1 Organizacja
    • 3.2 Różnicowanie komórek
    • 3.3 Tworzenie tkanki
    • 3.4 Tkaniny u zwierząt
    • 3.5 Tkaniny w roślinach
    • 3.6 Tworzenie organów
    • 3.7 Tworzenie systemów
    • 3.8 Tworzenie organizmu
  • 4 Podstawowe funkcje
  • 5 Przykłady
  • 6 referencji

Pochodzenie i ewolucja

Wielokomórkowość ewoluowała w kilku liniach eukariontów, prowadząc do pojawienia się roślin, grzybów i zwierząt. Zgodnie z dowodami, wielokomórkowe cyjanobakterie pojawiły się na początku ewolucji, a następnie inne formy wielokomórkowe pojawiły się niezależnie w różnych liniach ewolucyjnych..

Jak widać, przejście z pojedynczej komórki do jednostki wielokomórkowej nastąpiło na początku ewolucji i wielokrotnie. Z tych powodów logiczne jest założenie, że wielokomórkowość reprezentuje silne selektywne korzyści dla istot organicznych. Zalety bycia wielokomórkowym zostaną omówione szczegółowo później..

Aby uzyskać to zjawisko, musiało wystąpić kilka założeń teoretycznych: zrosty między sąsiadującymi komórkami, komunikacja, współpraca i specjalizacja między nimi.

Prekursory organizmów wielokomórkowych

Szacuje się, że organizmy wielokomórkowe wyewoluowały z przodków jednokomórkowych około 1,7 miliarda lat temu. W tym wydarzeniu przodków niektóre jednokomórkowe organizmy eukariotyczne utworzyły rodzaj wielokomórkowych agregatów, które wydają się być ewolucyjnym przejściem od organizmów komórki do wielokomórkowych..

Obecnie obserwujemy żywe organizmy, które wykazują ten wzór grupowania. Na przykład zielone algi z rodzaju Volvox kojarzą się z rówieśnikami, tworząc kolonię. Uważa się, że w przeszłości powinien być podobny prekursor Volvox które zapoczątkowały obecne rośliny.

Zwiększenie specjalizacji każdej komórki może doprowadzić do tego, że kolonia stanie się prawdziwym organizmem wielokomórkowym. Można jednak zastosować inną wizję, aby wyjaśnić pochodzenie organizmów jednokomórkowych. Aby wyjaśnić obie drogi, użyjemy dwóch przykładów z obecnych gatunków.

Volvocaceanos

Ta grupa organizmów składa się z konfiguracji komórek. Na przykład organizm tego gatunku Gonium składa się z płaskiej „płytki” z około 4 do 16 komórek, każda z wici. Płeć Pandorina, Ze swej strony jest to sfera 16 komórek. W ten sposób znajdujemy kilka przykładów, w których liczba komórek wzrasta.

Istnieją gatunki, które wykazują interesujący wzór różnicowania: każda komórka w kolonii ma „rolę”, tak jak w organizmie. W szczególności komórki somatyczne są podzielone od komórek seksualnych.

Dictyostelium

Inny przykład układów wielokomórkowych w organizmach jednokomórkowych można znaleźć w rodzaju Dictyostelium. Cykl życia tego organizmu obejmuje fazę seksualną i bezpłciową.

Podczas cyklu bezpłciowego samotna ameba rozwija się w rozkładające się pnie, żywi się bakteriami i rozmnaża przez rozszczepienie binarne. W czasach niedoborów żywności znaczna liczba ameb łączy się w śluzowate ciało zdolne do poruszania się w ciemnym i wilgotnym środowisku.

Oba przykłady żywych gatunków mogą być możliwym wskaźnikiem tego, w jaki sposób różnorodność wielokomórkowa rozpoczęła się w odległych czasach.

Zalety bycia wielokomórkowym

Komórki są podstawową jednostką życia, a większe organizmy zwykle pojawiają się jako agregaty tych jednostek, a nie jako pojedyncza komórka, która zwiększa ich rozmiar.

Prawdą jest, że natura eksperymentowała ze stosunkowo dużymi formami jednokomórkowymi, takimi jak wodorosty jednokomórkowe, ale te przypadki są rzadkie i bardzo specyficzne.

Organizmy pojedynczej komórki odniosły sukces w ewolucyjnej historii żywych istot. Stanowią one ponad połowę całkowitej masy żywych organizmów i skutecznie skolonizowały najbardziej ekstremalne środowiska. Jakie są jednak zalety ciała wielokomórkowego??

Optymalna powierzchnia

Dlaczego duży organizm składa się z małych komórek lepiej niż duża komórka? Odpowiedź na to pytanie dotyczy powierzchni.

Powierzchnia komórki musi być zdolna do pośredniczenia w wymianie cząsteczek z wnętrza komórki do środowiska zewnętrznego. Jeśli masa komórek jest podzielona na małe jednostki, pole powierzchni dostępne dla aktywności metabolicznej wzrasta.

Niemożliwe jest utrzymanie optymalnego stosunku powierzchni i masy poprzez zwiększenie rozmiaru pojedynczej komórki. Z tego powodu wielokomórkowość jest cechą adaptacyjną, która pozwala na zwiększenie rozmiaru organizmów.

Specjalizacja

Z biochemicznego punktu widzenia wiele organizmów jednokomórkowych jest wszechstronnych i jest w stanie syntetyzować praktycznie każdą cząsteczkę opartą na bardzo prostych składnikach odżywczych.

Natomiast komórki organizmu wielokomórkowego są wyspecjalizowane w szeregu funkcji, a te organizmy mają większy stopień złożoności. Ta specjalizacja pozwala na skuteczniejsze działanie funkcji - w porównaniu z komórką, która musi wykonywać wszystkie podstawowe funkcje życiowe.

Ponadto, jeśli dotknie to „części” organizmu - lub umrze - nie spowoduje to śmierci całej osoby.

Kolonizacja nisz

Organizmy wielokomórkowe są lepiej przystosowane do życia w pewnych środowiskach, które byłyby całkowicie niedostępne dla form pojedynczych komórek.

Najbardziej niezwykłym zestawem adaptacji są te, które pozwoliły na kolonizację ziemi. Podczas gdy organizmy jednokomórkowe żyją głównie w środowiskach wodnych, formy wielokomórkowe zdołały skolonizować ziemię, powietrze i oceany.

Różnorodność

Jedną z konsekwencji formowania się przez więcej niż jedną komórkę jest możliwość prezentacji w różnych „formach” lub morfologiach. Z tego powodu wielokomórkowość powoduje większą różnorodność istot organicznych.

W tej grupie istot żywych znajdujemy miliony form, wyspecjalizowane systemy narządów i wzorce zachowań. Ta duża różnorodność zwiększa rodzaje środowisk, które organizmy są w stanie wykorzystać.

Weźmy przypadek stawonogów. Ta grupa prezentuje ogromną różnorodność form, które zdołały skolonizować praktycznie wszystkie środowiska.

Funkcje

Organizacja

Organizmy wielokomórkowe charakteryzują się przede wszystkim przedstawieniem hierarchicznej organizacji ich elementów strukturalnych. Ponadto przedstawiają rozwój embrionalny, cykle życiowe i złożone procesy fizjologiczne.

W ten sposób żywa materia przedstawia różne poziomy organizacji, gdzie podczas wznoszenia się z jednego poziomu na drugi, znajdujemy coś jakościowo innego i posiadamy właściwości, które nie istniały na poprzednim poziomie. Wyższe poziomy organizacji zawierają wszystkie niższe. Zatem każdy poziom jest składnikiem wyższego rzędu.

Różnicowanie komórek

Typy komórek, które tworzą istoty wielokomórkowe, różnią się od siebie, ponieważ syntetyzują i gromadzą różne typy cząsteczek RNA i białek..

Robią to bez zmiany materiału genetycznego, to znaczy sekwencji DNA. Jednak różne dwie komórki są tej samej osoby, mają to samo DNA.

Zjawisko to zostało udowodnione dzięki serii klasycznych eksperymentów, w których jądro w pełni rozwiniętej komórki żaby wstrzykuje się do jaja, którego jądro zostało usunięte. Nowe jądro jest w stanie kierować procesem rozwoju, a wynikiem jest normalna kijanka.

Podobne eksperymenty przeprowadzono na organizmach roślinnych i ssakach, uzyskując te same wnioski.

U ludzi, na przykład, znaleźliśmy ponad 200 typów komórek, z unikalnymi cechami pod względem ich struktury, funkcji i metabolizmu. Wszystkie te komórki pochodzą z pojedynczej komórki po zapłodnieniu.

Tworzenie tkanki

Organizmy wielokomórkowe są tworzone przez komórki, ale nie są one grupowane w sposób losowy, aby uzyskać jednorodną masę. I odwrotnie, komórki mają tendencję do specjalizacji, to znaczy spełniają określoną funkcję w organizmach.

Komórki, które są podobne do siebie, są pogrupowane w wyższy poziom złożoności zwany tkankami. Komórki są utrzymywane razem przez specjalne białka i połączenia komórkowe, które tworzą połączenia między cytoplazmami sąsiednich komórek.

Tkaniny u zwierząt

U zwierząt bardziej złożonych znajdujemy serię tkanek sklasyfikowanych według funkcji, jaką spełniają i morfologii komórkowej ich składników w: tkance mięśniowej, nabłonkowej, łącznej lub łącznej oraz nerwowej.

Tkanka mięśniowa składa się z kurczliwych komórek, które potrafią przekształcić energię chemiczną w mechanikę i są związane z funkcjami mobilności. Są klasyfikowane jako mięsień szkieletowy, gładki i sercowy.

Tkanka nabłonkowa jest odpowiedzialna za wyściółkę narządów i jam. Są również częścią miąższu wielu narządów.

Tkanka łączna jest najbardziej niejednorodnym typem, a jej główną funkcją jest spójność różnych tkanek, które tworzą organy.

Wreszcie tkanka nerwowa jest odpowiedzialna za docenianie bodźców wewnętrznych lub zewnętrznych, które organizm otrzymuje i przekłada je na impuls nerwowy..

Metazoany organizują swoje tkanki w podobny sposób. Jednak gąbki morskie lub porowate - uważane za najprostsze zwierzęta wielokomórkowe - mają bardzo szczególny schemat.

Ciało gąbki to zestaw komórek osadzonych w macierzy zewnątrzkomórkowej. Wsparcie pochodzi z serii małych kolców (podobnych do igieł) i białek.

Tkaniny w roślinach

W roślinach komórki są pogrupowane w tkanki, które spełniają określoną funkcję. Mają osobliwość, że istnieje tylko jeden rodzaj tkanki, w której komórki mogą się aktywnie dzielić, i jest to tkanka merystematyczna. Reszta tkanek nazywana jest dorosłymi i utraciła zdolność do dzielenia się.

Są one klasyfikowane jako tkanki ochronne, które, jak sugeruje nazwa, są odpowiedzialne za ochronę ciała przed wysychaniem i przed mechanicznym zużyciem. Jest to klasyfikowane jako tkanka naskórkowa i suberalna.

Podstawowe tkanki lub miąższ stanowią większość ciała organizmu roślinnego i wypełniają wnętrze tkanek. W tej grupie znajdujemy miąższ asymilujący, bogaty w chloroplasty; do miąższu rezerwowego, typowego dla owoców, korzeni i łodyg oraz przewodzenia soli, wody i wymyślnego soku.

Tworzenie narządów

Na wyższym poziomie złożoności odnajdujemy organy. Jeden lub więcej rodzajów tkanek jest związanych, aby dać początek organowi. Na przykład serce i wątroba zwierząt; oraz liście i łodygi roślin.

Tworzenie systemów

Na następnym poziomie mamy zgrupowanie organów. Struktury te są pogrupowane w systemy do koordynowania określonych funkcji i pracy w skoordynowany sposób. Wśród najbardziej znanych układów narządów mamy układ trawienny, układ nerwowy i układ krążenia.

Tworzenie się organizmu

Grupując układy narządów, otrzymujemy dyskretne i niezależne ciało. Zestawy narządów są w stanie wykonywać wszystkie niezbędne funkcje wzrostu i rozwoju, aby utrzymać organizm przy życiu

Podstawowe funkcje

Witalna funkcja istot organicznych obejmuje procesy odżywiania, interakcji i reprodukcji. Organizmy wielokomórkowe wykazują bardzo niejednorodne procesy w obrębie funkcji życiowych.

Jeśli chodzi o żywienie, możemy podzielić żywe istoty na autotrofy i heterotrofy. Rośliny są autotroficzne, ponieważ mogą uzyskać własne pożywienie dzięki fotosyntezie. Z drugiej strony zwierzęta i grzyby muszą aktywnie otrzymywać pożywienie, więc są heterotroficzne.

Reprodukcja jest również bardzo zróżnicowana. W roślinach i zwierzętach występują gatunki zdolne do rozmnażania się płciowego lub bezpłciowego lub prezentujące obydwie modalności reprodukcyjne.

Przykłady

Najważniejszymi organizmami wielokomórkowymi są rośliny i zwierzęta. Każda żywa istota, którą obserwujemy gołym okiem (bez potrzeby używania mikroskopu), jest organizmem wielokomórkowym.

Ssak, meduza morska, owad, drzewo, kaktus, wszystkie są przykładami istot wielokomórkowych.

W grupie grzybów występują również warianty wielokomórkowe, takie jak grzyby, których często używamy w kuchni.

Referencje

  1. Cooper, G. M. i Hausman, R. E. (2004). Komórka: podejście molekularne. Medicinska naklada.
  2. Furusawa, C. i Kaneko, K. (2002). Pochodzenie organizmów wielokomórkowych jako nieunikniona konsekwencja układów dynamicznych. The Anatomical Record: Oficjalna publikacja Amerykańskiego Stowarzyszenia Anatomistów, 268(3), 327-342.
  3. Gilbert S.F. (2000). Biologia rozwojowa. Sinauer Associates.
  4. Kaiser, D. (2001). Budowanie organizmu wielokomórkowego. Coroczny przegląd genetyki, 35(1), 103-123.
  5. Lodish, H., Berk, A., Zipursky, S.L., Matsudaira, P., Baltimore, D., i Darnell, J. (2013). Biologia komórek molekularnych . WH freeman.
  6. Michod, R.E., Viossat, Y., Solari, C.A., Hurand, M., i Nedelcu, A.M. (2006). Ewolucja historii życia i pochodzenie wielokomórkowości. Journal of theoretical biology, 239(2), 257-272.
  7. Rosslenbroich, B. (2014). O pochodzeniu autonomii: nowe spojrzenie na główne przemiany w ewolucji. Springer Science & Business Media.