Ursprunget för huvudcellerna teorier (prokaryot och eukaryota)

han Cellinitialt går tillbaka till mer än 3.500 miljoner år gammal. Det sätt på vilket dessa funktionella enheter har sitt ursprung har väckt forskarnas nyfikenhet i flera århundraden.

Livets ursprung i sig Vin åtföljt av cellernas ursprung. I en primitiv miljö var miljöförhållandena mycket olika från de vi observerade idag. Syrekoncentrationen var praktiskt taget noll, och i atmosfären dominerade en annan gaskomposition.

Källa: Pixabay.com

Olika upplevelser i laboratoriet har bevisat att under de initiala miljöförhållandena på jorden är det möjligt att polymerisera flera egenskaper som är karakteristiska för organiska system, nämligen: aminosyror, sockerarter etc.

En molekyl med katalytisk kapacitet och att replikera sig själv (potentiellt ett RNA) kan låsas i ett fosfolipidmembran och bildade de första primitiva prokaryota cellerna, som utvecklades efter de darwiniska principerna.

På samma sätt förklaras vanligtvis ursprunget till den eukaryota cellen med hjälp av endosimbiotisk teori. Denna idé stöder att en stor bakterie svalde en mindre och över tid har sitt ursprung de organeller som vi känner idag (kloroplaster och mitokondrier).

[TOC]

Cellteori

Cell Det är en term som kommer från den latinska roten Cellula, Vad betyder hål. Dessa är de funktionella och strukturella enheterna i levande varelser. Termen användes först på sjuttonhundratalet av forskaren Robert Hooke, när han undersökte ett korkark under mikroskopets ljus och observerade en slags celler.

Med denna upptäckt var fler forskare - som belyser bidrag från Theodor Schwann och Matthias Schleiden - intresserade av den mikroskopiska strukturen i levande materia. På detta sätt föds en av de viktigaste pelarna i biologin: cellteori.

Teorin hävdar att: (a) alla organiska varelser består av celler; (b) celler är livets enhet; (c) De kemiska reaktionerna som stöder liv inträffar inom cellens gränser och (d) allt liv kommer från livet.

Detta sista postulat sammanfattas i den berömda Rudolf Virchow -frasen: “Omnis Cellula E -cellula” - Alla celler härstammar från andra befintliga celler. Men var kom den första cellen ifrån? Därefter kommer vi att beskriva de viktigaste teorierna som försöker förklara ursprunget till de första cellulära strukturerna.

Utveckling av den prokaryota cellen

Livets ursprung är ett fenomen som är nära kopplat till cellernas ursprung. På jorden finns det två cellulära livsformer: prokaryoter och eukaryoter.

Båda linjerna skiljer sig i princip när det gäller deras komplexitet och struktur, är de eukaryota organismerna större och komplexa. Detta betyder inte att prokaryoter är enkla - en enda prokaryot byrå är en organiserad och komplicerad agglomeration av olika molekylkomplex.

Kan tjäna dig: parietal celler: egenskaper, histologi, funktioner, sjukdomar

Utvecklingen av båda grenarna i livet är en av de mest spännande frågorna i biologiens värld.

Kronologiskt uppskattas att livet har 3.500 till 3.800 miljoner år gammal. Detta dök upp ungefär 750 miljoner år efter landbildning.

Evolution of the First Ways of Life: Millers experiment

I början av 20 -talet kunde idén att organiska makromolekyler polymeriseras spontant under miljöförhållandena i en primitiv atmosfär - med låga syrekoncentrationer och höga koncentrationer av samkoncentrationer,₂ och n₂, Förutom en serie gaser som H₂, H₂S och CO.

Det antas att den hypotetiska primitiva atmosfären gav en reducerande miljö, som tillsammans med en energikälla (såsom solljus eller elektriska stötar), lägger de gynnsamma förhållandena för polymerisation av organiska molekyler.

Denna teori bekräftades experimentellt 1950 av forskaren Stanley Miller under sina forskarstudier.

Behov av en molekyl med självapplikation och katalysegenskaper: RNA: s värld

Efter att ha specificerat de nödvändiga förutsättningarna för bildandet av molekylerna som vi finner i alla levande varelser, är det nödvändigt nukleotider i DNA -molekylen.

Hittills är den bästa kandidaten för denna molekyl RNA. Det var inte förrän 1980 när forskarna Sid Altman och Tom Cech upptäckte de katalytiska förmågan hos denna nukleinsyra, inklusive polymerisation av nukleotider - kritiskt steg för utvecklingen av liv och celler.

Av dessa skäl tros det att livet började använda RNA som genetiskt material och inte DNA som de gör de allra flesta nuvarande former.

Begränsning av livets hinder: fosfolipider

När makromolekylerna och molekylen kan lagra information och replikera sig själv erhålls förekomsten av ett biologiskt membran som bestämmer gränserna mellan de levande och den extracellulära miljön. Evolutionärt markerade detta steg ursprunget till de första cellerna.

Det tros att den första cellen uppstod från en RNA -molekyl som var låst av ett membran sammansatt av fosfolipider. De senare är amfipatiska molekyler, vilket innebär att en del är hydrofil (vattenlöslig) och den återstående andra är hydrofob (inte löslig i vatten).

När fosfolipider löses i vatten har de förmågan att lägga till spontant och bilda ett lipid -tvåskikt. De polära huvuden är grupperade och tittar på den vattenhaltiga miljön och hydrofoba svansar inuti, i kontakt med varandra.

Kan tjäna dig: Basofiler: Egenskaper, morfologi, funktioner, sjukdomar

Denna barriär är termodynamiskt stabil och skapar ett fack som gör att cellcellen kan separeras.

Med tidens gång fortsatte RNA inuti lipidmembranet sin evolutionära kurs efter de darwiniska mekanismerna - tills de presenterar komplexa processer som proteinsyntes.

Metabolismutveckling

När dessa primitiva celler bildades började utvecklingen av de metaboliska rutter som vi känner idag. Det mest troliga scenariot för ursprunget till de första cellerna är havet, så de första cellerna kunde få mat och energi direkt från miljön.

När maten började knappast bör vissa cellvarianter visas med alternativa metoder för att få mat och generera energi som gör att de kan fortsätta sin replikering.

Generering och kontroll av cellmetabolismen är oumbärlig för deras kontinuitet. Faktum är att de viktigaste metaboliska vägarna är allmänt bevarade bland nuvarande organismer. Till exempel utför både en bakterie och en däggdjur glykolys.

Det har föreslagits att energiproduktion utvecklats i tre steg, med början med glykolys, följt av fotosyntes och slut med oxidativ metabolism.

Eftersom den primitiva miljön saknade syre är det troligt att de första metaboliska reaktionerna dispenserade med den.

Euchy cellutveckling

Cellerna var bara prokaryoter fram till cirka 1.500 miljoner år. I detta skede dök de första cellerna upp med en riktig kärna och organeller själva. Den mest framstående teorin i litteraturen som förklarar utvecklingen av organeller är endosimbiotisk teori (endo betyder internt).

Organismer är inte isolerade i sin miljö. Biologiska samhällen har flera interaktioner, både antagonister och synergister. Ett term paraply som används för olika interaktioner är symbios - Tidigare används endast för ömsesidiga förhållanden mellan två arter.

Interaktioner mellan organismer har viktiga evolutionära konsekvenser, och det mest dramatiska exemplet på detta faktum är endosimbiotisk teori, som ursprungligen föreslogs av den amerikanska forskaren Lynn Margulis på 80 -talet.

Postulat av endosimbiotisk teori

Enligt denna teori var vissa eukaryoter - såsom kloroplaster och mitokondrier - initialt prokaryota livsorganisationer. Vid en evolutionspunkt blev en prokaryota uppslukad av en större, men smälts inte. Istället överlevde han och fångades inuti den största kroppen.

Förutom överlevnaden synkroniserades reproduktionstiderna mellan båda organismerna och lyckas flytta till successiva generationer.

När det gäller kloroplaster uppvisade Engulf -organismen alla enzymatiska maskiner för att utföra fotosyntes och försörja den största kroppen med produkterna från dessa kemiska reaktioner: monosackariderna. I fallet med mitokondrierna antas det att co-swreening prokaryot.

Kan tjäna dig: polysom

Men den större värdorganismens potentiella identitet är en öppen fråga i litteraturen.

Den prokaryota organmen tappade sin cellvägg, och under hela utvecklingen led de relevanta modifieringarna som har sitt ursprung i de moderna organellerna. Detta är i huvudsak endosimbiotisk teori.

Bevis på endosimbiotisk teori

Det finns för närvarande flera fakta som stöder endosimbioseori, nämligen: (a) storleken på nuvarande mitokondrier och kloroplaster liknar den för prokaryoter; (b) Dessa organeller har sitt eget genetiska material och syntetiserar en del av proteinerna, även om de inte är helt oberoende av kärnan och (c) det finns flera biokemiska likheter mellan båda biologiska enheter.

Fördelar med att vara eukaryota

Utvecklingen av eukaryota celler är associerad med en serie fördelar jämfört med prokaryoter. Ökningen i storlek, komplexitet och avdelning möjliggjorde en snabb utveckling av nya biokemiska funktioner.

Efter ankomsten av den eukaryota cellen kom multicellularitet. Om en cell "önskar" att njuta av fördelarna med en större storlek kan den inte bara växa, eftersom cellytan måste vara stor i förhållande till dess volym.

Således lyckades organismer med mer än en cell öka sin storlek och distribuera uppgifterna mellan flera celler som komponerar dem.

Referenser

1. Altstein, a. D. (2015). Progenhypotesen: nukleoproteinvärlden och hur livet började. Biologi direkt, 10, 67.
2. Anderson, s. W. (1983). Föreslagen modell för prebiotisk utveckling: Användningen av kaos. Proceedings of the National Academy of Sciences, 80(11), 3386-3390.
3. Audesirk, T., Audesirk, g., & Byers, b. OCH. (2003). Biologi: Livet på jorden. Pearson Education.
4. Campbell, a. N., & Reece, J. B. (2005). biologi. Pan -American Medical Redaktion.
5. Räckvidd, m. (2007). Biologi 1: En konstruktivistisk strategi. Pearson Education.
6. Hogeweg, s., & Takeuchi, n. (2003). Val av flera nivåer i modeller av prebiotisk utveckling: fack och rumslig självorganisation. Livets ursprung och biosfärs utveckling, 33(4-5), 375-403.
7. Lazcano, a., & Miller, s. L. (nitton nittiosex). Livets ursprung och tidiga utveckling: prebiotisk kemi, pre-RNA-världen och tid. Cell, 85(6), 793-798.
8. McKenney, K., & Alfonzo, J. (2016). Från prebiotika till probiotika: Evolution och funktioner av tRNA -modifieringar. Liv, 6(1), 13.
9. Schrum, j. P., Zhu, t. F., & Szostak, J. W. (2010). Ursprunget till cellulärt liv. Kall vår hamnperspektiv i biologi, A002212.
10. Silvestre, D. TILL., & Fontanari, J. F. (2008). Paketmodeller och informationskrisen för prebiotisk utveckling. Journal of Theoretical Biology, 252(2), 326-337.
11. Stano, s., & Mavelli, f. (2015). Protoceller modeller i livets ursprung och syntetisk biologi. Liv, 5(4), 1700-1702.