Teoriile evoluției celulare a originii celulelor

4274
Egbert Haynes
Teoriile evoluției celulare a originii celulelor

evoluția celulelor reprezintă toate modificările fizice și chimice care au dat naștere structurilor extrem de organizate și complexe pe care le cunoaștem ca „celule”. Cu toate acestea, chiar dacă s-au făcut multe presupuneri despre aceasta, încă nu se știe exact cum s-au format..

Celulele sunt unitățile de bază ale tuturor ființelor vii de pe pământ. În natură există două tipuri de celule marcat diferite: celulele procariote și celulele eucariote..

Imagine de înaltă definiție a unui organism unicelular

Celulele procariote nu au sisteme de membrană internă și formează întotdeauna organisme unicelulare, între timp celulele eucariote sunt mai complexe, deoarece au compartimente membranare interne și pot forma atât ființe vii unicelulare, cât și multicelulare..

Deși pot fi foarte diferite, toate celulele se caracterizează prin faptul că sunt înconjurate de o membrană, având în interiorul lor molecule de material genetic care furnizează informațiile necesare pentru a produce toate componentele celulare și se înmulțesc pentru a da naștere unei alte celule..

Principala sarcină importantă pentru biologii evoluționisti este demonstrarea evoluției a două aspecte fundamentale pentru viața celulară:

  • Cum s-a format mecanismul de auto-replicare a moleculelor precum acidul dezoxiribonucleic (ADN, material genetic)?
  • Cum au apărut membranele celulare pentru a separa metabolismul în formarea primelor celule de mediu??

Ambele întrebări rămân deschise astăzi, deoarece biologii evoluționisti au făcut doar câteva inferențe în acest sens, fără niciun succes din punctul de vedere al demonstrației experimentale..

Cum au provenit celulele?

Cele mai acceptate teorii propun că începutul evoluției celulare a avut loc odată cu originea moleculelor de tip acid acid nucleic capabile să se replice (ADN și ARN).

Aceste ipoteze, cunoscute în mod colectiv ca „lumea ARN”, „bulionul primar” sau „bulionul primitiv”, se bazează pe faptul că s-au observat polimeri ai acidului ribonucleic (ARN) cu capacitate autocatalitică de a produce noi fragmente de ARN scurte..

Marea primăvară prismatică din Yellowstone. Se crede că acest mediu cu temperatură ridicată este similar cu mediul primordial al mării Pământului.

Conform acestor teorii, este probabil că de multe ori pe pământ, de-a lungul istoriei sale, s-au format acizi ribonucleici, nucleotide, aminoacizi, zaharuri simple și unii compuși fosfați.

Deși cu siguranță mulți dintre acești compuși au fost degradați fără a merge mult mai departe, în prezent se crede că s-ar putea să fi fost cazul în care moleculele cu capacitatea de a se replica au intrat în „bule” lipidice și ar putea continua cu activitatea lor autocatalitică din „hrana” obținută din alte molecule care erau de asemenea închise în aceste bule.

Se propune ca, mai târziu, aceste bule să poată fi împărțite în două datorită forțelor de tensiune superficială, fiecare „fiică” menținându-și activitatea internă autocatalitică. Complexitatea acestor bule ar fi putut implica capacitatea de a se hrăni cu lumina soarelui și unii compuși ai carbonului.

Aceste procese „precelulare” trebuie să se fi produs pe pământ de-a lungul a sute de milioane de ani, timp în care probabil au apărut și stins diferite „protocoale”, selectându-le pozitiv pe cele capabile să se reproducă și să se hrănească eficient..

Astfel, protocoalele rezultate din selecția naturală care acționează sute de milioane de ani ar fi strămoșii sau cele mai primitive forme ale celulelor ultra-complexe și organizate pe care le cunoaștem astăzi, care formează toate ființele vii..

Evoluția celulelor procariote

Ilustrație 2D a unei celule procariote

Probabil primele produse de origine celulară au fost celulele procariote, procariotele sau bacteriile, așa cum sunt cunoscute în mod obișnuit; întrucât se crede că acestea au locuit pe pământ cu aproximativ două miliarde de ani înainte de toate organismele eucariote.

În timpul celor două miliarde de ani, primele organisme procariote au transformat continuu suprafața și atmosfera Pământului. Aceste microorganisme și-au specializat metabolismul pentru a obține energie din compușii care erau abundenți pe planetă în acel moment..

Această „specializare” a fost posibilă datorită evoluției proceselor metabolice precum fermentația, fotosinteza, fixarea azotului atmosferic și utilizarea oxigenului în respirație etc. Aceste abilități dezvoltate de bacterii au fost posibile numai datorită a trei procese principale:

  • Transferul de informații de la un organism la altul prin moștenirea moleculelor de informații genetice: acidul dezoxiribonucleic (ADN) și acidul ribonucleic (ARN); ceea ce le-a permis să dezvolte copii ale lor în timp.
  • Transferul orizontal al materialului genetic prin molecule mici de ADN cunoscute sub numele de plasmide, care permit bacteriilor să se adapteze condițiilor de mediu nefavorabile în perioade scurte de timp.
  • Cooperarea strânsă sau simbioza care ar fi putut să apară între bacterii cu caracteristici diferite, care le-ar fi permis, eventual, să facă față provocărilor de mediu ale mediului înconjurător, pe care independent este foarte probabil să nu le fi putut face față.

Toate aceste caracteristici, împreună cu cooperarea strânsă dintre bacterii, a fost cel mai probabil care a dat naștere celulelor eucariote..

Evoluția celulelor eucariote

În prezent există încă îndoieli cu privire la originea celulelor eucariote. Cu toate acestea, ipoteza cea mai acceptată de cercetători este cea a „endosimbiozei”, care a apărut din descoperirea moleculelor de acid dezoxiribonucleic (ADN) în mitocondriile celulelor eucariote..

Cu aceste informații, biologii evoluționisti au dedus că descendenții bacteriilor care au trăit acum aproximativ trei miliarde de ani în oceanele primitive au cumva fuzionat sau înghițit alte microorganisme..

Acest lucru pare a fi „susținut” de caracteristicile diviziunii mitocondriale, care se reproduc direct prin fisiune binară și în momente diferite de diviziunea celulară din celulele eucariote..

Se crede că organismul înghițit a fost primul „protomitocondrie” al eucariotelor și că a furnizat organismului care înghițea un sistem de eliminare a deșeurilor și o sursă de energie din oxigen, în timp ce „protomitohondria” a câștigat hrană și adăpost..

Acest mecanism de „endosimbioză” este descris ca un mecanism evolutiv brusc, care în puține cazuri s-ar fi putut produce cu succes și permanent..

Simbioza dintre microorganisme pentru a forma împreună noi organisme este poate cea mai importantă forță de schimbare de pe pământ și, având loc de milioane de ani consecutiv, ar fi putut crea marea diversitate de forme pe care le observăm în toate celulele eucariote.

Evoluția celulară se desfășoară de mult timp; În contrast, oamenii de știință s-au concentrat doar pe câteva decenii să răspundă la întrebările legate de acest proces și mulți sunt de părere că este probabil ca înainte de sfârșitul secolului 21 să se poată ajunge la demonstrația experimentală a evoluției celulare..

Referințe

  1. Gould, S. J. (1994). Evoluția vieții pe pământ. Scientific American, 271 (4), 84-91.
  2. Gould, S. J. (1995). 'Ce este viața?' ca o problemă în istorie.
  3. Gray, M. W. (2017). Lynn Margulis și ipoteza endosimbiontului: 50 de ani mai târziu. Biologia moleculară a celulei, 28 (10), 1285-1287.
  4. Margulis, L. și Chapman, M. J. (1998). Endosimbioze: ciclice și permanente în evoluție. Tendințe în microbiologie, 6 (9), 342-345.
  5. Martin, W. F., Garg, S. și Zimorski, V. (2015). Teorii endosimbiotice pentru originea eucariotei. Tranzacții filozofice ale Societății Regale B: Științe biologice, 370 (1678), 20140330.

Nimeni nu a comentat acest articol încă.