Καταγωγή, χαρακτηριστικά, λειτουργίες και παραδείγματα των μικροκυττάρων

Α πολυκύτταρο οργανισμό Πρόκειται για ένα ζωντανό που αποτελείται από πολλαπλά κελιά. Ο πολυκύτταρος όρος χρησιμοποιείται επίσης συχνά. Τα οργανικά όντα που μας περιβάλλουν και τα οποία παρατηρούμε με γυμνό μάτι είναι πολυκυψελικά.

Το πιο αξιοσημείωτο χαρακτηριστικό αυτής της ομάδας οργανισμών είναι το επίπεδο της δομικής οργάνωσης που διαθέτουν. Τα κύτταρα τείνουν να ειδικεύονται για να εκπληρώνουν πολύ συγκεκριμένες λειτουργίες και ομαδοποιούνται σε ιστούς. Καθώς αυξάνουμε την πολυπλοκότητα, οι ιστοί σχηματίζουν όργανα και αυτά σχηματίζουν συστήματα.

Η ιδέα αντιτίθεται στους μονοκύτταρους οργανισμούς, οι οποίοι αποτελούνται από ένα μόνο κύτταρο. Τα βακτήρια, οι αρχαιές, τα πρωτόζωα, μεταξύ άλλων ανήκουν σε αυτήν την ομάδα. Σε αυτή την ευρεία ομάδα, οι οργανισμοί πρέπει να συμπτύσσουν όλες τις βασικές λειτουργίες για τη ζωή (διατροφή, αναπαραγωγή, μεταβολισμό κλπ.) Σε ένα μόνο κύτταρο.

Ευρετήριο

• 1 Προέλευση και εξέλιξη
  • 1.1 Πρόδρομοι πολυκύτταρων οργανισμών
  • 1.2 Οι volvocaceanos
  • 1.3 Dictyostelium
• 2 Πλεονεκτήματα της πολυκυψελικής
  • 2.1 Βέλτιστη επιφάνεια
  • 2.2 Εξειδίκευση
  • 2.3 Αποικιοποίηση των κόγχων
  • 2.4 Διαφορετικότητα
• 3 Χαρακτηριστικά
  • 3.1 Οργάνωση
  • 3.2 Κυτταρική διαφοροποίηση
  • 3.3 Ο σχηματισμός ιστών
  • 3.4 Υφάσματα σε ζώα
  • 3.5 Υφάσματα σε φυτά
  • 3.6 Οργάνωση οργάνων
  • 3.7 Συστήματα σχηματισμού
  • 3.8 Δημιουργία του οργανισμού
• 4 ζωτικές λειτουργίες
• 5 Παραδείγματα
• 6 Αναφορές

Προέλευση και εξέλιξη

Η πολυκυτταραιότητα έχει εξελιχθεί σε διάφορες γενεές ευκαρυωτικών, οδηγώντας στην εμφάνιση φυτών, μυκήτων και ζώων. Σύμφωνα με τα στοιχεία, τα πολυκύτταρα κυανοβακτήρια προέκυψαν νωρίς στην εξέλιξη και στη συνέχεια άλλες πολυκυτταρικές μορφές εμφανίστηκαν ανεξάρτητα σε διαφορετικές εξελικτικές γενεές..

Όπως είναι εμφανές, η μετάβαση από ένα μόνο κύτταρο σε μια πολυκυτταρική οντότητα εμφανίστηκε νωρίς στην εξέλιξη και επανειλημμένα. Για τους λόγους αυτούς, είναι λογικό να υποθέσουμε ότι η πολυκυτταραιότητα αντιπροσωπεύει ισχυρά εκλεκτικά πλεονεκτήματα για τα οργανικά όντα. Τα πλεονεκτήματα του να είναι πολυκύτταρα θα συζητηθούν λεπτομερώς αργότερα..

Αρκετές θεωρητικές υποθέσεις έπρεπε να γίνουν για την απόκτηση αυτού του φαινομένου: συμφύσεις μεταξύ των γειτονικών κυττάρων, επικοινωνία, συνεργασία και εξειδίκευση μεταξύ τους.

Πρόδρομοι πολυκύτταρων οργανισμών

Εκτιμάται ότι οι πολυκύτταροι οργανισμοί εξελίχθηκαν από τους μονοκύτταρους προγόνους τους πριν από περίπου 1,7 δισεκατομμύρια χρόνια. Σε αυτό το προγονικό γεγονός, ορισμένοι μονοκύτταροι ευκαρυωτικοί οργανισμοί σχημάτισαν ένα είδος πολυκυτταρικών συσσωματωμάτων που φαίνεται να είναι μια εξελικτική μετάβαση από τους οργανισμούς ενός κυττάρου στις πολυκυτταρικές..

Σήμερα παρατηρούμε ζωντανούς οργανισμούς που παρουσιάζουν αυτό το μοτίβο ομαδοποίησης. Για παράδειγμα, τα πράσινα φύκια του γένους Volvox συνδέονται με τους συνομηλίκους τους για να σχηματίσουν μια αποικία. Θεωρείται ότι στο παρελθόν θα έπρεπε να υπήρχε πρόδρομος παρόμοιος Volvox που προήλθαν από τα σημερινά φυτά.

Μια αύξηση στην εξειδίκευση κάθε κυττάρου θα μπορούσε να οδηγήσει την αποικία να είναι ένας αληθινός πολυκύτταρος οργανισμός. Ωστόσο, ένα άλλο όραμα μπορεί επίσης να εφαρμοστεί για να εξηγήσει την προέλευση των μονοκύτταρων οργανισμών. Για να εξηγήσουμε και τους δύο τρόπους, θα χρησιμοποιήσουμε δύο παραδείγματα από τα σημερινά είδη.

Οι ελευθεριακοί

Αυτή η ομάδα οργανισμών αποτελείται από διαμορφώσεις κυττάρων. Για παράδειγμα, ένας οργανισμός του είδους Γόνιο αποτελείται από μια επίπεδη "πλάκα" περίπου 4 έως 16 κυττάρων, καθένα με το μαστίγιο της. Το φύλο Pandorina, Από την πλευρά του, είναι μια σφαίρα 16 κυττάρων. Έτσι βρίσκουμε αρκετά παραδείγματα όπου αυξάνεται ο αριθμός των κυττάρων.

Υπάρχουν είδη που παρουσιάζουν ένα ενδιαφέρον μοτίβο διαφοροποίησης: κάθε κύτταρο στην αποικία έχει ένα "ρόλο", όπως και σε έναν οργανισμό. Συγκεκριμένα, τα σωματικά κύτταρα χωρίζονται από σεξουαλικά.

Dictyostelium

Ένα άλλο παράδειγμα πολλαπλών σφαιρικών διατάξεων σε μονοκύτταρους οργανισμούς βρίσκεται στο γένος Dictyostelium. Ο κύκλος ζωής αυτού του οργανισμού περιλαμβάνει μια σεξουαλική και ασεξουαλική φάση.

Κατά τη διάρκεια του ασεβικού κύκλου, μια μοναχική αμοιβάδα αναπτύσσεται σε αποσυνθέτους κορμούς, τροφοδοτεί με βακτήρια και αναπαράγεται με δυαδική σχάση. Σε περιόδους έλλειψης τροφίμων, ένας σημαντικός αριθμός αυτών των αμοιβάδων ενώνεται σε ένα αδύνατο σώμα ικανό να μετακινηθεί σε ένα σκοτεινό και υγρό περιβάλλον.

Και τα δύο παραδείγματα ζωντανών ειδών θα μπορούσαν να είναι μια πιθανή ένδειξη για το πώς άρχισε η πολυκυτταραιότητα σε απομακρυσμένους χρόνους.

Πλεονεκτήματα της πολυκυψελικής

Τα κύτταρα είναι η βασική μονάδα της ζωής και οι μεγαλύτεροι οργανισμοί εμφανίζονται συνήθως ως συσσωματώματα αυτών των μονάδων και όχι ως ένα μόνο κύτταρο που αυξάνει το μέγεθός τους.

Είναι αλήθεια ότι η φύση πειραματίστηκε με σχετικά μεγάλες μονοκύτταρες μορφές, όπως μονοκύτταρα φύκια, αλλά αυτές οι περιπτώσεις είναι σπάνιες και πολύ συγκεκριμένες.

Οι οργανισμοί ενός κυττάρου έχουν πετύχει στην ιστορία της εξέλιξης των ζωντανών όντων. Αντιπροσωπεύουν περισσότερο από το ήμισυ της συνολικής μάζας των ζωντανών οργανισμών και έχουν αποικίσει με επιτυχία τα πιο ακραία περιβάλλοντα. Ωστόσο, ποια πλεονεκτήματα παρέχει ένα πολυκύτταρο σώμα;?

Βέλτιστη επιφάνεια

Γιατί ένας μεγάλος οργανισμός αποτελείται από μικρά κύτταρα καλύτερα από ένα μεγάλο κύτταρο; Η απάντηση στο ερώτημα αυτό σχετίζεται με την επιφάνεια.

Η επιφάνεια του κυττάρου πρέπει να είναι ικανή να μεσολαβεί στην ανταλλαγή μορίων από το κυτταρικό εσωτερικό προς το εξωτερικό περιβάλλον. Εάν η κυτταρική μάζα χωρίζεται σε μικρές μονάδες, η επιφάνεια που είναι διαθέσιμη για μεταβολική δραστηριότητα αυξάνεται.

Είναι αδύνατο να διατηρηθεί η βέλτιστη αναλογία επιφάνειας και μάζας απλά αυξάνοντας το μέγεθος ενός μεμονωμένου στοιχείου. Για το λόγο αυτό, η πολυκυττάρια είναι ένα προσαρμοστικό χαρακτηριστικό που επιτρέπει την αύξηση του μεγέθους των οργανισμών.

Ειδίκευση

Από βιοχημική άποψη, πολλοί μονοκύτταροι οργανισμοί είναι ευπροσάρμοστοι και είναι σε θέση να συνθέσουν ουσιαστικά οποιοδήποτε μόριο με βάση πολύ απλά θρεπτικά συστατικά.

Αντίθετα, τα κύτταρα ενός πολυκύτταρου οργανισμού εξειδικεύονται για μια σειρά λειτουργιών και αυτοί οι οργανισμοί παρουσιάζουν μεγαλύτερο βαθμό πολυπλοκότητας. Αυτή η εξειδίκευση επιτρέπει την πιο αποτελεσματική λειτουργία της λειτουργίας - σε σύγκριση με ένα κύτταρο που πρέπει να εκτελέσει όλες τις βασικές λειτουργίες ζωής.

Επιπλέον, αν ένα "τμήμα" του οργανισμού επηρεάζεται - ή πεθαίνει - δεν έχει ως αποτέλεσμα το θάνατο ολόκληρου του ατόμου.

Αποικιοποίηση κόγχων

Οι πολυκύτταροι οργανισμοί είναι καλύτερα προσαρμοσμένοι στη ζωή σε ορισμένα περιβάλλοντα που θα ήταν εντελώς απρόσιτα για μορφές μεμονωμένων κυττάρων.

Το πιο εξαιρετικό σύνολο προσαρμογών περιλαμβάνει εκείνα που επέτρεψαν τον αποικισμό της γης. Ενώ οι μονοκύτταροι οργανισμοί ζουν κυρίως σε υδατικά περιβάλλοντα, οι πολυκύτταρες μορφές έχουν καταφέρει να αποικίσουν τη γη, τον αέρα και τους ωκεανούς.

Διαφορετικότητα

Μία από τις συνέπειες του σχηματισμού από περισσότερα από ένα κελί είναι η δυνατότητα παρουσίασης σε διαφορετικές "μορφές" ή μορφολογίες. Για το λόγο αυτό, η πολυκύμανση έχει ως αποτέλεσμα μια μεγαλύτερη ποικιλία οργανικών όντων.

Σε αυτή την ομάδα ζωντανών όντων βρίσκουμε εκατομμύρια μορφές, εξειδικευμένα συστήματα οργάνων και πρότυπα συμπεριφοράς. Αυτή η εκτεταμένη ποικιλομορφία αυξάνει τα είδη των περιβαλλόντων που μπορούν να εκμεταλλευτούν οι οργανισμοί.

Πάρτε την περίπτωση των αρθροπόδων. Αυτή η ομάδα παρουσιάζει μια συντριπτική ποικιλία μορφών, που κατάφεραν να αποικίσουν σχεδόν όλα τα περιβάλλοντα.

Χαρακτηριστικά

Οργάνωση

Οι πολυκύτταροι οργανισμοί χαρακτηρίζονται κυρίως από την παρουσίαση μιας ιεραρχικής οργάνωσης των δομικών τους στοιχείων. Επιπλέον, παρουσιάζουν μια εμβρυϊκή εξέλιξη, κύκλους ζωής και σύνθετες φυσιολογικές διεργασίες.

Με αυτό τον τρόπο, η ζωντανή ύλη παρουσιάζει διαφορετικά επίπεδα οργάνωσης όπου, όταν ανεβαίνουμε από το ένα επίπεδο στο άλλο, βρίσκουμε κάτι ποιοτικά διαφορετικό και έχουμε ιδιότητες που δεν υπήρχαν στο προηγούμενο επίπεδο. Τα υψηλότερα επίπεδα οργάνωσης περιέχουν όλα τα χαμηλότερα επίπεδα. Έτσι, κάθε επίπεδο είναι ένα στοιχείο υψηλότερης τάξης.

Κυτταρική διαφοροποίηση

Οι τύποι κυττάρων που συνθέτουν πολυκυτταρικά όντα είναι διαφορετικοί μεταξύ τους επειδή συνθέτουν και συσσωρεύουν διαφορετικούς τύπους μορίων RNA και πρωτεϊνών..

Το κάνουν χωρίς να μεταβάλλουν το γενετικό υλικό, δηλαδή την ακολουθία του DNA. Ωστόσο, διαφορετικά δύο κύτταρα είναι στο ίδιο άτομο, έχουν το ίδιο DNA.

Το φαινόμενο αυτό αποδείχθηκε χάρη σε μια σειρά κλασσικών πειραμάτων όπου ο πυρήνας ενός πλήρως αναπτυγμένου κυττάρου βάτραχου εγχύεται σε ένα αυγό, του οποίου ο πυρήνας είχε αφαιρεθεί. Ο νέος πυρήνας είναι σε θέση να κατευθύνει την αναπτυξιακή διαδικασία και το αποτέλεσμα είναι ένας κανονικός μύλακας.

Παρόμοια πειράματα έχουν διεξαχθεί σε φυτικούς οργανισμούς και θηλαστικά, λαμβάνοντας τα ίδια συμπεράσματα.

Στους ανθρώπους, για παράδειγμα, βρήκαμε περισσότερους από 200 τύπους κυττάρων, με μοναδικά χαρακτηριστικά όσον αφορά τη δομή, τη λειτουργία και το μεταβολισμό τους. Όλα αυτά τα κύτταρα προέρχονται από ένα μόνο κύτταρο, μετά τη γονιμοποίηση.

Δημιουργία ιστών

Οι πολυκύτταροι οργανισμοί σχηματίζονται από τα κύτταρα, αλλά αυτές δεν ομαδοποιούνται με τυχαίο τρόπο για να δημιουργήσουν μια ομοιογενή μάζα. Αντιστρόφως, τα κύτταρα τείνουν να ειδικεύονται, δηλαδή, εκπληρώνουν μια συγκεκριμένη λειτουργία μέσα στους οργανισμούς.

Τα κύτταρα που είναι παρόμοια μεταξύ τους ομαδοποιούνται σε ένα υψηλότερο επίπεδο πολυπλοκότητας που ονομάζεται ιστός. Τα κύτταρα συγκρατούνται μαζί με ειδικές πρωτεΐνες και συνδέσεις κυττάρων που δημιουργούν συνδέσεις μεταξύ των κυτταροπλασμάτων των γειτονικών κυττάρων.

Υφάσματα σε ζώα

Σε πιο σύνθετα ζώα, βρίσκουμε μια σειρά ιστών που ταξινομούνται σύμφωνα με τη λειτουργία που πληρούν και την κυτταρική μορφολογία των συστατικών τους σε: μυϊκό, επιθηλιακό, συνδετικό ή συνδετικό ιστό και νευρικό.

Ο μυϊκός ιστός αποτελείται από συσταλτικά κύτταρα που καταφέρνουν να μετατρέψουν τη χημική ενέργεια σε μηχανική και συνδέονται με λειτουργίες κινητικότητας. Κατατάσσονται ως σκελετικοί, ομαλοί και καρδιακοί μύες.

Ο επιθηλιακός ιστός είναι υπεύθυνος για την επένδυση οργάνων και κοιλοτήτων. Είναι επίσης μέρος του παρεγχύματος πολλών οργάνων.

Ο συνδετικός ιστός είναι ο πιο ετερογενής τύπος και η κύρια λειτουργία του είναι η συνοχή των διαφόρων ιστών που αποτελούν τα όργανα.

Τέλος, ο νευρικός ιστός είναι υπεύθυνος για την εκτίμηση των εσωτερικών ή εξωτερικών ερεθισμάτων που λαμβάνει ο οργανισμός και τη μετάφρασή τους σε νευρική ώθηση..

Τα Metazoans τείνουν να έχουν τους ιστούς τους οργανωμένους με παρόμοιο τρόπο. Ωστόσο, τα σφουγγάρια της θάλασσας ή τα πορφυρά - τα οποία θεωρούνται τα απλούστερα πολυκύτταρα ζώα - έχουν πολύ ιδιαίτερο σχήμα.

Το σώμα ενός σφουγγαριού είναι ένα σύνολο κυττάρων ενσωματωμένων σε μια εξωκυτταρική μήτρα. Η υποστήριξη προέρχεται από μια σειρά μικροσκοπικών αιχμών (παρόμοιες με τις βελόνες) και πρωτεΐνες.

Υφάσματα σε φυτά

Στα φυτά, τα κύτταρα ομαδοποιούνται σε ιστούς που πληρούν συγκεκριμένη λειτουργία. Έχουν την ιδιαιτερότητα ότι υπάρχει μόνο ένας τύπος ιστού στον οποίο τα κύτταρα μπορούν να χωριστούν ενεργά, και αυτός είναι ο μερισταματικός ιστός. Οι υπόλοιποι ιστοί ονομάζονται ενήλικες και έχουν χάσει την ικανότητα να χωρίζουν.

Κατατάσσονται ως προστατευτικοί ιστοί, οι οποίοι, όπως υποδηλώνει το όνομα, είναι υπεύθυνοι για την προστασία του σώματος από την αποξήρανση και από οποιαδήποτε μηχανική φθορά. Αυτό χαρακτηρίζεται ως επιδερμικός και υποσιτικός ιστός.

Οι θεμελιώδεις ιστοί ή παρεγχύματα αποτελούν την πλειοψηφία του σώματος του φυτικού οργανισμού και γεμίζουν το εσωτερικό των ιστών. Σε αυτή την ομάδα βρίσκουμε το αφομοιώσιμο παρέγχυμα, πλούσιο σε χλωροπλάστες. στο αποθεματικό παρέγχυμα, τυπικό των φρούτων, των ριζών και των στελεχών και της αγωγής των αλάτων, του νερού και των επεξεργασμένων χυμών.

Οργάνωση οργάνων

Σε ένα υψηλότερο επίπεδο πολυπλοκότητας βρίσκουμε τα όργανα. Ένας ή περισσότεροι τύποι ιστών συσχετίζονται για να δημιουργήσουν ένα όργανο. Για παράδειγμα, η καρδιά και το ήπαρ των ζώων? και τα φύλλα και τα στελέχη των φυτών.

Συστήματα σχηματισμού

Στο επόμενο επίπεδο έχουμε την ομαδοποίηση των οργάνων. Αυτές οι δομές ομαδοποιούνται σε συστήματα για να ενορχηστρώνουν συγκεκριμένες λειτουργίες και να εργάζονται με συντονισμένο τρόπο. Μεταξύ των πιο γνωστών συστημάτων οργάνων έχουμε το πεπτικό σύστημα, το νευρικό σύστημα και το κυκλοφορικό σύστημα.

Σχηματισμός του οργανισμού

Με την ομαδοποίηση των συστημάτων οργάνων, έχουμε ένα διακριτικό και ανεξάρτητο σώμα. Τα σύνολα οργάνων είναι ικανά να εκτελούν όλες τις ζωτικές, αναπτυξιακές και αναπτυξιακές λειτουργίες για να διατηρήσουν τον οργανισμό ζωντανό

Ζωτικές λειτουργίες

Η ζωτική λειτουργία των οργανικών όντων περιλαμβάνει τις διαδικασίες διατροφής, αλληλεπίδρασης και αναπαραγωγής. Οι πολυκύτταροι οργανισμοί παρουσιάζουν πολύ ετερογενείς διαδικασίες στις ζωτικές τους λειτουργίες.

Όσον αφορά τη διατροφή, μπορούμε να διαιρούμε τα ζωντανά όντα σε autotrophs και heterotrophs. Τα φυτά είναι αυτοτροφικά, επειδή μπορούν να αποκτήσουν τη δική τους τροφή μέσω της φωτοσύνθεσης. Τα ζώα και οι μύκητες, από την άλλη πλευρά, πρέπει να λαμβάνουν ενεργά τα τρόφιμά τους, επομένως είναι ετεροτροφικοί.

Η αναπαραγωγή είναι επίσης πολύ διαφορετική. Στα φυτά και τα ζώα υπάρχουν είδη ικανά να αναπαραχθούν σεξουαλικά ή ασεξουαλικά ή να παρουσιάζουν αμφότερους τρόπους αναπαραγωγής.

Παραδείγματα

Οι πιο σημαντικοί πολυκύτταροι οργανισμοί είναι τα φυτά και τα ζώα. Κάθε ζωντανό που παρατηρούμε με γυμνό μάτι (χωρίς την ανάγκη να χρησιμοποιήσουμε μικροσκόπιο) είναι πολυκύτταροι οργανισμοί.

Ένα θηλαστικό, μια μέδουσα, ένα έντομο, ένα δέντρο, ένας κάκτος, όλα είναι παραδείγματα πολυκυψελών όντων.

Στην ομάδα των μανιταριών, υπάρχουν επίσης πολυκύτταρες παραλλαγές, όπως τα μανιτάρια που χρησιμοποιούμε συχνά στην κουζίνα.

Αναφορές

1. Cooper, G. Μ., & Hausman, R. Ε. (2004). Το κελί: Μοριακή προσέγγιση. Medicinska naklada.
2. Furusawa, C., & Kaneko, Κ. (2002). Η προέλευση των πολυκύτταρων οργανισμών ως αναπόφευκτη συνέπεια των δυναμικών συστημάτων. Το ανατομικό αρχείο: επίσημη δημοσίευση της Αμερικανικής Ένωσης Ανατομικών, 268(3), 327-342.
3. Gilbert S.F. (2000). Αναπτυξιακή Βιολογία. Sinauer Associates.
4. Kaiser, D. (2001). Δημιουργία ενός πολυκύτταρου οργανισμού. Ετήσια επισκόπηση της γενετικής, 35(1), 103-123.
5. Οι Lodish, Η., Berk, Α., Zipursky, S.L., Matsudaira, Ρ., Baltimore, D., & Darnell, J. (2013). Βιολογία των μοριακών κυττάρων . WH freeman.
6. Michod, R.E., Viossat, Υ., Solari, C.A., Hurand, Μ., & Nedelcu, Α.Μ. (2006). Η εξέλιξη της ζωής και η προέλευση της πολυκυττάριας. Εφημερίδα της θεωρητικής βιολογίας, 239(2), 257-272.
7. Rosslenbroich, Β. (2014). Από την αρχή της αυτονομίας: μια νέα ματιά στις μεγάλες μεταβάσεις στην εξέλιξη. Springer Science & Business Media.