אורגניזמים רב-תאיים ראשונים: מקור, מאפיינים - ביולוגיה - 2025

היצורים הרב-תאיים הראשונים , על פי אחת ההשערות המקובלות ביותר, החלו בקבוצה במושבות או במערכות יחסים סימביוטיים. ככל שחלף הזמן, יחסי הגומלין בין חברי המושבה החלו להיות שיתופיים ומועילים לכולם.

בהדרגה, כל תא עבר תהליך התמחות למשימות ספציפיות, מה שהגדיל את מידת התלות במלוויו. תופעה זו הייתה מכרעת בהתפתחות, ומאפשרת קיומם של יצורים מורכבים, הגדלת גודלם והודאה במערכות איברים שונות.

אורגניזמים קולוניאליים, כמו וולווקס, מאפשרים לנו להניח השערות לגבי המאפיינים הפוטנציאליים של אורגניזמים רב-תאיים אבותיים. מקור: פרנק פוקס

אורגניזמים רב-תאיים הם אורגניזמים המורכבים מכמה תאים - כמו בעלי חיים, צמחים, פטריות מסוימות וכו '. נכון לעכשיו ישנן תיאוריות מרובות כדי להסביר את מקורן של יצורים רב-תאיים החל מצורות חיים חד-תאיות שהתאגדו מאוחר יותר.

מדוע קיימים אורגניזמים רב-תאיים?

המעבר מאורגניזמים חד-תאיים לאורגניזמים הוא אחת השאלות המרגשות והמחלוקות ביותר בקרב הביולוגים. עם זאת, לפני שנדון בתרחישים האפשריים שהולידו ריבוי תאיות, עלינו לשאול את עצמנו מדוע יש צורך או מועיל להיות אורגניזם המורכב מתאים רבים.

גודל התא ויחס נפח השטח (S / V)

תא ממוצע שהוא חלק מגופו של צמח או חיה נמדד בקוטר של 10 עד 30 מיקרומטר. אורגניזם אינו יכול לגדול בגודל פשוט על ידי הרחבת גודל תא בודד בגלל המגבלה המוטלת על ידי היחס בין שטח הפנים לנפח.

גזים שונים (כמו חמצן ופחמן דו חמצני), יונים ומולקולות אורגניות אחרות חייבים להיכנס לתא ולעזוב אותו, וחוצים את פני השטח שתוחם על ידי קרום פלזמה.

משם עליו להתפשט לאורך כל נפח התא. לפיכך, הקשר בין שטח הפנים לנפח נמוך יותר בתאים גדולים, אם נשווה אותו לאותו פרמטר בתאים גדולים יותר.

לתא גדול מאוד יש משטח חילופי מוגבל

בעקבות נימוק זה, אנו יכולים להגיע למסקנה שמשטח החילוף פוחת ביחס לגידול בגודל התא. בואו להשתמש קוביה 4 ס"מ כדוגמה, עם נפח של 64 ס"מ ³ ו שטח של 96 ס"מ ² . היחס יהיה 1.5 / 1.

לעומת זאת, אם ניקח את אותה הקוביה ונחלק אותה ל 8 קוביות של שני סנטימטרים, היחס יהיה 3/1.

מסיבה זו, אם אורגניזם מגדיל את גודלו, וזה מועיל בכמה היבטים, כמו בחיפוש אחר מזון, תנועה או טורפים נמלטים, עדיף לעשות זאת על ידי הגדלת מספר התאים ובכך לשמור על משטח הולם לבעלי החיים. תהליכי חילופי דברים.

יתרונות להיות אורגניזם רב-תאי

היתרונות של להיות אורגניזם רב-תאי חורגים מעצם הגידול בגודל. רב-תאיות אפשרה עלייה במורכבות הביולוגית ויצירת מבנים חדשים.

תופעה זו אפשרה התפתחות של נתיבי שיתוף פעולה מתוחכמים ביותר והתנהגויות משלימות בין הגורמים הביולוגיים המרכיבים את המערכת.

חסרונות להיות אורגניזם רב-תאי

למרות היתרונות הללו, אנו מוצאים דוגמאות - כמו במספר מינים של פטריות - לאובדן הרב-תאי, חוזרים למצב האבות של יצורים חד-תאיים.

כאשר מערכות שיתופיות נכשלות בין תאים בגוף, עלולות להיווצר השלכות שליליות. הדוגמה הממחישה ביותר היא סרטן. עם זאת, ישנם מספר דרכים אשר ברוב המקרים מצליחים להבטיח שיתוף פעולה.

מה היו האורגניזמים הרב-תאיים הראשונים?

ההתחלות של רב-תאיות הוחזרו לעבר נידח מאוד, לפני יותר ממיליארד שנה, לפי כמה מחברים (למשל, Selden & Nudds, 2012).

מכיוון שצורות מעבר נשמרו בצורה גרועה ברשומה המאובנת, מעט מאוד ידוע עליהם ועל הפיזיולוגיה, האקולוגיה והאבולוציה שלהם, מה שמקשה על תהליך בניית השחזור של ריבוי תאים מתחילים.

למעשה, לא ידוע אם המאובנים הראשונים הללו היו בעלי חיים, צמחים, פטריות או כל אחד משושלות אלה. המאובנים מאופיינים בכך שהם אורגניזמים שטוחים, עם שטח פנים / נפח גבוה.

התפתחות אורגניזמים רב-תאיים

מאחר שאורגניזמים רב-תאיים מורכבים מכמה תאים, הצעד הראשון בהתפתחות האבולוציונית של מצב זה היה צריך להיות קיבוץ התאים. זה יכול לקרות בדרכים שונות:

השערה קולוניאלית וסימביוטית

שתי ההשערות הללו מציעות כי האב הקדמון המקורי של יצורים רב-תאיים היה מושבות או ישויות חד-תאיות, שקבעו יחסים סימביוטיים זה עם זה.

טרם ידוע האם המצרף נוצר מתאים בעלי זהות גנטית דיפרנציאלית (כמו ביופילם או ביופילם) או מתאי גזע ובת - זהים גנטית. האפשרות האחרונה אפשרית יותר, מכיוון שנמנעים ניגודי אינטרסים גנטיים בתאים קשורים.

המעבר מיצורים חד-תאיים לאורגניזמים רב-תאיים כרוך במספר צעדים. הראשון הוא חלוקת העבודה ההדרגתית בתאים העובדים יחד. חלקם נוקטים פונקציות סומטיות, ואילו אחרים הופכים למרכיב הרבייה.

כך, כל תא הופך להיות תלוי יותר בשכניו וזוכה להתמחות במשימה מסוימת. הבחירה העדיפה אורגניזמים שהתקבצו במושבות המוקדמות הללו על פני אלה שנשארו בודדים.

בימינו, החוקרים מחפשים את התנאים האפשריים שהובילו להיווצרות אשכולות אלה ואת הגורמים שיכולים היו להוביל לטובתם - לעומת צורות חד-תאיות. משתמשים באורגניזמים קולוניאליים אשר עשויים להזכיר מושבות אבות היפותטיות.

השערת Syncytium

Syncytium הוא תא המכיל גרעינים מרובים. השערה זו מצביעה על היווצרות קרומים פנימיים בתוך סינציום של אבות, ומאפשרת התפתחות של מספר תאים בתא בודד.

מקורם של אורגניזמים רב-תאיים

עדויות עדכניות מצביעות על כך שהמצב הרב-תאי הופיע באופן עצמאי בלמעלה מ- 16 שושלות של אאוקריוטות, כולל בעלי חיים, צמחים ופטריות.

היישום של טכנולוגיות חדשות כמו גנומיקה והבנת מערכות יחסים פילוגנטיות אפשרו לנו להציע כי ריבוי תאים עקב אחר מסלול משותף, החל משיתוף פעולה של גנים הקשורים לדבקות. יצירת תעלות אלה השיגה תקשורת בין תאים.

הפניות

1. ברונט, ט 'וקינג, נ' (2017). מקור רב-תאיות של בעלי חיים והבדלת תאים. תא התפתחותי, 43 (2), 124-140.
2. קרטיס, ח., ושנק, א '(2008). קרטיס. ביולוגיה. פנמריקנית רפואית אד.
3. Knoll, AH (2011). המקורות המרובים של ריבוי תאים מורכבים. סקירה שנתית של מדעי כדור הארץ והפלנטריה, 39, 217-239.
4. Michod, RE, Viossat, Y., Solari, CA, Hurand, M., & Nedelcu, AM (2006). האבולוציה בתולדות החיים ומקור רב-תאיות. כתב העת לביולוגיה תיאורטית, 239 (2), 257-272.
5. Ratcliff, WC, Denison, RF, Borrello, M., & Travisano, M. (2012). התפתחות ניסיונית של רב תאיות. הליכי האקדמיה הלאומית למדעים, 109 (5), 1595-1600.
6. Roze, D., and Michod, RE (2001). מוטציה, בחירה רב-שכבתית והתפתחות גודל ההתפשטות במוצא רב-תאיות. הטבעוני האמריקאי, 158 (6), 638-654.
7. Selden, P., & Nudds, J. (2012). התפתחות מערכות אקולוגיות מאובנות. לחץ על CRC.