أول الكائنات متعددة الخلايا: الأصل ، الخصائص - مادة الاحياء - 2026

بدأت الكائنات متعددة الخلايا الأولى ، وفقًا لإحدى الفرضيات الأكثر قبولًا ، بالتجمع في مستعمرات أو في علاقات تكافلية. مع مرور الوقت ، بدأت التفاعلات بين أعضاء المستعمرة في أن تكون تعاونية ومفيدة للجميع.

تدريجيًا ، خضعت كل خلية لعملية تخصص لمهام محددة ، مما أدى إلى زيادة درجة الاعتماد على رفاقها. كانت هذه الظاهرة حاسمة في التطور ، حيث سمحت بوجود كائنات معقدة ، وزيادة حجمها ودخول أنظمة أعضاء مختلفة.

تسمح لنا الكائنات المستعمرة ، مثل فولفوكس ، بافتراض الخصائص المحتملة للكائنات متعددة الخلايا الموروثة. المصدر: فرانك فوكس

الكائنات متعددة الخلايا هي كائنات حية تتكون من عدة خلايا - مثل الحيوانات والنباتات وبعض الفطريات وما إلى ذلك. يوجد حاليًا العديد من النظريات لشرح أصل الكائنات متعددة الخلايا بدءًا من أشكال الحياة أحادية الخلية التي جمعت معًا لاحقًا.

لماذا توجد الكائنات متعددة الخلايا؟

يعد الانتقال من الكائنات أحادية الخلية إلى الكائنات متعددة الخلايا أحد أكثر الأسئلة إثارة وإثارة للجدل بين علماء الأحياء. ومع ذلك ، قبل مناقشة السيناريوهات المحتملة التي أدت إلى تعدد الخلايا ، يجب أن نسأل أنفسنا لماذا من الضروري أو المفيد أن يكون كائن حي مكون من العديد من الخلايا.

حجم الخلية ونسبة السطح إلى الحجم (S / V)

يبلغ متوسط ​​قطر الخلية التي هي جزء من جسم نبات أو حيوان ما بين 10 و 30 ميكرومتر. لا يمكن للكائن الحي أن ينمو في الحجم ببساطة عن طريق توسيع حجم خلية واحدة بسبب القيود التي تفرضها نسبة مساحة السطح إلى الحجم.

يجب أن تدخل الغازات المختلفة (مثل الأكسجين وثاني أكسيد الكربون) والأيونات والجزيئات العضوية الأخرى الخلية وتغادرها ، عابرة السطح الذي يحده غشاء البلازما.

من هناك يجب أن ينتشر في كامل حجم الخلية. وبالتالي ، تكون العلاقة بين مساحة السطح والحجم أقل في الخلايا الكبيرة ، إذا قارناها بنفس المعلمة في الخلايا الأكبر.

خلية كبيرة جدًا لها سطح تبادل محدود

باتباع هذا المنطق ، يمكننا الوصول إلى استنتاج مفاده أن سطح التبادل يتناقص بما يتناسب مع الزيادة في حجم الخلية. لنستخدم مكعبًا بحجم 4 سم كمثال ، بحجم 64 سم ³ ومساحة سطحه 96 سم ². ستكون النسبة 1.5 / 1.

في المقابل ، إذا أخذنا نفس المكعب وقسمناه إلى 8 مكعبات كل منها 2 سم ، فإن النسبة ستكون 3/1.

لهذا السبب ، إذا زاد حجم الكائن الحي ، وهو أمر مفيد في عدة جوانب ، مثل البحث عن الطعام أو الحركة أو الهروب من الحيوانات المفترسة ، فمن الأفضل القيام بذلك عن طريق زيادة عدد الخلايا وبالتالي الحفاظ على سطح مناسب للحيوانات. عمليات التبادل.

مزايا كونه كائنًا متعدد الخلايا

تتجاوز مزايا كونه كائنًا متعدد الخلايا مجرد زيادة الحجم. سمحت التعددية الخلوية بزيادة التعقيد البيولوجي وتشكيل هياكل جديدة.

سمحت هذه الظاهرة بتطور مسارات تعاون متطورة للغاية وسلوكيات تكميلية بين الكيانات البيولوجية التي يتكون منها النظام.

مساوئ كونه كائنًا متعدد الخلايا

على الرغم من هذه الفوائد ، نجد أمثلة - كما هو الحال في العديد من أنواع الفطريات - على فقدان تعدد الخلايا ، والعودة إلى الحالة الموروثة للكائنات وحيدة الخلية.

عندما تفشل الأنظمة التعاونية بين الخلايا في الجسم ، يمكن أن ينتج عن ذلك عواقب سلبية. المثال الأكثر توضيحًا هو السرطان. ومع ذلك ، هناك العديد من السبل التي تمكنها ، في معظم الحالات ، من ضمان التعاون.

ما هي أولى الكائنات متعددة الخلايا؟

ترجع بدايات تعدد الخلايا إلى ماضٍ بعيد جدًا ، منذ أكثر من مليار سنة ، وفقًا لبعض المؤلفين (على سبيل المثال ، Selden & Nudds ، 2012).

نظرًا لأنه تم حفظ الأشكال الانتقالية بشكل سيئ في السجل الأحفوري ، لا يُعرف الكثير عنها وعن علم وظائف الأعضاء وبيئتها وتطورها ، مما يجعل عملية بناء إعادة بناء تعددية الخلايا الأولية صعبة.

في الواقع ، من غير المعروف ما إذا كانت هذه الحفريات الأولى كانت حيوانات أو نباتات أو فطريات أو أيًا من هذه السلالات. تتميز الأحافير بأنها كائنات حية مسطحة وذات مساحة / حجم مرتفع.

تطور الكائنات متعددة الخلايا

نظرًا لأن الكائنات متعددة الخلايا تتكون من عدة خلايا ، فإن الخطوة الأولى في التطور التطوري لهذه الحالة يجب أن تكون تجميع الخلايا. يمكن أن يحدث هذا بطرق مختلفة:

الفرضية الاستعمارية والتكافل

تقترح هاتان الفرضيتان أن السلف الأصلي للكائنات متعددة الخلايا كان مستعمرات أو كائنات أحادية الخلية أقامت علاقات تكافلية مع بعضها البعض.

لم يُعرف بعد ما إذا كان الركام قد تشكل من خلايا ذات هوية وراثية متباينة (مثل الأغشية الحيوية أو الأغشية الحيوية) أو من الخلايا الجذعية والبنت - متطابقة وراثيًا. الخيار الأخير أكثر احتمالًا ، حيث يتم تجنب تضارب المصالح الجينية في الخلايا ذات الصلة.

يتضمن الانتقال من الكائنات أحادية الخلية إلى الكائنات متعددة الخلايا عدة خطوات. الأول هو التقسيم التدريجي للعمل داخل الخلايا التي تعمل معًا. يأخذ البعض وظائف جسدية ، بينما يصبح البعض الآخر عناصر التكاثر.

وبالتالي ، تصبح كل خلية أكثر اعتمادًا على جيرانها وتكتسب التخصص في مهمة معينة. فضل الانتقاء الكائنات الحية التي تجمعت في هذه المستعمرات المبكرة على تلك التي ظلت منعزلة.

في الوقت الحاضر ، يبحث الباحثون عن الظروف المحتملة التي أدت إلى تكوين هذه المجموعات والأسباب التي يمكن أن تؤدي إلى مصلحتهم - مقابل الأشكال أحادية الخلية. تستخدم الكائنات المستعمرة التي قد تذكرنا بمستعمرات الأسلاف الافتراضية.

فرضية Syncytium

الخليط هو خلية تحتوي على نوى متعددة. تقترح هذه الفرضية تكوين أغشية داخلية داخل مخلوق أسلاف ، مما يسمح بتطوير أقسام متعددة داخل خلية واحدة.

أصل الكائنات متعددة الخلايا

تشير الأدلة الحالية إلى حقيقة أن الحالة متعددة الخلايا ظهرت بشكل مستقل في أكثر من 16 سلالة من حقيقيات النوى ، بما في ذلك الحيوانات والنباتات والفطريات.

إن تطبيق التقنيات الجديدة مثل علم الجينوم وفهم علاقات النشوء والتطور قد جعل من الممكن اقتراح أن تعدد الخلايا اتبعت مسارًا مشتركًا ، بدءًا من اختيار الجينات المرتبطة بالالتزام. حقق إنشاء هذه القنوات التواصل بين الخلايا.

المراجع

1. Brunet ، T. ، & King ، N. (2017). أصل تعدد الخلايا الحيوانية وتمايز الخلايا. الخلية التنموية، 43 (2) ، 124-140.
2. كورتيس ، هـ ، وشنيك ، أ. (2008). كورتيس. مادة الاحياء. عموم أمريكا الطبية Ed.
3. Knoll ، AH (2011). الأصول المتعددة لتعدد الخلايا المعقدة. المراجعة السنوية لعلوم الأرض والكواكب ، 39 ، 217-239.
4. Michod، RE، Viossat، Y.، Solari، CA، Hurand، M.، & Nedelcu، AM (2006). تطور تاريخ الحياة وأصل تعددية الخلايا. مجلة علم الأحياء النظري ، 239 (2) ، 257-272.
5. راتكليف ، WC ، Denison ، RF ، Borrello ، M. ، & Travisano ، M. (2012). التطور التجريبي لتعدد الخلايا. وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم ، 109 (5) ، 1595-1600.
6. Roze، D.، & Michod، RE (2001). الطفرة ، والاختيار متعدد المستويات ، وتطور حجم الانتشار خلال نشأة تعدد الخلايا. الطبيعة الأمريكية ، 158 (6) ، 638-654.
7. سيلدن ، ب ، و نودز ، ج. (2012). تطور النظم البيئية الأحفورية. اضغط CRC.