Asal teori sel utama (Prokaryot dan Eukaryota)

Dia Asal sel Tarikh kembali ke lebih daripada 3.500 juta tahun. Cara di mana unit -unit berfungsi ini berasal telah menimbulkan rasa ingin tahu saintis selama beberapa abad.

Asal usul kehidupan per se Wain disertai dengan asal sel sel. Dalam persekitaran primitif, keadaan persekitaran sangat berbeza dari yang kita perhatikan hari ini. Kepekatan oksigen hampir tidak, dan di atmosfera komposisi gas lain dikuasai.

Sumber: Pixabay.com

Pengalaman yang berbeza di makmal telah membuktikan bahawa di bawah keadaan alam sekitar awal bumi adalah mungkin untuk pempolimeran beberapa ciri ciri sistem organik, iaitu: asid amino, gula, dll.

Molekul dengan kapasiti pemangkin dan untuk meniru dirinya (berpotensi, RNA) boleh dikunci dalam membran fosfolipid, membentuk sel prokariotik primitif pertama, yang berkembang berikutan prinsip -prinsip Darwin.

Begitu juga, asal sel eukariotik biasanya dijelaskan menggunakan teori endosimbiotik. Idea ini menyokong bahawa bakteria besar menelan lebih kecil dan dari masa ke masa berasal dari organel yang kita tahu hari ini (chloroplasts dan mitochondria).

[TOC]

Teori sel

Sel Ia adalah istilah yang berasal dari akar latin Cellula, Apa maksud lubang. Ini adalah unit fungsional dan struktur makhluk hidup. Istilah ini mula -mula digunakan pada abad ketujuh belas oleh penyelidik Robert Hooke, ketika dia sedang memeriksa lembaran gabus di bawah cahaya mikroskop dan mengamati sejenis sel.

Dengan penemuan ini, lebih banyak saintis - menonjolkan sumbangan Theodor Schwann dan Matthias Schleiden - berminat dengan struktur mikroskopik bahan hidup. Dengan cara ini salah satu tiang biologi yang paling penting dilahirkan: teori sel.

Teori ini berpendapat bahawa: (a) semua makhluk organik terdiri daripada sel; (b) sel adalah perpaduan kehidupan; (c) tindak balas kimia yang menyokong kehidupan berlaku dalam had sel dan (d) semua kehidupan berasal dari kehidupan.

Postulat terakhir ini diringkaskan dalam frasa Rudolf Virchow yang terkenal: "Omnis Cellula E Cellula" - Semua sel berasal dari sel -sel sedia ada yang lain. Tetapi dari mana sel pertama datang? Seterusnya kita akan menerangkan teori -teori utama yang berusaha menerangkan asal -usul struktur selular pertama.

Evolusi sel prokariotik

Asal Kehidupan adalah fenomena yang berkait rapat dengan asal -usul sel. Di bumi, terdapat dua bentuk kehidupan selular: prokariot dan eukariot.

Kedua -dua keturunan berbeza pada dasarnya dari segi kerumitan dan struktur mereka, menjadi organisma eukariotik yang lebih besar dan kompleks. Ini tidak bermaksud bahawa prokariot adalah mudah - satu agensi prokariotik tunggal adalah aglomerasi yang teratur dan rumit dari pelbagai kompleks molekul.

Boleh melayani anda: sel parietal: ciri, histologi, fungsi, penyakit

Evolusi kedua -dua cabang kehidupan adalah salah satu soalan yang paling menarik dalam dunia biologi.

Secara kronologi, dianggarkan bahawa kehidupan mempunyai 3.500 hingga 3.800 juta tahun. Ini muncul kira -kira 750 juta tahun selepas pembentukan tanah.

Evolusi Cara Pertama Kehidupan: Eksperimen Miller

Pada permulaan tahun 20 -an, idea bahawa makromolekul organik dapat polimerisasi secara spontan di bawah keadaan persekitaran suasana primitif - dengan kepekatan oksigen yang rendah dan kepekatan tinggi co -concentrations,₂ dan n₂, Sebagai tambahan kepada satu siri gas seperti H₂, H₂S, dan CO.

Diandaikan bahawa suasana primitif hipotetikal menyediakan persekitaran yang mengurangkan, yang bersama -sama dengan sumber tenaga (seperti cahaya matahari atau kejutan elektrik), meletakkan keadaan kondusif untuk pempolimeran molekul organik.

Teori ini disahkan secara eksperimen pada tahun 1950 oleh penyelidik Stanley Miller semasa Pengajian Siswazahnya.

Memerlukan molekul dengan sifat aplikasi dan pemangkinan diri: Dunia RNA

Setelah menentukan syarat -syarat yang diperlukan untuk pembentukan molekul yang kita dapati dalam semua makhluk hidup, nukleotida yang diperlukan dalam molekul DNA.

Sehingga kini, calon terbaik untuk molekul ini ialah RNA. Tidak sampai tahun 1980 apabila penyelidik Sid Altman dan Tom Cech menemui keupayaan pemangkin asid nukleik ini, termasuk pempolimeran nukleotida - langkah kritikal untuk evolusi kehidupan dan sel.

Atas sebab -sebab ini, dipercayai bahawa kehidupan mula menggunakan RNA sebagai bahan genetik, dan bukan DNA kerana mereka melakukan sebahagian besar bentuk semasa.

Mengehadkan Halangan Kehidupan: Fosfolipid

Sebaik sahaja makromolekul dan molekul yang mampu menyimpan maklumat dan mereplikasi sendiri diperolehi, kewujudan membran biologi yang menentukan sempadan antara kehidupan dan persekitaran ekstrasel adalah perlu. Secara evolusi, langkah ini menandakan asal sel pertama.

Adalah dipercayai bahawa sel pertama timbul dari molekul RNA yang dikunci oleh membran yang terdiri daripada fosfolipid. Yang terakhir adalah molekul amphipatic, yang bermaksud bahawa bahagian hidrofilik (larut air) dan yang lain adalah hidrofobik (tidak larut dalam air).

Apabila fosfolipid dibubarkan di dalam air, mereka mempunyai keupayaan untuk menambah secara spontan dan membentuk bilayer lipid. Kepala kutub dikumpulkan melihat persekitaran berair dan ekor hidrofobik di dalam, bersentuhan antara satu sama lain.

Boleh melayani anda: basofil: ciri, morfologi, fungsi, penyakit

Halangan ini secara termodinamik stabil dan mewujudkan petak yang membolehkan sel sel dipisahkan.

Dengan peredaran masa, RNA terkunci di dalam membran lipid meneruskan kursus evolusinya berikutan mekanisme Darwin - sehingga mereka membentangkan proses kompleks seperti sintesis protein.

Evolusi metabolisme

Setelah sel -sel primitif ini terbentuk, perkembangan laluan metabolik yang kita tahu hari ini bermula. Senario yang paling munasabah untuk asal -usul sel pertama adalah lautan, jadi sel -sel pertama dapat memperoleh makanan dan tenaga secara langsung dari alam sekitar.

Apabila makanan mula terhad, varian sel tertentu harus muncul dengan kaedah alternatif untuk mendapatkan makanan dan menjana tenaga yang membolehkan mereka meneruskan replikasi mereka.

Generasi dan kawalan metabolisme sel sangat diperlukan untuk kesinambungan mereka. Malah, laluan metabolik utama dipelihara secara meluas di kalangan organisma semasa. Contohnya, kedua -dua bakteria dan mamalia melakukan glikolisis.

Telah dicadangkan bahawa penjanaan tenaga berkembang dalam tiga peringkat, bermula dengan glikolisis, diikuti oleh fotosintesis dan berakhir dengan metabolisme oksidatif.

Oleh kerana persekitaran primitif tidak mempunyai oksigen, adalah wajar bahawa tindak balas metabolik pertama yang dibekalkan dengannya.

Evolusi sel euchy

Sel hanya prokariot sehingga sekitar 1.500 juta tahun. Pada peringkat ini sel -sel pertama muncul dengan teras sebenar dan organel sendiri. Teori paling cemerlang dalam kesusasteraan yang menerangkan evolusi organel adalah Teori endosimbiotik (Endo bermaksud dalaman).

Organisma tidak terpencil di persekitaran mereka. Komuniti biologi mempunyai pelbagai interaksi, kedua -dua antagonis dan sinergi. Payung istilah yang digunakan untuk interaksi yang berbeza adalah simbiosis - Dahulu hanya digunakan untuk hubungan bersama antara dua spesies.

Interaksi antara organisma mempunyai akibat evolusi yang penting, dan contoh yang paling dramatik dari fakta ini adalah teori endosimbiotik, yang pada mulanya dicadangkan oleh penyelidik AS Lynn Margulis pada tahun 80 -an.

Postulates teori endosimbiotik

Menurut teori ini, beberapa eukariot - seperti kloroplas dan mitokondria - pada mulanya organisasi kehidupan prokariotik. Pada satu ketika evolusi, prokaryota diliputi oleh yang lebih besar, tetapi tidak dicerna. Sebaliknya, dia terselamat dan ditangkap di dalam badan terbesar.

Di samping kelangsungan hidup, masa pembiakan antara kedua -dua organisma disegerakkan, menguruskan untuk berpindah ke generasi berturut -turut.

Dalam kes kloroplas, organisma Engulf mempamerkan semua jentera enzimatik untuk melakukan fotosintesis, membekalkan badan terbesar dengan produk reaksi kimia ini: monosakarida. Dalam kes mitokondria, ia diulas bahawa prokaryot bersama-sama.

Boleh melayani anda: polysome

Walau bagaimanapun, identiti potensi organisma tuan rumah yang lebih besar adalah soalan terbuka dalam kesusasteraan.

Organisme prokariotik kehilangan dinding selnya, dan sepanjang evolusi mengalami pengubahsuaian yang relevan yang berasal dari organel moden. Ini, pada dasarnya, teori endosimbiotik.

Bukti teori endosimbiotik

Pada masa ini terdapat banyak fakta yang menyokong teori endosimbiosis, iaitu: (a) saiz mitokondria dan kloroplas semasa adalah serupa dengan prokariot; (b) Organel ini mempunyai bahan genetik mereka sendiri dan mensintesis sebahagian daripada protein, walaupun mereka tidak sepenuhnya bebas daripada nukleus dan (c) terdapat banyak persamaan biokimia antara kedua -dua entiti biologi.

Kelebihan menjadi eukaryotic

Evolusi sel eukariotik dikaitkan dengan satu siri kelebihan berbanding prokariot. Peningkatan saiz, kerumitan dan pemisahan membolehkan evolusi pesat fungsi biokimia baru.

Selepas kedatangan sel eukariotik, multiselular datang. Sekiranya sel "ingin" menikmati manfaat saiz yang lebih besar, ia tidak boleh berkembang, kerana permukaan sel mestilah besar berhubung dengan jumlahnya.

Oleh itu, organisma dengan lebih daripada satu sel berjaya meningkatkan saiz mereka dan mengedarkan tugas antara pelbagai sel yang membentuknya.

Rujukan

1. Altstein, a. D. (2015). Hipotesis Progene: Dunia Nukleoprotein dan Bagaimana Kehidupan Bermula. Biologi langsung, 10, 67.
2. Anderson, ms. W. (1983). Mencadangkan model untuk evolusi prebiotik: penggunaan kekacauan. Prosiding Akademi Sains Kebangsaan, 80(11), 3386-3390.
3. Audesirk, t., Audesirk, g., & Byers, b. Dan. (2003). Biologi: Kehidupan di Bumi. Pendidikan Pearson.
4. Campbell, a. N., & Reece, J. B. (2005). Biologi. Pan -American Editorial.
5. Julat, m. (2007). Biologi 1: Pendekatan Konstruktivis. Pendidikan Pearson.
6. Hogeweg, ms., & Takeuchi, n. (2003). Pemilihan bertingkat dalam model evolusi prebiotik: petak dan organisasi diri spatial. Asal -usul kehidupan dan evolusi biosfera, 33(4-5), 375-403.
7. Lazcano, a., & Miller, s. L. (Sembilan belas sembilan puluh enam). Asal dan Evolusi Awal Kehidupan: Kimia Prebiotik, Dunia Pra-RNA, dan Masa. Sel, 85(6), 793-798.
8. McKenney, k., & Alfonzo, J. (2016). Dari prebiotik ke probiotik: evolusi dan fungsi pengubahsuaian tRNA. Hidup, 6(1), 13.
9. Schrum, j. P., Zhu, t. F., & Szostak, J. W. (2010). Asal -usul kehidupan selular. Perspektif Pelabuhan Spring Cold dalam Biologi, A002212.
10. Silvestre, d. Ke., & Fontanari, J. F. (2008). Model pakej dan krisis maklumat evolusi prebiotik. Jurnal Biologi Teori, 252(2), 326-337.
11. Stano, ms., & Mavelli, f. (2015). Model Protocells dalam Asal Kehidupan dan Biologi Sintetik. Hidup, 5(4), 1700-1702.