Evoluzione cellulare

Immagine ad alta definizione di un organismo unicellulare

Cos'è l'evoluzione cellulare?

IL Evoluzione cellulare Rappresenta tutti i cambiamenti fisici e chimici che hanno dato origine alle strutture altamente organizzate e complesse che conosciamo come "cellule". Tuttavia, nonostante il fatto che siano state fatte molte congetture in questo senso, non si sa ancora esattamente come si sono formati.

Le cellule sono le unità di base fondamentali di tutti gli esseri viventi sulla terra. Esistono due tipi di cellule marcatamente diverse in natura: cellule procariotiche e cellule eucariotiche.

Le cellule procariotiche mancano di sistemi di membrane interne e formano sempre organismi unicellulari, nel frattempo le cellule eucariotiche sono più complesse, in quanto hanno compartimenti membrani interni e possono formare esseri viventi sia unicellulari che.

Sebbene possano essere molto diversi, tutte le cellule sono caratterizzate dall'essere circondate da una membrana, per avere molecole di materiale genetico all'interno che forniscono le informazioni necessarie per produrre tutti i componenti cellulari e moltiplicare per dare origine a un'altra cellula.

Il principale compito importante per i biologi evolutivi è la dimostrazione dell'evoluzione di due aspetti fondamentali per la vita cellulare:

• In che modo il meccanismo per l'auto -replicazione delle molecole formata come l'acido desossiribonucleico (DNA, materiale genetico) auto -replicazione (materiale genetico)?
• In che modo le membrane cellulari sono sorte per separare il metabolismo nella formazione delle prime cellule dall'ambiente?

Entrambe le questioni rimangono aperte oggi, poiché i biologi evolutivi hanno fatto solo alcune inferenze in questo senso, senza alcun successo dal punto di vista della dimostrazione sperimentale.

Come hanno avuto origine le cellule?

Le teorie più accettate propongono che l'inizio dell'evoluzione cellulare si sia verificato con l'origine delle molecole di tipo acido nucleico in grado di replicare (DNA e RNA).

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Queste ipotesi, insieme come il "mondo dell'RNA", il "brodo primordiale" o il "brodo primitivo", si basano sul fatto che i polimeri di acido ribonucleico (RNA) sono stati osservati con capacità autocatalitica di produrre nuovi frammenti corti RNA.

Grande primavera prismatica a Yellowstone. Si pensa che questa atmosfera ad alte temperature sarebbe simile all'ambiente primordiale dei mari terrestri

Secondo queste teorie, è probabile che molte volte sulla Terra, nel corso della sua storia, sono stati formati acidi ribonucleici, nucleotidi, aminoacidi, zuccheri semplici e alcuni composti fosfatati.

Sebbene sicuramente molti di questi composti degradati senza trascendere molto ulteriormente, si pensa che avrebbe potuto accadere che le molecole con la capacità di replicare siano state ammesse a "bolle" lipidiche e potrebbero continuare con la loro attività autocatalitica dal "cibo" ottenuto da Altre molecole che erano anche bloccate in queste bolle.

Si propone che, successivamente, queste bolle possano essere divise in due a causa di forze di tensione superficiale, mantenendo ogni "figlia" la loro attività autocatalitica interna. La complessazione di queste bolle potrebbe aver comportato la capacità di nutrirsi dalla luce solare e alcuni composti carbonizzati.

Questi processi "pre -laululari" avrebbero dovuto verificarsi sulla Terra in tutto centinaia di milioni di anni, durante i quali sono stati probabilmente originati ed estinti "protocélele" diversi, selezionando positivamente quelli in grado di riprodurre e alimentare efficiente.

Pertanto, il protocen derivante dalla selezione naturale che agisce per centinaia di milioni di anni sarebbe gli antenati o le forme più primitive di cellule ultra complesse e organizzate che conosciamo oggi, che formano tutti gli esseri viventi.

Evoluzione delle cellule procariotiche

Illustrazione di una cellula procariotica 2D

Probabilmente i primi prodotti di origine cellulare erano cellule procariotiche, procariotiche o batteri, come sono comunemente noti; Si ritiene che abbiano abitato la terra circa due miliardi di anni prima di tutti gli organismi eucariotici.

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Durante quei due miliardi di anni i primi organismi procariotici trasformarono continuamente la superficie e l'atmosfera terrestre. Questi microrganismi hanno specializzato il loro metabolismo per ottenere energia dai composti che abbondano sul pianeta in quel momento.

Questa "specializzazione" è stata possibile grazie all'evoluzione di processi metabolici come fermentazione, fotosintesi, fissazione dell'azoto atmosferico e l'uso di ossigeno nella respirazione, ecc. Queste abilità sviluppate dai batteri erano possibili solo grazie a tre processi principali:

• Il trasferimento di informazioni da un organismo a un altro attraverso l'eredità delle molecole di informazioni genetiche: acido deossiribonucleico (DNA) e acido ribonucleico (RNA); che ha permesso loro di sviluppare copie di se stessi nel tempo.
• Il trasferimento orizzontale di materiale genetico attraverso piccole molecole di DNA che sono note come plasmidi, che consentono ai batteri di adattarsi alle condizioni avverse dell'ambiente in brevi periodi di tempo.
• La cooperazione stretta o simbiosi che avrebbe potuto verificarsi tra batteri con caratteristiche diverse, che probabilmente li hanno permesso.

Tutte queste caratteristiche, insieme alla stretta collaborazione tra i batteri, erano ciò che molto probabilmente ha dato origine alle cellule eucariotiche.

Evoluzione cellulare eucariotica

Al momento ci sono ancora dubbi sull'origine delle cellule eucariotiche. Tuttavia, l'ipotesi più accettata da parte dei ricercatori è quella di "endosimbiosi", che è nata dalla scoperta di molecole di acido di acido desossiribonucleico (DNA) nei mitocondri delle cellule eucariotiche.

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Con queste informazioni, i biologi evolutivi hanno dedotto che i discendenti dei batteri che vivevano più o meno tre miliardi di anni fa negli oceani primitivi, in qualche modo si sono uniti o inghiottiti altri microrganismi.

Questo sembra essere "supportato" dalle caratteristiche della divisione mitocondri, che sono riprodotti direttamente dalla fissione binaria e in volte diverso dalla divisione cellulare delle cellule eucariotiche.

Si ritiene che l'organismo deglutito sia stato il primo "protomitocondria" di eucarioti e che prevedesse al corpo che il sistema di rimozione dei rifiuti e una fonte di energia dall'ossigeno, mentre il "protomitocondria" guadagnasse cibo e riparo e alloggio.

Questo meccanismo di "endosimbiosi" è descritto come un brusco meccanismo evolutivo, che in alcuni casi potrebbe avvenire con successo e permanente.

La simbiosi tra i microrganismi per formare nuovi organismi è, forse, la forza più importante del cambiamento sulla terra e, essere effettuata per milioni di anni, avrebbe potuto creare la grande diversità di modi in cui osserviamo in tutte le cellule eucariotiche.

L'evoluzione cellulare agisce da molto tempo; Al contrario, gli scienziati hanno solo pochi decenni incentrati sulla risposta alle questioni relative a questo processo e molti sono dell'opinione che è probabile che prima della fine del 21 ° secolo possa essere raggiunta la dimostrazione sperimentale dell'evoluzione cellulare.

Riferimenti

1. Gould, s. J. (1994). L'evoluzione della vita sulla terra. Scientific American, 271 (4), 84-91.
2. Gould, s. J. (1995). 'Cos'è la vita?'Come problema nella storia.
3. Grigio, m. W. (2017). Lynn Margulis e l'ipotesi endosymbionnt: 50 anni dopo. Biologia molecolare della cellula, 28 (10), 1285-1287.
4. Margulis, l., & Chapman, M. J. (1998). Endosymbiosses: ciclico e permanente in evoluzione. Tendenze in microbiologia, 6 (9), 342-345.
5. Martin, w. F., Garg, s., & Zimorski, V. (2015). Teorie endosimbiotiche per l'origine eucariota. Transazioni filosofiche della Royal Society B: Biological Sciences, 370 (1678), 20140330.