Eikariotu šūnu evolūcija

01 no 06

Eikariotu šūnu evolūcija

Getty/Stocktrek Images

Kad dzīve uz Zemes sāka piedzīvot evolūcija un kļūst sarežģītāks, jo vienkāršāks šūnas veids ko sauc par prokariotu, ilga laika periodā tika veiktas vairākas izmaiņas, lai kļūtu par eikariotu šūnām. Eikarioti ir sarežģītāki, un tiem ir daudz vairāk daļu nekā prokariotiem. Tas prasīja vairākus mutācijas un izdzīvot dabiskā izlase lai eikarioti attīstītos un kļūtu izplatīti.

Zinātnieki uzskata, ka ceļojums no prokariotiem uz eikariotiem bija nelielu struktūras un funkciju izmaiņu rezultāts ļoti ilgu laika periodu. Pastāv loģiska pārmaiņu progresēšana, lai šīs šūnas kļūtu sarežģītākas. Kad eikariotu šūnas bija radušās, tās varēja sākt veidot kolonijas un galu galā daudzšūnu organismus ar specializētām šūnām.

02 no 06

Elastīgas ārējās robežas

Getty / PASIEKA

Lielākajai daļai vienšūnu organismu ap plazmas membrānām ir šūnu siena, lai pasargātu tos no vides apdraudējumiem. Daudzus prokariotus, tāpat kā noteikta veida baktērijas, iekapsulē arī cits aizsargslānis, kas arī ļauj tiem pielipt pie virsmām. Lielākā daļa prokariotu fosiliju no Pirmskembrija laika posms ir baciļu vai stieņu formas ar ļoti stingru šūnu sienu, kas ieskauj prokariotu.

Lai gan dažām eikariotu šūnām, piemēram, augu šūnām, joprojām ir šūnu sienas, daudzām to nav. Tas nozīmē, ka kādu laiku evolūcijas vēsturē prokarioti , šūnu sieniņām vajadzēja izzust vai vismaz kļūt elastīgākām. Elastīga šūnas ārējā robeža ļauj tai vairāk paplašināties. Eikarioti ir daudz lielāki nekā primitīvākās prokariotu šūnas.

Elastīgās šūnu robežas var arī saliekties un salocīt, lai izveidotu lielāku virsmas laukumu. Šūna ar lielāku virsmas laukumu ir efektīvāka barības vielu un atkritumu apmaiņā ar vidi. Tas ir arī ieguvums īpaši lielu daļiņu ievešanai vai noņemšanai, izmantojot endocitozi vai eksocitozi.

03 no 06

Citoskeleta izskats

Getijs/Tomass Dērniks

Strukturālie proteīni eikariotu šūnā apvienojas, lai izveidotu sistēmu, kas pazīstama kā citoskelets. Lai gan termins “skelets” parasti atgādina kaut ko tādu, kas rada objekta formu, citoskeletam eikariotu šūnā ir daudzas citas svarīgas funkcijas. Mikrošķiedras, mikrotubulas un starpšķiedras ne tikai palīdz saglabāt šūnas formu, tās tiek plaši izmantotas eikariotos. mitoze , barības vielu un olbaltumvielu kustība un organellu noenkurošana vietā.

Mitozes laikā mikrotubulas veido vārpstu, kas velk hromosomas atdala un vienādi sadala abās meitas šūnās, kas rodas pēc šūnas sadalīšanās. Šī citoskeleta daļa pievienojas māsas hromatīdiem centromērā un vienmērīgi atdala tos, tāpēc katra iegūtā šūna ir precīza kopija un satur visus gēnus, kas tai nepieciešami, lai izdzīvotu.

Mikrofilamenti arī palīdz mikrotubuliem pārvietot barības vielas un atkritumus, kā arī jaunizveidotos proteīnus uz dažādām šūnas daļām. Starpšķiedras notur organellus un citas šūnu daļas vietā, noenkurojot tās tur, kur tām jābūt. Citoskelets var arī veidot flagellas, lai pārvietotu šūnu.

Lai gan eikarioti ir vienīgie šūnu veidi, kuriem ir citoskeleti, prokariotu šūnās ir proteīni, kas pēc struktūras ir ļoti tuvi tiem, ko izmanto citoskeleta izveidošanai. Tiek uzskatīts, ka šīm primitīvākajām olbaltumvielu formām tika veiktas dažas mutācijas, kas lika tām sagrupēties un veido dažādus citoskeleta gabalus.

04 no 06

Kodola evolūcija

Getty/Encyclopedia Britannica/UIG

Visplašāk izmantotā eikariotu šūnas identifikācija ir kodola klātbūtne. Kodola galvenais uzdevums ir izmitināt DNS vai šūnas ģenētisko informāciju. Prokariotā DNS ir tikai atrodama citoplazmā, parasti viena gredzena formā. Eikariotiem DNS atrodas kodola apvalkā, kas ir sakārtots vairākās hromosomās.

Kad šūna bija izveidojusi elastīgu ārējo robežu, kas varēja saliekties un salocīt, tiek uzskatīts, ka prokariota DNS gredzens tika atrasts netālu no šīs robežas. Saliekoties un salocoties, tas apņēma DNS un saspiedās, lai kļūtu par kodola apvalku, kas ieskauj kodolu, kur tagad DNS bija aizsargāta.

Laika gaitā viena gredzenveida DNS attīstījās par cieši savītu struktūru, ko mēs tagad saucam par hromosomu. Tā bija labvēlīga adaptācija, tāpēc mitozes vai meiozes laikā DNS nav sapinusies vai nevienmērīgi sadalīta. Hromosomas var atraisīties vai likvidēties atkarībā no tā, kurā šūnu cikla posmā tā atrodas.

Tagad, kad bija parādījies kodols, attīstījās citas iekšējās membrānas sistēmas, piemēram, endoplazmatiskais tīkls un Golgi aparāts. Ribosomas , kas bija tikai brīvi peldošas šķirnes prokariotos, tagad noenkurojās pie endoplazmatiskā tīkla daļām, lai palīdzētu proteīnu salikšanai un kustībai.

05 no 06

Atkritumu sagremošana

Getty/Stocktrek Images

Ar lielāku šūnu rodas vajadzība pēc vairāk barības vielu un vairāk olbaltumvielu, izmantojot transkripciju un translāciju. Kopā ar šīm pozitīvajām izmaiņām rodas problēma, ka šūnā ir vairāk atkritumu. Atbilstība pieprasījumam pēc atbrīvošanās no atkritumiem bija nākamais solis mūsdienu eikariotu šūnas attīstībā.

Elastīgā šūnu robeža tagad bija izveidojusi visa veida krokas un pēc vajadzības varēja nospiest, lai izveidotu vakuolus, kas daļiņas ienes šūnā un no tās. Tas arī bija izveidojis kaut ko līdzīgu produktu un atkritumu uzglabāšanai, ko šūna radīja. Laika gaitā daži no šiem vakuoliem spēja saturēt gremošanas enzīmu, kas varēja iznīcināt vecas vai ievainotas ribosomas, nepareizas olbaltumvielas vai cita veida atkritumus.

06 no 06

Endosimbioze

Getty/DR DAVID FURNESS, KĪLES UNIVERSITĀTE

Lielākā daļa eikariotu šūnas daļu tika izgatavotas vienā prokariotu šūnā, un tām nebija nepieciešama citu atsevišķu šūnu mijiedarbība. Tomēr eikariotiem ir dažas ļoti specializētas organellas, kuras kādreiz tika uzskatītas par viņu pašu prokariotu šūnām. Primitīvām eikariotu šūnām bija spēja absorbēt lietas ar endocitozes palīdzību, un dažas lietas, ko tās varēja apņemt, šķiet, ir mazāki prokarioti.

Pazīstams kā Endosimbiotiskā teorija , Lina Margulis ierosināja, ka mitohondriji vai šūnas daļa, kas rada izmantojamu enerģiju, kādreiz bija prokariots, ko apņēma, bet nesagremoja primitīvais eikariots. Papildus enerģijas iegūšanai pirmie mitohondriji, iespējams, palīdzēja šūnai izdzīvot jaunākajā atmosfēras formā, kurā tagad bija skābeklis.

Daži eikarioti var iziet fotosintēzi. Šiem eikariotiem ir īpaša organelle, ko sauc par hloroplastu. Ir pierādījumi, ka hloroplasts bija prokariots, kas bija līdzīgs zilaļģēm, kuras bija apņemtas līdzīgi mitohondrijiem. Kad tas bija daļa no eikariota, tagad eikariots varēja ražot savu pārtiku, izmantojot saules gaismu.