Teorie ewolucji komórki

Teorie ewolucji komórek to wyjaśnienia, które próbują zrozumieć, kiedy i jak powstały komórki. Zwykle odnoszą się do komórek eukariotycznych, czyli tych, które mają jądro oddzielone błoną komórkową, gdzie zawierają materiał genetyczny.

W odróżnieniu od komórek prokariotycznych, które są prostsze i pojawiły się około 3 700 milionów lat temu na Ziemi, komórki eukariotyczne są znacznie bardziej złożone, większe i mają bardziej współczesny wygląd.

Ponieważ komórki eukariotyczne są podstawą większości żywych organizmów, takich jak rośliny i zwierzęta, opracowano kilka teorii na temat ich pochodzenia i przyczyn ich pojawienia się.

Rozwój pierwszych komórek

Pierwsze komórki pojawiły się co najmniej 3700 milionów lat temu, około 750 milionów lat po powstaniu Ziemi. Chociaż nie wiemy na pewno, jak pojawiły się pierwsze komórki, wiemy całkiem dobrze, jak się rozwinęły.

Jednakże jedną z najbardziej akceptowanych teorii na temat powstawania pierwszych komórek jest następująca: biorąc pod uwagę warunki atmosferyczne pierwotnej Ziemi, wyładowanie energii może wytworzyć cząsteczki organiczne, które spontanicznie się uformują.

Zostało to wykazane w eksperymentach Stanleya Millera z lat 50. XX wieku, w których udało mu się stworzyć cząsteczki organiczne z wodoru, metanu i amoniaku.

Później powstały pierwsze złożone cząsteczki organiczne (zwane również makrocząsteczkami). W pewnym momencie ewolucji tych cząsteczek, pierwsza była w stanie replikować używając materiałów ze swojego środowiska. Urodził się wtedy, po raz pierwszy, w celi.

Te pierwsze ogniwa mogły się początkowo swobodnie odtwarzać, zważywszy na brak konkurencji w zakresie wykorzystywanego paliwa. Ponieważ jednak ich liczba znacznie wzrosła (właśnie z powodu braku konkurencji), wkrótce komórki musiały stać się bardziej wyrafinowane, aby kontynuować reprodukcję. Tak rozpoczął się proces ewolucji.

Rodzaje komórek i ich rozwój

Przez wiele lat uważano, że istnieją tylko dwa typy komórek, prokarioty (co dosłownie oznacza „bez jądra”) i eukarionty, bardziej złożone i późniejsze. Jednak w ciągu ostatnich dwóch stuleci zidentyfikowali inny typ komórek, które nie pasują do cech pozostałych dwóch.

Komórki te są znane od lat 90. jako „archeony”, co dosłownie oznacza „stare”. W ten sposób używany jest system klasyfikacji trzech domen: Archaea, Bacteria i Eucaria.

Komórki Archaea

Archaea (znane również jako Arqueas) to komórki bez jądra, bardzo podobne do bakterii, ale o pewnych cechach, które spowodowały, że zostały uznane za niezależne organizmy.

Podobnie jak reszta komórek, są mikroskopijnymi organizmami. Jego ściana komórkowa jest bardzo odporna, co pozwala im żyć w ekstremalnych warunkach (nawet w asteroidach w kosmosie, bez ochrony jakiejkolwiek atmosfery).

Ich dieta jest również bardzo różna, ponieważ wykorzystują związki nieorganiczne, takie jak wodór, dwutlenek węgla lub siarka zamiast tlenu.

Komórki prokariotyczne (bakterie)

Komórki prokariotyczne są najprostsze spośród trzech typów. Mają tylko błonę komórkową, która otacza wnętrze komórki. Wewnątrz możemy znaleźć materiał genetyczny zawieszony w cytoplazmie, a także niektóre rybosomy (organelle, które wytwarzają energię wewnątrz komórki).

Komórki prokariotyczne, pomimo wielu różnych typów, są klasyfikowane jako bakterie. Aby móc skuteczniej przystosować się do środowiska, wielu z nich ma inne dodatki, takie jak wici, które mogą się swobodnie poruszać lub lepką ścianę, kapsułkę, która pozwala im przylegać do innych organizmów.

Komórki eukariotyczne

Komórki eukariotyczne są najbardziej złożonymi i największymi z trzech typów. Różnią się one od prokariotów i archeonów, głównie tym, że mają jądro, w którym przechowują DNA. Ponadto mają kilka rodzajów organelli komórkowych, które umożliwiają im wykonywanie różnych typów funkcji.

Komórki eukariotyczne są podstawą całego złożonego życia na Ziemi. Z tego powodu naukowcy badają ich pochodzenie od wielu dziesięcioleci i opracowali tzw. Endosymbiotyczną teorię rozwoju komórek.

Endosymbiotyczna teoria ewolucji komórek

Komórki eukariotyczne są znacznie bardziej rozwinięte niż archeony lub bakterie. Zaledwie kilkadziesiąt lat temu znaleziono zadowalające wyjaśnienie jego powstania: teoria endosymbiotyczna.

Teoria ta opiera się na podobieństwach między mitochondriami i chloroplastami komórek eukariotycznych a bakteriami, zarówno pod względem ich formy, jak i funkcjonowania.

Dlatego naukowcy broniący tego twierdzą, że w pewnym momencie ewolucji duża komórka wchłonęła bakterię i zaczęła ją wykorzystywać do wydobywania energii niezbędnej do przetrwania i rozmnażania się.

Z drugiej strony zaabsorbowane bakterie zyskały większe prawdopodobieństwo opuszczenia potomstwa, a także większe bezpieczeństwo, będąc w większej komórce. W związku z tym istniał związek symbiotyczny; stąd nazwa teorii.

Po milionach lat ewolucji wyspecjalizowały się mitochondria i chloroplasty, które kiedyś były niezależnymi bakteriami. Dlatego nie mogą już przetrwać poza komórką.

Dowody teorii endosymbiotycznej

W języku potocznym używamy słowa „teoria”, aby opisać opinię, która nie jest oparta na faktach. Jednak w świecie nauki teoria jest wyjaśnieniem zjawiska potwierdzonego eksperymentami i obserwacjami.

Teoria endosymbiotyczna nie jest wyjątkiem. Kilka wskazówek prowadzi nas do myślenia, że ​​tak powstały komórki zwierzęce i roślinne. Niektóre z tych dowodów są następujące:

• Mitochondria i chloroplasty mają swoje własne DNA → Te dwa typy organelli są jedynymi, które mają DNA wewnątrz cytoplazmy, oddzielone od głównego DNA komórki.
• Oba organelle rozmnażają się samodzielnie → Ponieważ mają własne DNA, chloroplasty i mitochondria mogą replikować się niezależnie od komórki i kierować własnym podziałem.
• Mają błonę komórkową → W przeciwieństwie do pozostałych organelli w komórce, zarówno mitochondria, jak i chloroplasty mają błonę podwójnej komórki, która oddziela je od reszty. Ten rodzaj membrany występuje również w bakteriach.