SINH VẬT ĐA BÀO ĐẦU TIÊN: NGUỒN GỐC, ĐẶC ĐIỂM - SINH HỌC - 2025

Các sinh vật đa bào đầu tiên , theo một trong những giả thuyết được chấp nhận nhiều nhất, bắt đầu tập hợp thành các bầy đàn hoặc trong các mối quan hệ cộng sinh. Thời gian trôi qua, tương tác giữa các thành viên của thuộc địa bắt đầu hợp tác và có lợi cho tất cả mọi người.

Dần dần, mỗi tế bào trải qua một quá trình chuyên biệt hóa cho những nhiệm vụ cụ thể, làm tăng mức độ phụ thuộc vào những người bạn đồng hành. Hiện tượng này rất quan trọng trong quá trình tiến hóa, cho phép tồn tại những sinh vật phức tạp, tăng kích thước của chúng và kết nạp các hệ cơ quan khác nhau.

Các sinh vật thuộc địa, chẳng hạn như Volvox, cho phép chúng ta đưa ra giả thuyết về các đặc điểm tiềm ẩn của các sinh vật đa bào của tổ tiên. Nguồn: Frank Fox

Sinh vật đa bào là sinh vật được tạo thành từ một số tế bào - chẳng hạn như động vật, thực vật, một số loại nấm, v.v. Hiện nay có rất nhiều giả thuyết để giải thích nguồn gốc của các sinh vật đa bào bắt đầu từ các dạng sống đơn bào sau này được nhóm lại với nhau.

Tại sao lại tồn tại sinh vật đa bào?

Sự chuyển đổi từ sinh vật đơn bào sang đa bào là một trong những câu hỏi thú vị và gây tranh cãi nhất giữa các nhà sinh vật học. Tuy nhiên, trước khi thảo luận về các kịch bản có thể xảy ra làm phát sinh đa bào, chúng ta phải tự hỏi bản thân tại sao cần thiết hoặc có lợi khi một sinh vật bao gồm nhiều tế bào.

Kích thước ô và tỷ lệ thể tích bề mặt (S / V)

Một tế bào trung bình là một phần của cơ thể thực vật hoặc động vật có đường kính từ 10 đến 30 micromet. Một sinh vật không thể phát triển kích thước chỉ đơn giản bằng cách mở rộng kích thước của một tế bào đơn lẻ vì giới hạn áp đặt bởi tỷ lệ diện tích bề mặt và thể tích.

Các chất khí khác nhau (chẳng hạn như oxy và carbon dioxide), các ion và các phân tử hữu cơ khác phải đi vào và rời khỏi tế bào, băng qua bề mặt được phân định bởi màng sinh chất.

Từ đó nó phải lan tỏa trong toàn bộ thể tích của ô. Do đó, mối quan hệ giữa diện tích bề mặt và thể tích thấp hơn trong các ô lớn, nếu chúng ta so sánh nó với cùng một tham số trong các ô lớn hơn.

Một tế bào rất lớn có bề mặt trao đổi hạn chế

Theo suy luận này, chúng ta có thể kết luận rằng bề mặt trao đổi giảm tỷ lệ thuận với sự gia tăng kích thước tế bào. Hãy sử dụng một hình lập phương 4 cm làm ví dụ, có thể tích là 64 cm ³ và diện tích bề mặt là 96 cm ² . Tỷ lệ sẽ là 1.5 / 1.

Ngược lại, nếu chúng ta lấy cùng một hình lập phương và chia nó thành 8 hình lập phương hai cm, tỷ lệ sẽ là 3/1.

Vì lý do này, nếu một sinh vật tăng kích thước, điều này có lợi ở một số khía cạnh, chẳng hạn như trong việc tìm kiếm thức ăn, vận động hoặc thoát khỏi động vật ăn thịt, thì nên làm như vậy bằng cách tăng số lượng tế bào và do đó duy trì bề mặt thích hợp cho động vật. các quy trình trao đổi.

Ưu điểm của việc là một sinh vật đa bào

Lợi thế của việc trở thành một sinh vật đa bào không chỉ đơn thuần là tăng kích thước. Đa tế bào cho phép tăng độ phức tạp sinh học và hình thành các cấu trúc mới.

Hiện tượng này cho phép sự phát triển của các con đường hợp tác rất tinh vi và các hành vi bổ sung giữa các thực thể sinh học tạo nên hệ thống.

Nhược điểm của sinh vật đa bào

Bất chấp những lợi ích này, chúng tôi tìm thấy các ví dụ - như ở một số loài nấm - về sự mất đi tính đa bào, trở lại tình trạng tổ tiên của các sinh vật đơn bào.

Khi hệ thống hợp tác giữa các tế bào trong cơ thể bị lỗi, hậu quả tiêu cực có thể dẫn đến. Ví dụ minh họa nhất là bệnh ung thư. Tuy nhiên, có nhiều con đường, trong hầu hết các trường hợp, quản lý để đảm bảo sự hợp tác.

Những sinh vật đa bào đầu tiên là gì?

Theo một số tác giả, sự khởi đầu của đa bào đã được bắt nguồn từ quá khứ rất xa, hơn 1 tỷ năm trước, theo một số tác giả (ví dụ, Selden & Nudds, 2012).

Bởi vì các dạng chuyển tiếp đã được bảo tồn kém trong hồ sơ hóa thạch, người ta biết rất ít về chúng cũng như sinh lý, sinh thái và sự tiến hóa của chúng, khiến quá trình xây dựng tái tạo đa bào ban đầu trở nên khó khăn.

Trên thực tế, người ta không biết liệu những hóa thạch đầu tiên này là động vật, thực vật, nấm hay bất kỳ dòng dõi nào trong số này. Hóa thạch có đặc điểm là sinh vật phẳng, có diện tích / thể tích bề mặt cao.

Sự tiến hóa của sinh vật đa bào

Vì các sinh vật đa bào bao gồm một số tế bào, nên bước đầu tiên trong quá trình phát triển tiến hóa của tình trạng này là sự phân nhóm các tế bào. Điều này có thể xảy ra theo những cách khác nhau:

Giả thuyết thuộc địa và cộng sinh

Hai giả thuyết này cho rằng tổ tiên ban đầu của các sinh vật đa bào là các sinh vật thuộc địa hoặc đơn bào đã thiết lập mối quan hệ cộng sinh với nhau.

Người ta vẫn chưa biết liệu tập hợp được hình thành từ các tế bào có nhận dạng di truyền khác biệt (chẳng hạn như màng sinh học hoặc màng sinh học) hay từ tế bào gốc và tế bào con - giống hệt nhau về mặt di truyền. Lựa chọn thứ hai khả thi hơn, vì tránh được xung đột lợi ích di truyền trong các tế bào liên quan.

Quá trình chuyển đổi từ sinh vật đơn bào sang sinh vật đa bào bao gồm một số bước. Đầu tiên là sự phân công lao động dần dần trong các tế bào đang hoạt động cùng nhau. Một số có chức năng soma, trong khi những người khác trở thành yếu tố sinh sản.

Do đó, mỗi tế bào trở nên phụ thuộc nhiều hơn vào các hàng xóm của nó và đạt được sự chuyên môn hóa trong một nhiệm vụ cụ thể. Lựa chọn những sinh vật ưa thích tụ tập trong những thuộc địa ban đầu này hơn những sinh vật sống đơn độc.

Ngày nay, các nhà nghiên cứu đang tìm kiếm các điều kiện có thể dẫn đến sự hình thành các cụm này và nguyên nhân có thể dẫn đến sự ưu ái của chúng - so với các dạng đơn bào. Các sinh vật thuộc địa được sử dụng có thể gợi nhớ đến các thuộc địa tổ tiên giả định.

Giả thuyết hợp bào

Hợp bào là một tế bào chứa nhiều nhân. Giả thuyết này cho thấy sự hình thành các màng bên trong trong một hợp bào của tổ tiên, cho phép sự phát triển của nhiều ngăn trong một tế bào.

Nguồn gốc của sinh vật đa bào

Các bằng chứng hiện tại chỉ ra rằng tình trạng đa bào xuất hiện độc lập ở hơn 16 dòng sinh vật nhân chuẩn, bao gồm động vật, thực vật và nấm.

Việc áp dụng các công nghệ mới như bộ gen và sự hiểu biết về các mối quan hệ phát sinh loài đã có thể cho thấy rằng đa bào tuân theo một quỹ đạo chung, bắt đầu bằng sự hợp tác của các gen liên quan đến sự tuân thủ. Việc tạo ra các kênh này đạt được thông tin liên lạc giữa các tế bào.

Người giới thiệu

1. Brunet, T., & King, N. (2017). Nguồn gốc của Đa tế bào Động vật và Biệt hóa Tế bào. Tế bào phát triển, 43 (2), 124-140.
2. Curtis, H., & Schnek, A. (2008). Curtis. Sinh học . Panamerican Medical Ed.
3. Knoll, AH (2011). Nguồn gốc đa dạng của đa bào phức tạp. Đánh giá hàng năm về Khoa học Trái đất và Hành tinh, 39, 217-239.
4. Michod, RE, Viossat, Y., Solari, CA, Hurand, M., & Nedelcu, AM (2006). Sự sống-lịch sử tiến hóa và nguồn gốc của đa bào. Tạp chí Sinh học lý thuyết, 239 (2), 257-272.
5. Ratcliff, WC, Denison, RF, Borrello, M., & Travisano, M. (2012). Thực nghiệm tiến hóa đa bào. Kỷ yếu của Viện Hàn lâm Khoa học Quốc gia, 109 (5), 1595-1600.
6. Roze, D., & Michod, RE (2001). Đột biến, chọn lọc đa cấp và sự phát triển của kích thước hạt truyền trong nguồn gốc của đa bào. Nhà Tự nhiên học Hoa Kỳ, 158 (6), 638-654.
7. Selden, P., & Nudds, J. (2012). Sự tiến hóa của hệ sinh thái hóa thạch. CRC Nhấn.