Ursprung der Hauptzellen Theorien (Prokaryot und Eukaryota)

Er Zellursprung Daten zurück auf mehr als 3.500 Millionen Jahre alt. Die Art und Weise, wie diese funktionellen Einheiten entstanden sind.

Der Ursprung des Lebens an sich Wein begleitet vom Ursprung der Zellen. In einer primitiven Umgebung unterschieden sich die Umweltbedingungen stark von denen, die wir heute beobachtet haben. Die Sauerstoffkonzentration war praktisch null und in der Atmosphäre dominierte eine andere Gaszusammensetzung.

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Unterschiedliche Erfahrungen im Labor haben gezeigt, dass es unter den anfänglichen Umweltbedingungen der Erde die Polymerisation mehrerer Merkmale für organische Systeme, nämlich: Aminosäuren, Zucker usw.

Ein Molekül mit katalytischer Kapazität und sich selbst (potenziell eine RNA) in einer Phospholipidmembran eingeschlossen werden, wodurch die ersten primitiven prokaryotischen Zellen bildet werden, die sich nach den darwinischen Prinzipien entwickelten.

Ebenso wird der Ursprung der eukaryotischen Zelle normalerweise unter Verwendung der endosimbiotischen Theorie erklärt. Diese Idee unterstützt, dass ein großes Bakterium eine kleinere und im Laufe der Zeit die Organellen entstanden hat, die wir heute kennen (Chloroplasten und Mitochondrien).

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Zelltheorie

Zelle Es ist ein Begriff, der von der lateinischen Wurzel kommt Cellula, Was bedeutet Loch. Dies sind die funktionalen und strukturellen Einheiten von Lebewesen. Der Begriff wurde erstmals im 17. Jahrhundert vom Forscher Robert Hooke verwendet, als er unter dem Licht des Mikroskops ein Korkblatt untersuchte und eine Art von Zellen beobachtete.

Mit dieser Entdeckung interessierten sich mehr Wissenschaftler, die die Beiträge von Theodor Schwann und Matthias Schleiden hervorheben - an der mikroskopischen Struktur der lebenden Materie. Auf diese Weise wird eine der wichtigsten Säulen der Biologie geboren: Zelltheorie.

Die Theorie argumentiert, dass: (a) alle organischen Wesen aus Zellen bestehen; (b) Zellen sind die Einheit des Lebens; (c) Die chemischen Reaktionen, die das Leben unterstützen.

Dieses letzte Postulat ist in der berühmten Rudolf -Virchow -Phrase zusammengefasst: “Omnis Cellula E Cellula” - Alle Zellen stammen aus anderen vorhandenen Zellen. Aber woher kam die erste Zelle?? Als nächstes werden wir die Haupttheorien beschreiben, die versuchen, den Ursprung der ersten Zellstrukturen zu erklären.

Entwicklung der prokaryotischen Zelle

Der Ursprung des Lebens ist ein Phänomen, das eng mit dem Ursprung von Zellen verbunden ist. Auf der Erde gibt es zwei zelluläre Lebensformen: Prokaryoten und Eukaryoten.

Beide Abstammungslinien unterscheiden sich grundsätzlich in ihrer Komplexität und Struktur, da sie die eukaryotischen Organismen größer und komplex sind. Dies bedeutet nicht.

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Die Entwicklung beider Zweige des Lebens ist eine der aufregendsten Fragen in der Welt der Biologie.

Chronologisch wird geschätzt, dass das Leben 3 hat.500 bis 3.800 Millionen Jahre alt. Dies erschien ungefähr 750 Millionen Jahre nach der Landbildung.

Entwicklung der ersten Lebensweise: Millers Experimente

Zu Beginn der 20er Jahre konnten die Vorstellung, dass organische Makromoleküle unter den Umweltbedingungen einer primitiven Atmosphäre spontan polymerisieren können - mit niedrigen Sauerstoffkonzentrationen und hohen Konzentrationen von CO -Konzentrationen₂ und n₂, Zusätzlich zu einer Reihe von Gasen wie H₂, H₂S und der co.

Es wird angenommen, dass die hypothetische primitive Atmosphäre eine reduzierende Umgebung lieferte, die zusammen mit einer Energiequelle (wie Sonnenlicht oder elektrischen Stoßdämpfer) die förderlichen Bedingungen für die Polymerisation organischer Moleküle legte.

Diese Theorie wurde 1950 vom Forscher Stanley Miller während seines Aufbaustudiums experimentell bestätigt.

Notwendigkeit eines Moleküls mit Selbstanwendungs- und Katalyseeigenschaften: Die Welt der RNA

Nach Angabe der notwendigen Bedingungen für die Bildung der Moleküle, die wir in allen Lebewesen finden, sind es notwendige Nukleotide im DNA -Molekül.

Bisher ist der beste Kandidat für dieses Molekül die RNA. Erst 1980 entdeckten Forscher Sid Altman und Tom Cech die katalytischen Fähigkeiten dieser Nukleinsäure, einschließlich der Polymerisation von Nukleotiden - kritischer Schritt für die Entwicklung von Leben und Zellen.

Aus diesen Gründen wird angenommen, dass das Leben mit der Verwendung von RNA als genetisches Material und nicht als DNA wie die überwiegende Mehrheit der gegenwärtigen Formen eingesetzt wurde.

Begrenzung der Barrieren des Lebens: Phospholipide

Sobald die Makromoleküle und das Molekül in der Lage sind, Informationen zu speichern und sich selbst zu replizieren. Evolutionär markierte dieser Schritt den Ursprung der ersten Zellen.

Es wird angenommen, dass die erste Zelle aus einem RNA -Molekül entstand. Letztere sind amphipatische Moleküle, was bedeutet, dass ein Teil hydrophil (wasserlöslich) und der verbleibende andere hydrophob (in Wasser nicht löslich) ist).

Wenn Phospholipide in Wasser gelöst sind, können sie spontan hinzufügen und eine Lipiddoppelschicht bilden. Die polaren Köpfe sind gruppiert, um die wässrige Umgebung und die hydrophoben Schwänze im Inneren zu betrachten, in Kontakt miteinander.

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Diese Barriere ist thermodynamisch stabil und erstellt ein Kompartiment, in dem die Zellzelle getrennt werden kann.

Mit dem Lauf der Zeit setzte die in der Lipidmembran eingesperrte RNA ihren evolutionären Verlauf nach den darwinischen Mechanismen fort - bis sie komplexe Prozesse wie die Proteinsynthese präsentieren.

Entwicklung des Stoffwechsels

Sobald diese primitiven Zellen gebildet wurden, begann die Entwicklung der Stoffwechselrouten, die wir heute kennen. Das plausibelste Szenario für den Ursprung der ersten Zellen ist der Ozean, daher konnten die ersten Zellen Nahrung und Energie direkt aus der Umwelt erhalten.

Als das Essen knapp anfing, sollten bestimmte Zellvarianten mit alternativen Methoden zum Erhalten von Nahrung und zur Erzeugung von Energie auftreten, die es ihnen ermöglichen, ihre Replikation fortzusetzen.

Die Erzeugung und Kontrolle des Zellstoffwechsels ist für ihre Kontinuität unverzichtbar. Tatsächlich sind die wichtigsten Stoffwechselwege bei aktuellen Organismen weithin erhalten. Zum Beispiel führen sowohl ein Bakterium als auch ein Säugetier eine Glykolyse durch.

Es wurde vorgeschlagen, dass sich die Energieerzeugung in drei Stadien entwickelt hat, beginnend mit der Glykolyse, gefolgt von der Photosynthese und dem Ende des oxidativen Stoffwechsels.

Da die primitive Umgebung Sauerstoff fehlte, ist es plausibel, dass die ersten damit verzichten.

Euchy Cell Evolution

Die Zellen waren nur Prokaryoten bis etwa 1.500 Millionen Jahre. Zu diesem Zeitpunkt erschienen die ersten Zellen selbst mit einem echten Kern und Organellen selbst. Die herausragendste Theorie in der Literatur, die die Entwicklung von Organellen erklärt, ist die Endosimbiotische Theorie (Endo bedeutet intern).

Organismen sind in ihrer Umgebung nicht isoliert. Biologische Gemeinschaften haben mehrere Interaktionen, sowohl Antagonisten als auch Synergisten. Ein Begriff Regenschirm, der für verschiedene Wechselwirkungen verwendet wird, ist Symbiose - früher nur für gegenseitige Beziehungen zwischen zwei Arten verwendet.

Die Wechselwirkungen zwischen Organismen haben wichtige evolutionäre Konsequenzen, und das dramatischste Beispiel für diese Tatsache ist die endosimbiotische Theorie, die ursprünglich vom US -Forscher Lynn Margulis in den 80ern vorgeschlagen wurde.

Postulate der endosimbiotischen Theorie

Nach dieser Theorie waren einige Eukaryoten - wie Chloroplasten und Mitochondrien - zunächst prokaryotische Lebensorganisationen. An einem Punkt der Evolution wurde ein Prokaryota von einem größeren, aber nicht verdaut. Stattdessen überlebte er und war im größten Körper gefangen.

Neben dem Überleben synchronisierten sich die Fortpflanzungszeiten zwischen beiden Organismen und schafft es, auf aufeinanderfolgende Generationen zu wechseln.

Im Fall von Chloroplasten zeigte der Engulf -Organismus alle enzymatischen Maschinen, um die Photosynthese durchzuführen, und versorgte die größten Körper mit den Produkten dieser chemischen Reaktionen: die Monosaccharide. Im Falle der Mitochondrien wird postuliert, dass das Co-Swreening Prokaryots.

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Die mögliche Identität des größeren Wirtsorganismus ist jedoch eine offene Frage in der Literatur.

Der prokaryotische Organismus verlor seine Zellwand, und während der gesamten Evolution erlitt die relevanten Modifikationen, aus denen die modernen Organellen entstanden sind. Dies ist im Wesentlichen die endosimbiotische Theorie.

Beweis der endosimbiotischen Theorie

Derzeit gibt es mehrere Fakten, die die Endosimbiose -Theorie unterstützen, nämlich: (a) die Größe der aktuellen Mitochondrien und Chloroplasten ähnelt der von Prokaryoten; (b) Diese Organellen haben ihr eigenes genetisches Material und synthetisieren einen Teil der Proteine, obwohl sie nicht vollständig vom Kern unabhängig sind und (c) mehrere biochemische Ähnlichkeiten zwischen beiden biologischen Einheiten gibt.

Vorteile, eukaryotisch zu sein

Die Entwicklung eukaryotischer Zellen ist mit einer Reihe von Vorteilen gegenüber Prokaryoten verbunden. Die Zunahme von Größe, Komplexität und Kompartimentierung ermöglichte die schnelle Entwicklung neuer biochemischer Funktionen.

Nach der Ankunft der eukaryotischen Zelle kam die Mehrzellularität. Wenn eine Zelle "wünscht", die Vorteile einer größeren Größe zu genießen, kann sie nicht einfach wachsen, da die Zelloberfläche in Bezug auf ihr Volumen groß sein muss.

Daher gelang es Organismen mit mehr als einer Zelle, ihre Größe zu erhöhen und die Aufgaben zwischen den mehreren Zellen zu verteilen, aus denen sie bestehen.

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