ТЕОРИИ КЛЕТОЧНОЙ ЭВОЛЮЦИИ - БИОЛОГИЯ - 2026

В теории эволюции клетки является объяснением , пытающимся , чтобы понять , когда и как клетки появились. Обычно они относятся к эукариотическим клеткам, то есть тем, у которых есть ядро, разделенное клеточной мембраной, где они содержат генетический материал.

В отличие от прокариотических клеток, которые проще и появились на Земле около 3,7 миллиарда лет назад, эукариотические клетки намного сложнее, крупнее и появились совсем недавно.

Изображение одноклеточного организма в высоком разрешении. Через Youtube.

Поскольку эукариотические клетки являются основой большинства живых существ, таких как растения и животные, было разработано несколько теорий об их происхождении и причинах их появления.

Развитие первых клеток

Первые клетки появились не менее 3,7 миллиарда лет назад, примерно через 750 миллионов лет после образования Земли. Хотя мы не знаем наверняка, как появились первые клетки, мы точно знаем, как они развивались.

Однако одна из наиболее распространенных теорий образования первых клеток заключается в следующем: учитывая атмосферные условия ранней Земли, разряд энергии может вызвать спонтанное образование органических молекул.

Это продемонстрировали эксперименты Стэнли Миллера в 1950-х годах, в которых ему удалось создать органические молекулы из водорода, метана и аммиака.

Позже были сформированы первые сложные органические молекулы (также называемые макромолекулами). В какой-то момент в эволюции этих молекул появилась первая, способная к самовоспроизведению, используя материалы из окружающей среды. Тогда впервые родилась клетка.

Эти первые элементы сначала могли свободно воспроизводиться, учитывая отсутствие конкуренции за топливо, которое они использовали. Однако из-за того, что их количество значительно увеличилось (именно из-за отсутствия конкуренции), клетки вскоре должны были стать более сложными, чтобы продолжать воспроизводиться. Так начался процесс эволюции.

Типы клеток и их развитие

В течение многих лет считалось, что существует только два типа клеток: прокариотические (что буквально означает «без ядра») и более сложные и возникшие позже эукариотические клетки. Однако за последние два столетия были идентифицированы другие типы клеток, которые не соответствуют характеристикам ни одного из двух других.

Эти клетки известны с 90-х годов как «археи», что буквально означает «древние». Таким образом, сегодня используется система классификации из трех областей: архей, бактерий и евкарии.

Клетки архей

Археи (также известные как археи) - это клетки без ядра, очень похожие на бактерии, но с определенными характеристиками, благодаря которым их можно рассматривать как независимые организмы.

Как и все другие клетки, это микроскопические организмы. Их клеточная стенка очень устойчива, что позволяет им жить в экстремальных условиях (даже на астероидах в космосе, без какой-либо защиты атмосферы).

Их диета также очень отличается, поскольку они используют неорганические соединения, такие как водород, углекислый газ или сера, вместо кислорода.

Прокариотические клетки (бактерии)

Прокариотические клетки - самые простые из трех типов. У них есть только одна клеточная мембрана, которая окружает внутреннюю часть клетки. Внутри мы можем найти генетический материал, взвешенный в цитоплазме, а также некоторые рибосомы (органеллы, которые генерируют энергию внутри клетки).

Прокариотические клетки, несмотря на то, что они принадлежат к разным типам, классифицируются как бактерии. Чтобы более эффективно адаптироваться к окружающей среде, многие из них имеют другие дополнения, такие как свободно перемещающиеся жгутики или липкую стенку, капсулу, которая позволяет им прикрепляться к другим организмам.

Эукариотические клетки

Эукариотические клетки - самые сложные и самые крупные из трех типов. Они отличаются от прокариот и архей главным образом тем, что у них есть ядро, в котором они хранят ДНК. Кроме того, у них есть несколько типов клеточных органелл, которые позволяют им выполнять разные типы функций.

Эукариотические клетки - основа всей сложной жизни, существующей на Земле. Из-за этого ученые изучали его происхождение в течение многих десятилетий и разработали так называемую эндосимбиотическую теорию развития клеток.

Эндосимбиотическая теория эволюции клетки

Эукариотические клетки гораздо более развиты, чем археи или бактерии. Всего несколько десятилетий назад было найдено удовлетворительное объяснение его возникновения: эндосимбиотическая теория.

Эта теория основана на сходстве митохондрий и хлоропластов эукариотических клеток с бактериями как по форме, так и по функциям.

Поэтому ученые, которые его защищают, предполагают, что в какой-то момент эволюции большая клетка поглотила бактерию и начала использовать ее для извлечения энергии, необходимой для выживания и воспроизводства.

Между тем, поглощенные бактерии получили большую вероятность оставить потомство, а также большую безопасность, находясь внутри более крупной клетки. Таким образом, возникли симбиотические отношения; отсюда и название теории.

После миллионов лет эволюции митохондрии и хлоропласты, которые ранее были независимыми бактериями, специализировались. Следовательно, они больше не могут выжить вне клетки.

Доказательства эндосимбиотической теории

В повседневном языке мы используем слово «теория» для описания мнения, не основанного на фактах. Однако в мире науки теория - это объяснение явления, подтвержденное экспериментами и наблюдениями.

Эндосимбиотическая теория не исключение. Некоторые подсказки заставляют нас думать, что именно так возникли клетки животных и растений. Некоторые из этих свидетельств следующие:

• Митохондрии и хлоропласты имеют собственную ДНК → Эти два типа органелл - единственные, в цитоплазме которых есть ДНК, отделенная от основной ДНК клетки.
• Обе органеллы воспроизводятся самостоятельно → Поскольку у них есть собственная ДНК, хлоропласты и митохондрии могут реплицироваться независимо от клетки и управлять своим собственным делением.
• У них есть клеточная мембрана → В отличие от остальных клеточных органелл, митохондрии и хлоропласты имеют двойную клеточную мембрану, которая отделяет их от остальных. Этот тип мембраны также присутствует у бактерий.

Ссылки

1. «Прокариотические клетки» в: Академия Хана. Получено: 17 января 2018 г. из Khan Academy: es.khanacademy.org.
2. «Различия между эукариотической и прокариотической клетками» в: Различия между. Получено: 17 января 2018 г. с сайта Difference Between: difference-entre.com.
3. «От прокариот к эукариотам» в: Understanding Evolution. Получено: 17 января 2018 г. с сайта Understanding Evolution: evolution.berkeley.edu.
4. «Происхождение и эволюция клеток» в: NCBI. Получено: 17 января 2018 г. из NCBI: ncbi.nlm.nih.gov.
5. «Эволюция клетки» в: Learn Genetics. Получено: 17 января 2018 г. с сайта Learn Genetics: learn.genetics.utah.edu.