Zellentwicklungstheorien über den Ursprung von Zellen

Das Zellentwicklung Es repräsentiert alle physikalischen und chemischen Veränderungen, die zu den hoch organisierten und komplexen Strukturen geführt haben, die wir als "Zellen" kennen. Obwohl viele Vermutungen darüber angestellt wurden, ist immer noch nicht genau bekannt, wie sie entstanden sind..

Zellen sind die Grundeinheiten aller Lebewesen auf der Erde. In der Natur gibt es zwei deutlich unterschiedliche Zelltypen: prokaryotische Zellen und eukaryotische Zellen..

Prokaryontische Zellen haben keine inneren Membransysteme und bilden immer einzellige Organismen, während eukaryotische Zellen komplexer sind, da sie innere Membrankompartimente haben und sowohl einzellige als auch mehrzellige Lebewesen bilden können..

Obwohl sie sehr unterschiedlich sein können, sind alle Zellen dadurch gekennzeichnet, dass sie von einer Membran umgeben sind, in der Moleküle genetischen Materials enthalten sind, die die notwendigen Informationen liefern, um alle zellulären Komponenten zu produzieren und sich zu vermehren, um eine andere Zelle hervorzubringen..

Die wichtigste Hauptaufgabe für Evolutionsbiologen ist die Demonstration der Evolution zweier grundlegender Aspekte für das zelluläre Leben:

• Wie entstand der Mechanismus zur Selbstreplikation von Molekülen wie Desoxyribonukleinsäure (DNA, genetisches Material)??
• Wie sind Zellmembranen entstanden, um den Stoffwechsel bei der Bildung der ersten Zellen von der Umwelt zu trennen??

Beide Fragen bleiben bis heute offen, da Evolutionsbiologen diesbezüglich nur wenige Schlussfolgerungen gezogen haben, ohne dass dies unter dem Gesichtspunkt der experimentellen Demonstration erfolgreich war..

Wie sind die Zellen entstanden??

Die am meisten akzeptierten Theorien gehen davon aus, dass der Beginn der zellulären Evolution mit dem Ursprung replikationsfähiger Moleküle vom Nukleinsäuretyp (DNA und RNA) begann..

Diese Hypothesen, die zusammen als "RNA-Welt", "Urbrühe" oder "primitive Brühe" bekannt sind, basieren auf der Tatsache, dass Ribonukleinsäure (RNA) -Polymere mit autokatalytischer Fähigkeit zur Herstellung neuer kurzer RNA-Fragmente beobachtet wurden..

Nach diesen Theorien ist es wahrscheinlich, dass im Laufe seiner Geschichte viele Male auf der Erde Ribonukleinsäuren, Nukleotide, Aminosäuren, einfache Zucker und einige Phosphatverbindungen gebildet wurden.

Obwohl sicherlich viele dieser Verbindungen abgebaut wurden, ohne viel weiter zu gehen, wird derzeit angenommen, dass es der Fall gewesen sein könnte, dass Moleküle mit der Fähigkeit, eingetretene Lipid- "Blasen" zu replizieren, ihre autokatalytische Aktivität aus dem aus gewonnenen "Lebensmittel" fortsetzen könnten andere Moleküle, die ebenfalls in diesen Blasen eingeschlossen waren.

Es wird vorgeschlagen, dass diese Blasen später aufgrund von Oberflächenspannungskräften in zwei Teile geteilt werden könnten, wobei jede „Tochter“ ihre interne autokatalytische Aktivität beibehält. Die Komplexität dieser Blasen könnte die Fähigkeit impliziert haben, sich von Sonnenlicht und einigen Kohlenstoffverbindungen zu ernähren.

Diese "vorzellulären" Prozesse müssen über Hunderte von Millionen von Jahren auf der Erde stattgefunden haben. Während dieser Zeit sind wahrscheinlich verschiedene "Protozellen" entstanden und erloschen, wodurch diejenigen positiv ausgewählt wurden, die sich effizient reproduzieren und ernähren können..

Somit wären die Protozellen, die aus der natürlichen Selektion resultieren, die über Hunderte von Millionen von Jahren wirkt, die Vorfahren oder die primitivsten Formen der ultrakomplexen und organisierten Zellen, die wir heute kennen und die alle Lebewesen bilden..

Prokaryontische Zellentwicklung

Wahrscheinlich waren die ersten Produkte zellulären Ursprungs prokaryotische Zellen, Prokaryoten oder Bakterien, wie sie allgemein bekannt sind; da angenommen wird, dass diese die Erde ungefähr zwei Milliarden Jahre vor allen eukaryotischen Organismen bewohnten.

Während dieser zwei Milliarden Jahre haben die ersten prokaryotischen Organismen die Erdoberfläche und -atmosphäre kontinuierlich verändert. Diese Mikroorganismen spezialisierten ihren Stoffwechsel, um Energie aus den Verbindungen zu gewinnen, die zu dieser Zeit auf dem Planeten reichlich vorhanden waren..

Diese "Spezialisierung" war dank der Entwicklung von Stoffwechselprozessen wie Fermentation, Photosynthese, Fixierung von Luftstickstoff und Verwendung von Sauerstoff bei der Atmung usw. möglich. Diese von Bakterien entwickelten Fähigkeiten waren nur dank drei Hauptprozessen möglich:

• Die Übertragung von Informationen von einem Organismus auf einen anderen durch die Vererbung genetischer Informationsmoleküle: Desoxyribonukleinsäure (DNA) und Ribonukleinsäure (RNA); was es ihnen ermöglichte, im Laufe der Zeit Kopien von sich selbst zu entwickeln.
• Der horizontale Transfer von genetischem Material durch kleine DNA-Moleküle, sogenannte Plasmide, die es Bakterien ermöglichen, sich in kurzer Zeit an widrige Umweltbedingungen anzupassen.
• Die enge Zusammenarbeit oder Symbiose, die zwischen Bakterien mit unterschiedlichen Merkmalen hätte auftreten können, die es ihnen möglicherweise ermöglicht haben, sich den Umweltproblemen der Umwelt zu stellen, denen sie sich unabhängig voneinander wahrscheinlich nicht hätten stellen können.

All diese Eigenschaften führten zusammen mit der engen Zusammenarbeit zwischen Bakterien höchstwahrscheinlich zu eukaryotischen Zellen..

Eukaryontische Zellentwicklung

Derzeit bestehen noch Zweifel an der Herkunft eukaryotischer Zellen. Die von Forschern am meisten akzeptierte Hypothese ist jedoch die der „Endosymbiose“, die sich aus der Entdeckung von Desoxyribonukleinsäuremolekülen (DNA) in den Mitochondrien eukaryotischer Zellen ergab..

Mit diesen Informationen folgerten Evolutionsbiologen, dass die Nachkommen von Bakterien, die vor etwa drei Milliarden Jahren in primitiven Ozeanen lebten, andere Mikroorganismen irgendwie verschmolzen oder verschlungen haben..

Dies scheint durch die Eigenschaften der mitochondrialen Teilung "unterstützt" zu werden, die sich direkt durch binäre Spaltung und zu anderen Zeiten als die Zellteilung in eukaryotischen Zellen reproduzieren..

Es wird angenommen, dass der verschlungene Organismus die erste "Protomytochondrie" von Eukaryoten war und dass er den verschlingenden Organismus mit einem Abfallbeseitigungssystem und einer Energiequelle aus Sauerstoff versorgte, während die "Protomytochondrien" Nahrung und Schutz erhielten..

Dieser „Endosymbiose“ -Mechanismus wird als abrupter Evolutionsmechanismus beschrieben, der in einigen Fällen erfolgreich und dauerhaft hätte auftreten können..

Die Symbiose zwischen Mikroorganismen, um gemeinsam neue Organismen zu bilden, ist vielleicht die wichtigste Kraft der Veränderung auf der Erde und hätte, die seit Millionen von Jahren nacheinander stattfindet, die große Vielfalt an Formen hervorbringen können, die wir in allen eukaryotischen Zellen beobachten.

Die zelluläre Evolution hat lange gedauert; Im Gegensatz dazu haben sich Wissenschaftler nur wenige Jahrzehnte auf die Beantwortung der mit diesem Prozess verbundenen Fragen konzentriert, und viele sind der Meinung, dass es wahrscheinlich ist, dass vor dem Ende des 21. Jahrhunderts die experimentelle Demonstration der zellulären Evolution erreicht werden könnte..

Verweise

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