ТЕОРИИ ЗА ЕВОЛЮЦИЯТА НА КЛЕТКИТЕ - БИОЛОГИЯ - 2025

В теориите за еволюцията на клетките са обяснения, които се опитват да разберат кога и как клетките се появили. Обикновено се отнасят до еукариотни клетки, тоест такива, които имат ядро, разделено от клетъчна мембрана, където съдържат генетичния материал.

За разлика от прокариотните клетки, които са по-прости и се появяват преди около 3,7 милиарда години на Земята, еукариотните клетки са много по-сложни, по-големи и напоследък се появяват.

Изображение с висока разделителна способност на едноклетъчен организъм. Чрез Youtube.

Тъй като еукариотните клетки са в основата на повечето живи същества, като растения и животни, са разработени няколко теории за техния произход и защо са се появили.

Развитие на първите клетки

Първите клетки се появяват най-малко преди 3,7 милиарда години, около 750 милиона години след формирането на Земята. Въпреки че не знаем със сигурност как са се появили първите клетки, ние знаем доста точно как са се развили.

Въпреки това, една от най-приетите теории за образуването на първите клетки е следната: като се имат предвид атмосферните условия на ранната Земя, разрядът на енергия може да предизвика органичните молекули да се образуват спонтанно.

Това е доказано от експериментите на Стенли Милър през 50-те години, в които той успява да създаде органични молекули от водород, метан и амоняк.

По-късно се образуват първите сложни органични молекули (наричани още макромолекули). В един момент от еволюцията на тези молекули първата, способна да се размножава, се появи с помощта на материали от средата си. Тогава за първи път се роди клетка.

Тези първи клетки биха могли да се възпроизвеждат свободно в началото, като се има предвид липсата на конкуренция за използваното гориво. Въпреки това, тъй като броят им значително се увеличи (именно поради тази липса на конкуренция), клетките скоро трябваше да станат по-сложни, за да продължат да се възпроизвеждат. Така започна процесът на еволюция.

Типове клетки и тяхното развитие

Дълги години се смяташе, че съществуват само два вида клетки - прокариотичната (което буквално означава „без ядро“) и по-сложната и по-късно еукариотична. През последните два века обаче са идентифицирани други видове клетки, които не отговарят на характеристиките на нито една от другите две.

Тези клетки са познати от 90-те години като "архея", което буквално означава "древни". По този начин днес се използва класификационна система от три области: Archaea, Bacteria и Eucaria.

Клетките на Archaea

Археите (известни още като Archaea) са клетки без ядро, много подобни на бактериите, но с определени характеристики, които са ги накарали да се считат за независими организми.

Както всички останали клетки, те са микроскопични организми. Клетъчната им стена е много устойчива, което им позволява да живеят в екстремни среди (дори на астероиди в космоса, без защита на какъвто и да е вид атмосфера).

Диетата им също е много различна, тъй като те се възползват от неорганични съединения като водород, въглероден диоксид или сяра вместо кислород.

Прокариотни клетки (бактерии)

Прокариотичните клетки са най-простият от трите типа. Те имат само една клетъчна мембрана, която обгражда вътрешността на клетката. Вътре можем да намерим генетичния материал, суспендиран в цитоплазмата, както и някои рибозоми (органелите, които генерират енергия в клетката).

Прокариотичните клетки, въпреки че са от много различни видове, всички са класифицирани като бактерии. За да се адаптират по-ефективно към околната среда, много от тях имат други допълнения, като например жълтици, за да могат да се движат свободно, или лепкава стена, капсулата, която им позволява да се придържат към други организми.

Еукариотни клетки

Еукариотичните клетки са най-сложните и най-големите от трите вида. Те се различават от прокариотите и археите главно по това, че имат ядро, където съхраняват ДНК. В допълнение, те имат няколко вида клетъчни органели, които им позволяват да изпълняват различни видове функции.

Еукариотичните клетки са в основата на целия сложен живот, който съществува на Земята. Поради това учените изучават произхода му в продължение на много десетилетия и са разработили т. Нар. Ендосимбиотична теория за развитието на клетките.

Ендосимбиотична теория на еволюцията на клетките

Еукариотичните клетки са много по-развити от археите или бактериите. Само преди няколко десетилетия беше намерено задоволително обяснение за възникването му: ендосимбиотичната теория.

Тази теория се основава на приликите, които митохондриите и хлоропластите на еукариотните клетки имат с бактериите, както по своята форма, така и по своята функция.

Затова учените, които го защитават, предлагат в един момент от еволюцията голяма клетка да погълне бактерията и да започне да я използва за извличане на енергията, необходима за оцеляване и възпроизвеждане.

Междувременно погълнатите бактерии придобиха по-голяма вероятност да оставят потомство, както и по-голяма сигурност, като са в по-голяма клетка. Следователно възникна симбиотична връзка; оттук и името на теорията.

След милиони години еволюция митохондриите и хлоропластите, които преди са били независими бактерии, са се специализирали. Следователно те вече не могат да оцелеят извън клетката.

Доказателства за ендосимбиотичната теория

В ежедневния език използваме думата „теория“, за да опишем мнение, което не се основава на факта. В света на науката обаче теорията е обяснение на феномен, потвърден от експерименти и наблюдения.

Ендосимбиотичната теория не прави изключение. Няколко улики ни карат да мислим, че по този начин са възникнали животински и растителни клетки. Някои от тези доказателства са следните:

• Митохондриите и хлоропластите имат своя собствена ДНК → Тези два типа органели са единствените, които имат ДНК в цитоплазмата си, като са отделени от основната ДНК на клетката.
• И двете органели се възпроизвеждат самостоятелно → Тъй като имат собствена ДНК, хлоропластите и митохондриите могат да се репликират независимо от клетката и да насочват собственото си деление.
• Те имат клетъчна мембрана → За разлика от останалите органели на клетката, митохондриите и хлоропластите имат двойна клетъчна мембрана, която ги отделя от останалите. Този вид мембрана присъства и в бактериите.

Препратки

1. „Прокариотни клетки“ в: Академия Хан. Получено на: 17 януари 2018 г. от Khan Academy: es.khanacademy.org.
2. „Разлики между еукариотна и прокариотна клетка“ в: Разлика между. Получено на: 17 януари 2018 г. от Разлика между: razlika-entre.com.
3. „От прокариоти до еукариоти“ в: Разбиране на еволюцията. Получено на: 17 януари 2018 г. от Understanding Evolution: evolution.berkeley.edu.
4. „Произходът и еволюцията на клетките“ в: NCBI. Получено на: 17 януари 2018 г. от NCBI: ncbi.nlm.nih.gov.
5. „Еволюцията на клетката“ в: Научете генетика. Получено на: 17 януари 2018 г. от Learn Genetics: learn.genetics.utah.edu.