Primele eucariote au apărut în epocă. Evoluția structurilor celulare
Sarcina 9. În dreptul numelor epocilor, scrieți numerele perioadelor enumerate în care sunt împărțite.Era paleozoică este împărțită în perioade: .
Era mezozoică este împărțită în perioade: .
Epoca cenozoică este împărțită în perioade: .
1. Cretacic. 2. Antropocen. 3. Triasic. 4. Ordovician. 5. Neogen. 6. Cambrian. 7. Jurasic. 8. Perm. 9. Silurian. 10. Cărbune. 11. Devonian. 12. Paleogen.
Sarcina 10. Scrieți în ce epocă și în ce perioadă au avut loc evenimentele descrise.
Primele plante au venit pe uscat.
Dominanța reptilelor.
Apariția organismelor pluricelulare.
Apariția primelor acorduri.
Apariția eucariotelor.
Apariția primelor vertebrate pe uscat...
Apariția plantelor cu flori _.
Apariția fotosintezei
Apariția omului
Apariția primelor mamifere
Apariţia primelor păsări ■
Sarcina 11. Ce aromorfoze au asigurat apariția și răspândirea următoarelor grupuri de organisme?
studiul acestui sistem a fost realizat şi de J. Pequet şi O. Roubecu Dar un studiu mai detaliat al acestui sistem a devenit posibil cu ajutorul microscopiei electronice în secolul XX asemănătoare ca compoziție cu sângele și este asociat cu sistemul venos Despre ce sistem spune?Ce om de știință a descoperit ce parte? Ce activitate comună efectuează cu sistemul sanguin venos?
A1. Cum se numește știința celulei? 1) citA1. Cum se numește știința celulei? 1) citologie 2) histologie 3) genetică 4) biologie molecularăA2. Care om de știință a descoperit celula? 1) A. Leeuwenhoek 2) T. Schwann 3) R. Hooke 4) R. Virchow
A3. Conținutul a ce element chimic predomină în materia uscată celulară? 1) azot 2) carbon 3) hidrogen 4) oxigen
A4. Ce fază a meiozei este prezentată în imagine? 1) Anafaza I 2) Metafaza I 3) Metafaza II 4) Anafaza II
A5. Ce organisme sunt chimiotrofe? 1) animale 2) plante 3) bacterii nitrificatoare 4) ciuperci A6. Formarea unui embrion cu două straturi are loc în perioada 1) clivajului 2) gastrulației 3) organogenezei 4) perioadei postembrionare
A7. Totalitatea tuturor genelor unui organism se numește 1) genetică 2) grup de gene 3) genocid 4) genotip A8. În a doua generație cu încrucișare monohibridă și cu dominație completă există o împărțire a caracteristicilor în raportul 1) 3:1 2) 1:2:1 3) 9:3:3:1 4) 1:1
A9. Factorii mutageni fizici includ 1) radiații ultraviolete 2) acid azotat 3) virusuri 4) benzopiren
A10. În ce parte a celulei eucariote se sintetizează ARN-ul ribozomal? 1) ribozom 2) ER rugos 3) nucleol 4) aparat Golgi
A11. Care este termenul pentru o secțiune de ADN care codifică o proteină? 1) codon 2) anticodon 3) triplet 4) genă
A12. Denumiți organismul autotrof 1) ciuperca boletus 2) ameba 3) bacilul tuberculozei 4) pinul
A13. Din ce este alcătuită cromatina nucleară? 1) carioplasmă 2) catene de ARN 3) proteine fibroase 4) ADN și proteine
A14. În ce stadiu al meiozei are loc trecerea? 1) profaza I 2) interfaza 3) profaza II 4) anafaza I
A15. Ce se formează din ectoderm în timpul organogenezei? 1) notocorda 2) tub neural 3) mezoderm 4) endoderm
A16. O formă necelulară de viață este 1) euglena 2) bacteriofag 3) streptococ 4) ciliați
A17. Sinteza proteinelor în ARNm se numește 1) translație 2) transcripție 3) reduplicare 4) disimilare
A18. În faza ușoară a fotosintezei, 1) are loc sinteza carbohidraților 2) sinteza clorofilei 3) absorbția dioxidului de carbon 4) fotoliza apei
A19. Diviziunea celulară cu păstrarea setului de cromozomi se numește 1) amitoză 2) meioză 3) gametogeneză 4) mitoză
A20. Metabolismul plastic include 1) glicoliza 2) respirația aerobă 3) asamblarea unui lanț de ARNm pe ADN 4) descompunerea amidonului în glucoză
A21. Selectați afirmația incorectă La procariote, molecula de ADN este 1) închisă într-un inel 2) nu este asociată cu proteine 3) conține uracil în loc de timină 4) este prezentă în singular
A22. Unde are loc a treia etapă a catabolismului - oxidarea completă sau respirația? 1) în stomac 2) în mitocondrii 3) în lizozomi 4) în citoplasmă
A23. LA reproducere asexuată se referă la 1) formarea partenocarpică a fructelor la castraveți 2) partenogeneza la albine 3) reproducerea lalelelor prin bulbi 4) autopolenizarea la plantele cu flori
A24. Ce organism se dezvoltă fără metamorfoză în perioada postembrionară? 1) șopârlă 2) broască 3) gândacul cartofului Colorado 4) muscă
A25. Virusul imunodeficienței umane afectează 1) gonadele 2) limfocitele T 3) eritrocitele 4) pielea și plămânii
A26. Diferențierea celulară începe în stadiul 1) blastula 2) neurula 3) zigotul 4) gastrula
A27. Ce sunt monomerii proteici? 1) monozaharide 2) nucleotide 3) aminoacizi 4) enzime
A28. În ce organite are loc acumularea de substanțe și formarea veziculelor secretoare? 1) Aparatul Golgi 2) ER rugoasă 3) plastidă 4) lizozom
A29. Ce boală se moștenește în funcție de sex? 1) surditate 2) diabet zaharat 3) hemofilie 4) hipertensiune arterială
A30. Vă rugăm să indicați o declarație incorectă. Semnificație biologică meioza constă în următoarele: 1) diversitatea genetică a organismelor crește 2) stabilitatea speciei crește atunci când condițiile de mediu se schimbă 3) apare posibilitatea recombinării trăsăturilor ca urmare a încrucișării 4) probabilitatea variabilității combinative a organismelor scade.
Apariția eucariotelor este un eveniment major. A schimbat structura biosferei și a deschis fundamental noi oportunități de evoluție progresivă. Celula eucariotă este rezultatul unei lungi evoluții a lumii procariote, o lume în care diverși microbi s-au adaptat între ei și au căutat modalități de a coopera eficient.
schiță a cronologiei (repetiție)
Complexul procariotic fotosintetic Chlorochromatium aggregatum.
Eucariotele au apărut ca urmare a simbiozei mai multor tipuri de procariote. Procariotele sunt în general foarte predispuse la simbioză (vezi capitolul 3 din cartea „Nașterea complexității”). Iată un sistem simbiotic interesant cunoscut sub numele de Chlorochromatium aggregatum. Trăiește în lacuri adânci, unde există condiții anoxice la adâncime. Componenta centrală este o betaproteobacterie heterotrofă mobilă. În jurul lui există stive de 10 până la 60 de bacterii fotosintetice cu sulf verde. Toate componentele sunt conectate prin prelungiri ale membranei exterioare a bacteriei centrale. Ideea parteneriatului este că betaproteobacteria mobilă trage întreaga companie în locuri favorabile vieții bacteriilor cu sulf pretențioase, iar bacteriile cu sulf se angajează în fotosinteză și furnizează hrană atât pentru ei înșiși, cât și pentru betaproteobacterii. Poate că unele asociații microbiene antice de aproximativ acest tip au fost strămoșii eucariotelor.
Teoria simbiogenezei. Merezhkovsky, Margulis. Mitocondriile sunt descendenți ai alfa-proteobacteriilor, plastidele sunt descendenți ai cianobacteriilor. Este mai greu de înțeles cine a fost strămoșul tuturor celorlalte, adică citoplasma și nucleul. Nucleul și citoplasma eucariotelor combină caracteristicile arheilor și bacteriilor și are, de asemenea, multe caracteristici unice.
Despre mitocondrii. Poate că achiziția mitocondriilor (și nu nucleului) a fost momentul cheie în formarea eucariotelor. Majoritatea genelor mitocondriale ancestrale au fost transferate în nucleu, unde au intrat sub controlul sistemelor de reglementare nucleare. Aceste gene nucleare de origine mitocondrială codifică nu numai proteine mitocondriale, ci și multe proteine care funcționează în citoplasmă. Acest lucru sugerează că simbiotul mitocondrial a jucat un rol mai important în formarea celulei eucariote decât era de așteptat.
Coexistența a doi genomi diferiți într-o singură celulă a necesitat dezvoltarea unui sistem eficient de reglare a acestora. Și pentru a gestiona eficient activitatea unui genom mare, este necesar să izolați genomul de citoplasmă, în care are loc metabolismul și mii de reactii chimice. Învelișul nuclear este cel care separă genomul de turbulent procese chimice citoplasmă. Achiziția de simbioți (mitocondrii) ar putea deveni un stimul important în dezvoltarea nucleului și a sistemelor de reglare a genelor.
Același lucru este valabil și pentru reproducerea sexuală. Poți trăi fără reproducere sexuală atâta timp cât genomul tău este suficient de mic. Organismele cu un genom mare, dar lipsite de reproducere sexuală, sunt sortite dispariției rapide, cu rare excepții.
Alfaproteobacterii - strămoșii mitocondriilor aparțineau acestui grup.
Rhodospirillum este un microorganism uimitor care poate trăi prin fotosinteză, inclusiv în condiții anaerobe, și ca heterotrof aerob și chiar ca chimioautotrop aerob. Poate, de exemplu, să crească datorită oxidării monoxidului de carbon CO, fără a utiliza alte surse de energie. Pe lângă toate acestea, poate fixa și azotul atmosferic. Adică este în cel mai înalt grad organism universal.
Sistemul imunitar confunda mitocondriile cu bacterii. Când mitocondriile deteriorate intră în sânge în timpul leziunii, acestea sunt eliberate molecule caracteristice, care se găsesc numai în bacterii și mitocondrii (ADN circular de tip bacterian și proteine care poartă la unul dintre capete un aminoacid special modificat formilmetionină). Acest lucru se datorează faptului că aparatul de sinteză a proteinelor din mitocondrii rămâne același ca în bacterii. Celulele sistemului imunitar – neutrofilele – reacţionează la aceste substanţe mitocondriale la fel ca la cele bacteriene, şi folosind aceiaşi receptori. Aceasta este cea mai clară confirmare a naturii bacteriene a mitocondriilor.
Funcția principală mitocondriile - respiratia oxigenului. Cel mai probabil, stimulul pentru combinarea strămoșului anaerob al nucleului și citoplasmei cu „protomitocondriile” a fost nevoia de a se proteja de efectele toxice ale oxigenului.
De unde au obținut bacteriile, inclusiv alfaproteobacterii, sistemele moleculare necesare pentru respirația oxigenului? Ele par să se fi bazat pe sisteme moleculare de fotosinteză. Lanțul de transport de electroni, format în bacterii ca parte a aparatului fotosintetic, a fost adaptat pentru respirația oxigenului. La unele bacterii, secțiunile lanțurilor de transport de electroni sunt încă folosite simultan în fotosinteză și respirație. Cel mai probabil, strămoșii mitocondriilor au fost alfa-proteobacterii heterotrofe aerobe, care, la rândul lor, au descins din alfa-proteobacterii fotosintetice, cum ar fi Rhodospirillum.
Numărul de domenii proteice comune și unice în arhee, bacterii și eucariote. Un domeniu proteic este o parte a unei molecule de proteine care are o funcție specifică și o structură caracteristică, adică o secvență de aminoacizi. Fiecare proteină, de regulă, conține unul sau mai multe astfel de blocuri sau domenii structurale și funcționale.
Cele 4,5 mii de domenii proteice pe care le au eucariotele pot fi împărțite în 4 grupe: 1) prezente doar la eucariote, 2) comune tuturor celor trei superregate, 3) comune eucariotelor și bacteriilor, dar absente în arhee; 4) comun eucariotelor și arheilor, dar absent la bacterii. Vom lua în considerare ultimele două grupe (sunt evidențiate color în figură), deoarece pentru aceste proteine putem vorbi cu oarecare încredere despre originea lor: bacteriană sau respectiv arheală.
Punctul cheie este că domeniile eucariote moștenite probabil de la bacterii și cele de la arhee au funcții semnificativ diferite. Domeniile moștenite de la arhee (spectrul lor funcțional este prezentat în graficul din stânga) joacă un rol cheie în viața unei celule eucariote. Printre acestea predomină domeniile asociate cu stocarea, reproducerea, organizarea și citirea informațiilor genetice. Cele mai multe domenii „arheale” sunt acelea grupuri functionale, în care schimbul de gene orizontal la procariote are loc cel mai puțin des. Aparent, eucariotele au primit acest complex prin moștenire directă (verticală) de la arhee.
Printre domeniile de origine bacteriană există și proteine asociate proceselor informaționale, dar sunt puține. Cele mai multe dintre ele funcționează numai în mitocondrii sau plastide. Ribozomii eucarioți din citoplasmă sunt de origine arheală, în timp ce ribozomii din mitocondrii și plastide sunt de origine bacteriană.
Printre domeniile bacteriene ale eucariotelor, proporția proteinelor de reglare a semnalului este semnificativ mai mare. De la bacterii, eucariotele au moștenit multe proteine responsabile de mecanismele de răspuns celular la factori mediu extern. Și, de asemenea, multe proteine asociate cu metabolismul (pentru mai multe detalii, vezi Capitolul 3, „Nașterea complexității”).
Eucariotele au:
· „Miez” arheal (mecanisme de lucru cu informațiile genetice și sinteza proteinelor)
· „periferie” bacteriană (metabolism și sisteme de reglare a semnalului)
· Cel mai simplu scenariu: ARCHEA a înghițit BACTERII (strămoșii mitocondriilor și plastidelor) și și-a dobândit toate caracteristicile bacteriene din acestea.
· Acest scenariu este prea simplu deoarece eucariotele au multe proteine bacteriene care nu ar fi putut fi împrumutate de la strămoșii mitocondriilor sau plastidelor.
Eucariotele au multe domenii „bacteriene” care nu sunt caracteristice nici cianobacteriilor (strămoșii plastidelor) și nici alfaproteobacteriilor (strămoșii mitocondriilor). Au fost obținute de la alte bacterii.
Păsări și dinozauri. Reconstruirea proto-eucariotelor este dificilă. Este clar că grupul de procariote antice care a dat naștere nucleului și citoplasmei avea o serie de trăsături unice pe care procariotele care au supraviețuit până în prezent nu le au. Și când încercăm să reconstruim aspectul acestui strămoș, ne confruntăm cu faptul că sfera de aplicare a ipotezelor se dovedește a fi prea mare.
Analogie. Se știe că păsările descind din dinozauri și nu din niște dinozauri necunoscuți, ci dintr-un grup foarte specific - dinozaurii maniraptor, care aparțin teropodelor, iar teropozii, la rândul lor, sunt unul dintre grupurile de dinozauri cu șopârlă. Au fost găsite multe forme de tranziție între dinozaurii fără zbor și păsări.
Dar ce am putea spune despre strămoșii păsărilor dacă nu ar exista înregistrări fosile? În cel mai bun caz, am afla că cele mai apropiate rude ale păsărilor sunt crocodilii. Dar am putea recrea aspectul strămoșilor direcți ai păsărilor, adică dinozaurii? Greu. Dar exact aceasta este situația în care ne aflăm atunci când încercăm să restabilim aspectul strămoșului nucleului și citoplasmei. Este clar că acesta a fost un grup de dinozauri procarioți, un grup care a dispărut și, spre deosebire de dinozaurii adevărați, nu a lăsat urme clare în înregistrarea geologică. Arheile moderne sunt pentru eucariote ceea ce crocodilii moderni sunt pentru păsări. Încercați să reconstruiți structura dinozaurilor, cunoscând doar păsările și crocodilii.
Un argument în favoarea faptului că în Precambrian trăiau mulți microbi diferiți care nu erau asemănători cu cei de astăzi. Stromatolitele proterozoice au fost mult mai complexe și mai diverse decât cele moderne. Stromatoliții sunt un produs al activității vitale a comunităților microbiene. Nu înseamnă asta că microbii proterozoici au fost mai diverși decât cei moderni și că multe grupuri de microbi proterozoici pur și simplu nu au supraviețuit până astăzi?
Comunitatea ancestrală a eucariotelor și originea celulei eucariote (scenariu posibil)
Ipoteza „comunitate ancestrală” este o covorașă bacteriană tipică, doar în cea superioară trăiau strămoșii cianobacteriilor, care nu se transferaseră încă la fotosinteza oxigenată. Ei au fost angajați în fotosinteză anoxigenă. Donatorul de electroni nu a fost apa, ci hidrogenul sulfurat. Sulful și sulfații au fost eliberați ca produse secundare.
Al doilea strat a fost locuit de bacterii fotosintetice violete, inclusiv alfaproteobacterii, strămoșii mitocondriilor. Bacteriile violet folosesc lumină cu lungime de undă lungă (roșu și infraroșu). Aceste valuri au o putere de penetrare mai bună. Bacteriile violet încă trăiesc adesea sub un strat de cianobacterii. Alfaproteobacteria violet folosește și hidrogen sulfurat ca donor de electroni.
Al treilea strat conținea bacterii fermentatoare care procesau materia organică; unii dintre ei au eliberat hidrogen ca deșeu. Acest lucru a creat o bază pentru bacteriile reducătoare de sulfat. Ar putea exista și arhei metanogene. Printre arheile care au trăit aici s-au numărat strămoșii nucleului și citoplasmei.
Evenimentele de criză au început odată cu trecerea cianobacteriilor la fotosinteza oxigenului. Cianobacteriile au început să folosească apă obișnuită în loc de hidrogen sulfurat ca donor de electroni. Acest lucru a deschis mari oportunități, dar a avut și consecințe negative. În loc de sulf și sulfați, oxigenul a început să fie eliberat în timpul fotosintezei - o substanță extrem de toxică pentru toți vechii locuitori ai pământului.
Primii care au întâlnit această otravă au fost producătorii ei – cianobacteriile. Probabil că au fost primii care au dezvoltat mijloace de protecție împotriva ei. Lanțurile de transport de electroni care au servit la fotosinteză au fost modificate și au început să servească pentru respirația aerobă. Scopul inițial, aparent, nu a fost obținerea de energie, ci doar neutralizarea oxigenului.
În curând, locuitorii celui de-al doilea strat al comunității - bacteriile violete - au trebuit să dezvolte sisteme de apărare similare. La fel ca cianobacteriile, au format sisteme de respirație aerobă bazate pe sisteme fotosintetice. Alfaproteobacteria violet a fost cea care a dezvoltat cel mai avansat lanț respirator, care funcționează acum în mitocondriile eucariotelor.
În al treilea strat al comunității, apariția oxigenului liber ar fi trebuit să provoace o criză. Metanogenii și mulți reducători de sulfat utilizează hidrogenul molecular folosind enzime hidrogenaze. Astfel de microbi nu pot trăi în condiții aerobe, deoarece oxigenul inhibă hidrogenazele. Multe bacterii care produc hidrogen, la rândul lor, nu cresc într-un mediu în care nu există microorganisme care să-l utilizeze. Dintre fermentatorii din comunitate, se pare că au rămas forme care secretă compuși cu conținut scăzut de organice (piruvat, lactat, acetat etc.) ca produse finite. Aceste fermentatoare și-au dezvoltat propriile mijloace de protecție împotriva oxigenului, care sunt mai puțin eficiente. Printre supraviețuitori s-au numărat arheile - strămoșii nucleului și citoplasmei.
Poate că, în acest moment de criză, a avut loc un eveniment cheie - slăbirea izolării genetice la strămoșii eucariotelor și începutul împrumutării active a genelor străine. Proto-eucariotele au încorporat genele diferitelor fermentatoare până când ei înșiși au devenit fermentatori microaerofili, fermentând carbohidrații în piruvat și acid lactic.
Locuitorii celui de-al treilea strat - strămoșii eucariotelor - erau acum în contact direct cu noii locuitori ai celui de-al doilea strat - alfaproteobacterii aerobe, care învățaseră să folosească oxigenul pentru a produce energie. Metabolismul proto-eucariotelor și al alfaproteobacteriilor a devenit complementar, ceea ce a creat condițiile prealabile pentru simbioză. Și chiar localizarea alfaproteobacteriilor în comunitate (între stratul superior, care produce oxigen și stratul inferior) a predeterminat rolul lor de „protector” a strămoșilor eucariotelor de excesul de oxigen.
Proto-eucariotele probabil au ingerat și dobândit multe bacterii diferite ca endosimbioți. Experimentarea de acest fel continuă și astăzi la eucariotele unicelulare, care au o mare varietate de simbioți intracelulari. Dintre aceste experimente, alianța cu alfaproteobacterii aerobe s-a dovedit a fi cea mai de succes.
Paleontologii ruși au plantat o bombă sub concepțiile tradiționale despre originea vieții pe planetă. Istoria Pământului trebuie rescrisă.
Se crede că viața a început pe planeta noastră acum aproximativ 4 miliarde de ani. Iar primii locuitori ai Pământului au fost bacterii. Miliarde de indivizi au format colonii care au acoperit vastele întinderi ale fundului mării cu o peliculă vie. Organismele antice au fost capabile să se adapteze la realitățile dure ale realității. Temperaturi ridicateși un mediu lipsit de oxigen sunt condiții în care cineva are mai multe șanse de a muri decât de a rămâne în viață. Dar bacteriile au supraviețuit. Lumea unicelulară a fost capabilă să se adapteze unui mediu agresiv datorită simplității sale. O bacterie este o celulă care nu are un nucleu în interior. Astfel de organisme sunt numite procariote. Următoarea rundă de evoluție este asociată cu eucariote - celule cu nucleu. Trecerea vieții la următoarea etapă de dezvoltare a avut loc, așa cum erau convinși oamenii de știință până de curând, cu aproximativ 1,5 miliarde de ani în urmă. Dar astăzi părerile experților cu privire la această dată sunt împărțite. Motivul pentru aceasta a fost o declarație senzațională a cercetătorilor de la Institutul Paleontologic al Academiei Ruse de Științe.
Dă-mi puțin aer!
Procariotele au jucat un rol important în istoria evoluției biosferei. Fără ele, nu ar exista viață pe Pământ. Dar lumea creaturilor fără nucleare a fost lipsită de oportunitatea de a se dezvolta progresiv. Cum erau procariotele în urmă cu 3,5-4 miliarde de ani, ele rămân aproape aceleași până în prezent. O celulă procariotă nu este capabilă să creeze un organism complex. Pentru ca evoluția să se deplaseze mai departe și să dea naștere unor forme de viață mai complexe, a fost necesar un alt tip de celulă, mai avansat - o celulă cu nucleu.
Apariția eucariotelor a fost precedată de unul foarte eveniment important: Oxigenul a apărut în atmosfera Pământului. Celulele fără nuclee ar putea trăi într-un mediu fără oxigen, dar eucariotele nu mai puteau trăi. Primii producători de oxigen au fost cel mai probabil cianobacteriile, care au găsit mod eficient fotosinteză. Ce ar putea fi el? Dacă înainte această bacterie folosea hidrogen sulfurat ca donor de electroni, atunci la un moment dat au învățat să primească un electron din apă.
„Tranziția către utilizarea unei astfel de resurse aproape nelimitate precum apa a deschis oportunități evolutive pentru cianobacteriile”, crede Alexander Markov, cercetător la Institutul Paleontologic al Academiei Ruse de Științe. În loc de sulf și sulfați obișnuiți, oxigenul a început să fie eliberat în timpul fotosintezei. Și apoi, după cum se spune, a început distracția. Apariția primului organism cu nucleu celular a deschis oportunități vaste pentru evoluția întregii vieți de pe Pământ. Dezvoltarea eucariotelor a dus la apariția unor forme atât de complexe precum plantele, ciupercile, animalele și, desigur, oamenii. Toate au același tip de celulă, cu un nucleu în centru. Această componentă este responsabilă pentru stocarea și transmiterea informațiilor genetice. El a influențat și faptul că organismele eucariote au început să se reproducă prin reproducere sexuală.
Biologii și paleontologii au studiat celula eucariotă cât mai detaliat posibil. Ei au presupus că cunosc și momentul originii primelor eucariote. Experții au dat cifre de acum 1-1,5 miliarde de ani. Dar s-a dovedit brusc că acest eveniment s-a întâmplat mult mai devreme.
O descoperire neașteptată
În 1982, paleontologul Boris Timofeev a efectuat un studiu interesant și și-a publicat rezultatele. În rocile arheene și proterozoice inferioare (2,9-3 miliarde de ani) din Karelia, el a descoperit microorganisme fosilizate neobișnuite care măsoară aproximativ 10 micrometri (0,01 milimetri). Cele mai multe dintre descoperiri aveau formă sferică, a cărei suprafață era acoperită cu pliuri și modele. Timofeev a presupus că a descoperit acritarhii - organisme care sunt clasificate drept reprezentanți ai eucariotelor. Anterior, paleontologii au găsit mostre similare de materie organică doar în sedimente mai tinere - vechi de aproximativ 1,5 miliarde de ani. Omul de știință a scris despre această descoperire în cartea sa. „Calitatea tipăririi acelei ediții a fost, în general, imposibil de înțeles nimic din ilustrații,” spune Alexander Markov, „deci nu este surprinzător că majoritatea cititorilor, după ce au răsfoit. munca, a aruncat-o deoparte, în siguranță că l-am uitat”. Senzația, așa cum se întâmplă adesea în știință, a stat pe un raft cu cărți mulți ani.
Directorul Institutului Paleontologic al Academiei Ruse de Științe, Doctor în Științe Geologice și Mineralogice, Membru corespondent al Academiei Ruse de Științe Alexei Rozanov, și-a amintit destul de accidental de munca lui Timofeev. A decis din nou, folosind aparate moderne, explorați colecția de exemplare kareliane. Și s-a convins foarte repede că acestea erau într-adevăr organisme asemănătoare eucariotelor. Rozanov este încrezător că descoperirea predecesorului său este descoperire importantă, care este un motiv convingător pentru a revizui opiniile existente cu privire la momentul primei apariții a eucariotelor. Foarte repede ipoteza a câștigat susținători și adversari. Dar chiar și cei care împărtășesc opiniile lui Rozanov vorbesc această problemă rezervat: „În principiu, apariția eucariotelor în urmă cu 3 miliarde de ani este posibilă, dar acest lucru este dificil de demonstrat”, spune Alexander Markov, „Dimensiunea medie a procariotelor variază de la 100 de nanometri până la 1 micron, de la 2 la 3. 50 de micrometri În realitate, „Intervalele de mărime se suprapun. Cercetătorii găsesc adesea exemplare atât de procariote gigantice, cât și de eucariote mici. Testarea unei ipoteze nu este chiar ușoară. Nu mai există exemplare de organisme eucariote în lume obținute din zăcăminte arheene. De asemenea, nu este posibil să comparăm artefactele antice cu omologii lor moderni, deoarece descendenții acritarhilor nu au supraviețuit până în prezent.
Revoluție în știință
Cu toate acestea, a existat o mare agitație în comunitatea științifică în jurul ideii lui Rozanov. Unii oameni nu acceptă categoric descoperirea lui Timofeev, pentru că sunt siguri că acum 3 miliarde de ani nu exista oxigen pe Pământ. Alții sunt confuzi de factorul temperatură. Cercetătorii cred că, dacă organismele eucariote ar apărea în timpul erei arheene, atunci, aproximativ, s-ar găti imediat. Alexey Rozanov spune următoarele: „De obicei, parametri precum temperatura, cantitatea de oxigen din aer și salinitatea apei sunt determinați pe baza datelor geologice și geochimice. În primul rând, folosesc descoperiri paleontologice pentru a estima nivelul biologic Apoi, pe baza acestor date, determinați cât de mult oxigen ar fi trebuit să fie conținut în atmosfera Pământului, astfel încât una sau alta formă de viață să se simtă normală, înseamnă că oxigenul ar trebui să fie deja prezent în atmosferă. în regiunea de câteva procente din nivelul modern, dacă a apărut un vierme, conținutul de oxigen ar trebui să fie deja de zeci de procente creșterea oxigenului și scăderea temperaturii”. Alexey Rozanov este înclinat să împingă pe cât posibil înapoi momentul apariției oxigenului și să reducă extrem de mult temperatura Pământului antic.
Dacă se poate dovedi că Timofeev a găsit microorganisme fosilizate asemănătoare eucariotelor, aceasta va însemna că omenirea va trebui în curând să-și schimbe înțelegerea obișnuită a cursului evoluției. Acest fapt ne va permite să spunem că viața pe Pământ a apărut mult mai devreme decât se aștepta. În plus, se dovedește că este necesară revizuirea cronologiei evolutive a vieții de pe Pământ, care, se pare, este cu aproape 2 miliarde de ani mai veche. Dar, în acest caz, rămâne neclar când, unde, în ce stadiu de dezvoltare s-a rupt lanțul evolutiv sau de ce progresul său a încetinit. Cu alte cuvinte, este complet neclar ce s-a întâmplat pe Pământ timp de 2 miliarde de ani, unde eucariotele s-au ascuns în tot acest timp: se formează o pată albă prea mare în istoria planetei noastre. Este necesară o altă revizuire a trecutului, iar aceasta este o lucrare colosală în anvergură, care s-ar putea să nu se termine niciodată.
OPINIILE
Toată viața
Vladimir Sergeev, doctor în științe geologice și minerale, cercetător principal la Institutul Geologic al Academiei Ruse de Științe:
După părerea mea, trebuie să fim mai atenți cu astfel de concluzii. Datele lui Timofeev se bazează pe materiale care au modificări secundare. Și aceasta este principala problemă. Celulele organismelor asemănătoare eucariotelor au suferit descompunere chimică și ar putea fi, de asemenea, distruse de bacterii. Consider că este necesar să reanalizez constatările lui Timofeev. În ceea ce privește momentul apariției eucariotelor, majoritatea experților cred că acestea au apărut în urmă cu 1,8-2 miliarde de ani. Există câteva descoperiri ai căror biomarkeri indică apariția acestor organisme în urmă cu 2,8 miliarde de ani. În principiu, această problemă este asociată cu apariția oxigenului în atmosfera Pământului. Potrivit opiniei general acceptate, a fost format acum 2,8 miliarde de ani. Și Alexey Rozanov împinge această dată înapoi la 3,5 miliarde de ani. Din punctul meu de vedere, acest lucru nu este adevărat.
Alexander Belov, paleoantropolog:
Tot ceea ce știința găsește astăzi este doar o particulă din materialul care ar putea exista încă pe planetă. Formele conservate sunt foarte rare. Cert este că conservarea organismelor necesită condiții speciale: mediu umed, lipsă de oxigen, mineralizare. Este posibil ca microorganismele care au trăit pe uscat să nu fi ajuns deloc la cercetători. Prin structurile mineralizate sau fosilizate oamenii de știință judecă ce fel de viață a existat pe planetă. Materialul care cade în mâinile oamenilor de știință este un amestec de fragmente din diferite epoci. Concluziile clasice despre originea vieții pe Pământ pot să nu fie adevărate. După părerea mea, nu s-a dezvoltat de la simplu la complex, ci a apărut deodată.
Maya Prygunova, revista Itogi nr. 45 (595)
Dezvoltarea vieții în epoca proterozoică. În prima jumătate a erei proterozoice (a început în urmă cu 2,5 miliarde de ani și s-a încheiat cu aproximativ 0,6 miliarde de ani în urmă), ecosistemele procariote au colonizat întreg Oceanul Mondial. În acest moment (acum aproximativ 2 miliarde de ani), au apărut eucariote primitive unicelulare (flagelate), care s-au separat rapid în plante (alge), animale (protozoare) și ciuperci.
Ca modalitate de realizare a progresului biologic, eucariotele se caracterizează prin creșterea complexității organizării, ceea ce duce la o asimilare mai eficientă a resurselor vitale.
Apariția organismelor pluricelulare- o alta manifestare a capacitatii eucariotelor de a-si complica structura. Majoritatea cercetătorilor cred că organismele multicelulare au evoluat din organisme coloniale unicelulare datorită diferențierii celulelor lor. Bogat în clitinism diverse grupuri algele și ciupercile au apărut independent în diferite grupuri sistematice: de exemplu, algele multicelulare verzi, brune și roșii au evoluat din diferite forme coloniale (filamentoase). Dintre animale, toate organismele multicelulare care în dezvoltarea embrionară au două (ecto- și endoderm) sau trei (de asemenea mezoderm) straturi germinale (frunze) de celule sunt de origine monofiletică (adică, origine din strămoși comuni).
De bază ipotezele originii animalelor pluricelulare din flagelate coloniale a fost propusă în a doua jumătate a secolului al XIX-lea de către biologul german E. Haeckel și savantul ucrainean I. I. Mechnikov.
E. Haeckel, bazându-se pe legea biogenetică pe care a descoperit-o, credea că fiecare etapă a ontogenezei corespunde unui anumit tip de organisme ancestrale. Studiind embriogeneza unor celenterate, pe care le considera apropiate de organismele pluricelulare originale, a stabilit că gastrulația în acestea se produce datorită invaginării blastodermei la capătul posterior al corpului (invaginație) cu formarea gurii și sacului primar. -ca un intestin. Haeckel a numit acest animal ipotetic „gastrea”. În opinia lui, ea a captat mâncarea în gură și a digerat-o în intestine.
Potrivit lui I.I Mechnikov, metoda principală de gravare a animalelor multicelulare a fost fagocitoza, adică. digestia intracelulară, care este încă caracteristică multor grupuri cu nivel scăzut organizații (bureți, part viermi de gene, unele celenterate etc.). El a descoperit, de asemenea, că la unele celenterate, gastrulația are loc prin migrarea unor celule blastoderme în blastula. Potrivit acestuia, animalele multicelulare originale erau „fagocite” hipogetice, acoperite cu un strat de celule ciliate capabile să capteze particule nutritive mici prin fagocitoză. Celulele cu vacuole digestive au migrat în interiorul fagocitelor, pierzându-și cilii, unde au digerat alimentele. Organismele de tip gastrea au apărut din fagocite în stadiile ulterioare ale evoluției, când au dobândit capacitatea de a captura prada mai mare cu deschiderea gurii, care a apărut din cauza diferențelor din stratul exterior al celulelor.
Trebuie remarcat faptul că paleontologii nu au găsit rămășițele unor astfel de organisme, așa că modurile reale de apariție diferite tipuri animalele pluricelulare nu au fost încă stabilite.
Eucariote primordiale(organisme unicelulare flagelate) au evoluat din procariote în prima jumătate a erei proterozoice și, la scurt timp, s-au împărțit în plante unicelulare (alge), animale (protozoare) și ciuperci. Formarea unui genom complex, a învelișului nuclear, dominanța metodei sexuale de reproducere și capacitatea de a complica organizarea eucariotelor au determinat capacitățile lor mari de adaptare și evoluția rapidă în continuare.
Potrivit majorității oamenilor de știință, organismele multicelulare au evoluat din strămoșii coloniali. Căile probabile de origine a animalelor multicelulare sunt explicate prin ipotezele fagocitei lui I.I. Mechnikov și gastreei lui E.
Potrivit ideilor moderne, viața este un proces al existenței sisteme complexe, format din molecule organice mari și substanțe anorganiceși capabile de autoreproducere, autodezvoltare și menținere a existenței lor ca urmare a schimbului de energie și materie cu mediul.
Odată cu acumularea cunoștințelor umane despre lumea din jurul nostru și dezvoltarea științelor naturii, opiniile despre originea vieții s-au schimbat și au fost înaintate noi ipoteze. Cu toate acestea, nici astăzi problema originii vieții nu a fost încă rezolvată definitiv. Există multe ipoteze despre originea vieții. Cele mai importante dintre ele sunt următoarele:
Ø Creationism (viata a fost creata de Creator);
Ø Ipoteze de generare spontana (generare spontana; viata a luat nastere in mod repetat din materia neanimata);
Ø Ipoteza starii de echilibru (viata a existat dintotdeauna);
Ø Ipoteza panspermiei (viata a fost adusa pe Pamant de pe alte planete);
Ø Ipoteze biochimice (viața a apărut în condițiile Pământului ca urmare a unor procese supuse unor legi chimice, adică ca urmare a evoluţiei biochimice).
Creaționismul. Conform acestei ipoteze religioase, care are rădăcini străvechi, tot ceea ce există în Univers, inclusiv viața, a fost creat de o singură Putere - Creatorul ca urmare a mai multor acte de creație supranaturală din trecut. Organismele care locuiesc astăzi pe Pământ provin din tipurile de bază de ființe vii create individual. Speciile create au fost de la bun început superb organizate și înzestrate cu capacitatea de a avea o oarecare variabilitate în anumite limite (microevoluție). Această ipoteză este respectată de adepții aproape tuturor celor mai răspândite învățături religioase.
Viziunea tradițională iudeo-creștină despre creație, așa cum este prezentată în Cartea Genezei, a fost și continuă să fie controversată. Cu toate acestea, contradicțiile existente nu infirmă conceptul de creație. Religia, luând în considerare problema originii vieții, caută răspunsuri în principal la întrebările „de ce?” și „pentru ce?”, și nu la întrebarea „cum?”. Dacă știința folosește pe scară largă observația și experimentul în căutarea adevărului, atunci teologia înțelege adevărul prin revelația divină și prin credință.
Procesul de creație divină a lumii este prezentat ca având loc o singură dată și, prin urmare, inaccesibil observației. În acest sens, ipoteza creației nu poate fi nici dovedită, nici infirmată și va exista întotdeauna alături de ipotezele științifice ale originii vieții.
Ipoteze de generare spontană. Timp de mii de ani, oamenii au crezut în generarea spontană a vieții, considerând-o modalitatea obișnuită prin care ființele vii ies din materia neînsuflețită. Se credea că sursa generației spontane este fie compuși anorganici, sau resturi organice putrezite (conceptul de abiogeneză). Această ipoteză a fost extinsă la China antică, Babilonul și Egiptul ca alternativă la creaționism cu care a coexistat. Ideea de generație spontană a fost exprimată și de filozofi Grecia anticăși chiar gânditori mai timpurii, adică. este aparent la fel de veche ca omenirea însăși. De-a lungul unei istorii atât de lungi, această ipoteză a fost modificată, dar rămâne totuși eronată. Aristotel, adesea salutat drept fondatorul biologiei, a scris că broaștele și insectele prosperă în solul umed. În Evul Mediu, mulți „reușeau” să observe nașterea diferitelor viețuitoare, precum insecte, viermi, anghile, șoareci, în resturile organismelor în descompunere sau putrezire. Aceste „fapte” au fost considerate foarte convingătoare până când medicul italian Francesco Redi (1626-1697) a abordat problema originii vieții mai strict și a pus sub semnul întrebării teoria generației spontane. În 1668, Redi a efectuat următorul experiment. El a așezat șerpii morți în diferite vase, acoperind unele vase cu muselină și lăsând altele deschise. Muștele care au depus ouă pe șerpii morți în vase deschise; Curând, larvele au eclozat din ouă. În vasele acoperite nu au existat larve (Fig. 5.1). Astfel, Redi a demonstrat că viermii albi care apar în carnea șerpilor sunt larvele muștei de la Florența și că dacă carnea este acoperită și împiedicată să acceseze muștele, nu va „produce” viermi. Respingând conceptul de generare spontană, Redi a propus că viața poate apărea doar din viața anterioară (conceptul de biogeneză).
Opinii similare au avut omul de știință olandez Anthony van Leeuwen Hoek (1632-1723), care, folosind un microscop, a descoperit organisme minuscule invizibile cu ochiul liber. Acestea erau bacterii și protisti. Leeuwenhoek a sugerat că aceste organisme minuscule, sau „animalcule”, după cum le-a numit el, provin din propriul lor fel.
Opinia lui Leeuwenhoek a fost împărtășită de omul de știință italian Lazzaro Spallanzani (1729-1799), care a decis să demonstreze experimental că microorganismele care se găsesc adesea în bulionul de carne nu apar spontan în acesta. În acest scop, a pus un lichid bogat în substanțe organice(bulion de carne), în vase, se fierbe acest lichid la foc, după care vasele au fost închise ermetic. Ca urmare, bulionul din vase a rămas curat și lipsit de microorganisme. Cu experimentele sale, Spallanzani a dovedit imposibilitatea generării spontane a microorganismelor.
Oponenții acestui punct de vedere au susținut că viața nu a apărut în baloane din motivul că aerul din ele se deteriorează în timpul fierberii, așa că au acceptat totuși ipoteza generării spontane.
O lovitură zdrobitoare acestei ipoteze a fost dată în secolul al XIX-lea. Microbiologul francez Louis Pasteur (1822-1895) și biologul englez John Tyndall (1820-1893). Ei au arătat că bacteriile se răspândesc prin aer și că dacă nu există bacterii în aer care intră în baloane cu bulion sterilizat, atunci nu vor apărea în bulionul în sine. Pentru aceasta, Pasteur a folosit baloane cu gât curbat în formă de S, care serveau drept capcană pentru bacterii, în timp ce aerul pătrundea liber în și din balon (Fig. 5.3).
Tyndall a sterilizat aerul care intra în baloane trecându-l printr-o flacără sau prin vată. Până la sfârșitul anilor 70. secolul al XIX-lea Aproape toți oamenii de știință au recunoscut că organismele vii provin doar din alte organisme vii, ceea ce a însemnat revenirea la întrebarea inițială: de unde au apărut primele organisme?
Ipoteza de stare de echilibru. Conform acestei ipoteze, Pământul nu a luat ființă niciodată, ci a existat pentru totdeauna; a fost întotdeauna capabil să susțină viața și, dacă se schimba, era foarte puțin; specii au existat totdeauna. Această ipoteză este uneori numită ipoteza eternismului (din latinescul eternus - etern).
Ipoteza eternismului a fost înaintată de omul de știință german W. Preyer în 1880. Părerile lui Preyer au fost susținute de academicianul V.I. Vernadsky, autorul doctrinei biosferei.
Ipoteza panspermiei. Ipoteza despre apariția vieții pe Pământ ca urmare a transferului anumitor embrioni de viață de pe alte planete a fost numită panspermie (din grecescul pan - toți, toți și spermă - sămânță). Această ipoteză este adiacentă ipotezei stării staționare. Adepții săi susțin ideea existenței eterne a vieții și propun ideea originii sale extraterestre. Unul dintre primii care a exprimat ideea originii cosmice (extraterestre) a vieții a fost omul de știință german G. Richter în 1865. Potrivit lui Richter, viața de pe Pământ nu a apărut din substanțe anorganice, ci a fost adusă de pe alte planete. În acest sens, au apărut întrebări despre cât de posibil a fost un astfel de transfer de pe o planetă pe alta și cum ar putea fi realizat. Răspunsurile s-au căutat în primul rând în fizică și nu este de mirare că primii apărători ai acestor opinii au fost reprezentanți ai acestei științe, oameni de știință remarcabili G. Helmholtz, S. Arrhenius, J. Thomson, P.P. Lazarev şi colab.
Conform ideilor lui Thomson și Helmholtz, sporii de bacterii și alte organisme ar putea fi aduși pe Pământ cu meteoriți. Studiile de laborator confirmă rezistența ridicată a organismelor vii la efectele adverse, în special la temperaturi scăzute. De exemplu, sporii și semințele de plante nu au murit nici după expunerea prelungită la oxigen lichid sau azot.
Alți oameni de știință au exprimat ideea de a transfera „spori de viață” pe Pământ cu lumină.
Adepții moderni ai conceptului de panspermie (inclusiv laureatul Premiul Nobel Biofizicianul englez F. Crick) cred că viața a fost adusă pe Pământ fie accidental, fie intenționat de extratereștrii spațiului.
Ipoteza panspermiei este susținută de punctul de vedere al astronomilor C. Wickramasinghe (Sri Lanka) și F. Hoyle
(Regatul Unit). Ei cred că microorganismele sunt prezente în număr mare în spațiul cosmic, în principal în norii de gaz și praf, unde, conform oamenilor de știință, se formează. În continuare, aceste microorganisme sunt capturate de comete, care apoi, trecând în apropierea planetelor, „seamănă germenii vieții”.
Creșterea eucariotelor pe Pământ a început cu aproximativ 1 miliard de ani în urmă, deși prima dintre ele a apărut mult mai devreme (poate acum 2,5 miliarde de ani). Originea eucariotelor ar putea fi asociată cu evoluția forțată a organismelor procariote într-o atmosferă care a început să conțină oxigen.
Simbiogeneza - principala ipoteză a originii eucariotelor
Există mai multe ipoteze despre originile celulelor eucariote. Cel mai popular - ipoteza simbiotică (simbiogeneza). Potrivit acesteia, eucariotele au apărut ca urmare a unirii diferitelor procariote într-o singură celulă, care a intrat mai întâi în simbioză, iar apoi, din ce în ce mai specializate, au devenit organele unui singur organism-celulă. Cel puțin, mitocondriile și cloroplastele (plastidele în general) au o origine simbiotică. Au provenit din simbioți bacterieni.
Celula gazdă ar putea fi o procariotă heterotrofă anaerobă relativ mare, similară cu o amibe. Spre deosebire de altele, ar putea dobândi capacitatea de a se hrăni prin fagocitoză și pinocitoză, ceea ce i-a permis să captureze alte procariote. Nu toate au fost digerate, ci au furnizat proprietarului produsele activității lor vitale). La rândul lor, au primit nutrienți din el.
Mitocondriile au provenit din bacterii aerobe și au permis celulei gazdă să treacă la respirația aerobă, care nu numai că este mult mai eficientă, dar și face mai ușor să trăiești într-o atmosferă care conține o cantitate destul de mare de oxigen. Într-un astfel de mediu, organismele aerobe câștigă un avantaj față de cele anaerobe.
Mai târziu, în unele celule s-au stabilit procariote antice asemănătoare cu algele albastre-verzi vii (cianobacteriile). Au devenit cloroplaste, dând naștere ramurii evolutive a plantelor.
Pe lângă mitocondrii și plastide, flagelele eucariotelor pot avea o origine simbiotică. Au devenit bacterii simbionte, ca spirochetele moderne cu flagel. Se crede că centriolii, structuri atât de importante pentru mecanismul diviziunii celulare la eucariote, au apărut ulterior din corpurile bazale ale flagelilor.
Reticulul endoplasmatic, complexul Golgi, veziculele și vacuolele pot fi originare din membrana exterioară a învelișului nuclear. Dintr-un alt punct de vedere, unele dintre organele enumerate ar fi putut apărea prin simplificarea mitocondriilor sau plastidelor.
Întrebarea originii nucleului rămâne în mare parte neclară. S-ar fi putut forma și dintr-un simbiont procariot? Cantitatea de ADN din nucleul eucariotelor moderne este de multe ori mai mare decât cea din mitocondrii și cloroplaste. Poate că o parte din informațiile genetice ale acestuia din urmă s-au mutat în nucleu în timp. De asemenea, în timpul procesului de evoluție, a existat o creștere suplimentară a dimensiunii genomului nuclear.
În plus, în ipoteza simbiotică a originii eucariotelor, nu totul este atât de simplu cu celula gazdă. S-ar putea să nu fie doar un tip de procariotă. Folosind metode de comparare a genomului, oamenii de știință ajung la concluzia că celula gazdă este aproape de arheea, combinând în același timp caracteristicile arheilor și un număr de grupuri de bacterii neînrudite. Din aceasta putem concluziona că apariția eucariotelor a avut loc într-o comunitate complexă de procariote. În acest caz, procesul a început cel mai probabil cu arheile metanogene, care a intrat în simbioză cu alte procariote, care a fost cauzată de nevoia de a trăi într-un mediu cu oxigen. Apariția fagocitozei a promovat afluxul de gene străine, iar nucleul a fost format pentru a proteja materialul genetic.
Analiza moleculară a arătat că diferite proteine eucariote provin din diferite grupuri de procariote.
Dovezi pentru simbiogeneză
În favoarea origine simbiotică eucariotele spun că mitocondriile și cloroplastele au propriul lor ADN, care este circular și nu este asociat cu proteine (așa este și cazul procariotelor). Cu toate acestea, genele mitocondriale și plastidelor au introni, ceea ce procariotele nu au.
Plastidele și mitocondriile nu sunt reproduse de celulă de la zero. Ele sunt formate din organele similare preexistente prin diviziunea lor și creșterea ulterioară.
În prezent, există amibe care nu au mitocondrii, ci au bacterii simbionte. Există, de asemenea, protozoare care coabitează cu algele unicelulare, care acționează ca cloroplaste în celula gazdă.
Ipoteza de invaginare a originii eucariotelor
Pe lângă simbiogeneză, există și alte opinii cu privire la originea eucariotelor. De exemplu, ipoteza intussuscepției. Potrivit acesteia, strămoșul celulei eucariote nu a fost un procariot anaerob, ci un procariot aerob. La o astfel de celulă s-ar putea atașa și alte procariote. Apoi genomurile lor au fost combinate.
Nucleul, mitocondriile și plastidele au apărut prin invaginare și dantelare a secțiunilor membrana celulara. ADN-ul străin a intrat în aceste structuri.
Complexitatea genomului a apărut în procesul de evoluție ulterioară.
Ipoteza de invaginare a originii eucariotelor explică bine prezența unei membrane duble în organele. Cu toate acestea, nu explică de ce sistemul de biosinteză a proteinelor din cloroplaste și mitocondrii este similar cu cel procariot, în timp ce cel din complexul nuclear-citoplasmatic are diferențe cheie.
Motivele evoluției eucariotelor
Toată diversitatea vieții de pe Pământ (de la protozoare la angiosperme la mamifere) a dat naștere la celule eucariote, nu procariote. Apare întrebarea, de ce? Evident, o serie de caracteristici care au apărut la eucariote au crescut semnificativ capacitățile lor evolutive.
În primul rând, eucariotele au un genom nuclear care este de multe ori mai mare decât cel al procariotelor. În același timp, celulele eucariote sunt diploide în plus, în fiecare set haploid, anumite gene se repetă de multe ori; Toate acestea asigură, pe de o parte, o scară largă pentru variabilitatea mutațională și, pe de altă parte, reduc amenințarea unei scăderi accentuate a viabilității ca urmare a unei mutații dăunătoare. Astfel, eucariotele, spre deosebire de procariote, au o rezervă de variabilitate ereditară.
Celulele eucariote au un mecanism mai complex de reglare a activității vieții, ele au gene reglatoare semnificativ mai diferite. În plus, moleculele de ADN au format complexe cu proteine, care au permis ambalarea și dezambalarea materialului ereditar. Toate împreună, acest lucru a făcut posibilă citirea informațiilor pe părți, în diferite combinații și cantități, în momente diferite. (Dacă în celulele procariote aproape toată informația genomului este transcrisă, atunci în celulele eucariote de obicei mai puțin de jumătate.) Datorită acestui fapt, eucariotele s-ar putea specializa și se pot adapta mai bine.
Eucariotele au dezvoltat mitoza și apoi meioza. Mitoza permite reproducerea celulelor similare genetic, iar meioza crește foarte mult variația combinativă, ceea ce grăbește evoluția.
Respirația aerobă, dobândită de strămoșul lor, a jucat un rol major în prosperitatea eucariotelor (deși mulți procariote o au și ei).
În zorii evoluției lor, eucariotele au dobândit o membrană elastică, care a oferit posibilitatea fagocitozei, și flageli, care le-a permis să se miște. Acest lucru a făcut posibil să mănânci mai eficient.
