Ewolucja komórek eukariotycznych

Gdy życie na Ziemi zaczęło podlegać ewolucja i stają się bardziej złożone, tym prostsze rodzaj komórki zwany prokariotą przeszedł szereg zmian przez długi czas, aby stać się komórkami eukariotycznymi. Eukarionty są bardziej złożone i mają znacznie więcej części niż prokariota. Zajęło to kilka mutacje i przetrwać naturalna selekcja aby eukarionty ewoluowały i stały się powszechne.

Naukowcy uważają, że podróż od prokariontów do eukariontów była wynikiem niewielkich zmian w strukturze i funkcji przez bardzo długi okres czasu. Logiczny postęp zmian powoduje, że komórki te stają się bardziej złożone. Po powstaniu komórek eukariotycznych mogły rozpocząć tworzenie kolonii i ostatecznie organizmy wielokomórkowe ze specjalnymi komórkami.

Większość organizmów jednokomórkowych ma ścianę komórkową wokół błon plazmatycznych, aby chronić je przed zagrożeniami środowiskowymi. Wiele prokariotów, takich jak niektóre rodzaje bakterii, jest również otoczonych inną warstwą ochronną, która pozwala im również przyklejać się do powierzchni. Większość prokariotycznych skamielin z

Podczas gdy niektóre komórki eukariotyczne, takie jak komórki roślinne, nadal mają ściany komórkowe, wiele nie. Oznacza to, że jakiś czas w historii ewolucji prokariot, ściany komórkowe musiały zniknąć lub przynajmniej stać się bardziej elastyczne. Elastyczna zewnętrzna granica komórki pozwala jej bardziej się rozszerzać. Eukarioty są znacznie większe niż bardziej prymitywne komórki prokariotyczne.

Elastyczne granice komórek można również zginać i składać, aby uzyskać większą powierzchnię. Komórka o większej powierzchni jest bardziej wydajna w wymianie składników odżywczych i odpadów z otoczeniem. Zaletą jest również wprowadzanie lub usuwanie szczególnie dużych cząstek za pomocą endocytozy lub egzocytozy.

Białka strukturalne w komórce eukariotycznej łączą się, tworząc system znany jako cytoszkielet. Podczas gdy termin „szkielet” ogólnie kojarzy się z czymś, co tworzy formę przedmiotu, cytoszkielet pełni wiele innych ważnych funkcji w komórce eukariotycznej. Mikrofilamenty, mikrotubule i włókna pośrednie nie tylko pomagają utrzymać kształt komórki, ale są szeroko stosowane w eukariotyce mitoza, ruch składników odżywczych i białek oraz zakotwiczenie organelli w miejscu.

Podczas mitozy mikrotubule tworzą wrzeciono, które ciągnie chromosomy rozdziela je i równo rozprowadza do dwóch komórek potomnych, które powstają po podziale komórek. Ta część cytoszkieletu przyłącza się do chromatyd siostrzanych w centromerze i rozdziela je równomiernie, dzięki czemu każda uzyskana komórka jest dokładną kopią i zawiera wszystkie geny potrzebne do przeżycia.

Mikrowłókna pomagają również mikrotubulom w przenoszeniu składników odżywczych i odpadów, a także nowo wytworzonych białek do różnych części komórki. Włókna pośrednie utrzymują organelle i inne części komórki na miejscu, zakotwiczając je tam, gdzie powinny. Cytoszkielet może również tworzyć wici, aby poruszać komórką.

Chociaż eukarionty są jedynymi typami komórek, które mają cytoszkielety, komórki prokariotyczne mają białka o strukturze bardzo zbliżonej do białek używanych do tworzenia cytoszkieletu. Uważa się, że te bardziej prymitywne formy białek uległy kilku mutacjom, które sprawiły, że zgrupowały się razem i tworzą różne fragmenty cytoszkieletu.

Najczęściej stosowaną identyfikacją komórki eukariotycznej jest obecność jądra komórkowego. Głównym zadaniem jądra jest pomieszczenie DNAlub informacje genetyczne komórki. U prokariota DNA znajduje się właśnie w cytoplazmie, zwykle w kształcie pojedynczego pierścienia. Eukarionty zawierają DNA w otoczce jądrowej zorganizowanej w kilka chromosomów.

Gdy komórka wyewoluuje elastyczną zewnętrzną granicę, która może się zginać i fałdować, uważa się, że pierścień DNA prokariota został znaleziony w pobliżu tej granicy. Gdy się zgiął i złożył, otoczył DNA i uszczypnął, by stać się kopertą jądrową otaczającą jądro, w którym DNA był teraz chroniony.

Z czasem pojedyncze DNA w kształcie pierścienia przekształciło się w ściśle zwiniętą strukturę, którą teraz nazywamy chromosomem. Była to korzystna adaptacja, więc DNA nie jest splątane ani nierównomiernie dzielone podczas mitozy lub mejozy. Chromosomy mogą się rozwijać lub zwijać w zależności od etapu cyklu komórkowego.

Teraz, gdy pojawiło się jądro, ewoluowały inne systemy błon wewnętrznych, takie jak retikulum endoplazmatyczne i aparat Golgiego. Rybosomy, który był tylko odmianą swobodnie unoszącą się u prokariotów, teraz zakotwiczył się w częściach retikulum endoplazmatycznego, aby pomóc w gromadzeniu się i przemieszczaniu białek.

Z większą komórką wiąże się zapotrzebowanie na więcej składników odżywczych i wytwarzanie większej ilości białek poprzez transkrypcję i translację. Wraz z tymi pozytywnymi zmianami pojawia się problem większej ilości odpadów w komórce. Nadążanie za potrzebą pozbycia się odpadów było kolejnym krokiem w ewolucji współczesnej komórki eukariotycznej.

Elastyczna granica komórki utworzyła teraz różnego rodzaju fałdy i mogła uszczypnąć się w razie potrzeby w celu utworzenia wakuoli, aby wprowadzić cząstki do i z komórki. Stworzył też coś w rodzaju celi do przechowywania produktów i odpadów, które produkowała komórka. Z czasem niektóre z tych wakuoli były w stanie utrzymać enzym trawienny, który mógł niszczyć stare lub uszkodzone rybosomy, nieprawidłowe białka lub inne rodzaje odpadów.

Większość części komórki eukariotycznej została wykonana w jednej komórce prokariotycznej i nie wymagała interakcji innych pojedynczych komórek. Jednak eukarionty mają kilka bardzo wyspecjalizowanych organelli, które kiedyś uważano za własne komórki prokariotyczne. Prymitywne komórki eukariotyczne miały zdolność pochłaniania rzeczy przez endocytozę, a niektóre z rzeczy, które mogły pochłonąć, wydają się być mniejszymi prokariotami.

Znany jako Teoria endosymbiotyczna, Lynn Margulis zasugerował, że mitochondria, czyli część komórki, która wytwarza użyteczną energię, była kiedyś prokariotą, który został pochłonięty, ale nie strawiony przez prymitywnego eukarionta. Oprócz wytwarzania energii pierwsze mitochondria prawdopodobnie pomogły komórce przetrwać nowszą formę atmosfery, która teraz zawierała tlen.

Niektóre eukarionty mogą podlegać fotosyntezie. Te eukarionty mają specjalną organellę zwaną chloroplastem. Istnieją dowody na to, że chloroplast był prokariotem podobnym do niebiesko-zielonych alg, które zostały pochłonięte podobnie jak mitochondria. Kiedyś był częścią eukarionta, eukariont mógł teraz wytwarzać własne pożywienie za pomocą światła słonecznego.