Evolusjonen av eukaryote celler

01 av 06

Evolusjonen av eukaryote celler

Getty/Stocktrek-bilder

Som livet på jorden begynte å gjennomgå utvikling og bli mer kompleks, jo enklere type celle kalt en prokaryot gjennomgikk flere endringer over lang tid for å bli eukaryote celler. Eukaryoter er mer komplekse og har mange flere deler enn prokaryoter. Det tok flere mutasjoner og overlever naturlig utvalg for eukaryoter å utvikle seg og bli utbredt.

Forskere mener reisen fra prokaryoter til eukaryoter var et resultat av små endringer i struktur og funksjon over svært lange tidsperioder. Det er en logisk endringsprogresjon for at disse cellene skal bli mer komplekse. Når eukaryote celler hadde kommet til, kunne de begynne å danne kolonier og til slutt flercellede organismer med spesialiserte celler.

02 av 06

Fleksible ytre grenser

Getty / PASIEKA

De fleste encellede organismer har en cellevegg rundt plasmamembranene for å beskytte dem mot miljøfarer. Mange prokaryoter, som visse typer bakterier, er også innkapslet av et annet beskyttende lag som også lar dem holde seg til overflater. De fleste prokaryote fossiler fra Prekambrisk tidsrom er basiller, eller stavformede, med en veldig tøff cellevegg som omgir prokaryoten.

Mens noen eukaryote celler, som planteceller, fortsatt har cellevegger, er det mange som ikke har det. Dette betyr at en tid i løpet av den evolusjonære historien til prokaryoter , måtte celleveggene forsvinne eller i det minste bli mer fleksible. En fleksibel ytre grense på en celle lar den utvide seg mer. Eukaryoter er mye større enn de mer primitive prokaryote cellene.

Fleksible cellegrenser kan også bøyes og foldes for å skape mer overflate. En celle med større overflate er mer effektiv til å utveksle næringsstoffer og avfall med miljøet. Det er også en fordel å bringe inn eller fjerne spesielt store partikler ved hjelp av endocytose eller eksocytose.

03 av 06

Utseende av cytoskjelettet

Getty/Thomas Deernick

Strukturelle proteiner i en eukaryot celle kommer sammen for å lage et system kjent som cytoskjelettet. Mens begrepet 'skjelett' generelt bringer tankene til noe som skaper formen til et objekt, har cytoskjelettet mange andre viktige funksjoner i en eukaryot celle. Ikke bare hjelper mikrofilamentene, mikrotubuliene og mellomfibrene til å holde formen på cellen, de brukes mye i eukaryote mitose , bevegelse av næringsstoffer og proteiner, og forankring av organeller på plass.

Under mitose danner mikrotubuli spindelen som trekker kromosomer fra hverandre og fordeler dem likt til de to dattercellene som oppstår etter at cellen splittes. Denne delen av cytoskjelettet fester seg til søsterkromatidene ved sentromeren og skiller dem jevnt slik at hver resulterende celle er en eksakt kopi og inneholder alle genene den trenger for å overleve.

Mikrofilamenter hjelper også mikrotubuli med å flytte næringsstoffer og avfall, så vel som nylagde proteiner, rundt til forskjellige deler av cellen. De mellomliggende fibrene holder organeller og andre celledeler på plass ved å forankre dem der de skal være. Cytoskjelettet kan også danne flageller for å flytte cellen rundt.

Selv om eukaryoter er de eneste celletypene som har cytoskjeletter, har prokaryote celler proteiner som er veldig nære i struktur til de som brukes til å lage cytoskjelettet. Det antas at disse mer primitive formene av proteinene gjennomgikk noen få mutasjoner som fikk dem til å gruppere seg og danne de forskjellige delene av cytoskjelettet.

04 av 06

Evolusjon av kjernen

Getty/Encyclopedia Britannica/UIG

Den mest brukte identifiseringen av en eukaryot celle er tilstedeværelsen av en kjerne. Hovedoppgaven til kjernen er å huse DNA eller genetisk informasjon om cellen. I en prokaryot finnes DNA nettopp i cytoplasmaet, vanligvis i en enkelt ringform. Eukaryoter har DNA inne i en kjernefysisk konvolutt som er organisert i flere kromosomer.

Når cellen hadde utviklet en fleksibel ytre grense som kunne bøye seg og brettes, antas det at DNA-ringen til prokaryoten ble funnet nær den grensen. Mens den bøyde seg og foldet seg, omringet den DNA-et og klemte seg av for å bli en kjernefysisk konvolutt som omgir kjernen der DNA-et nå var beskyttet.

Over tid utviklet det enkelt ringformede DNA seg til en tett sårstruktur vi nå kaller kromosomet. Det var en gunstig tilpasning slik at DNA ikke er sammenfiltret eller ujevnt delt under mitose eller meiose. Kromosomer kan slappe av eller avvikle avhengig av hvilket stadium av cellesyklusen de befinner seg i.

Nå som kjernen hadde dukket opp, utviklet andre indre membransystemer som det endoplasmatiske retikulumet og Golgi-apparatet. Ribosomer , som bare hadde vært av den frittflytende varianten i prokaryotene, forankret seg nå til deler av det endoplasmatiske retikulumet for å hjelpe til med sammensetning og bevegelse av proteiner.

05 av 06

Avfall fordøyelse

Getty/Stocktrek-bilder

Med en større celle kommer behovet for flere næringsstoffer og produksjon av flere proteiner gjennom transkripsjon og translasjon. Sammen med disse positive endringene kommer problemet med mer avfall i cellen. Å holde tritt med kravet om å bli kvitt avfall var neste steg i utviklingen av den moderne eukaryote cellen.

Den fleksible cellegrensen hadde nå skapt alle slags folder og kunne klemme av etter behov for å lage vakuoler for å bringe partikler inn og ut av cellen. Den hadde også laget noe som en holdecelle for produkter og avfall cellen laget. Over tid var noen av disse vakuolene i stand til å holde på et fordøyelsesenzym som kunne ødelegge gamle eller skadede ribosomer, feil proteiner eller andre typer avfall.

06 av 06

Endosymbiose

Getty/DR DAVID FURNESS, KEELE UNIVERSITY

De fleste delene av den eukaryote cellen ble laget i en enkelt prokaryot celle og krevde ikke interaksjon av andre enkeltceller. Imidlertid har eukaryoter et par veldig spesialiserte organeller som en gang ble antatt å være deres egne prokaryote celler. Primitive eukaryote celler hadde evnen til å oppsluke ting gjennom endocytose, og noen av tingene de kan ha oppslukt ser ut til å være mindre prokaryoter.

Kjent som Endosymbiotisk teori , Lynn Margulis foreslått at mitokondriene, eller den delen av cellen som lager brukbar energi, en gang var en prokaryot som ble oppslukt, men ikke fordøyd, av den primitive eukaryoten. I tillegg til å lage energi, hjalp trolig de første mitokondriene cellen til å overleve den nyere formen av atmosfæren som nå inkluderte oksygen.

Noen eukaryoter kan gjennomgå fotosyntese. Disse eukaryotene har en spesiell organell kalt en kloroplast. Det er bevis på at kloroplasten var en prokaryot som lignet på en blågrønn alge som ble oppslukt omtrent som mitokondriene. En gang var den en del av eukaryoten, kunne eukaryoten nå produsere sin egen mat ved hjelp av sollys.