Ποια είναι η διαφορά μεταξύ προκαρυωτικών και ευκαρυωτικών κυττάρων;
Τα προκαρυωτικά κύτταρα δεν διαθέτουν πυρήνα και οργανίδια που συνδέονται με τη μεμβράνη, ενώ τα ευκαρυωτικά κύτταρα έχουν πυρήνα και οργανίδια που συνδέονται με τη μεμβράνη. Οι περισσότεροι προκαρυώτες είναι μονοκύτταροι, ενώ οι ευκαρυώτες πολυκύτταροι. Τα προκαρυωτικά έχουν ένα χρωμόσωμα DNA ενός βρόχου που βρίσκεται στο νουκλεοειδές, ενώ οι ευκαρυώτες έχουν πολλαπλά χρωμοσώματα σε έναν πολυκύτταρο οργανισμό. Οι προκαρυώτες αναπαράγονται μέσω δυαδικής σχάσης, ενώ οι ευκαρυώτες αναπαράγονται μέσω μίτωσης ή μείωσης.
Πριν από 3,5 δισεκατομμύρια χρόνια, ο κόσμος ήταν ένα πολύ διαφορετικό μέρος, και σχεδόν εντελώς αγνώριστο από το πώς είναι τα πράγματα τώρα. Δεν υπήρχε επίσης οξυγόνο στην ατμόσφαιρα, καθιστώντας αδύνατη την ευημερία της ζωής. Ωστόσο, τότε συνέβη κάτι πολύ αξιοσημείωτο – η άνοδος των προκαρυωτικών κυττάρων.
Είναι από αυτά τα πρώτα υπολείμματα ζωής που έχει εξελιχθεί όλη η υπέροχη ποικιλομορφία σε αυτόν τον πλανήτη. Για αυτόν και μόνο τον λόγο, αξίζει τον κόπο να κατανοήσετε τα βασικά στοιχεία των προκαρυωτικών κυττάρων, την ιστορία τους και τον ρόλο τους στο παρόν.
Τι είναι τα προκαρυωτικά κύτταρα;
Τα προκαρυωτικά κύτταρα ορίζονται από την έλλειψη οργανιδίων που συνδέονται με τη μεμβράνη, συμπεριλαμβανομένου ενός πυρήνα. Είναι εξαιρετικά απλές δομές και το περιορισμένο περιεχόμενό τους επιπλέει ελεύθερα στο κυτταρόπλασμα του ενδοκυτταρικού χώρου. Τα προκαρυωτικά κύτταρα μπορεί να περιέχουν DNA, πρωτεΐνες και μεταβολίτες, αλλά δεν είναι συνδεδεμένα ή τεμαχισμένα μέσα στο κύτταρο. Πολλά από αυτά τα απλά κύτταρα έχουν επίσης μαστίγιο για κίνηση, κυτταρικό τοίχωμα και κυτταρική μεμβράνη, ριβοσώματα, κυτταρόπλασμα και την περιοχή νουκλεοειδών, όπου αιωρείται το γενετικό υλικό.
Οι περισσότεροι ειδικοί συμφωνούν ότι οι προκαρυώτες ήταν η πρώτη μορφή ζωής, αφού πιθανότατα εξελίχθηκε από πρωτόστοιχα πριν από περίπου 3,5 δισεκατομμύρια χρόνια και από εκεί προέκυψαν οι δύο αρχαιότεροι τομείς της ζωής:τα Αρχαία και τα Βακτήρια. Η συντριπτική πλειοψηφία των προκαρυωτών είναι μονοκύτταρα, αν και ορισμένα κυανοβακτήρια μπορεί να είναι πολυκύτταρα. Κάθε φορά που ακούτε για έναν τύπο βακτηρίων, αυτός είναι ένας τύπος προκαρυωτών, καθώς δεν περιέχουν πυρήνα και διαθέτουν εξωτερικό προστατευτικό κέλυφος.
(Πίστωση φωτογραφίας:Wikimedia Commons)
Είναι επίσης σημαντικό να σημειωθεί ότι τα προκαρυωτικά κύτταρα βρίσκονται σχεδόν παντού, σε όλη την υδρόγειο, ακόμη και σε μερικές από τις πιο σκληρές συνθήκες που έχει να προσφέρει αυτός ο πλανήτης. Βρίσκονται στη βρωμιά, τον αέρα, τις αχνιστές θερμές πηγές, όπως ο βυθός του ωκεανού και παντού ενδιάμεσα. Η ικανότητά τους να προσαρμόζονται σε ακραία περιβάλλοντα τα έχει κάνει την πιο πανταχού παρούσα μορφή ζωής στη Γη.
Η διάκριση ενός προκαρυωτικού ή ευκαρυωτικού είναι ίσως η πιο αξιοσημείωτη διαφορά μεταξύ οποιουδήποτε οργανισμού, καθώς όλοι οι άλλοι τομείς της ζωής είναι ευκαρυωτικοί και εξελίχθηκαν αργότερα στην ιστορία της Γης. Τα προκαρυωτικά κύτταρα τείνουν να είναι μικρότερα από τα ευκαρυωτικά και έχουν υψηλότερη αναλογία επιφάνειας προς όγκο. Έχουν επίσης υψηλότερο μεταβολικό ρυθμό από τους ευκαρυώτες, επιτρέποντάς τους να αναπτύσσονται και να αναπαράγονται πιο γρήγορα. Αυτή η επιθετική ικανότητα αναπαραγωγής είναι που κάνει ορισμένες βακτηριακές λοιμώξεις τόσο επικίνδυνες.
Όσον αφορά την αναπαραγωγή, οι προκαρυώτες είναι επίσης σημαντικά διαφορετικοί από τις περισσότερες μορφές ζωής. Ενώ οι άνθρωποι (και σχεδόν κάθε άλλο είδος) φέρουν τις γενετικές τους πληροφορίες στα χρωμοσώματα, τα προκαρυωτικά έχουν μόνο ένα χρωμόσωμα DNA βρόχου που βρίσκεται στο νουκλεοειδές. Το γονιδίωμα των προκαρυωτών είναι εξαιρετικά συγκεντρωμένο και λειτουργικό, με σχεδόν κάθε κομμάτι DNA να κωδικοποιεί κάποια βασική λειτουργία, η οποία είναι επίσης διαφορετική από τις πιο περίπλοκες μορφές ζωής. Τα περισσότερα προκαρυωτικά θα περιέχουν μόνο ένα αντίγραφο κάθε γονιδίου και η μεταγραφή και η μετάφραση μπορούν να συμβούν ταυτόχρονα κατά την αναπαραγωγή. Σε αντίθεση με τη σύντηξη γαμετών για την αναπαραγωγή πιο πολύπλοκων κυττάρων, τα προκαρυωτικά κύτταρα διαιρούνται μέσω δυαδικής σχάσης.
Τι είναι τα ευκαρυωτικά κύτταρα;
Τα ευκαρυωτικά κύτταρα είναι λίγο πιο εύκολα κατανοητά από τους περισσότερους ανθρώπους, επειδή είναι τα κύτταρα που γεμίζουν ολόκληρο το σώμα σας! Τα ευκαρυωτικά κύτταρα είναι εκείνα που έχουν πυρήνα και οργανίδια συνδεδεμένο με μεμβράνη, καθώς και πολλαπλά χρωμοσώματα σε έναν πολυκύτταρο οργανισμό. Κάθε ζώο και φυτό που έχετε συναντήσει στη ζωή σας ακολουθεί αυτήν την πιο προηγμένη δομή, καθώς επιτρέπει την πραγματοποίηση πολλών πιο περίπλοκων διεργασιών.
Τα ευκαρυωτικά κύτταρα πιστεύεται ότι έχουν εξελιχθεί από προκαρυωτικά κύτταρα που καταναλώνουν το ένα το άλλο. Φανταστείτε ότι ένας μεγάλος προκαρυώτης κινούνταν στα τυφλά στον κόσμο αναζητώντας τροφή όταν συνάντησε έναν μικρότερο προκαρυώτη. Μέσω μιας διαδικασίας που ονομάζεται ενδοκυττάρωση, κατανάλωσε το μικρότερο κύτταρο, αλλά δεν το πέψε. Αντίθετα, δημιουργήθηκε μια ενδοσυμβιωτική σχέση, στην οποία και οι δύο προκαρυώτες μπορούσαν να ζήσουν υγιείς και ευτυχισμένοι στη νέα τους διάταξη. Η θεωρία λέει ότι αυτά τα μικρότερα προκαρυωτικά άρχισαν να αναπαράγονται μαζί με το μεγαλύτερο, έως ότου τα μικρά κύτταρα εξελίχθηκαν τελικά σε μιτοχόνδρια - τα ενεργειακά εργοστάσια ενός κυττάρου. Το μεγαλύτερο στοιχείο παρείχε έναν ασφαλή χώρο για το μικρότερο, ενώ το μικρότερο δημιουργεί χρησιμοποιήσιμη ενέργεια για το μεγαλύτερο.
Πιστεύεται ότι μια παρόμοια ενδοσυμβιωτική διαδικασία συνέβη όταν ένας μεγάλος προκαρυώτης κατανάλωσε ένα κυανοβακτήριο, το οποίο ήταν η πρώτη μορφή ζωής στη γη που μπορούσε να φωτοσυνθέσει, δημιουργώντας έτσι τη δική του τροφή και απελευθερώνοντας τις πρώτες εισπνοές οξυγόνου στην ατμόσφαιρα. Όταν αυτά τα κυανοβακτήρια καταναλώθηκαν, πέρασαν μερικά εκατομμύρια χρόνια εξελισσόμενοι σε χλωροπλάστες, ένα κρίσιμο οργανίδιο για τη φωτοσύνθεση των πλασμάτων. Από εκείνο το σημείο και μετά, τα ευκαρυωτικά κύτταρα έγιναν όλο και πιο προηγμένα και είχαν την ικανότητα να αναπτύσσονται και να εξελίσσονται μέσω διεργασιών όπως η κυτταρική αναπνοή και η φωτοσύνθεση.
Τα ευκαρυωτικά κύτταρα επίσης διαιρούνται και πολλαπλασιάζονται με διαφορετικό τρόπο από τα προκαρυωτικά. Δηλαδή, μέσω μίτωσης ή μείωσης, παρά κυτταρικής σχάσης. Όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, τα ευκαρυωτικά κύτταρα μεταφέρουν τις γενετικές τους πληροφορίες στα χρωμοσώματα, μέσα στον πυρήνα, όπου το DNA μας (που αποτελείται από νουκλεοτίδια) είναι σφιχτά τυλιγμένο γύρω από μια πρωτεΐνη που ονομάζεται ιστόνη. Σε αντίθεση με τα προκαρυωτικά, οι περισσότεροι ευκαρυώτες περιέχουν δύο αντίγραφα του ίδιου γονιδίου, καθιστώντας τα διπλοειδή. Υπάρχει επίσης μεγάλη περίσσεια γενετικού κώδικα στους ευκαρυώτες. μερικές φορές έως και το 95% του γονιδιώματος δεν κωδικοποιεί άμεσα τίποτα. Τέλος, δεδομένου ότι υπάρχουν σαφείς διαιρέσεις μεταξύ των οργανιδίων στο κύτταρο, η μεταγραφή θα συμβεί στον πυρήνα, ενώ η μετάφραση θα συμβεί στο κυτταρόπλασμα.
Μια τελευταία λέξη
Η διάκριση μεταξύ προκαρυωτικού και ευκαρυωτικού είναι απίστευτα σημαντική και αποκαλύπτει μια βασική στιγμή στην ιστορία της ζωής σε αυτόν τον πλανήτη. Οι περισσότεροι ειδικοί πιστεύουν ότι οι ευκαρυώτες εξελίχθηκαν μεταξύ 1,5 και 2 δισεκατομμυρίων ετών, πράγμα που σημαίνει ότι όλοι αυτοί οι προκαρυώτες επέπλεαν σε μια αρχαία σούπα για σχεδόν 2 δισεκατομμύρια χρόνια προτού εξελιχθεί το πρώτο οργανίδιο. Από εκείνη την κρίσιμη στιγμή, ο ρυθμός των αλλαγών στον πλανήτη έχει επιταχυνθεί πάρα πολύ καθώς το οξυγόνο γέμισε την ατμόσφαιρα και η ζωή άρχισε να διαφοροποιείται και να αναπτύσσεται. Από τον πρώτο μονοκύτταρο οργανισμό, το πιο βασικό βακτήριο, έχουμε διανύσει πολύ δρόμο, εξελίσσοντας και διαδίδοντας τα ευκαρυωτικά μας κύτταρα σε όλο τον κόσμο.
