Από ένα κελί σε πολλούς:Πώς εξελίχθηκε η πολυπεπιστημονικότητα;
Η αποικιακή υπόθεση
Μια εξέχουσα θεωρία είναι η αποικιακή υπόθεση. Υποδεικνύει ότι η πολυσυζητικότητα προέκυψε από αποικίες γενετικά πανομοιότυπων κυττάρων που ζουν σε κοντινή απόσταση. Με την πάροδο του χρόνου, αυτές οι αποικίες εξελίχθηκαν εξειδίκευση και διαίρεση της εργασίας μεταξύ των κυττάρων, οδηγώντας στον σχηματισμό πολυκυτταρικών οργανισμών. Για παράδειγμα, ορισμένα κύτταρα θα μπορούσαν να γίνουν εξειδικευμένα στην απόκτηση θρεπτικών ουσιών, ενώ άλλοι ενδέχεται να αναλάβουν αναπαραγωγικές λειτουργίες. Αυτή η κατανομή των καθηκόντων αύξησε την αποτελεσματικότητα και την επιβίωση της αποικίας, παρέχοντας ένα εξελικτικό πλεονέκτημα.
Η συνυπιακή υπόθεση
Μια άλλη υπόθεση, γνωστή ως η συνυπλιακή υπόθεση, προτείνει ότι η πολυπεπιστημονικότητα προέκυψε από ένα πολυπυρηνικό κύτταρο (syncytium) στο οποίο η εσωτερική διαμερισματοποίηση έδωσε τελικά μεμονωμένα κύτταρα. Τα πολυπυρηνικά κύτταρα μπορούν να προκύψουν μέσω ελλιπούς κυτοκίνης, όπου διαιρείται το κυτταρόπλασμα ενός κυττάρου, αλλά οι πυρήνες παραμένουν συγχωνευμένοι. Σύμφωνα με αυτή την υπόθεση, η προοδευτική κυτταοποίηση στο συγκυρύτιο οδήγησε στον διαχωρισμό των πυρήνων σε ξεχωριστά διαμερίσματα, δημιουργώντας πολυκύτταρους οργανισμούς.
Η ενδοσυμβιοτική υπόθεση
Η ενδοοσυμβιοτική υπόθεση υποδηλώνει ότι ορισμένα οργανίδια, όπως τα μιτοχόνδρια και οι χλωροπλάστες, ήταν κάποτε ανεξάρτητα κύτταρα που σχημάτισαν συμβιωτικές σχέσεις με πρώιμα ευκαρυωτικά κύτταρα. Με την πάροδο του χρόνου, αυτές οι συμβιωτικές σχέσεις έγιναν πιο ολοκληρωμένες, οδηγώντας στην εξέλιξη πολύπλοκων ευκαρυωτικών οργανισμών. Τα μιτοχόνδρια, για παράδειγμα, πιστεύεται ότι προέρχονται από αερόβια βακτήρια που κατακλύζονται από προγονικά ευκαρυωτικά κύτταρα. Η ικανότητά τους να παράγουν ενέργεια μέσω της οξειδωτικής φωσφορυλίωσης παρείχαν ένα σημαντικό πλεονέκτημα, επιτρέποντας στα ευκαρυωτικά κύτταρα να γίνουν πιο μεταβολικά ενεργά και ποικίλα.
Παράγοντες που οδηγούν στην εξέλιξη της πολυπεξίιμης
Διάφοροι παράγοντες θεωρούνται ότι συνέβαλαν στην εξέλιξη της πολυκυτταρίας. Αυτά περιλαμβάνουν:
1. Συνεταιριστικές αλληλεπιδράσεις :Η πολυσυζητικότητα επέτρεψε την εξειδίκευση και την κατανομή της εργασίας, οδηγώντας σε αυξημένη αποτελεσματικότητα στην απόκτηση πόρων, την άμυνα κατά των θηρευτών και την αναπαραγωγή.
2. αυξημένο μέγεθος :Η πολυπεπιλοσυστικότητα επέτρεψε στους οργανισμούς να γίνουν μεγαλύτεροι και πιο πολύπλοκες, οι οποίες παρείχαν πλεονεκτήματα όσον αφορά την επιβίωση και τον ανταγωνισμό για τους πόρους.
3. Περιβαλλοντικές αλλαγές :Οι μετατοπίσεις στις περιβαλλοντικές συνθήκες, όπως οι διακυμάνσεις της θερμοκρασίας, των επιπέδων οξυγόνου ή της διαθεσιμότητας θρεπτικών ουσιών, θα μπορούσαν να ευνοήσουν την εξέλιξη των πολυκυτταρικών προσαρμογών.
4. Αναπτυξιακοί μηχανισμοί :Η εμφάνιση μηχανισμών για την προσκόλληση, τη σηματοδότηση και τον συντονισμό των κυττάρων-κυττάρων διαδραμάτισε καθοριστικό ρόλο στη δημιουργία και τη διατήρηση των πολυκυτταρικών δομών.
5. Συμβιωτικές σχέσεις :Τα ενδοοσυμβιοτικά γεγονότα, όπως αναφέρθηκε προηγουμένως, παρείχαν νέες μεταβολικές δυνατότητες και οδήγησαν στην ενσωμάτωση διαφόρων κυτταρικών τύπων εντός πολυκυτταρικών οργανισμών.
Η εξέλιξη της πολυκυτταρίας άνοιξε νέες οδούς για βιολογική πολυπλοκότητα και ποικιλομορφία. Έθεσε το στάδιο για την ανάπτυξη εξειδικευμένων ιστών, οργάνων και συστημάτων οργάνων, που τελικά δημιουργούν το πλήθος των πολυκύτταρων οργανισμών που κατοικούν στον πλανήτη μας σήμερα. Η κατανόηση των μηχανισμών και των διαδικασιών που διέπουν αυτό το μετασχηματιστικό εξελικτικό γεγονός εξακολουθεί να αποτελεί μια συναρπαστική περιοχή έρευνας στην εξελικτική βιολογία.
