Γιατί οι ευκαρυώτες, όχι τα βακτήρια, η εξελιγμένη σύνθετη πολυκυτταρική

Η πολυσυζομία έχει εξελιχθεί ανεξάρτητα πολλές φορές σε διαφορετικές γενεές, συμπεριλαμβανομένων των βακτηρίων, της αρχαιότητας και της Eukarya. Η πολύπλοκη πολυπεπιστημονικότητα, η οποία περιλαμβάνει διαφοροποίηση ιστών και σχηματισμό οργάνων, είναι πράγματι πιο συχνή στους ευκαρυώτες από τα βακτήρια. Ενώ ορισμένα βακτηριακά είδη μπορούν να σχηματίσουν απλές πολυκυτταρικές δομές, όπως βιοφίλμ ή αποικίες, η πολυπλοκότητα και η ποικιλομορφία της πολυκυτταρικής ικανότητας που παρατηρούνται στα ευκαρυωτικά είναι ασύγκριτα στον βακτηριακό τομέα. Ακολουθούν μερικοί λόγοι για τους οποίους η πολύπλοκη πολυπεπινότητα είναι πιο διαδεδομένη στους ευκαρυώτες:

1. Γενετική πολυπλοκότητα:Οι ευκαρυώτες έχουν μια πιο περίπλοκη γενετική αρχιτεκτονική σε σύγκριση με τα βακτήρια. Τα γονιδιώματα τους είναι πολύ μεγαλύτερα και οργανωμένα σε πολλαπλά χρωμοσώματα μέσα σε πυρήνα συνδεδεμένο με τη μεμβράνη. Αυτή η γονιδιωματική πολυπλοκότητα επιτρέπει την εξέλιξη και τη ρύθμιση μιας τεράστιας σειράς γονιδίων που εμπλέκονται στην κυτταρική διαφοροποίηση και εξειδίκευση, τα οποία είναι ζωτικής σημασίας για την οικοδόμηση πολυκυτταρικών οργανισμών.

2. Συστήματα διαμερίσματος και μεμβράνης:Τα ευκαρυωτικά κύτταρα χαρακτηρίζονται από εκτεταμένα συστήματα μεμβράνης, συμπεριλαμβανομένης της πυρηνικής μεμβράνης, του ενδοπλασματικού δικτύου, της συσκευής Golgi, των λυσοσωμάτων και των άλλων οργανιδίων. Αυτά τα διαμερίσματα μεμβράνης διευκολύνουν την κυτταρική διαμερισματοποίηση, επιτρέποντας εξειδικευμένες λειτουργίες σε διάφορες περιοχές του κυττάρου. Αυτή η διαμερισματοποίηση είναι ζωτικής σημασίας για τον συντονισμό των δραστηριοτήτων διαφορετικών κυτταρικών τύπων σε έναν πολυκύτταρο οργανισμό.

3. Επικοινωνία και σηματοδότηση κυττάρων-κυττάρου:Οι ευκαρυώτες έχουν εξελίξει σύνθετα συστήματα επικοινωνίας κυττάρων-κυττάρων που επιτρέπουν τη συντονισμένη συμπεριφορά και την οργάνωση των ιστών. Αυτό περιλαμβάνει την παραγωγή μορίων σηματοδότησης (π.χ. αυξητικούς παράγοντες, ορμόνες), μόρια κυτταρικής προσκόλλησης και σχηματισμό εξειδικευμένων διασταυρώσεων κυττάρων-κυττάρων (π.χ. διασταυρώσεις κενών, descosomes). Αυτοί οι μηχανισμοί σηματοδότησης είναι ζωτικής σημασίας για τη ρύθμιση της διαφοροποίησης των κυττάρων, της ανάπτυξης ιστών και της διατήρησης της ακεραιότητας των ιστών.

4. Κυτταρική διαίρεση και κυτοκίνη:Οι ευκαρυώτες έχουν μια εξελιγμένη διαδικασία κυτταρικής διαίρεσης που ονομάζεται μίτωση, η οποία εξασφαλίζει τον ακριβή διαχωρισμό του γενετικού υλικού κατά τη διάρκεια της κυτταρικής διαίρεσης. Αυτό οδηγεί στη δημιουργία γενετικά πανομοιότυπων θυγατρικών κυττάρων, απαραίτητη για τη διατήρηση της ακεραιότητας των ιστών και την πιστή μετάδοση γενετικών πληροφοριών κατά τη διάρκεια της ανάπτυξης. Αντίθετα, η διαίρεση των βακτηριακών κυττάρων είναι λιγότερο ρυθμισμένη, συχνά με αποτέλεσμα τον σχηματισμό γενετικά ετερογενών απογόνων.

5. Εξωκυτταρική μήτρα και μετακίνηση κυττάρων:Η εξωκυτταρική μήτρα (ECM) είναι ένα σύνθετο δίκτυο μορίων που εκκρίνονται από ευκαρυωτικά κύτταρα. Παρέχει δομική υποστήριξη, μεσολαβεί στις αλληλεπιδράσεις κυττάρου-κυττάρου και διευκολύνει την κυτταρική κίνηση. Η παρουσία της ECM επιτρέπει την οργάνωση των ιστών και τη συντονισμένη κυτταρική συμπεριφορά που απαιτείται για σύνθετη πολυκυτταρική φύση. Τα βακτηριακά κύτταρα, από την άλλη πλευρά, συνήθως δεν παράγουν μια εκτεταμένη ECM.

6. Εξελικτική πολυπλοκότητα και χρόνος:Η εξέλιξη της σύνθετης πολυκυτταρικής ικανότητας είναι μια πολύπλοκη διαδικασία που πιθανώς απαιτούσε μια σειρά εξελικτικών καινοτομιών και προσαρμογών. Η εξελικτική ιστορία και τα χρονοδιαγράμματα των ευκαρυωτικών και των βακτηρίων διαφέρουν σημαντικά. Οι ευκαρυώτες είχαν περισσότερο χρόνο για να συσσωρεύσουν γενετικές αλλαγές και να υποβληθούν σε εξελικτική πειραματισμό που θα μπορούσαν να διευκολύνουν την εμφάνιση σύνθετης πολυκυτταρικής ικανότητας.

Είναι σημαντικό να σημειωθεί ότι αυτοί οι λόγοι δεν είναι αμοιβαία αποκλειστικοί και η αλληλεπίδρασή τους συνέβαλε στην επικράτηση της σύνθετης πολυκυτταρικής ικανότητας σε ευκαρυώτες σε σύγκριση με τα βακτήρια.