Содержание
Биология — 9
В благоприятных условиях одноклеточные интенсивно размножаются. При
наступлении неблагоприятных условий большинство из них, покрываясь толстой
оболочкой, образует цисту, или спору. Представители одноклеточных
встречаются среди бактерий, растений, грибов и животных.
Ключевые слова
• циста
• спора
• миксотрофное питание
Примерами одноклеточных у растений являются водоросли хлорелла, хламидомонада
и плеврококк, у грибов — дрожжевые грибы, а у животных одноклеточными
являются амеба, эвглена, инфузория-туфелька
и т.д. Это эукариотические
организмы. Тело прокариотических организмов — бактерий состоит
исключительно из одной клетки.
Мы привыкли думать, что одноклеточные организмы возможно увидеть
лишь под микроскопом.
Однако на дне Мирового океана, куда
не достигают солнечные лучи и очень мало кислорода, были обнаружены
гигантские одноклеточные организмы — ксенофиофоры.
Диаметр одноклеточных организмов, относящихся к виду Syringammina fragilissima достигает 20
см. Ученые относят этих гигантских
одноклеточных к фораминиферам.
Ксенофиофоры состоят из цитоплазмы и многочисленных ядер,
равномерно распределенных в ней. Эти организмы могут иметь
форму диска и тетраэдра.
Многоклеточные организмы. Тела большинства растений, животных и грибов
состоят из большого количества клеток и межклеточного вещества. Группы
клеток, из которых составлено их тело, приспособлены для выполнения определенных
функций.
Для большинства многоклеточных организмов характерно
индивидуальное развитие, берущее начало с одной клетки — зиготы или
споры. По
типу питания их разделяют на автотрофы, гетеротрофы и миксотрофы. К автотрофам
относятся фототорофы (большинство растений, цианобактерии, зеленые
и пурпурные бактерии) и хемосинтезирующие
бактерии, а к гетеротрофам — большинство
животных, грибы и растения, не имеющие хлорофилла.
Среди гетеротрофов есть сапрофиты
(большинство грибов) и паразиты, живущие за
счет другого организма и наносящие ему вред (ленточные
черви сосальщики и др.).
Одноклеточные организмы эволюционировали в многоклеточные на глазах у учёных
12 июля 2021
17:16
Процесс образования колонии одноклеточных водорослей.
Перевод Вести.Ru.
Иллюстрация University of Konstanz.
Учёные увидели эволюцию, происходящую в режиме реального времени. Исследователи создали для одноклеточных организмов условия, в которых они ускоренными темпами начали «переход» к многоклеточной форме жизни.
Общепризнанным принципом эволюции жизненных форм на Земле считается их развитие от простого к сложному. То есть предполагается, что сначала появились некие примитивные одноклеточные формы жизни, которые впоследствии объединились, создав более приспособленные к жизни многоклеточные организмы.
Ранее мы писали об одной из древнейших известных многоклеточных форм жизни – эдиакарской биоте. Сообщали мы и о том, что учёные обнаружили останки ещё более древнего существа, которое могло быть одним из первых многоклеточных животных. При этом самые ранние (одноклеточные) формы жизни появились на нашей планете гораздо раньше остальных.
Существует предположение, что жизнь может быть и вовсе ровесницей Земли.
И всё же в научном мире любая, даже самая общепринятая теория требует экспериментальных доказательств. Именно такое доказательство теории перехода от одноклеточной формы жизни к многоклеточной получили исследователи из Констанцского университета в Германии.
Они увидели, как всего за 500 поколений хламидомонада Рейнгардта развивает мутации, которые «готовят» её к многоклеточной жизни.
Хламидомонада Рейнгардта (вид Chlamydomonas reinhardtii) принадлежит к группе зелёных водорослей. Учёным уже известно, что зелёные водоросли произошли от единого одноклеточного предка. При этом в ходе эволюции многочисленные представители этой группы проходили разные этапы «подготовки к многоклеточности», говорится в пресс-релизе университета.
Именно поэтому эта водоросль стала модельным организмом в новом эксперименте.
Исследователи изолировали друг от друга и вырастили десять разных «родословных» C.
reinhardtii. К некоторым из них учёные «подселили» многоклеточных коловраток, которые питаются водорослями.
Так исследователи искусственно создали условия, которые в теории спровоцировали одноклеточные организмы на создание долговечных колоний, из которых впоследствии развились многоклеточные формы жизни.
Дело в том, что мутации, накапливаемые в ходе эволюции, не дают колониям распадаться, делают их более приспособленными к нападениям врагов. Короче говоря, колонию, состоящую из множества клеток, гораздо труднее съесть.
Изучив особенности 500 поколений каждого из этих десяти «родов», учёные пришли к выводу, что в окружении «хищников» водоросли гораздо чаще образовывали колонии. Также они размножались гораздо активнее в сравнении с колониями водорослей, появившимися в безопасных условиях.
Авторы исследования таким образом не просто подтвердили теорию возникновения многоклеточных форм жизни из одноклеточных, но и доказали, что этот процесс может произойти в достаточно короткие сроки.
Пятьсот поколений водорослей успели появиться всего за полгода эксперимента.
Больше всего исследователей удивило, что адаптацию клеток колонии к суровым условиям среды можно было увидеть даже на уровне генома. Выходит, что естественный отбор действительно является причиной очень конкретных и устойчивых мутаций. Результатом которых и является разнообразие живущих на Земле организмов.
Тут, впрочем, стоит сделать одно важное замечание: даже самую крупную колонию водорослей ещё нельзя считать многоклеточным организмом. Для этого должно произойти как минимум ещё одно эволюционное преобразование: должна произойти специализация клеток на соматические и половые.
В ходе описанного эксперимента этого не произошло — все клетки колонии могли размножаться внутри неё и обладали полным набором функций отдельного организма.
Исследование немецких учёных было опубликовано в издании Nature Communications.
Ранее мы рассказывали о создании синтетических организмов, способных пролить свет на ход эволюции.
Писали мы и о том, что некоторые организмы способны «поставить свою эволюцию на паузу».
Больше новостей из мира науки вы найдёте в разделе «Наука» на медиаплатформе «Смотрим».
наука
эволюция
водоросли
организмы
общество
новости
Ранее по теме
Высокая тревожность появилась благодаря динозаврам?
Потенциально живые организмы возрастом 830 млн лет обнаружены в древней ловушке
Почему удавы не задыхаются, сжимая жертву в смертельных объятьях
Красота и иммунитет человека оказались странным образом связаны
Учёные: мозг домашних кошек становится всё меньше
Что такое бивни и почему они встречаются только у млекопитающих
От одной клетки к множеству: Как появились многоклеточные
изображение: Репрезентативные различные источники многоклеточности показаны на сильно отредактированной и неукорененной филогенетической диаграмме основных эукариотических клад (модифицированных из различных источников).
Хотя некоторые линии или клады полностью одноклеточные или многоклеточные (например, лопастные амебы и
наземные растения соответственно), большинство из них содержат смесь планов строения, таких как одноклеточные и колониальные строения (например, хоанофлагелляты) или
смесь одноклеточных, колониальных и многоклеточных организмов (например, инфузории и страменопилы). В общем, раннерасходящийся персистентный (EDP)
линии преобладают одноклеточные виды (например, празинофиты в кладе хлоробионтов), тогда как более поздние линии содержат смесь
строения тела (например, хлорофитовые и харофитовые водоросли). Богатые видами, поздние дивергирующие персистентные (LDP) линии, как правило, являются исключительно многоклеточными.
(например, наземные растения и метазои).
посмотреть больше
Кредит: Предоставлено Карлом Никласом.
В начале были одиночные клетки. Сегодня, много миллионов лет спустя, большинство растений, животных, грибов и водорослей состоят из нескольких клеток, которые работают совместно как единое целое.
Несмотря на различные способы, которыми эти организмы достигли многоклеточности, их конгломерат клеток действует совместно, чтобы потреблять энергию, выживать и размножаться. Но как эволюционировала многоклеточность? Он развивался один раз или несколько раз? Как клетки совершили переход от одиночной жизни к ассоциации и сотрудничеству с другими клетками, чтобы они работали как единая сплоченная единица?
Карл Никлас (Корнельский университет, Итака, штат Нью-Йорк), биолог-эволюционист, интересуется тем, как растения изменились за последние несколько миллионов лет, в частности их размером, формой, структурой и размножением. В качестве первой статьи из серии статей Centennial Review, посвященных 100-летию American Journal of Botany , Никлас рассматривает историю многоклеточности и изменения, которые должны были пройти клетки, такие как аспекты их формы, функции, строение и развитие — для того, чтобы иметь возможность функционально сочетаться с другими клетками. Он также исследует основные движущие силы и ограничения (от естественного отбора до генетики и физических законов), влияющие на эволюцию многоклеточности.
Будучи студентом, Никлас начал интересоваться математикой, но затем обратился к изучению растений из-за их «математической структуры». «Многоклеточность — это фундаментальное эволюционное достижение, поддающееся математическому описанию, — комментирует Никлас, — и оно неоднократно встречалось в разных линиях растений».
Действительно, независимо от того, как это определяется, ученые согласны с тем, что многоклеточность встречалась несколько раз во многих кладах. Определяемая в самом широком смысле, как скопление клеток, многоклеточность развилась по крайней мере в 25 линиях. Однако даже при более строгом определении — требующем, чтобы клетки были соединены, общались и сотрудничали тем или иным образом — он все же заметно эволюционировал один раз у животных, три раза у грибов, шесть раз у водорослей и несколько раз у бактерий.
Многоклеточность могла быть достигнута множество раз, исходя из предположения, что отбор воздействует на фенотипы и насколько хорошо работают определенные комбинации признаков.
Другими словами, даже если клетки слипаются друг с другом, используя разные механизмы или разные пути развития, если результатом являются кооперативные скопления клеток, которые хорошо функционируют и, таким образом, способны лучше выживать и, что особенно важно, производить больше потомства, чем их одноклеточные аналоги, тогда все эти различные эволюционные пути могут быть возможны.
«Критическим моментом, — подчеркивает Никлас, — является то, что эволюция многоклеточных организмов происходила несколько раз и включала различные «мотивы» развития, такие как химия «клеев», которые позволяют клеткам слипаться».
Безусловно, одна из тем, которую Никлас доводит до сознания в своем обзоре, заключается в том, что естественный отбор воздействует на функциональные признаки, поэтому многоклеточность могла эволюционировать много раз с помощью различных механизмов и способов развития и с использованием различных аспектов клеточной биологии.
Однако существует ряд требований, которые необходимо выполнить для развития многоклеточности.
К ним относятся то, что клетки должны прикрепляться, общаться и сотрудничать друг с другом, и что клетки должны специализироваться в своих функциях (т. е. что не все клетки делают одно и то же, иначе они были бы просто группой клеток или колонией). ). Чтобы это произошло, клетки не должны отвергать друг друга. Другими словами, они должны быть в какой-то степени генетически совместимыми — по аналогии с тем, как наши человеческие тела отвергают чужеродные элементы, которые не распознаются нашими клетками. Этот первый шаг называется «выравнивание пригодности».
Интересно, что для такого «выравнивания приспособленности» требуется «узкое место» или одноклеточная стадия, когда организм состоит только из одной клетки — споры, зиготы или одноядерной бесполой пропагулы. Это необходимо для того, чтобы все последующие клетки имели схожий генетический материал.
Стадия «экспорта пригодности» — это второй шаг, необходимый для эволюционного процесса многоклеточности. Это требует, чтобы клетки работали вместе для достижения общей цели воспроизводства более сплоченных единиц или особей, подобных им самим, и, таким образом, согласованным образом работали над улучшением своей приспособленности.
Как только это достигается, возникает отдельный фенотип или форма организма.
То, как именно такие этапы, как межклеточная адгезия или коммуникация, были достигнуты у растений, животных, грибов и водорослей, различается среди основных эукариотических клад, однако важным аспектом является то, что все эти многоклеточные организмы прошли одинаковую серию этапов. на пути к превращению в многоклеточные функциональные организмы.
Как выразился Никлас: «Эту конвергентную эволюцию хорошо резюмирует поговорка: «Есть много дорог в Рим, но Рим уже не тот, что был раньше».
На самом деле эти стадии можно сопоставить с теоретически возможными схемами строения тела, иллюстрируя наиболее правдоподобную серию эволюционных стадий — от одноклеточных к колониальным и к многоклеточным — которые наблюдаются у водорослей, наземных растений и животных. Никлас также предлагает вероятный альтернативный путь эволюции, начиная с одной клетки, содержащей несколько ядер (например, от сифонной формы к многоклеточной), и находит подтверждение этого в наблюдаемых формах некоторых грибов и водорослей.
«Этот обзор литературы привлек мое внимание к «сотрудничеству», — заключает Никлас, — потому что многоклеточность требует, чтобы клетки работали вместе. Обман клеток недопустим в долгосрочной перспективе, потому что, подобно раку, они могут одержать верх и убить многоклеточный организм».
###
Никлас, Карл Дж. 2014. Эволюционно-развивающиеся истоки многоклеточности. Американский журнал ботаники 101(1):6-25. дои: 10.3732/ajb.1300314
Полный текст статьи в открытом доступе доступен по адресу http://www.amjbot.org/content/101/1/6.full.pdf+html.
Ботаническое общество Америки является некоммерческим членским обществом, миссией которого является продвижение ботаники, области фундаментальной науки, занимающейся изучением и исследованием формы, функции, развития, разнообразия, воспроизводства, эволюции и использования растений. и их взаимодействия в биосфере. Он опубликовал Американский журнал ботаники в течение почти 100 лет. В 2009 году Ассоциация специальных библиотек назвала American Journal of Botany одним из 10 самых влиятельных журналов века в области биологии и медицины.
В 2014 году AJB исполняется 100 лет со дня публикации.
Журнал
Американский журнал ботаники
Отказ от ответственности: AAAS и EurekAlert! не несут ответственности за достоверность новостных сообщений, размещенных на EurekAlert! содействующими учреждениями или для использования любой информации через систему EurekAlert.
Царства Организмов и Таблица 3
— несколько
Устройства
Бактерии (Эубактерии)
Археи (Архебактерии)
и
Эукариоты (эукариоты;
далее делятся на Protista, Plantae,
Животные и грибы).
Ссылка: GJ Olsen and CR Woese (1993). Журнал FASEB 7: 113-123.
Шесть Королевств : Растения,
Животные, протисты, грибы, архебактерии, эубактерии.
================
Monera (включает
Eubacteria
и Археобактерии )
Физические лица
одноклеточные, могут двигаться или не двигаться, имеют клеточную стенку, не имеют хлоропластов или
другие органоиды и не имеют ядра. Монеры обычно очень маленькие, хотя
один тип, а именно сине-зеленые бактерии, выглядят как водоросли. Они есть
нитевидные и довольно длинные, зеленые, но не имеющие видимой структуры внутри
клетки. Нет видимого механизма подачи. Они поглощают питательные вещества через клетку
стены или производить их самостоятельно путем фотосинтеза.
Протиста
Протисты
одноклеточные и обычно передвигаются с помощью ресничек, жгутиков или амебоидных механизмов.
Обычно клеточной стенки нет, хотя некоторые формы могут иметь клеточную стенку. Они
имеют органеллы, включая ядро, и могут иметь хлоропласты, поэтому некоторые
быть зеленым, а другие не будут.
Они маленькие, хотя многие из них достаточно велики, чтобы
быть распознаны в препаровальном микроскопе или даже с увеличительным стеклом.
Питательные вещества поступают в результате фотосинтеза, поглощения других организмов или
оба.
Грибы
Грибы
многоклеточные, с клеточной стенкой, органеллами, включая ядро, но без
хлоропласты. У них нет механизмов передвижения. Грибы различаются по размеру
от микроскопических до очень крупных (например, грибы). Питательные вещества приобретаются
путем поглощения. По большей части грибы получают питательные вещества из разлагающихся
материал.
Растения
Растения
многоклеточные и большинство из них не двигаются, хотя гаметы некоторых растений передвигаются с помощью
реснички или жгутики. Органеллы, включая ядро, хлоропласты присутствуют,
и клеточные стенки присутствуют. Питательные вещества получаются в результате фотосинтеза (они
всем нужен солнечный свет).
Анималия
Животные
являются многоклеточными и передвигаются с помощью ресничек, жгутиков или мышечных
органов на основе сократительных белков. Имеют органоиды, в том числе
ядра, но без хлоропластов и клеточных стенок. Животные получают питательные вещества путем
проглатывание.
=====================
СЛЕДУЮЩИЕ
ПРОИЗВОДНО ОТ : http://biology.about.com/od/evolution/a/aa091004a.htm
I. Архебактерии
Организмы: Метаногены, галофилы, термофилы,
Психрофилы
Тип клетки: Прокариотическая
Метаболизм: В зависимости от вида — кислород, водород,
углекислый газ, сера, сульфид могут быть необходимы для метаболизма.
Питание Приобретение: В зависимости от вида потребление пищи может
путем поглощения, нефотосинтетического
фотофосфорилирования или хемосинтеза.
Размножение: Бесполое размножение бинарным путем
II. Эубактерии
Организмы : Бактерии, цианобактерии (сине-зеленые водоросли),
Actinobacteria
Тип клетки : Прокариотические
Метаболизм : В зависимости от вида кислород может быть токсичным, переносимым или необходимым
для обмена веществ.
Приобретение пищевых продуктов : В зависимости от вида – потребление пищи может
фотосинтез или хемосинтез.
Размножение : Бесполое размножение
III. Протиста
Организмы : Амёбы, зеленые водоросли, бурые водоросли, диатомовые водоросли,
эвглена, слизевики
Клетка Тип : Эукариотический
Метаболизм : Кислород необходим для метаболизма.
Питание Приобретение : В зависимости от вида — потребление пищи может
быть путем поглощения, фотосинтеза или приема внутрь.
Размножение : Преимущественно бесполое размножение. Мейоз встречается у некоторых видов.
IV. Грибы
Организмы : Грибы, дрожжи, плесени
Клетка Тип : Эукариотический
Метаболизм : Кислород необходим для метаболизма.
Питание Приобретение : Поглощение
Размножение : Бесполое или половое
происходит размножение.
V. Plantae
Организмы : Мхи, покрытосеменные (цветковые растения), голосеменные,
печеночники, папоротники
Тип клетки : Эукариотическая
Метаболизм : Кислород необходим для метаболизма.
Получение пищи : Фотосинтез
Размножение : Некоторые виды размножаются бесполым путем путем митоза.