Asal dari Teori Sel Utama (Prokaryot dan Eukaryota)

Dia Asal sel tanggal kembali ke lebih dari 3.500 juta tahun. Cara di mana unit -unit fungsional ini berasal telah membangkitkan rasa ingin tahu para ilmuwan selama beberapa abad.

Asal usul kehidupan sendiri Anggur disertai dengan asal sel. Dalam lingkungan primitif, kondisi lingkungan sangat berbeda dari yang kami amati saat ini. Konsentrasi oksigen praktis nol, dan di atmosfer komposisi gas lain mendominasi.

Sumber: Pixabay.com

Pengalaman yang berbeda di laboratorium telah membuktikan bahwa di bawah kondisi lingkungan awal bumi, dimungkinkan untuk polimerisasi beberapa karakteristik karakteristik sistem organik, yaitu: asam amino, gula, dll.

Molekul dengan kapasitas katalitik dan untuk mereplikasi dirinya sendiri (berpotensi, RNA) dapat dikunci dalam membran fosfolipid, membentuk sel prokariotik primitif pertama, yang berevolusi mengikuti prinsip -prinsip Darwinian.

Demikian juga, asal sel eukariotik biasanya dijelaskan menggunakan teori endosimbiotik. Gagasan ini mendukung bahwa bakteri besar menelan yang lebih kecil dan seiring waktu berasal dari organel yang kita ketahui saat ini (kloroplas dan mitokondria).

[TOC]

Teori sel

Sel Itu adalah istilah yang berasal dari akar Latin Selula, Apa arti lubang. Ini adalah unit fungsional dan struktural makhluk hidup. Istilah ini pertama kali digunakan pada abad ketujuh belas oleh peneliti Robert Hooke, ketika ia memeriksa lembar gabus di bawah cahaya mikroskop dan mengamati semacam sel.

Dengan penemuan ini, lebih banyak ilmuwan - menyoroti kontribusi Theodor Schwann dan Matthias Schleiden - tertarik pada struktur mikroskopis materi hidup. Dengan cara ini salah satu pilar biologi terpenting lahir: teori sel.

Teori ini berpendapat bahwa: (a) semua makhluk organik terdiri dari sel; (B) Sel adalah kesatuan kehidupan; (c) Reaksi kimia yang mendukung kehidupan terjadi dalam batas sel dan (d) semua kehidupan berasal dari kehidupan.

Postulat terakhir ini dirangkum dalam frasa Rudolf Virchow yang terkenal: “Omnis Cellula E Cellula” - semua sel berasal dari sel lainnya yang ada. Tapi dari mana datangnya sel pertama? Selanjutnya kita akan menjelaskan teori -teori utama yang berupaya menjelaskan asal usul struktur seluler pertama.

Evolusi sel prokariotik

Asal usul kehidupan adalah fenomena yang terkait erat dengan asal sel. Di bumi, ada dua bentuk kehidupan seluler: prokariota dan eukariota.

Kedua garis keturunan pada dasarnya berbeda dalam hal kompleksitas dan strukturnya, menjadi organisme eukariotik yang lebih besar dan kompleks. Ini tidak berarti bahwa prokariota sederhana - agen prokariotik tunggal adalah aglomerasi yang terorganisir dan rumit dari berbagai kompleks molekul.

Dapat melayani Anda: sel parietal: karakteristik, histologi, fungsi, penyakit

Evolusi kedua cabang kehidupan adalah salah satu pertanyaan paling menarik di dunia biologi.

Secara kronologis, diperkirakan hidup memiliki 3.500 hingga 3.800 juta tahun. Ini muncul sekitar 750 juta tahun setelah pembentukan tanah.

Evolusi cara hidup pertama: Eksperimen Miller

Pada awal 20 -an, gagasan bahwa makromolekul organik dapat memolimerisasi secara spontan di bawah kondisi lingkungan atmosfer primitif - dengan konsentrasi oksigen rendah dan konsentrasi konsentrasi ko -konsentrasi yang tinggi,₂ dan N₂, Selain serangkaian gas seperti h₂, H₂S, dan co.

Diasumsikan bahwa atmosfer primitif hipotetis menyediakan lingkungan pereduksi, yang bersama -sama dengan sumber energi (seperti sinar matahari atau sengatan listrik), meletakkan kondisi kondusif untuk polimerisasi molekul organik.

Teori ini secara eksperimental dikonfirmasi pada tahun 1950 oleh peneliti Stanley Miller selama studi pascasarjana.

Kebutuhan untuk molekul dengan aplikasi self -aplikasi dan katalisis: Dunia RNA

Setelah menentukan kondisi yang diperlukan untuk pembentukan molekul yang kita temukan di semua makhluk hidup, nukleotida yang diperlukan dalam molekul DNA.

Sampai saat ini, kandidat terbaik untuk molekul ini adalah RNA. Baru pada tahun 1980 ketika para peneliti Sid Altman dan Tom Cech menemukan kemampuan katalitik asam nukleat ini, termasuk polimerisasi nukleotida - langkah kritis untuk evolusi kehidupan dan sel.

Karena alasan ini, diyakini bahwa kehidupan mulai menggunakan RNA sebagai bahan genetik, dan bukan DNA karena mereka melakukan sebagian besar bentuk saat ini.

Membatasi Hambatan Kehidupan: Fosfolipid

Setelah makromolekul dan molekul yang mampu menyimpan informasi dan mereplikasi itu sendiri diperoleh, keberadaan membran biologis yang menentukan batas antara kehidupan dan lingkungan ekstraseluler diperlukan. Secara evolusioner, langkah ini menandai asal sel pertama.

Dipercayai bahwa sel pertama muncul dari molekul RNA yang dikunci oleh membran yang terdiri dari fosfolipid. Yang terakhir adalah molekul amphipatic, yang berarti bahwa sebagian hidrofilik (larut air) dan yang lainnya adalah hidrofobik (tidak larut dalam air).

Saat fosfolipid dilarutkan dalam air, mereka memiliki kemampuan untuk menambahkan secara spontan dan membentuk bilayer lipid. Kepala kutub dikelompokkan melihat lingkungan berair dan ekor hidrofobik di dalamnya, bersentuhan satu sama lain.

Dapat melayani Anda: Basofil: Karakteristik, Morfologi, Fungsi, Penyakit

Penghalang ini stabil secara termodinamik dan menciptakan kompartemen yang memungkinkan sel sel dipisahkan.

Dengan berlalunya waktu, RNA terkunci di dalam membran lipid melanjutkan jalan evolusioner mengikuti mekanisme Darwinian - sampai mereka menyajikan proses kompleks seperti sintesis protein.

Evolusi metabolisme

Setelah sel -sel primitif ini terbentuk, pengembangan rute metabolisme yang kita ketahui hari ini dimulai. Skenario yang paling masuk akal untuk asal sel pertama adalah lautan, sehingga sel pertama dapat memperoleh makanan dan energi langsung dari lingkungan.

Ketika makanan mulai langka, varian sel tertentu harus muncul dengan metode alternatif untuk mendapatkan makanan dan menghasilkan energi yang memungkinkan mereka untuk melanjutkan replikasi mereka.

Generasi dan kontrol metabolisme sel sangat diperlukan untuk kesinambungannya. Faktanya, jalur metabolisme utama dipertahankan secara luas di antara organisme saat ini. Misalnya, baik bakteri dan mamalia melakukan glikolisis.

Telah diusulkan bahwa pembangkit energi berevolusi dalam tiga tahap, dimulai dengan glikolisis, diikuti oleh fotosintesis dan diakhiri dengan metabolisme oksidatif.

Karena lingkungan primitif tidak memiliki oksigen, masuk akal bahwa reaksi metabolisme pertama yang dikeluarkan dengannya.

Evolusi sel euchy

Sel -sel itu hanya prokariota sampai sekitar 1.500 juta tahun. Pada tahap ini sel -sel pertama muncul dengan inti sejati dan organel itu sendiri. Teori paling menonjol dalam literatur yang menjelaskan evolusi organel adalah Teori endosimbiotik (endo berarti internal).

Organisme tidak terisolasi di lingkungannya. Komunitas biologis memiliki banyak interaksi, baik antagonis maupun sinergis. Istilah payung yang digunakan untuk interaksi yang berbeda simbiosis - sebelumnya hanya digunakan untuk hubungan timbal balik antara dua spesies.

Interaksi antara organisme memiliki konsekuensi evolusi yang penting, dan contoh paling dramatis dari fakta ini adalah teori endosimbiotik, yang awalnya diusulkan oleh peneliti AS Lynn Margulis di tahun 80 -an.

Deposulat teori endosimbiotik

Menurut teori ini, beberapa eukariota - seperti kloroplas dan mitokondria - pada awalnya adalah organisasi kehidupan prokariotik. Pada satu titik evolusi, prokaryota diliputi oleh yang lebih besar, tetapi tidak dicerna. Sebaliknya, dia selamat dan ditangkap di dalam tubuh terbesar.

Selain bertahan hidup, waktu reproduksi antara kedua organisme yang disinkronkan, mengelola untuk pindah ke generasi yang berurutan.

Dalam kasus kloroplas, organisme ikut memamerkan semua mesin enzimatik untuk melakukan fotosintesis, memasok tubuh terbesar dengan produk -produk dari reaksi kimia ini: monosakarida. Dalam kasus mitokondria, dipostulatkan bahwa prokariot pemanjangan bersama.

Dapat melayani Anda: Polysome

Namun, identitas potensial organisme inang yang lebih besar adalah pertanyaan terbuka dalam literatur.

Organisme prokariotik kehilangan dinding selnya, dan sepanjang evolusi mengalami modifikasi yang relevan yang berasal dari organel modern. Ini, pada dasarnya, teori endosimbiotik.

Bukti teori endosimbiotik

Saat ini ada beberapa fakta yang mendukung teori endosimbiosis, yaitu: (a) ukuran mitokondria saat ini dan kloroplas mirip dengan prokariota; (B) organel ini memiliki bahan genetik sendiri dan mensintesis bagian protein, meskipun mereka tidak sepenuhnya independen dari nukleus dan (c) ada beberapa kesamaan biokimia antara kedua entitas biologis.

Keuntungan menjadi eukariotik

Evolusi sel eukariotik dikaitkan dengan serangkaian keunggulan dibandingkan prokariota. Peningkatan ukuran, kompleksitas, dan kompartementalisasi memungkinkan evolusi cepat fungsi biokimia baru.

Setelah kedatangan sel eukariotik, multiseluler datang. Jika sel "ingin" menikmati manfaat dari ukuran yang lebih besar, itu tidak bisa hanya tumbuh, karena permukaan sel harus besar dalam kaitannya dengan volumenya.

Dengan demikian, organisme dengan lebih dari satu sel berhasil meningkatkan ukurannya dan mendistribusikan tugas antara beberapa sel yang menyusunnya.

Referensi

1. Altstein, a. D. (2015). Hipotesis Progene: Dunia Nukleoprotein dan Bagaimana Kehidupan Dimulai. Direct Biology, 10, 67.
2. Anderson, hlm. W. (1983). Sarankan Model untuk Evolusi Prebiotik: Penggunaan Kekacauan. Prosiding Akademi Ilmu Pengetahuan Nasional, 80(11), 3386-3390.
3. Audesirk, t., Audesirk, g., & Byers, b. DAN. (2003). Biologi: Kehidupan di Bumi. Pendidikan Pearson.
4. Campbell, a. N., & Reece, J. B. (2005). biologi. Editorial medis Pan -American.
5. Kisaran, m. (2007). Biologi 1: Pendekatan Konstruktivis. Pendidikan Pearson.
6. Hogeweg, hlm., & Takeuchi, n. (2003). Seleksi bertingkat dalam model evolusi prebiotik: kompartemen dan pengorganisasian diri spasial. Asal kehidupan dan evolusi biosfer, 33(4-5), 375-403.
7. Lazcano, a., & Miller, s. L. (seribu sembilan ratus sembilan puluh enam). Asal dan Evolusi Kehidupan Awal: Kimia Prebiotik, Dunia Pra-RNA, dan Waktu. Sel, 85(6), 793-798.
8. McKenney, k., & Alfonzo, J. (2016). Dari Prebiotik ke Probiotik: Evolusi dan Fungsi Modifikasi TRNA. Kehidupan, 6(1), 13.
9. Schrum, J. P., Zhu, t. F., & Szostak, J. W. (2010). Asal -usul kehidupan seluler. Perspektif Cold Spring Harbor dalam Biologi, A002212.
10. Silvestre, d. KE., & Fontanari, J. F. (2008). Model paket dan krisis informasi evolusi prebiotik. Jurnal Biologi Teoritis, 252(2), 326-337.
11. Stano, hlm., & Mavelli, f. (2015). Model Protocells in Origin of Life and Sintetic Biology. Kehidupan, 5(4), 1700-1702.