Upptäck hur eukaryota celler utvecklades

Evolutionen av eukaryota celler

Getty/Stocktrek Images

Som livet på jorden började genomgå evolution och bli mer komplext, den enklare typen av cell som kallas en prokaryot genomgick flera förändringar under en lång tidsperiod för att bli e eukaryota celler. Eukaryoter är mer komplexa och har många fler delar än prokaryoter. Det krävdes flera mutationer och överlevande naturligt urval för eukaryoter att utvecklas och bli vanliga.

Forskare tror att resan från prokaryoter till eukaryoter var ett resultat av små förändringar i struktur och funktion under mycket lång tid tidsperioder. Det finns en logisk förändring av dessa celler för att bli mer komplexa. När eukaryota celler väl hade kommit till, kunde de börja bilda kolonier och så småningom flercelliga organismer med specialiserade celler.

02

av 06

Flexibla yttre gränser

Getty/PASIEKA

De flesta encelliga organismer har en cellvägg runt sina plasmamembran för att skydda dem från miljöfaror. Många prokaryoter, som vissa typer av bakterier, är också inkapslade av ett annat skyddande lager som också gör att de kan fastna på ytor. De flesta prokaryota fossiler från den prekambriska tidsperioden är baciller, eller stavformade, med en mycket tuff cellvägg som omger prokaryoten.

Medan vissa eukaryota celler, som växt celler, fortfarande har cellväggar, många har inte. Det betyder att en tid under prokaryotens evolutionära historia behövde cellväggarna försvinna eller åtminstone bli mer flexibla. En flexibel yttre gräns på en cell gör att den kan expandera mer. Eukaryoter är mycket större än de mer primitiva prokaryota cellerna.

Flexibla cellgränser kan också böjas och vik för att skapa mer yta. En cell med större yta är mer effektiv på att utbyta näringsämnen och avfall med sin miljö. Det är också en fördel att ta in eller ta bort särskilt stora partiklar med endocytos eller exocytos.

03 av 06

Cytoskelettets utseende

Strukturella proteiner inom en eukaryot cell samlas för att skapa ett system som kallas cytoskelettet. Medan termen ”skelett” i allmänhet för tankarna till något som skapar formen av ett objekt, har cytoskelettet många andra viktiga funktioner inom en eukaryot cell. Mikrofilamenten, mikrotubulierna och mellanfibrerna hjälper inte bara till att hålla cellens form, de används i stor utsträckning vid eukaryot mitos, förflyttning av näringsämnen och proteiner och förankring av organeller på plats.

Under mitos bildar mikrotubuli spindeln som drar isär kromosomerna och fördelar dem lika till de två dottercellerna som uppstår efter att cellen splittrats. Denna del av cytoskelettet fäster vid systerkromatiderna vid centromeren och separerar dem jämnt så att varje resulterande cell är en exakt kopia och innehåller alla gener den behöver för att överleva.

Mikrofilament hjälper också mikrotubulierna att flytta näringsämnen och avfall, såväl som nytillverkade proteiner, runt till olika delar av cellen. De mellanliggande fibrerna håller organeller och andra celldelar på plats genom att förankra dem där de behöver vara. Cytoskelettet kan också bilda flageller för att flytta runt cellen.

Även om eukaryoter är de enda typerna av celler som har cytoskelett, har prokaryota celler proteiner som är mycket nära i strukturen de som används för att skapa cytoskelettet. Man tror att dessa mer primitiva former av proteinerna genomgick några mutationer som fick dem att gruppera sig och bilda de olika delarna av cytoskelettet.

04

av 06

Evolution of the Nucleus

Getty/Encyclopaedia Britannica/UIG

Den mest använda identifieringen av en eukaryot cell är närvaron av en kärna. Kärnans huvudsakliga uppgift är att hysa cellens DNA, eller genetisk information. I en prokaryot finns DNA just i cytoplasman, vanligtvis i en enda ringform. Eukaryoter har DNA inuti ett kärnhölje som är organiserat i flera kromosomer.

När cellen väl hade utvecklat en flexibel yttre gräns som kunde böjas och vikas, tror man att prokaryotens DNA-ring hittades nära den gränsen . När den böjde sig och vek sig omgav den DNA:t och klämdes av för att bli ett kärnhölje som omgav kärnan där DNA:t nu skyddades.

Med tiden utvecklades det enda ringformade DNA:t till en tätt sårstruktur som vi nu kallar kromosomen. Det var en gynnsam anpassning så att DNA inte trasslas ihop eller delas ojämnt under mitos eller meios. Kromosomer kan varva ner eller avvecklas beroende på vilket stadium av cellcykeln de befinner sig i.

Nu när kärnan hade dykt upp, andra inre membran system som det endoplasmatiska retikulum och Golgi-apparaten utvecklades. Ribosomer, som bara hade varit av den fritt flytande sorten i prokaryoterna, förankrade sig nu i delar av det endoplasmatiska retikulumet för att hjälpa till med sammansättning och rörelse av proteiner.

05

av 06

Avfallsrötning

Med en större cell kommer behovet av mer näringsämnen och produktionen av fler proteiner genom transkription och translation. Tillsammans med dessa positiva förändringar kommer problemet med mer avfall i cellen. Att hålla jämna steg med kravet på att bli av med avfall var nästa steg i utvecklingen av den moderna eukaryota cellen.

Den flexibla cellgränsen hade nu skapat alla möjliga veck och kunde nypa av som behövs för att skapa vakuoler för att få in partiklar i en d ut ur cellen. Den hade också gjort något som liknar en förvaringscell för produkter och avfall som cellen tillverkade. Med tiden kunde några av dessa vakuoler hålla ett matsmältningsenzym som kunde förstöra gamla eller skadade ribosomer, felaktiga proteiner eller andra typer av avfall.

06

av 06

Endosymbios