מֵידָע

3.8: רכיבים אוקריוטיים אחרים - ביולוגיה

3.8: רכיבים אוקריוטיים אחרים - ביולוגיה


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

3.8: רכיבים אוקריוטים אחרים

מתי התפתחו לראשונה תאים אוקריוטיים (תאים עם גרעינים ואברונים פנימיים אחרים)? מה אנחנו יודעים על האופן שבו הם התפתחו מצורות חיים מוקדמות יותר?

"עדויות ממיקרו מאובנים מצביעות על כך שחיים התעוררו על פני כדור הארץ לפני זמן רב, כנראה בתוך כמה מאות מיליוני שנים מהיווצרותו של כדור הארץ. סלעי משקע בני 3.5 מיליארד שנים (ואולי אלה בני 3.8 מיליארד שנים) מכילים מה שנראה כסטרומטוליטים מאובנים, שהן מושבות טבעיות שנוצרו ע"י חיידקים פוטוסינתטיים בתוך הסטרומליטים ניתן לראות צורות מיקרוסקופיות המזכירות חיידקים. אם החיידקים המשוערים הללו הם אבות קדמונים ישירים של חיידקים פוטוסינתטיים קיימים, החיים כבר היו מפותחים היטב אז, לאחר שעברו את השלבים שהובילו להרבה ביותר האב הקדמון האוניברסלי האחרון ופיצול שושלת האבות לקווי המוצא העיקריים.

"על ידי השוואת רצפים מולקולריים כדי להסיק גנאלוגיות, פילוגנטיקאים מולקולריים אומרים לנו ששני קווי המוצא העיקריים מובילים לאובקטריה (או חיידקים נפוצים, הכוללים את החיידקים הפוטוסינתטיים) ולשושלת משותפת שניה שהתחלקה לאחר מכן כדי ליצור את הארכאאה (אשר כמו eubacteria הם פרוקריוטים) והאאוקריוטים (הכוללים את כל הצמחים ובעלי החיים הגבוהים יותר). נראה כי כל האירועים הללו קדמו לסטרומטוליטים המאובנים העתיקים ביותר. לכן נראה שהשושלת האוקריוטית היא עתיקה מאוד, עתיקה בערך כמו שתי השושלות הפרוקריוטיות.

"השאלה המרכזית ללא מענה כאן נוגעת מתי על הקו האיקריוטי נוצר סוג התא האוקריוטי. תאים איקריוטיים נראים מורכבים מבחינה מבנית בהרבה מעמיתיהם הפרוקריוטיים (שממנו הם צמחו), ולכן ביולוגים מאמינים בדרך כלל שצעדים אבולוציוניים רבים בוודאי הפרידו בין השניים עם זאת, הגזע האיקריוטי על עץ החיים הפילוגנטי מוליד ענפים רבים לפני שמגיעים לפיצול המפריד בין אבות הצמחים לאבותיהם של בעלי חיים, מה שנראה כי קרה לפני יותר ממיליארד שנה. הסתעפויות רבות מוקדמות יותר מהגזע האיקריוטי, כולן מיוצגות על ידי אוקריוטים חד-תאיים (כגון תבניות הרפש, הפלפלטים, הטריכומונאדים, הדיפלומונדים, המיקרוספורידיות, בין היתר).

"ברור שההיסטוריה האאוקריוטית חזרה הרחק לעידן שבו האטמוספירה של כדור הארץ הכילה מעט או ללא חמצן, לפני יותר משני מיליארד שנה. התפיסה הנוכחית שלנו לגבי מוצא התא האוקריוטי נמצאת בשטף, אולם רצף אבולוציוני שמופיע פשוט כאשר מושגת על דיאגרמת עץ פילוגנטי עשויה להיות הרבה יותר מורכבת ומעניינת במציאות. אנו יודעים שהתא האיקריוטי הוא ממקור קדום, אך איננו יודעים עדיין את הדינמיקה האבולוציונית שעומדת בבסיס היווצרותו."

ג'יי פיטר גוגרטן במחלקה לביולוגיה מולקולרית ותאית באוניברסיטת קונטיקט בסטוררס, נותן סקירה רחבה יותר:

"השאלה היא נושא של מחלוקת מתמשכת ותוססת. הניחושים הטובים ביותר לתקופה שבה התפתחו האיקריוטים נעים מקצת מתחת ל-2.0 מיליארד שנים ועד כ-3.5 מיליארד שנים לפני ההווה.

"אחד ממקורות המידע הפחות מעורפלים למידע הוא תיעוד המאובנים. עבודה של גונזלו וידאל מאוניברסיטת אופסלה בשבדיה מצביעה על כך שאאוקריוטים פלנקטוניים חד-תאיים בוודאי מתוארכים ל-1.7 מיליארד שנים לפני הספירה וסביר מאוד ל-2.2 מיליארד שנים ל-BP. עם זאת, תיעוד המאובנים המוקדם דליל מאוד, ותאים איקריוטיים קטנים הקיימים בתיעוד המאובנים לא היו מזוהים בהכרח בצורה חיובית. עמיתיי מסכימים בדרך כלל שתיעוד המאובנים מספק רק הערכה עדכנית לתקופה שבה היו האוקריוטים כבר בשפע. אולי היו בסביבה הרבה זמן לפני שהם נכנסו לתיעוד המאובנים בצורה ניתנת לזיהוי.

"גישה נוספת היא לתארך פילוגניות על ידי התבוננות ב'שעון' של שינויים מולקולריים המצטברים בקוד הגנטי. למרות שגישה זו שימשה בהצלחה לפענוח יחסים בין אורגניזמים, כיול אותה כדי למדוד את הזמן שחלף מאז התפצלות הענפים הפילוגנטיים היא בעייתית בנוגע להתפתחות החיים המוקדמת, אין גישה מקובלת. רוב הניסיונות לתאריך עצים פילוגנטיים מוקדמים השתמשו בהופעת האאוקריוטים (כ -2.0 מיליארד שנים BP) כנקודת כיול. ראסל פ. דוליטל וחבריו לעבודה באוניברסיטת קליפורניה בסן דייגו ניסה לאחרונה להרחיב את הכיול אל העבר, אך עבודה זו שנויה במחלוקת. המחלוקת מתרכזת במקרים אפשריים של העברה אופקית של גנים על פני ענפים פילוגנטיים אשר התעלמו על ידי המחברים הללו ובתיקון לא מספיק עבור בנוסף, אקסטרפולציות לאחור אלה מניחות שקצב ג hange בזמן מקורם של האאוקריוטים זהה לזה שהיה במהלך האבולוציה המטאזואית, כשלמעשה זה היה כנראה הרבה יותר מהיר.

"התא האיקריוטי הטיפוסי נבע מסימביוזה בין אבות פרוקריוטים שונים. ניתן לאתר שלושה מרכיבים פרוקריוטיים על ידי השוואת מולקולות בפרוקריוטים ואיקריוטים קיימים. מרכיבים אלו הם המיטוכונדריה (שמקורם בחיידקים סגולים), הפלסטידים (מציאנובקטריה), וה מרכיב נוקלאוציטופלסמי (מארכא-בקטריה) .תכונות אחרות בתאים אוקריוטיים-למשל, השלד-שלד-עשויות להיות גם ממוצא חיידקי, אך עד כה השיא המולקולרי לא הניב רמזים חד-משמעיים לגבי מוצאם.

"המרכיב הנוקלוציטופלזמי של התא האוקריוטי מסתעף מוקדם מאוד בקרינה האבולוציונית של הארכאיבקטריה. יש מחלוקת פעילה האם חלק מהארכאיבקטריות קשורות יותר לנוקלוציטופלזמה האיקריוטית מאשר אחרות (התומכים בדעות השונות הן ג'יימס לייק מאוניברסיטת קליפורניה בלוס אנג'לס וקרל ווס מאוניברסיטת אילינוי באורבנה-שמפיין). ללא קשר לאופן שבו הוויכוח ייפתר, האב הקדמון של הנוקלוציטופלזמה האיקריוטית בוודאי נפרד מהארכיבקטריה בשלב מוקדם, או אפילו לפני כן. , העידן שבו קמו הקבוצות הארכיבקטריאליות העיקריות. לעומת זאת, אבות חיידקים של מיטוכונדריה ושל פלסטידים נפרדו משושלת ה-eubacteria רק לאחר הקרינה האבולוציונית שהולידה את הממלכות האובקטריאליות הגדולות. לכן, סביר להניח כי אוקריוטים פרימיטיביים חסרי מיטוכונדריה ופלסידים היו הרבה זמן לפני שהם נכנסו לתיעוד המאובנים תופתעו אם אוקריוטים כאלה לא היו לפחות 3.0 מיליארד שנים לפני ההווה.


צפו בסרטון: תאים פרוקריוטים ואוקריוטים (נוֹבֶמבֶּר 2022).