De cel oorsprong het dateert van meer dan 3,5 miljard jaar oud. De manier waarop deze functionele eenheden zijn ontstaan, heeft eeuwenlang de nieuwsgierigheid van wetenschappers gewekt..
De oorsprong van het leven per se het ging gepaard met de oorsprong van de cellen. In een primitieve omgeving waren de omgevingscondities heel anders dan wat we tegenwoordig waarnemen. De zuurstofconcentratie was praktisch nul en de atmosfeer werd gedomineerd door een andere samenstelling van gassen..
Verschillende ervaringen in het laboratorium hebben bewezen dat onder de initiële omgevingscondities van de aarde de polymerisatie mogelijk is van verschillende biomoleculen die kenmerkend zijn voor organische systemen, namelijk: aminozuren, suikers, enz..
Een molecuul met katalytische capaciteit en om zichzelf te repliceren (mogelijk een RNA) zou kunnen worden ingesloten in een fosfolipidenmembraan, waardoor de eerste primitieve prokaryote cellen worden gevormd, die evolueerden volgens darwinistische principes.
Evenzo wordt de oorsprong van de eukaryote cel meestal verklaard met behulp van de endosymbiotische theorie. Dit idee ondersteunt dat een grote bacterie een kleinere heeft ingeslikt en met het verstrijken van de tijd zijn de organellen ontstaan die we vandaag kennen (chloroplasten en mitochondriën).
Artikel index
Cel is een term die afkomstig is van de Latijnse wortel cellula, wat hol betekent. Dit zijn de functionele en structurele eenheden van levende wezens. De term werd voor het eerst gebruikt in de zeventiende eeuw door onderzoeker Robert Hooke, toen hij onder het licht van een microscoop een kurkplaat bekeek en een soort cel observeerde..
Met deze ontdekking raakten meer wetenschappers - met name de bijdragen van Theodor Schwann en Matthias Schleiden - geïnteresseerd in de microscopische structuur van levende materie. Op deze manier werd een van de belangrijkste pijlers van de biologie geboren: celtheorie..
De theorie stelt dat: (a) alle organische wezens zijn samengesteld uit cellen; (b) cellen zijn de eenheid van leven; (c) de chemische reacties die het leven in stand houden, vinden plaats binnen de grenzen van de cel en (d) al het leven komt voort uit reeds bestaand leven.
Dit laatste postulaat is samengevat in de beroemde zin van Rudolf Virchow: "omnis cellula e cellula”- alle cellen zijn afgeleid van andere reeds bestaande cellen. Maar waar kwam de eerste cel vandaan? Vervolgens zullen we de belangrijkste theorieën beschrijven die de oorsprong van de eerste cellulaire structuren proberen te verklaren.
Het ontstaan van leven is een fenomeen dat nauw verband houdt met het ontstaan van cellen. Op aarde zijn er twee cellulaire levensvormen: prokaryoten en eukaryoten..
Beide lijnen verschillen fundamenteel in termen van hun complexiteit en structuur, waarbij eukaryoten grotere en complexere organismen zijn. Dit wil niet zeggen dat prokaryoten eenvoudig zijn - een enkel prokaryotisch organisme is een georganiseerde en ingewikkelde agglomeratie van verschillende moleculaire complexen..
De evolutie van beide takken van het leven is een van de meest opwindende vragen in de wereld van de biologie.
Chronologisch wordt geschat dat het leven 3,5 tot 3,8 miljard jaar oud is. Dit verscheen ongeveer 750 miljoen jaar na de vorming van de aarde.
In het begin van de jaren twintig ontwikkelde zich het idee dat organische macromoleculen spontaan konden polymeriseren onder de omgevingscondities van een primitieve atmosfeer - met lage zuurstofconcentraties en hoge CO-concentraties.twee en Ntwee, plus een reeks gassen zoals Htwee, H.tweeS en de CO.
Aangenomen wordt dat de hypothetische primitieve atmosfeer een reducerende omgeving bood, die samen met een energiebron (zoals zonlicht of elektrische ontladingen) de condities creëerde die bevorderlijk waren voor de polymerisatie van organische moleculen..
Deze theorie werd in 1950 experimenteel bevestigd door onderzoeker Stanley Miller tijdens zijn afstudeeronderzoek..
Na het specificeren van de noodzakelijke voorwaarden voor de vorming van de moleculen die we in alle levende wezens aantreffen, is het nodig om een primitief molecuul voor te stellen met het vermogen om informatie op te slaan en zichzelf te repliceren - huidige cellen slaan genetische informatie op onder een taal van vier nucleotiden in de DNA-molecuul.
Tot op heden is RNA de beste kandidaat voor dit molecuul. Pas in 1980 ontdekten de onderzoekers Sid Altman en Tom Cech de katalytische mogelijkheden van dit nucleïnezuur, inclusief de polymerisatie van nucleotiden - een cruciale stap in de evolutie van leven en cellen..
Om deze redenen wordt aangenomen dat het leven RNA als genetisch materiaal begon te gebruiken, en niet DNA zoals de overgrote meerderheid van de huidige vormen..
Zodra de macromoleculen en het molecuul dat informatie kan opslaan en zichzelf kan repliceren, zijn verkregen, is het bestaan van een biologisch membraan noodzakelijk om de grenzen tussen levende en extracellulaire omgeving te bepalen. Evolutionair markeerde deze stap de oorsprong van de eerste cellen.
Aangenomen wordt dat de eerste cel is ontstaan uit een RNA-molecuul dat werd omsloten door een membraan dat is samengesteld uit fosfolipiden. De laatste zijn amfipatische moleculen, wat betekent dat het ene deel hydrofiel is (oplosbaar in water) en het andere deel hydrofoob (niet oplosbaar in water)..
Wanneer fosfolipiden worden opgelost in water, kunnen ze spontaan aggregeren en een lipide dubbellaag vormen. De poolkoppen zijn gegroepeerd naar de waterige omgeving gericht en de hydrofobe staarten binnenin, in contact met elkaar.
Deze barrière is thermodynamisch stabiel en creëert een compartiment waardoor de cel zich kan scheiden van de extracellulaire omgeving..
Na verloop van tijd vervolgde het RNA dat in het lipidemembraan is ingesloten, zijn evolutionaire pad volgens darwinistische mechanismen - totdat het complexe processen presenteerde, zoals eiwitsynthese..
Toen deze primitieve cellen eenmaal waren gevormd, begon de ontwikkeling van de metabolische routes die we vandaag kennen. Het meest plausibele scenario voor het ontstaan van de eerste cellen is de oceaan, zodat de eerste cellen voedsel en energie rechtstreeks uit de omgeving konden halen.
Toen voedsel schaars werd, moeten bepaalde celvarianten zijn verschenen met alternatieve methoden om voedsel te verkrijgen en energie op te wekken waarmee ze hun replicatie konden voortzetten..
Het genereren en controleren van het celmetabolisme is essentieel voor de continuïteit ervan. In feite zijn de belangrijkste metabolische routes onder de huidige organismen wijd en zijd geconserveerd. Zowel een bacterie als een zoogdier voeren bijvoorbeeld glycolyse uit.
Er is voorgesteld dat de energieopwekking evolueerde in drie fasen, beginnend met glycolyse, gevolgd door fotosynthese en eindigend met oxidatief metabolisme..
Omdat de primitieve omgeving zuurstof ontbrak, is het aannemelijk dat vroege metabolische reacties het zonder zuurstof deden..
Cellen waren tot ongeveer 1,5 miljard jaar geleden uniek prokaryoot. In dit stadium verschenen de eerste cellen met een echte kern en organellen zelf. De meest prominente theorie in de literatuur die de evolutie van organellen verklaart, is de endosymbiotische theorie endo betekent intern).
Organismen zijn niet geïsoleerd in hun omgeving. Biologische gemeenschappen vertonen meerdere interacties, zowel antagonistisch als synergetisch. Een overkoepelende term die wordt gebruikt voor verschillende interacties is symbiose - voorheen alleen gebruikt voor mutualistische relaties tussen twee soorten.
Interacties tussen organismen hebben belangrijke evolutionaire gevolgen, en het meest dramatische voorbeeld hiervan is de endosymbiotische theorie, die aanvankelijk in de jaren tachtig werd voorgesteld door de Amerikaanse onderzoeker Lynn Margulis..
Volgens deze theorie waren sommige eukaryote organellen - zoals chloroplasten en mitochondriën - aanvankelijk vrijlevende prokaryote organismen. Op een bepaald punt in de evolutie werd een prokaryoot door een grotere ingeslikt, maar werd niet verteerd. In plaats daarvan overleefde hij en zat hij vast in het grotere organisme..
Naast overleving werden de reproductietijden tussen de twee organismen gesynchroniseerd, waardoor ze konden worden doorgegeven aan opeenvolgende generaties.
In het geval van chloroplasten vertoonde het verzwolgen organisme alle enzymatische machinerie om fotosynthese uit te voeren, waardoor het grotere organisme de producten van deze chemische reacties leverde: monosacchariden. In het geval van mitochondriën wordt verondersteld dat de overspoelde prokaryoot een voorouderlijke α-proteobacterie zou kunnen zijn..
De potentiële identiteit van het grotere gastheerorganisme is echter een open vraag in de literatuur..
Het overspoelde prokaryotische organisme verloor zijn celwand en onderging gedurende de evolutie de relevante modificaties die moderne organellen voortbrachten. Dit is in wezen de endosymbiotische theorie.
Momenteel zijn er meerdere feiten die de theorie van endosymbiose ondersteunen, namelijk: (a) de grootte van de huidige mitochondriën en chloroplasten is vergelijkbaar met die van prokaryoten; (b) deze organellen hebben hun eigen genetisch materiaal en synthetiseren een deel van de eiwitten, hoewel ze niet volledig onafhankelijk zijn van de kern en (c) er zijn meerdere biochemische overeenkomsten tussen beide biologische entiteiten.
De evolutie van eukaryote cellen gaat gepaard met een reeks voordelen ten opzichte van prokaryote cellen. De toename in omvang, complexiteit en compartimentering maakte de snelle evolutie van nieuwe biochemische functies mogelijk.
Na de komst van de eukaryote cel kwam multicellulariteit. Als een cel "wil" genieten van de voordelen van een groter formaat, kan hij niet zomaar groeien, aangezien het celoppervlak groot moet zijn in verhouding tot zijn volume.
Zo konden organismen met meer dan één cel hun grootte vergroten en de taken verdelen over de meerdere cellen waaruit ze bestaan..
Niemand heeft nog op dit artikel gereageerd.