Teorie sull'evoluzione cellulare dell'origine delle cellule

Il evoluzione cellulare rappresenta tutti i cambiamenti fisici e chimici che hanno dato origine alle strutture altamente organizzate e complesse che conosciamo come "cellule". Tuttavia, anche se sono state fatte molte congetture al riguardo, non si sa ancora esattamente come si siano formate..

Le cellule sono le unità di base di base di tutti gli esseri viventi sulla terra. Esistono due tipi di cellule notevolmente differenti in natura: cellule procariotiche e cellule eucariotiche..

Le cellule procariote mancano di sistemi di membrana interna e formano sempre organismi unicellulari, mentre le cellule eucariotiche sono più complesse, poiché hanno compartimenti membranosi interni e possono formare esseri viventi sia unicellulari che multicellulari..

Sebbene possano essere molto diverse, tutte le cellule sono caratterizzate dall'essere circondate da una membrana, avendo al loro interno molecole di materiale genetico che forniscono le informazioni necessarie per produrre tutte le componenti cellulari e moltiplicarsi per dare origine ad un'altra cellula..

Il principale compito importante per i biologi evoluzionisti è la dimostrazione dell'evoluzione di due aspetti fondamentali per la vita cellulare:

• Come si è formato il meccanismo di auto-replicazione di molecole come l'acido desossiribonucleico (DNA, materiale genetico)?
• Come sono nate le membrane cellulari per separare il metabolismo in formazione delle prime cellule dall'ambiente??

Entrambe le questioni rimangono aperte oggi, poiché i biologi evoluzionisti hanno fatto solo poche inferenze a questo proposito, senza alcun successo dal punto di vista della dimostrazione sperimentale..

Come hanno avuto origine le cellule?

Le teorie più accettate propongono che l'inizio dell'evoluzione cellulare sia avvenuto con l'origine di molecole di tipo acido nucleico in grado di replicarsi (DNA e RNA).

Queste ipotesi, note collettivamente come il "mondo RNA", il "brodo primitivo" o il "brodo primitivo", si basano sul fatto che sono stati osservati polimeri di acido ribonucleico (RNA) con capacità autocatalitica di produrre nuovi frammenti di RNA corto..

Secondo queste teorie, è probabile che molte volte sulla terra, nel corso della sua storia, si siano formati acidi ribonucleici, nucleotidi, amminoacidi, zuccheri semplici e alcuni composti fosfatici.

Sebbene sicuramente molti di questi composti siano stati degradati senza andare molto oltre, si pensa attualmente che potrebbe essere stato il caso che le molecole con la capacità di replicare le "bolle" lipidiche entrate e potessero continuare con la loro attività autocatalitica dal "cibo" ottenuto da altre molecole che erano anch'esse racchiuse in queste bolle.

Si propone che, successivamente, queste bolle possano essere divise in due a causa delle forze di tensione superficiale, ciascuna “figlia” mantenendo la sua attività autocatalitica interna. La complessità di queste bolle potrebbe aver implicato la capacità di nutrirsi della luce solare e di alcuni composti di carbonio.

Questi processi "precellulari" devono essersi verificati sulla terra nell'arco di centinaia di milioni di anni, durante i quali probabilmente si sono originate ed estinte diverse "protocellule", selezionando positivamente quelle capaci di riprodursi e nutrirsi in modo efficiente..

Pertanto, le protocellule risultanti dalla selezione naturale che agisce per centinaia di milioni di anni sarebbero gli antenati o le forme più primitive delle cellule ultra-complesse e organizzate che conosciamo oggi, che formano tutti gli esseri viventi..

Evoluzione delle cellule procariotiche

Probabilmente i primi prodotti di origine cellulare furono cellule procariotiche, procarioti o batteri, come sono comunemente noti; poiché si ritiene che questi abitassero la terra circa due miliardi di anni prima di tutti gli organismi eucarioti.

Durante quei due miliardi di anni, i primi organismi procarioti hanno trasformato continuamente la superficie e l'atmosfera terrestre. Questi microrganismi hanno specializzato il loro metabolismo per ottenere energia dai composti che all'epoca erano abbondanti sul pianeta..

Questa "specializzazione" è stata possibile grazie all'evoluzione dei processi metabolici come la fermentazione, la fotosintesi, la fissazione dell'azoto atmosferico e l'uso dell'ossigeno nella respirazione, ecc. Queste capacità sviluppate dai batteri erano possibili solo grazie a tre processi principali:

• Il trasferimento di informazioni da un organismo a un altro attraverso l'eredità di molecole di informazione genetica: acido desossiribonucleico (DNA) e acido ribonucleico (RNA); che ha permesso loro di sviluppare copie di se stessi nel tempo.
• Il trasferimento orizzontale di materiale genetico attraverso piccole molecole di DNA note come plasmidi, che consentono ai batteri di adattarsi a condizioni ambientali avverse in brevi periodi di tempo.
• La stretta collaborazione o simbiosi che potrebbe essersi verificata tra batteri con caratteristiche diverse, che forse ha permesso loro di affrontare le sfide ambientali dell'ambiente, che indipendentemente è molto probabile che non sarebbero stati in grado di affrontare.

Tutte queste caratteristiche, insieme alla stretta collaborazione tra batteri, sono state ciò che molto probabilmente ha dato origine alle cellule eucariotiche..

Evoluzione delle cellule eucariotiche

Al momento ci sono ancora dubbi sull'origine delle cellule eucariotiche. Tuttavia, l'ipotesi più accettata dai ricercatori è quella della “endosimbiosi”, nata dalla scoperta di molecole di acido desossiribonucleico (DNA) nei mitocondri delle cellule eucariotiche..

Con queste informazioni, i biologi evoluzionisti hanno dedotto che i discendenti di batteri che vivevano circa tre miliardi di anni fa negli oceani primitivi in ​​qualche modo fondevano o inghiottivano altri microrganismi..

Ciò sembra essere "supportato" dalle caratteristiche della divisione mitocondriale, che si riproducono direttamente per fissione binaria e in tempi diversi dalla divisione cellulare nelle cellule eucariotiche..

Si ritiene che l'organismo inghiottito fosse la prima "protomitocondria" degli eucarioti, e che fornisse all'organismo inghiottito un sistema di eliminazione dei rifiuti e una fonte di energia dall'ossigeno, mentre i "protomitocondri" ottennero cibo e rifugio..

Questo meccanismo di "endosimbiosi" è descritto come un meccanismo evolutivo improvviso, che in pochi casi potrebbe essersi verificato con successo e in modo permanente..

La simbiosi tra microrganismi per formare insieme nuovi organismi è forse la forza di cambiamento più importante sulla terra e, avvenendo per milioni di anni consecutivi, potrebbe aver creato la grande diversità di forme che osserviamo in tutte le cellule eucariotiche.

L'evoluzione cellulare va avanti da molto tempo; Al contrario, gli scienziati si sono concentrati solo da pochi decenni nel rispondere alle domande relative a questo processo e molti sono dell'opinione che sia probabile che prima della fine del 21 ° secolo possa essere raggiunta la dimostrazione sperimentale dell'evoluzione cellulare..

Riferimenti

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