Il primi organismi multicellulari, Secondo una delle ipotesi più accettate, iniziarono a raggrupparsi in colonie o in relazioni simbiotiche. Con il passare del tempo, le interazioni tra i membri della colonia iniziarono ad essere cooperative e benefiche per tutti..
A poco a poco, ogni cellula ha subito un processo di specializzazione per compiti specifici, aumentando il grado di dipendenza dai suoi compagni. Questo fenomeno è stato cruciale nell'evoluzione, consentendo l'esistenza di esseri complessi, aumentandone le dimensioni e ammettendo diversi sistemi di organi..
Gli organismi multicellulari sono organismi costituiti da più cellule, come animali, piante, alcuni funghi, ecc. Attualmente esistono molteplici teorie per spiegare l'origine degli esseri multicellulari a partire da forme di vita unicellulari che successivamente sono state raggruppate.
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Il passaggio da organismi unicellulari a organismi multicellulari è una delle questioni più eccitanti e controverse tra i biologi. Tuttavia, prima di discutere i possibili scenari che hanno dato origine alla multicellularità, dobbiamo chiederci perché sia necessario o benefico essere un organismo composto da tante cellule..
Una cellula media che fa parte del corpo di una pianta o di un animale misura tra 10 e 30 micrometri di diametro. Un organismo non può crescere di dimensioni semplicemente estendendo le dimensioni di una singola cellula a causa della limitazione imposta dal rapporto tra area superficiale e volume..
Diversi gas (come ossigeno e anidride carbonica), ioni e altre molecole organiche devono entrare ed uscire dalla cellula, attraversando la superficie delimitata da una membrana plasmatica..
Da lì deve diffondersi per tutto il volume della cellula. Pertanto, la relazione tra l'area della superficie e il volume è inferiore nelle celle grandi, se la confrontiamo con lo stesso parametro nelle celle più grandi..
Seguendo questo ragionamento, possiamo concludere che la superficie di scambio diminuisce in proporzione all'aumento delle dimensioni delle cellule. Usiamo come esempio un cubo di 4 cm, con un volume di 64 cm3 e superficie 96 cmDue. Il rapporto sarà 1,5 / 1.
Al contrario, se prendiamo lo stesso cubo e lo dividiamo in 8 cubi da due centimetri, il rapporto sarà 3/1.
Per questo motivo, se un organismo aumenta le sue dimensioni, che è benefico sotto diversi aspetti, come nella ricerca del cibo, nella locomozione o in fuga dai predatori, è preferibile farlo aumentando il numero di cellule e mantenendo così una superficie adeguata per gli animali processi di scambio.
I vantaggi di essere un organismo multicellulare vanno oltre il semplice aumento delle dimensioni. La multicellularità ha permesso l'aumento della complessità biologica e la formazione di nuove strutture.
Questo fenomeno ha permesso l'evoluzione di percorsi di cooperazione molto sofisticati e comportamenti complementari tra le entità biologiche che compongono il sistema..
Nonostante questi benefici, troviamo esempi - come in diverse specie di funghi - di perdita di multicellularità, ritornando alla condizione ancestrale di esseri unicellulari..
Quando i sistemi cooperativi falliscono tra le cellule del corpo, possono essere generate conseguenze negative. L'esempio più illustrativo è il cancro. Tuttavia, ci sono più strade che, nella maggior parte dei casi, riescono a garantire la cooperazione.
Gli inizi della multicellularità sono stati fatti risalire a un passato molto remoto, più di 1 miliardo di anni fa, secondo alcuni autori (ad esempio, Selden & Nudds, 2012).
Poiché le forme di transizione sono state scarsamente conservate nella documentazione fossile, poco si sa su di esse e sulla loro fisiologia, ecologia ed evoluzione, rendendo difficile il processo di costruzione di una ricostruzione della multicellularità incipiente..
In effetti, non è noto se questi primi fossili fossero animali, piante, funghi o qualcuno di questi lignaggi. I fossili sono caratterizzati dall'essere organismi piatti, con un'elevata superficie / volume.
Poiché gli organismi multicellulari sono composti da diverse cellule, il primo passo nello sviluppo evolutivo di questa condizione avrebbe dovuto essere il raggruppamento delle cellule. Ciò potrebbe avvenire in diversi modi:
Queste due ipotesi propongono che gli antenati originali degli esseri multicellulari fossero colonie o esseri unicellulari che stabilirono relazioni simbiotiche tra loro..
Non è ancora noto se l'aggregato formato da cellule con identità genetica differenziale (come un biofilm o biofilm) o partendo da cellule staminali e figlie - geneticamente identiche. Quest'ultima opzione è più possibile, poiché i conflitti di interesse genetico vengono evitati nelle cellule correlate..
Il passaggio da esseri unicellulari a organismi multicellulari prevede diversi passaggi. Il primo è la graduale divisione del lavoro all'interno delle cellule che lavorano insieme. Alcuni assumono funzioni somatiche, mentre altri diventano elementi riproduttivi.
Pertanto, ogni cellula diventa più dipendente dai suoi vicini e ottiene la specializzazione in un compito particolare. La selezione favoriva gli organismi che si raggruppavano in queste colonie primitive rispetto a quelli che rimanevano solitari.
Al giorno d'oggi, i ricercatori stanno cercando le possibili condizioni che hanno portato alla formazione di tali cluster e le cause che potrebbero portare a loro favore - rispetto alle forme unicellulari. Vengono utilizzati organismi coloniali che potrebbero ricordare ipotetiche colonie ancestrali.
Un sincizio è una cellula che contiene più nuclei. Questa ipotesi suggerisce la formazione di membrane interne all'interno di un sincizio ancestrale, consentendo lo sviluppo di più compartimenti all'interno di una singola cellula..
Le prove attuali indicano il fatto che la condizione multicellulare è apparsa indipendentemente in più di 16 lignaggi di eucarioti, inclusi animali, piante e funghi..
L'applicazione di nuove tecnologie come la genomica e la comprensione delle relazioni filogenetiche ha permesso di suggerire che la multicellularità abbia seguito una traiettoria comune, a partire dalla cooptazione di geni legati all'aderenza. La creazione di questi canali ha consentito la comunicazione tra le cellule.
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