Теории за клетъчна еволюция

Теориите за клетъчната еволюция са обяснения, които се опитват да разберат кога и как се появяват клетките. Обикновено те се отнасят до еукариотни клетки, т.е. тези, които имат ядро, разделено от клетъчна мембрана, където те съдържат генетичния материал.

За разлика от прокариотните клетки, които са по-прости и се появяват преди около 3700 милиона години на Земята, еукариотните клетки са много по-сложни, по-големи и по-нови.

Тъй като еукариотните клетки са в основата на повечето живи същества, като растения и животни, са разработени няколко теории за техния произход и защо са се появили.

Развитие на първите клетки

Първите клетки са се появили преди поне 3700 милиона години, около 750 милиона години след формирането на Земята. Въпреки че не знаем със сигурност как се появиха първите клетки, знаем много добре как са се развили.

Една от най-възприетите теории за формирането на първите клетки е следната: като се имат предвид атмосферните условия на примитивната Земя, отделянето на енергия може да произведе органични молекули, за да се образуват спонтанно.

Това е доказано от експериментите на Стенли Милър през 50-те години, когато той успява да създаде органични молекули от водород, метан и амоняк.

По-късно се образуват първите сложни органични молекули (наричани още макромолекули). В някакъв момент в еволюцията на тези молекули, първият е бил в състояние да се възпроизведе, използвайки материали от своята среда. Той е роден, после, за първи път, клетка.

Първоначално тези първи клетки могат да се възпроизвеждат свободно, предвид липсата на конкуренция за използваното гориво. Тъй като обаче броят им се увеличи значително (именно поради липсата на конкуренция), скоро клетките трябваше да станат по-сложни, за да продължат да се възпроизвеждат. Така започна процесът на еволюция.

Видове клетки и тяхното развитие

В продължение на много години се смяташе, че има само два типа клетки, прокариоти (което буквално означава "без ядро") и еукариоти, по-сложни и по-късно. Но през последните два века те идентифицират друг тип клетки, които не се вписват в характеристиките на другите две.

Тези клетки са известни още от 90-те години на миналия век като "археи", което буквално означава "старите". По този начин днес се използва класификационна система от три области: Archaea, Bacteria и Eucaria.

Археидни клетки

Археите (известни още като Аркеас) са клетки без ядро, много сходни с бактериите, но с определени характеристики, които са ги накарали да се считат за независими организми.

Подобно на останалите клетки, те са микроскопични организми. Клетъчната му стена е много устойчива, което им позволява да живеят в екстремни среди (дори в астероиди в космоса, без защита на всякакъв вид атмосфера).

Диетата им също е много различна, тъй като те се възползват от неорганични съединения като водород, въглероден диоксид или сяра вместо кислород.

Прокариотни клетки (бактерии)

Прокариотните клетки са най-простите сред трите вида. Те имат само клетъчна мембрана, която обгражда вътрешността на клетката. Отвътре можем да намерим генетичния материал, окачен вътре в цитоплазмата, както и някои рибозоми (органелите, които генерират енергия вътре в клетката).

Прокариотните клетки, въпреки че са от много различни видове, са класифицирани като бактерии. За да могат да се адаптират към околната среда по-ефективно, много от тях имат други добавки, като флагела за свободно движение или лепкава стена, капсулата, която им позволява да се придържат към други организми.

Еукариотни клетки

Еукариотните клетки са най-сложните и най-големите от трите вида. Те се различават от прокариотите и археите, главно по това, че имат ядро, където съхраняват ДНК. В допълнение, те имат няколко вида клетъчни органели, които им позволяват да изпълняват различни видове функции.

Еукариотните клетки са в основата на целия сложен живот, който съществува на Земята. Поради това учените изучават техния произход в продължение на много десетилетия и са се развили наречени Ендосимбиотична теория на клетъчното развитие.

Ендосимбиотична теория на клетъчната еволюция

Еукариотните клетки са много по-развити от археите или бактериите. Само преди няколко десетилетия бе намерено задоволително обяснение за неговата поява: ендосимбиотичната теория.

Тази теория се основава на приликите между митохондриите и хлоропластите на еукариотните клетки с бактериите, както по форма, така и по форма.

Затова учените, които го защитават, предлагат в някакъв момент в еволюцията голяма клетка да абсорбира бактерия и да я използва за извличане на необходимата енергия за оцеляване и възпроизвеждане.

Абсорбираните бактерии, от друга страна, придобиват по-големи вероятности за напускане на потомство, както и по-голяма сигурност, като са в по-голяма клетка. Следователно имаше симбиотична връзка; оттук и името на теорията.

След милиони години на еволюция, митохондриите и хлоропластите, които са били независими бактерии, са се специализирали. Следователно те вече не могат да оцелеят извън клетката.

Доказателства за ендосимбиотична теория

В ежедневния език ние използваме думата "теория", за да опишем мнение, което не се основава на факти. В света на науката обаче теорията е обяснение за явление, потвърдено от експерименти и наблюдения.

Теорията на ендосимбиотиците не е изключение. Няколко улики ни навеждат на мисълта, че това е начинът, по който дойдоха животните и растителните клетки. Някои от тези доказателства са следните:

• Митохондриите и хлоропластите имат своя собствена ДНК → Тези два вида органели са единствените, които имат ДНК в тяхната цитоплазма, отделени от основната ДНК на клетката.
• И двете органели се възпроизвеждат самостоятелно → Тъй като те имат собствена ДНК, хлоропластите и митохондриите могат да се репликират независимо от клетката и да направляват собственото си разделение.
• Те имат клетъчна мембрана → За разлика от останалите органели в клетката, както митохондриите, така и хлоропластите имат двойна клетъчна мембрана, която ги отделя от останалите. Този тип мембрана също присъства в бактериите.