В научном Мире по другому и не бывает. Доброго времени суток дорогие друзья, подписчики, читатели и гости моего канала. В данной статье разберем чуть более подробнее, как появились эукариоты - одноклеточные организмы с наличием ядра. А так же проблемы их классификации. Сразу закручу интригу - проблемы с классификацией существуют до сих пор.
Все мы в первую очередь выпускники обычных школ. И те, кто хорошо помнят школьный курс биологии, так же должны помнить разделение организмов на "царства". Бактерии, грибы, растения и животные.
Однако "царства" эти, под давлением современной биологии, распадаются на составные части.
Да, мы и раньше учили, что если речь идет о царстве растений, то дальнейшая градация делится на отдел; отделы на классы; классы на порядки; порядки на семейства; семейства на рода; рода на виды.
Немного по другому подразделяются животные: тип - класс - отряд - семейства - роды - виды.
И для школьного возраста этого вполне достаточно. Тем более, что не все учащиеся впоследствии станут биологами или генетиками. Однако, все же стоит, для общего развития, знать, что в современной науке не все так однозначно и просто.
Само появление на свет первой эукариотической клетки вызвано всего скорее необходимостью в защите наследственной информации от внешнего воздействия. Просто у архей особо то нечего наследовать. Как в советском мультфильме "Остров сокровищ": "Труслив, глуп, жаден, характер скверный, не женат!" Ну что тут наследовать?
Для освещения данного вопроса необходимо сравнить оба типа клетки, а точнее их процесс размножения.
Прокариотическая и эукариотическая репликация сильно различаются с точки зрения местоположения, точности, затраченного времени, используемых ферментов и т.д. Основное различие между этими двумя заключается в том, что у прокариот репликация ДНК происходит в цитоплазме, тогда как у эукариот репликация ДНК происходит в ядре. Кроме того, у прокариот она происходит быстрее и точнее.
Для вскрытия ДНК и предотвращения негативной намотки используются ферменты геликаза и топоизомераза соответственно. У эукариот присутствуют множественные репликоны, ori-сайты и терминальные узлы. Репликация ДНК происходит медленнее (100 п.н./ с) и менее точна, чем у прокариот. ДНК-полимеразы α, β, ε помогают в репликации эукариот, а ДНК-полимераза γ помогает в репликации митохондрий. Фрагменты Оказаки короче (100-200 нуклеотидов) по сравнению с прокариотами. Растения, млекопитающие, грибы и протисты являются примерами эукариотических клеток, которые проходят более сложный процесс репликации. У них ядра связаны с мембраной и содержат несколько линейных молекул ДНК, расположенных в хромосомах.
Фрагменты Оказаки представляют собой короткие сегменты ДНК, синтезируемые на отстающей цепи во время репликации ДНК. У прокариот фрагменты Оказаки длиннее (1000-2000 нуклеотидов), а у эукариот фрагменты короче (100-200 нуклеотидов).
Репликация ДНК относится к процессу создания копии ДНК, чтобы ее можно было распределить по двум дочерним клеткам. Репликации не происходят одновременно во всей ДНК. ДНК разделена на несколько сегментов, в которых репликация ДНК происходит независимо. Наименьшая единица ДНК, в которой происходят независимые события репликации, известна как Репликон. Кроме того, репликация не инициируется случайным образом в любой момент, существует определенная последовательность азотистых оснований, при которой ДНК раскрывается, водородные связи между азотистыми основаниями разрываются, и начинается репликация. Этот процесс известен как Исток репликации.
Сами же прокариоты размножаются чаще всего бесполым путем: ДНК удваивается, и далее клетка делится в поперечной плоскости пополам. Каждая половинка получает один и тот же набор репликонов. В благоприятных условиях бактерии способны делиться каждые 20 минут; при этом потомство от одной клетки через трое суток теоретически имело бы массу 7500 тонн! К счастью, таких условий в принципе быть не может.
Эукариотические клетки содержат ядро, координирующее жизнедеятельность клетки, в котором находится наследственный аппарат организма, а также многочисленные немембранные и мембранные органоиды, выполняющие разнообразные функции. При репликации ДНК две дочерние клетки получают неодинаковый набор репликонов. Так же как не одинаково проходит процесс Истока репликации. Ну и конечный результат соответственно будет отличаться.
По сути прокариоты "клонируют" друг друга (изменчивость имеется, но крайне не спешная, да им она особо и не нужна), чего у эукариотов не происходит. Что собственно и стоит в основании последующей эволюции, упрощения-усложнения и естественного отбора у эукариот.
В прошлой статье я упомянул, что появлению органелл способствовали сначала возможный паразитизм, плавно перешедший в симбиотическое взаимодействие, некоторых бактерий. Как пример, более вероятное происхождение хлоропластов от цианобактерий.
Но мог быть и немного другой вариант. Например происхождение митохондрий от бактерий-симбионтов.
Никто ни на ком не паразитировал. Просто древние протоэукариоты не могли использовать кислород для генерации энергии, поэтому они вступили в симбиотическую связь с будущими митохондриями, захватив их в результате фагоцитоза. В результате эволюции они больше не могут существовать без клеток.
Фагоцитоз — это процесс, при котором специальные клетки (фагоциты) захватывают, поглощают и переваривают частицы, такие как бактерии, вирусы, мёртвые клетки и другие микроорганизмы.
Существует несколько вариантов деления домена эукариот на царства. Первыми были выделены царства растений и животных. Затем было выделено царство грибов, которые, по мнению большинства биологов, не могут быть причислены ни к одному из этих царств из-за биохимических особенностей. Также некоторые авторы выделяют царства протистов или простейших и хромистов. Некоторые системы насчитывают до 20 царств. По системе Томаса Кавалье-Смита, все эукариоты подразделяются на два монофилетических таксона (поддомена) — униконтов (Unikonta) и биконтов (Bikonta). Положение таких эукариот, как Collodictyon и Diphylleia rotans, на данный момент не определено.
И вот тут началась неразбериха. По вашему, кем являются водоросли? Конечно растения, скажете вы.
И да, ибо нет. Водоросли относят к протистам. К растениям относят лишь споровых, хвойных и цветковых представителей. Хотя по поводу споровых (палуны, хвощи, папоротники) - тоже ведутся серьезные диспуты.
Царство грибов тоже "трещит по швам". Так как дрожжи уже не считаются классическими грибами. И высока вероятность отнесения их к грибоподобным организмам царства протистов. О как! А возможно в будущем выделение нового царства эукариотического домена - лабиринтуломицетам (пока не царство, а лишь класс, но и это вопрос времени), к которому возможно будут относится и дрожжи.
Такая же неразбериха и в царстве животных. Непонятно, миксомикоты (клада слизевиков) - животные, протисты или грибы? Даже считать их многоклеточными или колониальными - вызывают споры.
Или например инфузория туфелька, которая со времен школьной парты считалась одноклеточным представителем царства животных, сегодня являются хищными нефотосинтезирующими свободнодвигающимися растениями.
Собственно и в одноклеточно-многоклеточных водорослях не всё "слава Богу". Та же багрянка или флоридея могут составить отдельное царство одноклеточных красных водорослей и отделиться от зеленых водорослей (пример: хламидомонада).
Даже альвеоляты претендуют на звание отдельного царства. Хоть они сейчас и входят в состав протистов, но разделение их на типы инфузорий, споровиков и динофлагеллят уже разрушает эту стройную концепцию. А нам уже известно, что инфузории выбиваются из этой среды. Если так дело дальше пойдет, то мы получим вместо единой группы альвеолят сразу три новых царства.
Причиной этому разделение самих протоэукариот на разные таксоны. Вероятно первые представители могли иметь признаки сразу всех типов. И лишь позднее разделить сферы своих влияний, получив значительные отличия друг от друга, по мере сужения их экологической специализации. И разделение это началось как раз на рубеже Орозирия и Статерия - 1,8 миллиарда лет назад.
И возможно продолжается до сих пор...
Если понравилась статья - ставьте лайк. Подписывайтесь на канал и жмите на колокольчик, что бы не пропускать новые выпуски. Оставляйте комментарии. Но соблюдайте вежливость. С вами автор канала "Страницы Земли".
