Skip to main content
Global

6.13: תרחיש אבולוציוני למקורם של תאים אוקריוטיים

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    208320

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

    כשאנחנו חושבים על איך התעוררו החיים, ואיך נראו האורגניזמים הראשונים, אנחנו עוברים לאזור שבו הנתונים מקוטעים והספקולציות משתוללות. אלה גם, מעיזים להזכיר לכם, אירועים שהתרחשו לפני מיליארדי שנים. אבל מכשולים כאלה לא אומר שאיננו יכולים להסיק מסקנות מעניינות, אם כי ספקולטיביות - קיימים נתונים רלוונטיים בנתונים הגנטיים של כל אורגניזם (הגנוטיפ שלו), במבנה התאים שלו ובאינטראקציות האקולוגיות שלהם. אלה נתונים שיכולים ליידע ולהגביל את הספקולציות שלנו.

    לתאי בעלי חיים אין דופן תא נוקשה; היעדרו מאפשר להם להיות טורפים פעילים, לנוע במהירות ולבלוע את טרפם בשלמותם או בחלקים מקרוסקופיים דרך פגוציטוזיס (ראה לעיל). הם משתמשים במערכות מורכבות "ציטושלד" ו"ציטומוסקולריות "כדי להניע התנהגויות לא חיוביות תרמודינמיות אלה (שוב, במידה רבה מעבר להיקף שלנו כאן). אורגניזמים עם דופן תא נוקשה אינם יכולים לבצע פונקציות כאלה. בהתחשב בכך שלחיידקים וארכיאה יש דפנות תאים, יתכן שקירות התא היו קיימים באורגניזם האבות המשותף. אבל זה מוביל אותנו לחשוב בצורה אנליטית יותר על טבעם של האורגניזמים המוקדמים ביותר ועל הדרך חזרה לאב הקדמון המשותף. דופן תא היא מבנה מורכב שהיה צריך להיבנות באמצעות תהליכים אבולוציוניים לפני שהוא יהיה שימושי. אם נניח שהאורגניזמים המקוריים התעוררו בסביבה ידידותית אוסמוטית, כלומר לא מאתגרת, אז ניתן היה ליצור דופן תא בשלבים, וברגע שהוא מתאים הוא יכול לאפשר לאורגניזמים שהחזיקו בו לפלוש לסביבות חדשות, מאתגרות יותר מבחינה אוסמוטית (לדלל) - כמו רוב הסביבות כיום.

    לדוגמה, תרחיש סביר אחד הוא שאבות אבותיהם של החיידקים והארכאים פיתחו קירות תאים במקור כסוג של הגנה מפני טריפה. אז מי היו הטורפים? איפה הם אבותיהם של האיקריוטים? אם כן, אנו עשויים להסיק שלאורגניזמים בשושלת האוקריוטית מעולם לא היה דופן תא, במקום שהיה להם אחד פעם אחת ולאחר מכן איבדו אותו. בתרחיש זה, התפתחות דפנות התא האוקריוטיות על ידי פטריות וצמחים מייצגת דוגמה לאבולוציה מתכנסת וכי מבנים אלה מקבילים (ולא הומולוגיים) לדפנות התא של פרוקריוטים (חיידקים וארכיאה).

    אבל עכשיו מתעוררת מורכבות, יש הרבה אורגניזמים אוקריוטיים, כולל חיידקים כמו האמבה, שחיים בסביבות מאתגרות אוסמוטית. איך הם מתמודדים עם תנועת המים לתאים שלהם? גישה אחת היא לשאוב באופן פעיל את המים הזורמים לתוכם בחזרה החוצה באמצעות אברון המכונה ואקום מתכווץ. מים מצטברים בתוך הוואקום המתכווץ, מבנה תחום קרום בתוך התא; ככל שהמים מצטברים, הריק המתכווץ מתנפח. כדי לגרש את המים, הוואקום מתחבר לקרום הפלזמה ונסחט החוצה על ידי התכווצות של מערכת ציטומוסקולרית. זה מתיז את המים מהתא. תהליך התכווצות הוואקום הוא תהליך פעיל, הוא כרוך בעבודה ודורש אנרגיה. אפשר לשער שכגון מערכת ציטומוסקולרית הייתה מעורבת במקור בטריפה, כלומר מאפשרת לתא להזיז את הממברנות שלו, להקיף ולבלוע אורגניזמים אחרים (פגוציטוזיס). הוואקום שהתקבל התמחה כדי לסייע בהרג ועיכול הטרף הנבלע. כאשר העיכול הושלם, הוא יכול להתמזג עם קרום הפלזמה כדי לפרוק את הפסולת, באמצעות "מערכת התכווצות" פסיבית או פעילה. מסתבר שהמערכות המולקולריות המעורבות בהנעת תנועת קרום פעילה קשורות למערכות המעורבות בחלוקת התא האוקריוטי לשניים במהלך חלוקת התא; מערכות שונות באופן מובהק ממה שמשתמשים בפרוקריוטים 187. אז מה בא קודם, מנגנוני חלוקת תאים שונים, שהובילו להבדלים בהתנהגות הממברנה, כאשר האחד הוביל לממברנה פעילה טורפת והשני שהוביל לממברנה פסיבית, אולי העדיף היווצרות דופן תא?

    תורמים וייחוסים