Loading [MathJax]/jax/output/HTML-CSS/jax.js
Skip to main content
Library homepage
 
Global

10.2: הכנת מטאזואנים

כאשר אנו עוברים מחישת מניין בין אורגניזמים מאותו סוג, אנו מגיעים למה שמכונה ביופילמים. אלו הן קהילות מיקרוביאליות, כגון הרובד שנוצר על השיניים שלך, ומורכבות ממספר סוגים שונים של אורגניזמים התלויים לעתים קרובות. בעוד שהעברת גנים אופקית עשויה להתרחש בין האורגניזמים השונים הללו, הם נשארים מובחנים ומולידים אורגניזמים הקשורים גנטית להוריהם.

הרמה הברורה הבאה של הארגון היא מה שנקרא אורגניזם קולוניאלי בדיד. באורגניזמים כאלה תאים בודדים מחוברים זה לזה, בדרך כלל דרך החומרים החוץ תאיים שהם מפרישים. הם משיגים יתרונות הקשורים לגודל גדול יותר (לדוגמה, הם עשויים להיות מסוגלים לשחות מהר יותר או להיות גדולים מכדי לבלוע בקלות) אך יתרונות אלה מוגבלים על ידי העובדה שהתאים הבודדים שומרים על האינדיבידואליות שלהם. יתר על כן, באורגניזם קולוניאלי טהור, כל תא בתוך המושבה שומר על יכולתו להתרבות באופן עצמאי, מינית או א-מינית. בעבר הצגנו את המונחים סומה לתאי הגוף המתרבים באופן א-מיני ואחראים על צמיחתו ותיקונו של האורגניזם, וקו הנבט, התאים האחראים לייצור הדור הבא של האורגניזמים. באורגניזם קולוניאלי גרידא, כל התאים הם תאי נבט פוטנציאליים. אין מערכת מרכזית לתיאום התנהגות.

אז אולי נשאל, מהו השלב הבא באבולוציה של אורגניזם רב-תאי משולב באמת, כזה עם סומה וקו נבט? נראה כי היו מספר נתיבים לרב-תאיות: למשל לבעלי חיים, צמחים ופטריות נראה שלכולם יש אסטרטגיות עצמאיות (שושלות). אנו יכולים להשתמש באורגניזמים מודרניים כבית חיה מודרני כדי להמחיש אסטרטגיות אלה 310. אין בכך כדי לטעון כי כל אחד מייצג אבות אמיתיים, כולם אורגניזמים מודרניים, המותאמים היטב לסביבתם הנוכחית ולתוצאה של ההיסטוריה האבולוציונית שלהם. אף על פי כן הם התמודדו עם היבטים שונים של תיאום ובידול רב-תאי בדרכים מעניינות.

imageedit_2_2233949180.png

איור 10.2.1: דיקטיוסטליום המציג התנהגות צבירה. תמונה מתוך ויקימדיה Commons ("צבירת דיקטיוסטליום" מאת ברונו בקולומבוס - עבודה משלו. מורשה תחת נחלת הכלל באמצעות ויקימדיה Commons - http://commons.wikimedia.org/ ויקי/קובץ: Dictyostelium_aggregation.jpg)

שקול את עובש הרפש האוקריוטי דיקטיוסטליום דיסקוידאום. תבניות רפש סלולריות חיות באדמה ואוכלות חיידקים - הן טורפים חד-תאיים. רוב הזמן הם תאים קטנים, דמויי אמבה, הפלואידים. עם רעב הם יכולים לעבור תהליך צבירה דרמטי. צבירה מופעלת על ידי שחרור מתאים בודדים של פולסים של אדנוסין מונופוספט מחזורי (cAMP); תהליך מקביל לחישת מניין בחיידקים (ראה לעיל). התוצאה היא שתאים בודדים מתחילים לנדוד במעלה שיפוע הריכוז cAMP, שם הם מקיימים אינטראקציה ודבקים זה בזה. קבוצות תאים מייצרות יותר cAMP המוביל להיווצרות אגרגטים תאיים המכונים שבלולים המכילים בין 10,000 ל -100,000 תאים נפרדים. שבלולים נודדים בצורה מתואמת. בסופו של דבר שבלול יעצור את נדידתו ויתחיל בתהליך המכונה בידול, תהליך כרוך בשינויים בביטוי הגנים ובהתנהגות התאית. חלק מתאי הקליע מתמיינים ליצירת תאי גבעול. ההתארכות המתואמת של תאי הגבעול הללו מרימה את שאר "גוף" הקליע לאוויר. התאים שאינם גבעולים מתמיינים ליצירת נבגים, תאים כמו המתמידים השקטים שהזכרנו לעיל. כאשר הם משוחררים לאוויר, הנבגים מפוזרים באופן נרחב, ואם הם נוחתים בסביבה מתאימה, הם יכולים להמשיך וליצור אמבות חד תאיות.

עד עכשיו אולי תוכל ליצור תרחיש סביר כדי להסביר בדיוק כיצד התנהגות ההקרבה העצמית של תאי גבעול אפשרית. התשובה טמונה בכושר כולל. מטרת השבלול והגבעול היא לאפשר לתאי Dictyostelium לברוח מסביבה עוינת וליישב סביבות חדשות ומסבירות פנים יותר. למעשה, במספר מקרים הנבגים נושאים עימם חיידקים המחסנים את סביבתם החדשה; אלה חיידקים שהאמבה יכולה לאכול. עובש הרפש יכול להיחשב לחקלאי חיידקים נודדים 311. מכיוון שתאי אמבואידים דיקטוסטליום בודדים אינם יכולים לנדוד רחוק, רוב התאים בכל אזור מסוים, כלומר התאים המשלבים ליצירת שבלול, עשויים להיות קשורים זה לזה באופן הדוק - הם חלק משיבוט. ההקרבה של תאי הגבעול מופצת יותר מהסיכוי המוגבר שתאי הנבגים ישרדו וייצרו הרבה צאצאים. כמובן שיש סכנה שחלק מהתאים יתפוגגו (באמצעות מוטציה) וירמו את המערכת. כלומר, הם ימנעו מלהפוך לתאי גבעול. רמאות כזו נצפתה בדיקטיוסטליום מסוג פראי ורמאות היא אתגר העומד בפני כל המערכות הרב-תאיות. ישנן מספר אסטרטגיות המשמשות לדיכוי רמאים, בדרך כלל הן דומות לאלו המנוצלות בהקשר של חישת מניין 312.

אורגניזם המציג סוג מובהק של התנהגות בידול הוא החיידק Caulobacter crescentus. בתנאים מסוימים הוא ייצר סוג תא מובהק, תא גבעול, הנצמד למשטח. זה יכול להתחלק כדי לייצר תאי שחייה שיכולים לנדוד משם וליישב משטחים חדשים. תא הגבעול יכול להמשיך לייצר תאי שחייה, ותאי השחייה יכולים להתיישב ולהפוך לתאי גבעול. C. crecentus הקימה שני סוגי תאים שונים שנועדו לנצל שתי סביבות נפרדות.

תורמים וייחוסים