معلومة

هل هناك كائنات وحيدة الخلية تطورت من كائنات متعددة الخلايا؟

هل هناك كائنات وحيدة الخلية تطورت من كائنات متعددة الخلايا؟


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

أقرأ هذه الورقة حول الخلايا السرطانية المعدية في البطلينوس (Metzger وآخرون 2015) وكنت أتساءل عما إذا كان هناك أي كائنات وحيدة الخلية موجودة اليوم يشتبه في أنها انحدرت من كائن متعدد الخلايا

سؤالي مختلف عن هذا السؤال لأنني لا أسأل عن السرطان على وجه التحديد بل عن الكائنات وحيدة الخلية التي تتطور من الكائنات متعددة الخلايا بشكل عام.


أود أن أعتبر خلايا هيلا مثالاً على كائن حقيقي النواة وحيد الخلية تطور من البشر. يمكن أن يعيش بشكل مستقل ويتكاثر داخل لوحات زراعة الخلايا ، ولكن لا يمكنه البقاء على قيد الحياة في البرية.

خلايا هيلا ، كما في مثالك ، خلايا سرطانية ، في هذه الحالة بالتحديد خلايا سرطان عنق الرحم البشرية. تم نشرها كخط خلية خالدة ، وتطابق تمامًا خصائص النسخ المتماثل لخطوط الخلايا حقيقية النواة عند نشرها في المختبر.

يمكن اعتبار أن خلايا هيلا هي في الواقع نوع من الكائنات الحية أحادية الخلية حقيقية النواة لا تختلف عن S. cerevisiae، حيث يتم استخدامها على نطاق واسع في التجارب التي تنطوي على خلايا شبيهة بالبشر.

كما قال WYSIWYG في التعليقات ، قام بعض علماء الأحياء بتعيين الاسم ذي الحدين هيلاكيتون جارتليري إلى الخلايا (وإن كان ذلك مع بعض الجدل).


مستوحاة من إجابةMarchHo ، جئت أفكر في السرطان المعدي الذي يهاجم شياطين تسمانيا - مرض ورم وجه الشيطان - والذي يجب أن يقدم مثالًا مشابهًا جدًا للمحار في سؤالك. لا أعتقد أنه قد تم إعطاؤه اسمًا للأنواع ، ولكن بالنسبة لمعظم الأغراض ، فإنه يعمل كنوع مستقل. يعيش هذا "الكائن الحي" كطفيلي على شياطين تسمانيا ، ولكنه نشأ من ورم سرطاني في شيطان تسمانيا الفردي. ربما يمكنك المجادلة بأنها ليست وحيدة الخلية ، لأنها تتطور إلى أورام ، لكنها على الأرجح تنتشر كخلايا مفردة وأظن أن الخلايا تعمل ككيانات مستقلة. ومع ذلك ، لا أعرف ما يكفي عن المرض لأقول حقًا ما إذا كان على سبيل المثال تتمايز الخلايا في الأورام إلى أنواع مختلفة. ينتشر السرطان عن طريق اللدغات ، ويصيب فقط شياطين تسمانيا (انظر http://www.tassiedevil.com: المرض). يبدو أن هذا المرض هو واحد من ثلاث حالات معروفة فقط من السرطانات المعدية (أيضًا في الكلاب والهامستر) ، ولكن ربما تكون هذه 4 حالات الآن إذا كانت المحار حالة مماثلة).


(صورة من ويكيبيديا)


تطور أنواع الخلايا المختلفة في الكائنات متعددة الخلايا

التطور يفضل الكفاءة. نظرًا لأن الكائنات الحية تتنافس على مساحة المعيشة والطعام والأصحاب ، فمن المرجح أن تترك الكائنات الحية التي تعد منافسًا أفضل ذرية ناجحة. يؤدي تقسيم العمل إلى الكفاءة في الكائنات الحية كما هو الحال في المجتمع ، وبالتالي ، تطورت أنواع مختلفة من الخلايا في الكائنات متعددة الخلايا.

نظرًا لأن تعدد الخلايا شديد التكيف ، فقد طورته كل من النباتات والحيوانات والفطريات بشكل مستقل. تنافس الأعضاء متعدد الخلايا في كل مملكة بشكل أكثر نجاحًا من خلال تكاثر النسل بخلايا خاصة واقية أو هضمية أو عصبية.

تطور الحياة متعددة الخلايا

هناك نظريات مختلفة حول كيفية تطور الحياة متعددة الخلايا. قد يكون التكافل ، تقاسم الموارد كما هو الحال في الأشنات ، قد أدى إلى الاندماج ، وفقًا لنظرية واحدة. تقترح النظرية التخليقية أن الخلايا طورت نوى متعددة ، ثم قسمت كل نواة بأغشية إلى خلايا منفصلة

ومع ذلك ، فإن النظرية الاستعمارية هي النظرية التي يفضلها معظم علماء الأحياء. يشيرون إلى المستعمرات الفعلية للكائنات وحيدة الخلية كدليل على المفهوم. تعيش Eudoria في مستعمرات تصل إلى 128 خلية. هم ، والعديد من الأنواع الاستعمارية الأخرى ، دليل على أن الكائنات أحادية الخلية ازدهرت من خلال التجمع معًا. لا تزال هذه الكائنات غير متعددة الخلايا ، لأنه لا يوجد تمايز في الوظيفة بين المستعمرين ، ولا تقسيم للعمل. تتصرف كل خلية تمامًا كما تتصرف الخلية المجاورة لها.

فولفوكس هو طحلب يعيش في مستعمرة كروية مجوفة في الماء. إنه يحتوي على خلايا لا جنسية ، وكذلك خلايا تنقسم وتتكاثر ، تمامًا كما تفعل الحيوانات. بمجرد إنشاء مستعمرة ابنة ، تنضج داخل كرة فولفوكس المجوفة ، والتي تنفتح بعد ذلك (في الواقع) لتلدها.

بالنسبة إلى عالم الأحياء ، فإن الكائن الحي متعدد الخلايا لديه خلايا ذات وظائف مختلفة ، تشترك جميعها في نفس المادة الجينية. لذلك ، فإن مجرد مجموعة من الخلايا المتشابهة ليست متعددة الخلايا.

قد تكون شوانوفلاجيلات هي الخطوة الأولى في تطور الحيوانات متعددة الخلايا بأنواع مختلفة من الخلايا. أحادي الخلية ، يعيشون في مستعمرات تحت الماء. يتشبثون بالصخرة ويستخدمون السوط الذي يشبه السوط لجذب فريسة في دوامة مائية. ومع ذلك ، فإن مستعمراتهم ليست كائنًا حيًا واحدًا ، لأنه لا يوجد تخصص ، إنها كل خلية لنفسها.

الإسفنج هي حيوانات متعددة الخلايا. يتكاثرون جنسيا. ومع ذلك ، إذا تم قطع بعض قطع الإسفنج ، فيمكن لكل منها أن تتحد وتعيش. وذلك لأن الإسفنج ليس له أعضاء ، ولا يوجد كبد أو قلب ليتم تدميره.

بالإضافة إلى ذلك ، فإن العديد من خلايا الإسفنج مرنة ، على الرغم من تمايزها. يمكنهم تغيير الأدوار والمواقف. لا يحتوي الإسفنج على أنسجة مثل الحيوانات الأخرى. نوع واحد من الخلايا الإسفنجية هو في الأساس أسوط خيشومية.

ربما كان Ediacarans الحيوانات الأولى. لا يعرف الكثير عنهم. يعتقد العلماء أن بعض الإدياكاران شكل نوعًا من الأكياس الفضفاضة حول الماء والطحالب ، وعاشوا على الطعام الذي امتصوه من البحر ، بمساعدة الطحالب التكافلية. لقد أتوا في أشكال أخرى أيضًا.

اختفت في الغالب في بداية العصر الكمبري. ربما حصلت الحيوانات المفترسة على هذه المخلوقات البطيئة. ربما كانوا خارج المنافسة. ربما كانت هناك كارثة عالمية.

منذ حوالي 530 مليون سنة ، يبدو أن تنوع الحياة الحيوانية قد انفجر. مثل الطفل الذي يتعلم القراءة بكفاءة ، ثم فجأة يكتسب القدرة على الوصول إلى كل المعارف ، بدأت الحياة تأخذ أشكالًا لا حصر لها ، أو هكذا يبدو. كان تشارلز داروين نفسه قلقًا حيال ذلك ، معتقدًا أن الانفجار المفاجئ يمكن اعتباره حجة ضد التشكيل الدقيق للحياة عبر الأجيال التي وصفتها نظريته.

بالطبع ، استغرق الانفجار الكمبري العديد من الأعمار ، لكنه كان قصيرًا في الوقت الجيولوجي. هناك العديد من التفسيرات المقدمة للانفجار الكمبري ، بما في ذلك ، على سبيل المثال ، أنه مجرد وهم. يقول بعض العلماء إنه كان هناك أنواع قبل الانفجار أكثر مما ندركه ، وبالتالي فإن الزيادة ليست كبيرة كما تبدو.

تفسير آخر محتمل ، مع ذلك ، هو أن انتشار الكائنات متعددة الخلايا قد مكّن كل نوع جديد من التنافس بشكل أكثر شراسة ، وبالتالي زاد بشكل محموم من سباق التسلح بين الكائنات الحية المتنافسة ، مما تطلب من كل منها التنافس أو التخصص أو الموت.

الكائنات متعددة الخلايا قادرة على حماية نفسها بشكل أفضل من الحيوانات المفترسة. يتنافسون بنجاح أكبر على مساحة المعيشة. فهي أكثر كفاءة وأفضل تكيفًا بشكل عام. لذلك ، أنتج التطور كائنات متعددة الخلايا أكثر وأكثر تنوعًا بخلايا أكثر تخصصًا.

سمح تطور أنواع مختلفة من الخلايا لعشب البحر بترسيخ نفسه في قاع المحيط ، وسمح للحيوانات البرية بزراعة أصداف واقية ، ونباتات لتنمية الجذور ، ونمو أدمغة الرئيسيات.


شاهد العلماء طحالب وحيدة الخلية تتطور إلى كائن متعدد الخلايا

يعلم معظمنا أنه في مرحلة ما من تاريخنا التطوري منذ حوالي 600 مليون سنة ، تطورت الكائنات وحيدة الخلية إلى حياة متعددة الخلايا أكثر تعقيدًا.

لكن معرفة حدوث ذلك ورؤيته يحدث في الوقت الفعلي أمامك أمر مختلف تمامًا تمامًا.

وهذا هو بالضبط ما شاهده باحثون من معهد جورجيا للتكنولوجيا وجامعة مونتانا - والتقطوه في اللقطات المذهلة ذات الفاصل الزمني أدناه.

استغرق التطور 50 أسبوعًا فقط ، وتم إطلاقه من خلال إدخال حيوان مفترس بسيط.

التقط الفريق تسعة مقاطع فيديو بفاصل زمني مدتها 14 ثانية للانتقال ، والتي يمكنك عرضها في قائمة التشغيل هذه:

في هذه التجربة المذهلة ، كان الفريق يحاول معرفة بالضبط ما الذي دفع الكائنات أحادية الخلية لتصبح متعددة الخلايا طوال تلك السنوات الماضية.

إحدى الفرضيات هي أن الافتراس هو الذي يمارس ضغطًا انتقائيًا على الكائنات وحيدة الخلية ، مما يجعلها أكثر تعقيدًا.

لاختبار صحة هذا في المختبر ، أخذ الفريق بقيادة عالم الأحياء التطوري ويليام راتكليف ، مجموعات من الطحالب الخضراء وحيدة الخلية كلاميدوموناس رينهاردتي.

ثم وضعوا مفترسًا وحيد الخلية يغذي المرشح في المزيج ، Paramecium tetraurelia وشاهدوا ما حدث.

بشكل لا يصدق ، شاهد الباحثون أنه في غضون 50 أسبوعًا فقط - أقل من عام - تطورت مجموعتان من أصل خمسة مجموعات تجريبية من الكائنات وحيدة الخلية إلى حياة متعددة الخلايا.

"هنا نظهر ذلك من جديد يمكن أن تتطور أصول تعدد الخلايا البسيطة استجابةً للافتراس "، كتب الفريق في ورقتهم.

خمسون أسبوعًا هي غمضة عين نسبيًا على مقياس التطور. بالنسبة للطحالب ، كانت أطول قليلاً - 750 جيلًا. لكن هذا لا يزال مثيرًا للإعجاب عندما تعتقد أنها طورت دورات حياة جديدة تمامًا.

أن تكون قادرًا على مشاهدة شيء كهذا ليس أمرًا مثيرًا للدهشة فحسب ، بل إنه يشير أيضًا إلى أن الافتراس كان من الممكن أن يلعب دورًا ما في جزء على الأقل من تطور تعددية الخلايا.

ليس هذا فقط ، ولكن الكائنات متعددة الخلايا الناتجة كانت متنوعة بشكل لا يصدق. تمامًا كما تتوقع في التطور الطبيعي.

كتب الفريق في ورقتهم البحثية: "يوجد تباين كبير في دورات الحياة متعددة الخلايا المتطورة ، مع اختلاف عدد الخلايا وحجم الانتشار بين العزلات".

"تظهر فحوصات البقاء أن الصفات متعددة الخلايا المتطورة توفر حماية فعالة ضد الافتراس."

تم نشر البحث في التقارير العلمية والورق الكامل متاح مجانًا.


علماء الأحياء التطوريون يجعلون الحياة متعددة الخلايا تتطور في المختبر

الانتقال التطوري بين الكائنات وحيدة الخلية والحياة متعددة الخلايا كما نعلم استغرق الأمر عدة مليارات من السنين ليحدث في الطبيعة ، ولكن تحت ضغط اصطناعي ، تمكن علماء الأحياء التطورية من تحقيق ذلك في 60 يومًا.

أصبحت الخميرة أحادية الخلية كائنات متعددة الخلايا ، وهي خطوة حاسمة لتطور الحياة ، من الطحالب والبكتيريا إلى أشكال الحياة الأكثر تعقيدًا. في حين أن هذا لا يكرر ما حدث في التحولات ما قبل التاريخ ، إلا أنه يمكن أن يساعد علماء الأحياء التطورية في الكشف عن المبادئ التي وجهتهم.

في الدراسة الجديدة التي نشرت في 17 يناير في وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم، قام باحثون بقيادة عالما الأحياء التطوريين مايكل ترافيسانو وويليام راتكليف من جامعة مينيسوتا بزراعة الخميرة وخمائر # 8217s في قوارير من المرق الغني بالمغذيات.

كان البروتوكول التجريبي بسيطًا للغاية: مرة واحدة في اليوم ، قاموا بهز القوارير ، وإزالة الخميرة التي استقرت في القاع واستخدموها لبدء ثقافات جديدة. تُركت الخميرة الحرة العائمة وراءها ، بينما تجمعت الخميرة في كتل ثقيلة متساقطة نجت لتتكاثر. في غضون أسابيع قليلة ، كانت خلايا الخميرة الفردية لا تزال وحيدة الخلية ، لكنها تتجمع معًا. بعد شهرين ، توصلوا إلى ترتيب دائم. تطورت كل سلالة لتصبح متعددة الخلايا ، وتعرض جميع خصائص أشكال الحياة المعقدة.

تتعاون الخلايا ، وهذا التعاون يفيد جميع الخلايا المعنية. لقد أعطوا كائنًا أحادي الخلية سببًا ليصبح متعدد الخلايا ، وأثبتوا أن هذا ما حدث تجريبيًا. يمكن أن يحدث التطور السريع في الطبيعة ، يجب فقط اكتشافه.

تم تصميم التعددية الخلوية عن طريق الانتقاء الاصطناعي ، ولكن لا يوجد سبب لعدم حدوث ذلك في الطبيعة.


هل هناك كائنات وحيدة الخلية تطورت من كائنات متعددة الخلايا؟ - مادة الاحياء

كان الانتقال من الميكروبات وحيدة الخلية إلى تعدد الخلايا خطوة كبيرة في تطور الحياة على هذا الكوكب ، ولكن بقدر ما تبدو هذه الخطوة التطورية شاقة ، فإنها لم تحدث مرة واحدة فقط. تعتبر النباتات والفطريات والحيوانات وأنواع مختلفة من الطحالب اليوم من نسل انتقالات منفصلة إلى الحياة متعددة الخلايا.

كل هذه التحولات من نمط حياة الخلية الواحدة إلى التعددية الخلوية حدثت في الماضي البعيد جدًا ، فكيف يمكننا معرفة أي شيء عنها؟ اتضح أنه ليس من الصعب العثور على أمثلة حية وحديثة توازي بشكل وثيق التحولات التطورية الجسيمة التي أدت إلى الحيوانات والنباتات والفطريات. يوجد الآن على الأرض كائنات بدائية متعددة الخلايا تشبه ، من نواح كثيرة ، أول مخلوقات متعددة الخلايا كانت موجودة قبل مليار سنة. يستخدم الباحثون هذه الكائنات الحية لفهم أنواع التغييرات الجينية اللازمة لتحويل كائن وحيد الخلية إلى كائن متعدد الخلايا.

نشرت مجموعة في جامعة أريزونا دراسة لمجموعة واحدة من هذه الكائنات المدهشة ، وهي الطحالب الخضراء فولفوسين. المدهش في هذه المجموعة من الطحالب هو أنه يمكنك العثور على مجموعة من التطور متعدد الخلايا في أنواع الطحالب وثيقة الصلة. هناك أنواع تشكل مجموعات بسيطة من أربع خلايا متطابقة ملتصقة ببعضها البعض ، وأخرى تشكل كرات من 32-64 خلايا ليست متطابقة تمامًا مع بعض الوظائف المتخصصة ، حتى كائنات حية متعددة الخلايا كاملة النضج تحتوي على 50000 خلية عالية التخصص ، بما في ذلك الخلايا الجرثومية الإنجابية. إن تطور تعددية الخلايا ليس حدثًا غير قابل للاسترداد من ماض بعيد بشكل لا يمكن تصوره ، إنه شيء يمكننا ملاحظته والتلاعب به واختباره في المختبر اليوم.

مع توفر العديد من الأنواع المختلفة من الطحالب الخضراء بمستويات متفاوتة من التطور متعدد الخلايا ، تمكن باحثو الولايات المتحدة في ولاية أريزونا من وضع جدول زمني لتطور سمات معينة للطحالب متعددة الخلايا. لقد فعلوا ذلك عن طريق معايرة اختلافات الحمض النووي بين الأنواع ذات الأحافير المؤرخة تمامًا: يوفر الحمض النووي مقياسًا زمنيًا نسبيًا ، نظرًا لأنه كلما زادت اختلافات الحمض النووي بين الأنواع ، كلما طال الوقت منذ تباعد سلالاتها ويمكن مطابقة هذا المقياس الزمني النسبي مقابل مؤرخ. الحفريات التي تظهر متى بدأت تظهر أنواع رئيسية جديدة من الطحالب متعددة الخلايا.

هذا جزء من الخط الزمني الذي توصل إليه الباحثون:

منذ 223 مليون سنة ، بدأ نوع من الطحالب الخضراء وحيدة الخلية في تكوين تجمعات من الخلايا ملتصقة ببعضها البعض بواسطة غراء من البروتينات والسكريات المفرزة (ويمكننا أن نرى الأنواع التي تفعل ذلك اليوم).

قبل 200 مليون سنة ، بدأ معدل انقسام الخلايا وراثيًا. على عكس الكائنات وحيدة الخلية ، التي تتكاثر كلما كانت البيئة المحيطة مناسبة ، بدأت الطحالب متعددة الخلايا الجديدة بالتحكم في عدد الخلايا الوليدة التي تنتجها بالضبط. هذه خطوة حاسمة نحو إنشاء مخطط جسم متعدد الخلايا بأبعاد يتم التحكم فيها وراثيًا.

3) بعد ما يقرب من 10 ملايين سنة ، بدأت خلايا بعض أنواع الطحالب متعددة الخلايا في توجيه سوطها الشبيه بالسوط في نفس الاتجاه ، بحيث تعمل كل الأسواط معًا للتحكم في اتجاه السباحة للكائن الحي.

قبل 100 مليون سنة ، أنشأت بعض أنواع الطحالب خلايا جرثومية تناسلية منفصلة ، ومنذ ذلك الحين ، طورت أنواع مختلفة من طحالب فولفووسين المزيد من الخلايا ذات الوظائف المتخصصة للغاية.

إحدى سمات هذا المقياس الزمني هي أن الابتكارات الرئيسية تحدث بشكل متقطع. اقترح الباحثون أن هذه الأحداث الكبرى تزامنت مع اختراع طرق جديدة لحل النزاعات بين الخلايا الفردية في الكائن الحي: بعبارة أخرى ، كان على الخلايا المستقلة سابقًا أن تتعلم كيف تكون متحضرة. تعمل الميكروبات وحيدة الخلية بشكل جيد جدًا كأفراد. يجب التخلي عن بعض هذه الفردية من أجل الصالح العام عندما تربط الخلايا مصيرها التطوري معًا ككائن واحد متعدد الخلايا. أحد الأمثلة الرئيسية على حل النزاعات هو تطور الحدود الجينية لانقسام الخلايا: للحصول على خطة جسم متماسكة متعددة الخلايا ، لا يمكن للخلايا الفردية أن تنقسم فقط مع التخلي ، كما تفعل البكتيريا. عندما تهرب الخلايا من هذه الضوابط الجينية عند الانقسام عند البشر ، تصاب بالسرطان.

يعد تطور الكائنات متعددة الخلايا خطوة تطورية رئيسية. في تاريخنا (تاريخ الحيوانات) ، ضاعت كيف حدثت هذه الخطوة في مكان ما في التاريخ العميق. ومع ذلك ، فقد حدث تطور تعدد الخلايا مرارًا وتكرارًا ، وفي حالة طحالب فولفوسين ، يمكننا دراسة هذه الخطوة التطورية الرئيسية في المختبر.

انضم إليّ غدًا ، هنا في Adaptive Complexity ، لليوم 19 من 30 يومًا من تطور المدونات لأن العلم حي وبصحة جيدة. كل يوم سأدوّن حول مقال متعلق بالتطور نُشر في عام 2009.

هل أنت مدون وتريد الانضمام؟ إليك الطريقة.

صورة الصفحة الأولى من فولفوكس أوريوس بقلم الدكتور رالف واجنر ، بإذن من ويكيميديا ​​كومنز ، نُشر بموجب رخصة التوثيق الحرة GNU.

مرحبًا بكم في Adaptive Complexity ، حيث أكتب عن علم الجينوم وبيولوجيا الأنظمة والتطور والعلاقة بين العلم والأدب ،


معهد بحوث الخلق

تدعي العناوين الرئيسية الأخيرة ، & ldquo شهد العلماء طحالب وحيدة الخلية تتطور إلى كائن متعدد الخلايا. لم يتم إنشاء كائن حي جديد متعدد الخلايا ، ولم يلاحظ أي تطور حقيقي.

تتمثل إحدى العقبات الرئيسية في القصة الكبرى للجزيئات في تطور الإنسان في كيفية انتقال الحياة لأول مرة من الكائنات أحادية الخلية إلى الكائنات متعددة الخلايا. النباتات والحيوانات أنظمة معقدة من الخلايا المتشابكة التي تشكل الأنسجة والبنى والأجسام بأكملها. كيف يمكن لمخلوقات مثل البكتيريا أو الطحالب أن تجعل العقبة التطورية الكبرى في كائنات معقدة متعددة الخلايا؟ لا يوجد دليل على حدوث ذلك في سجل الحفريات ولا نرى هذا النوع من الأشياء يحدث الآن.

على الرغم من عدم جدوى النموذج التطوري لشرح بيانات العالم الحقيقي ، فإن العلماء الذين يرفضون الله سوف يتشبثون فعليًا بأي ظواهر طبيعية ثم يضعون بعض التحريف الغريب عليها لدعم نموذجهم. هذا هو الحال مع دراسة جديدة تنطوي على نوع أحادي الخلية من الطحالب يسمى كلاميدوموناس رينهاردتي. يوجد هذا النوع من المخلوقات عادة كسباح حر في المياه العذبة أو المالحة بمساعدة اثنين من السوط (ذيول تشبه السوط). ومع ذلك ، فهو معروف أيضًا بقدرته على تكوين طبقة هلامية ثم يتكتل مع خلايا الطحالب الأخرى لتشكيل مجموعات صغيرة من الخلايا تسمى Palmelloids. 2 هذا السلوك المتكتل هو استجابة تكيفية تنشأ نتيجة تفاعلها مع بيئتها.

في عام 2006 ، اكتشف العلماء ذلك C.reinhardtii ستشكل هذه العناقيد عند تربيتها باستخدام rotifer و mdas ، كائن مجهري آخر يحب أكلها. 2 إن التجمع معًا يساعدهم على تجنب الأكل. الآن ، في هذه الدراسة الحالية ، لوحظت نفس الظواهر في تجربة أكثر تفصيلاً إلى حد ما. 3 في هذه الدراسة الجديدة ، سلالة فطرية من C.reinhardtii تم تهجينها مع أنواع أخرى متنوعة وراثيًا لإنشاء مجموعات سكانية جديدة ذات قدر كبير من التباين الجيني. ثم كشف الباحثون عزلات مأخوذة من هذه الصلبان لمفترس وحيد الخلية يسمى باراميسيوم. في اثنتين من العزلات الخمس ، بدا أن الطحالب تعبر بشكل دائم عن الميل إلى التجمع معًا. في المجموعات السكانية المتنوعة وراثيًا التي تعرضت للمفترس ، لم يحدث هذا أبدًا.

لم يكتفِ الباحثون بالادعاء المفرط بأنهم لاحظوا تطور تعددية الخلايا ، بل زعموا أيضًا أن & ldquoselection pressure & rdquo لوجود مفترس و rsquos تسبب في العملية التطورية المزعومة. لكن مخلوقًا متعدد الخلايا متطورًا حديثًا لم يُلاحظ أبدًا و mdashjust مسجلات من الطحالب موثقة سابقًا كما هو الحال في دراسات أخرى. من المحتمل أن تكون حقيقة أن بعض العزلات عبرت عن السمة بشكل دائم تعني حدوث فقد للمعلومات. ربما حدثت طفرة في الجين في مسار الاستجابة التكيفية مما مكنها من التنقل ذهابًا وإيابًا بين التكتل والعيش الحر. في المجموعات السكانية المتنوعة وراثيًا ، لم يحدث هذا أبدًا. عادةً ، لا تسمح مثل هذه الطفرات لمثل هذه المخلوقات بالبقاء على قيد الحياة في البرية لأنها معاقة ويمكنها التكيف بمرونة.

في دراسة سابقة ، لاحظ الباحثون بحكمة أن قدرة الطحالب على التكيف الديناميكي مع حجمها وخصائصها المتكتلة مع بيئتها كانت دليلًا على أنها تستطيع & ldquotrack التغييرات البيئية والاستجابة بشكل مناسب. & rdquo 2 هذه الدراسة الجديدة هي مجرد مثال آخر على دليل على ما وثق عالم ICR د. 4 يجب أن يمنح مثل هذا البحث المجد للخالق الذي هندس قابلية التكيف المبرمجة مسبقًا لهذه المخلوقات ، وليس الأسطورة التطورية غير المنطقية.


من الخلايا المفردة إلى الحياة متعددة الخلايا

تنحدر جميع الكائنات متعددة الخلايا من كائنات وحيدة الخلية. لا يمكن القفز من أحادية الخلية إلى تعدد الخلايا إلا إذا تعاونت الخلايا المستقلة في الأصل. ما يسمى بخلايا الغش التي تستغل تعاون الآخرين تعتبر عقبة رئيسية. لاحظ العلماء في معهد ماكس بلانك للبيولوجيا التطورية في بلون بألمانيا ، جنبًا إلى جنب مع باحثين من نيوزيلندا والولايات المتحدة الأمريكية ، في الوقت الفعلي تطور مجموعات بسيطة من الخلايا ذاتية التكاثر من خلايا فردية سابقًا. تتكون الكائنات الحية الوليدة من نسيج واحد مخصص لاكتساب الأكسجين ، ولكن هذا النسيج يولد أيضًا خلايا هي بذور الأجيال القادمة: تقسيم تناسلي للعمل. من المثير للاهتمام أن الخلايا التي تعمل كخط جرثومي مشتقة من خلايا خادعة تم ترويض آثارها المدمرة من خلال الاندماج في دورة الحياة التي سمحت للمجموعات بالتكاثر. تحولت دورة الحياة إلى هدية رائعة للتطور. بدلاً من العمل مباشرة على الخلايا ، كان التطور قادرًا على العمل على برنامج تنموي دمج الخلايا في كائن حي واحد في النهاية. عندما حدث هذا ، بدأت المجموعات في الازدهار مع ظهور الخلايا التي كانت حرة في السابق للعمل من أجل مصلحة الجميع.

التنوع بين المجموعات الوليدة متعددة الخلايا: في مثل هذه الأطباق التي تحتوي على سلالات مختلفة من تألق الزائفة لاحظ العلماء في الوقت الحقيقي تطور مجموعات بسيطة من الخلايا ذاتية التكاثر من خلايا فردية سابقًا.

الخلايا البكتيرية المفردة تألق الزائفة تعيش عادة بشكل مستقل عن بعضها البعض. ومع ذلك ، فإن بعض الطفرات تسمح للخلايا بإنتاج مواد لاصقة تجعل الخلايا تظل ملتصقة ببعضها البعض بعد انقسام الخلية. في ظل الظروف البيئية المناسبة ، يمكن تفضيل التجمعات الخلوية عن طريق الانتقاء الطبيعي ، على الرغم من التكلفة التي تتحملها الخلايا الفردية التي تنتج المواد اللاصقة. متي الزائفة الفلوريسين يزرع في أنابيب اختبار غير مهتز ، تزدهر التجمعات الخلوية لأنها تشكل حصائرًا على سطح السوائل حيث تحصل الخلايا على الأكسجين الذي يكون - في السائل - غير متوفر.

نظرًا لكل من التكاليف المرتبطة بإنتاج المواد اللاصقة والفوائد التي تعود على المجموعة ، فمن المتوقع أن يفضل الانتقاء الطبيعي الأنواع التي لم تعد تنتج مواد لاصقة باهظة الثمن ، ولكنها تستفيد من الحصيرة لدعم نموها السريع. غالبًا ما يشار إلى مثل هذه الأنواع على أنها غشاشون لأنها تستفيد من جهد المجتمع دون دفع أي من التكاليف. تنشأ عمليات الاحتيال في مجموعات المؤلفين التجريبية وتؤدي إلى انهيار الحصائر. تفشل الحصائر عندما يزدهر الغشاشون: يحصل الغشاشون على وفرة من الأكسجين ، لكنهم لا يساهمون في غراء لمنع الحصيرة من التفكك - تنكسر الحصائر في النهاية وتسقط إلى القاع حيث تتضور جوعًا من الأكسجين.

يوضح بول ريني ، الذي قاد الدراسة في المعهد النيوزيلندي للدراسات المتقدمة ومعهد ماكس بلانك للبيولوجيا التطورية: "المجموعات المتعاونة البسيطة - مثل الحصائر التي تهمنا - تقف كأصل واحد محتمل للحياة متعددة الخلايا ، ولكن ليس قبل ذلك. هل تنشأ الحصائر ، ثم تفشل: نفس العملية التي تضمن نجاحها - الانتقاء الطبيعي - تضمن زوالها ". ولكن الأمر الأكثر إشكالية هو أن المجموعات ، بمجرد وجودها ، يجب أن يكون لديها بعض الوسائل لإعادة إنتاج نفسها ، وإلا فلن يكون لها سوى القليل من النتائج التطورية.

دفع التفكير في هذه المشكلة Rainey إلى حل مبتكر. ماذا لو كان الغشاشون يمكن أن يعملوا كبذور - خط جرثومي - للمجموعة التالية من الحصائر: بينما يدمر الغشاشون الحصائر ، ماذا عن احتمال أنهم قد يقفون أيضًا كمنقذ لهم؟ يقول ريني: "إنها مجرد مسألة منظور". الفكرة بسيطة بشكل جميل ، ولكنها غير بديهية. ومع ذلك ، فإنه يقدم حلولًا محتملة لمشاكل عميقة مثل أصول التكاثر ، والتمييز بين الجسد والجراثيم - وحتى أصل التطور نفسه.

قارن الباحثون في تجاربهم كيف أثرت دورتان مختلفتان من الحياة على تطور المجموعة (مات). في الحالة الأولى ، سُمح للحصائر بالتكاثر عبر دورة حياة ذات مرحلتين أدت فيها الحصائر إلى ظهور نسل مفروم عبر خلايا غشاش تعمل كنوع من سلالة الجراثيم. في الثانية ، تم إزالة الغش وإعادة إنتاج الحصائر عن طريق التجزئة. توضح كاترين هامرشميت من معهد نيوزيلندا للدراسات المتقدمة: "تم تحسين قابلية بقاء الحصائر البكتيرية الناتجة ، أي لياقتها البيولوجية ، في ظل كلا السيناريوهين ، بشرط أن نسمح للحصائر بالتنافس مع بعضها البعض".

لكن المثير للدهشة أن الباحثين وجدوا أنه عندما كان الغش جزءًا من دورة الحياة ، فإن لياقة المجموعات الخلوية تنفصل عن تلك الموجودة في الخلايا الفردية: أي أن الحصائر الأكثر ملاءمة تتكون من خلايا ذات لياقة فردية منخفضة نسبيًا. "يبدو أن المصالح الأنانية للخلايا الفردية في هذه المجموعات قد تم غزوها من خلال الانتقاء الطبيعي الذي يعمل على مستوى الحصائر: انتهى الأمر بالخلايا الفردية للعمل من أجل الصالح العام. وهكذا كانت الحصائر الناتجة أكثر من مجرد ارتباط عارض لخلايا متعددة. وبدلاً من ذلك ، تطوروا إلى نوع جديد من الكيان البيولوجي - كائن متعدد الخلايا لم يعد من الممكن تفسير صلاحيته من خلال ملاءمة الخلايا الفردية التي تتكون منها المجموعة "يقول ريني.


نموذج التطور متعدد الخلايا يقلب النظرية الكلاسيكية

يمكن للخلايا أن تطور وظائف متخصصة في ظل نطاق أوسع بكثير من الظروف مما كان يُعتقد سابقًا ، وفقًا لدراسة نُشرت اليوم في eLife.

النتائج ، التي نُشرت في الأصل على bioRxiv * ، توفر نظرة ثاقبة جديدة حول الانتقاء الطبيعي ، وتساعدنا على فهم كيف ولماذا تطورت الحياة المشتركة متعددة الخلايا مرات عديدة على الأرض.

تغيرت الحياة على الأرض من خلال تطور أشكال الحياة متعددة الخلايا. سمحت تعدد الخلايا للكائنات الحية بتطوير خلايا متخصصة للقيام بوظائف معينة ، مثل الخلايا العصبية أو خلايا الجلد أو الخلايا العضلية. لطالما كان يُفترض أن تخصص الخلايا هذا لن يحدث إلا عندما تكون هناك فوائد. على سبيل المثال ، إذا كان من خلال التخصص ، يمكن للخلايا أن تستثمر في منتجين A و B ، فإن التطور سيفضل التخصص فقط إذا كان الناتج الإجمالي لكل من A و B أكبر من الناتج الذي تنتجه خلية عامة. ومع ذلك ، حتى الآن ، هناك القليل من الأدلة لدعم هذا المفهوم.

وبدلاً من أن تنتج كل خلية ما تحتاجه ، يجب أن تكون الخلايا المتخصصة قادرة على التجارة مع بعضها البعض. يشير العمل السابق إلى أن هذا يحدث فقط طالما استمرت الإنتاجية الإجمالية للمجموعة في الزيادة "، كما يوضح المؤلف الرئيسي ديفيد ياني ، طالب الدكتوراه في معهد جورجيا للتكنولوجيا ، أتلانتا ، الولايات المتحدة. "إن فهم تطور التجارة من خلية إلى أخرى يتطلب منا معرفة مدى التفاعلات الاجتماعية بين الخلايا ، وهذا ما تمليه بنية الشبكات بينها."

لدراسة هذا الأمر بشكل أكبر ، استخدم الفريق نظرية الشبكة لتطوير نموذج رياضي سمح لهم باستكشاف كيفية تأثير خصائص شبكة الخلية المختلفة على تطور التخصص. قاموا بفصل اثنين من القياسات الرئيسية للياقة مجموعة الخلايا - قابلية البقاء (قدرة الخلايا على البقاء على قيد الحياة) والخصوبة (قدرة الخلايا على التكاثر). هذا مشابه لكيفية تقسيم الكائنات الحية متعددة الخلايا للعمل في الحياة الواقعية - تقوم الخلايا الجرثومية بالتكاثر وتعمل الخلايا الجسدية لضمان بقاء الكائن الحي.

في النموذج ، يمكن للخلايا مشاركة بعض مخرجات استثمارها في الجدوى مع الخلايا الأخرى ، لكنها لا تستطيع مشاركة مخرجات الجهود في التكاثر. لذلك ، داخل مجموعة متعددة الخلايا ، تكون صلاحية كل خلية هي العائد على استثمارها الخاص واستثمار الآخرين في المجموعة ، وتعطي مؤشرًا على لياقة المجموعة.

من خلال دراسة كيفية تأثير هياكل الشبكة المختلفة على لياقة المجموعة ، توصل الفريق إلى نتيجة مفاجئة: وجدوا أنه يمكن تفضيل تخصص الخلية حتى لو أدى ذلك إلى تقليل إجمالي إنتاجية المجموعة. من أجل التخصص ، يجب أن تكون الخلايا في الشبكة متصلة بشكل ضئيل ، ولا يمكنها مشاركة جميع منتجات عملها على قدم المساواة. تتطابق هذه مع الظروف الشائعة في التطور المبكر للكائنات متعددة الخلايا - حيث تشترك الخلايا بشكل طبيعي في قابلية الحياة ومهام التكاثر بشكل مختلف ، وغالبًا ما يكون ذلك على حساب الخلايا الأخرى في المجموعة.

خلص المؤلف الكبير بيتر يونكر ، الأستاذ المساعد في معهد جورجيا للتكنولوجيا ، إلى أن "نتائجنا تشير إلى أن تطور الخلايا المتعددة المعقدة ، الذي يشير إليه تطور الخلايا المتخصصة ، هو أبسط مما كان يُعتقد سابقًا ، ولكن فقط في حالة استيفاء بعض المعايير المحددة" ، أتلانتا ، الولايات المتحدة. "هذا يتناقض بشكل مباشر مع الرأي السائد بأن زيادة العوائد مطلوبة للانتقاء الطبيعي لصالح التخصص المتزايد."


هل هناك أي دليل على أن بعض الكائنات وحيدة الخلية تطورت * من * كائنات متعددة الخلايا؟

أعتقد أنه من المفترض أن الحياة بدأت بكائنات دقيقة اجتمعت في كائنات أكثر تعقيدًا. لكني قرأت أن الأميبات لديها جينومات معقدة بمقاييس معينة - هل من المحتمل أن تكون هذه المعلومات & quotextra & quot

القاسم المشترك بين كل ما أعرفه هو أنهم منحدرين من الطفيليات للأنواع المضيفة - أي السرطانات المعدية التي أصبحت طفيليات قابلة للانتقال.

الأول هو ساركوما الكلاب التناسلية المعدية. إنها خلايا سرطانية أصبحت مرضًا ينتقل عن طريق الاتصال الجنسي منذ عدة آلاف من السنين. على مر السنين فقدوا جزءًا كبيرًا من مادتهم الوراثية للكلاب ، كونهم كائنات وحيدة الخلية بدلاً من الذئاب / الكلاب. لذا ، فهي لم تعد كلابًا وراثيًا (على عكس السرطان النموذجي) ، بل أصبحت نوعًا مختلفًا.

بالنسبة لنوع مختلف من الأمثلة ، فإن & # x27s ليس وحيد الخلية تمامًا هو قنديل البحر المختزل بشكل يبعث على السخرية والذي يسبب مرض الدوران في سمك السلمون المرقط.


ملخص

يفترض أي نموذج تطور (الداروينية ، التطور الناشئ ، التوليف الممتد ، إلخ) أن الجينات الجديدة سوف تتشكل باستمرار مع تطور الكائنات الحية. ومع ذلك ، فإن الأمثلة التي يُستشهد بها كثيرًا لتطور الجينات الجديدة هي في الواقع فقدان النشاط الجيني الموجود مسبقًا .23 وبدلاً من ذلك ، يظل تكوين جينات جديدة غير موثق إلى حد كبير.

This is a significant problem, and one almost always overlooked by the evolutionary community. Regardless of what historical reconstructions and circumstantial evidence is put forward, without a plausible genetic mechanism any evolutionary scenario has little credibility. They are literally just a story.


شاهد الفيديو: Uğur Şahin and Özlem Türeci: Meet the scientist couple driving an mRNA vaccine revolution. TED (قد 2022).