Origine des théories des cellules principales (Prokaryot et Eucaryota)

Il Origine remonte à plus de 3.500 millions d'années. La façon dont ces unités fonctionnelles sont originaires ont suscité la curiosité des scientifiques pendant plusieurs siècles.

L'origine de la vie en soi Vin accompagné de l'origine des cellules. Dans un environnement primitif, les conditions environnementales étaient très différentes de celles que nous avons observées aujourd'hui. La concentration en oxygène était pratiquement nulle, et dans l'atmosphère, une autre composition de gaz a dominé.

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Différentes expériences en laboratoire ont prouvé que dans les conditions environnementales initiales de la Terre, il est possible de polymérisation de plusieurs caractéristiques caractéristiques des systèmes organiques, à savoir: acides aminés, sucres, etc.

Une molécule à capacité catalytique et se reproduire (potentiellement, un ARN) pourrait être enfermée dans une membrane phospholipide, formant les premières cellules procaryotes primitives, qui ont évolué en suivant les principes darwiniens.

De même, l'origine de la cellule eucaryote est généralement expliquée en utilisant la théorie endosimbiotique. Cette idée soutient qu'une grande bactérie a avalé un plus petit et au fil du temps a créé les organites que nous connaissons aujourd'hui (chloroplastes et mitochondries).

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Théorie des cellules

Cellule C'est un terme qui vient de la racine latine Cellule, Que signifie le trou. Ce sont les unités fonctionnelles et structurelles des êtres vivants. Le terme a été utilisé pour la première fois au XVIIe siècle par le chercheur Robert Hooke, alors qu'il examinait une feuille de liège à la lumière du microscope et a observé une sorte de cellules.

Avec cette découverte, plus de scientifiques - mettant en évidence les contributions de Theodor Schwann et Matthias Schleiden - étaient intéressés par la structure microscopique de la matière vivante. De cette façon, l'un des piliers les plus importants de la biologie est né: la théorie des cellules.

La théorie soutient que: (a) tous les êtres organiques sont composés de cellules; (b) Les cellules sont l'unité de la vie; (c) Les réactions chimiques qui soutiennent la vie se produisent dans les limites de la cellule et (d) toute vie vient de la vie.

Ce dernier postulat est résumé dans la célèbre phrase de Rudolf Virchow: «omnis cellula e Cellula»- Toutes les cellules dérivent d'autres cellules existantes. Mais d'où vient la première cellule? Ensuite, nous décrirons les principales théories qui cherchent à expliquer l'origine des premières structures cellulaires.

Évolution de la cellule procaryote

L'origine de la vie est un phénomène étroitement lié à l'origine des cellules. Sur Terre, il existe deux formes cellulaires de vie: les procaryotes et les eucaryotes.

Les deux lignées diffèrent essentiellement en termes de complexité et de structure, étant les organismes eucaryotes plus grands et complexes. Cela ne signifie pas que les procaryotes sont simples - une seule agence procaryote est une agglomération organisée et complexe de divers complexes moléculaires.

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L'évolution des deux branches de la vie est l'une des questions les plus excitantes du monde de la biologie.

Chronologiquement, on estime que la vie en a 3.500 à 3.800 millions d'années. Cela est apparu environ 750 millions d'années après la formation des terres.

Évolution des premiers modes de vie: les expériences de Miller

Au début des années 20, l'idée que les macromolécules organiques pourraient polymériser spontanément dans les conditions environnementales d'une atmosphère primitive - avec de faibles concentrations d'oxygène et des concentrations élevées de co-concentrations,₂ et n₂, En plus d'une série de gaz comme H₂, H₂S, et le CO.

On suppose que l'atmosphère primitive hypothétique a fourni un environnement réducteur qui, avec une source d'énergie (comme la lumière du soleil ou les chocs électriques), a posé les conditions propices à la polymérisation des molécules organiques.

Cette théorie a été confirmée expérimentalement en 1950 par le chercheur Stanley Miller lors de ses études de troisième cycle.

Besoin d'une molécule avec des propriétés d'auto-application et de catalyse: le monde de l'ARN

Après avoir précisé les conditions nécessaires à la formation des molécules que nous trouvons dans tous les êtres vivants, ce sont les nucléotides nécessaires dans la molécule d'ADN.

À ce jour, le meilleur candidat pour cette molécule est l'ARN. Ce n'est qu'en 1980 que les chercheurs Sid Altman et Tom Cech ont découvert les capacités catalytiques de cet acide nucléique, y compris la polymérisation des nucléotides - étape critique pour l'évolution de la vie et des cellules.

Pour ces raisons, on pense que la vie a commencé à utiliser l'ARN comme matériel génétique et non à l'ADN car ils font la grande majorité des formes actuelles.

Limiter les barrières de la vie: les phospholipides

Une fois que les macromolécules et la molécule capable de stocker des informations et de se reproduire se sont obtenues, l'existence d'une membrane biologique qui détermine les limites entre les vivants et l'environnement extracellulaire est nécessaire. Évolutionnairement, cette étape a marqué l'origine des premières cellules.

On pense que la première cellule est née d'une molécule d'ARN verrouillée par une membrane composée de phospholipides. Ces derniers sont des molécules amphipatiques, ce qui signifie qu'une partie est hydrophile (eau soluble) et que l'autre reste est hydrophobe (pas soluble dans l'eau).

Lorsque les phospholipides sont dissous dans l'eau, ils ont la capacité d'ajouter spontanément et de former une bicouche lipidique. Les têtes polaires sont regroupées en regardant l'environnement aqueux et les queues hydrophobes à l'intérieur, en contact les unes avec les autres.

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Cette barrière est thermodynamiquement stable et crée un compartiment qui permet de séparer la cellule.

Avec le temps, l'ARN verrouillé à l'intérieur de la membrane lipidique a poursuivi son cours évolutif après les mécanismes darwiniens - jusqu'à ce qu'ils présentent des processus complexes tels que la synthèse des protéines.

Évolution du métabolisme

Une fois ces cellules primitives formées, le développement des routes métaboliques que nous connaissons aujourd'hui a commencé. Le scénario le plus plausible pour l'origine des premières cellules est l'océan, donc les premières cellules ont pu obtenir de la nourriture et de l'énergie directement de l'environnement.

Lorsque la nourriture a commencé à rares, certaines variantes cellulaires devraient apparaître avec d'autres méthodes d'obtention de nourriture et de génération d'énergie qui leur permettent de poursuivre leur réplication.

La génération et le contrôle du métabolisme cellulaire sont indispensables pour leur continuité. En fait, les principales voies métaboliques sont largement préservées parmi les organismes actuels. Par exemple, une bactérie et un mammifère effectuent une glycolyse.

Il a été proposé que la production d'énergie ait évolué en trois étapes, à commencer par la glycolyse, suivie de la photosynthèse et se terminant par le métabolisme oxydatif.

Comme l'environnement primitif manquait d'oxygène, il est plausible que les premières réactions métaboliques l'ont distribuée.

Euchy Cell Evolution

Les cellules n'étaient que des procaryotes jusqu'à environ 1.500 millions d'années. À ce stade, les premières cellules sont apparues avec un véritable noyau et des organites eux-mêmes. La théorie la plus remarquable de la littérature qui explique l'évolution des organites est le théorie de l'endosimbiotique (endo signifie interne).

Les organismes ne sont pas isolés dans leur environnement. Les communautés biologiques ont de multiples interactions, antagonistes et synergistes. Un parapluie à terme utilisé pour différentes interactions est symbiose - anciennement utilisé uniquement pour les relations mutuelles entre deux espèces.

Les interactions entre les organismes ont des conséquences évolutives importantes, et l'exemple le plus dramatique de ce fait est la théorie endosimbiotique, qui a été initialement proposée par la chercheuse américaine Lynn Margulis dans les années 80.

Postule de la théorie endosimbiotique

Selon cette théorie, certaines eucaryotes - comme les chloroplastes et les mitochondries - étaient initialement des organisations de vie procaryotes. À un moment de l'évolution, un procaryota a été englouti par un plus grand, mais n'a pas été digéré. Au lieu de cela, il a survécu et a été attrapé à l'intérieur du plus grand corps.

En plus de la survie, les temps de reproduction entre les deux organismes sont synchronisés, réussissant à passer à des générations successives.

Dans le cas des chloroplastes, l'organisme d'Engulf a présenté toutes les machines enzymatiques pour effectuer la photosynthèse, fournissant le plus grand corps avec les produits de ces réactions chimiques: les monosaccharides. Dans le cas des mitochondries, il est postulé que le procaryot co-armé.

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Cependant, l'identité potentielle de l'organisme hôte plus vaste est une question ouverte dans la littérature.

L'organisme procaryote a perdu sa paroi cellulaire, et tout au long de l'évolution a subi les modifications pertinentes qui ont créé les organites modernes. C'est, en substance, la théorie endosimbiotique.

Preuve de la théorie endosimbiotique

Il existe actuellement plusieurs faits qui soutiennent la théorie de l'endosimbiose, à savoir: (a) la taille des mitochondries actuelles et des chloroplastes est similaire à celle des procaryotes; (b) Ces organites ont leur propre matériel génétique et synthétisent une partie des protéines, bien qu'elles ne soient pas complètement indépendantes du noyau et (c) il existe de multiples similitudes biochimiques entre les deux entités biologiques.

Avantages d'être eucaryote

L'évolution des cellules eucaryotes est associée à une série d'avantages par rapport aux procaryotes. L'augmentation de la taille, de la complexité et de la compartimentation a permis l'évolution rapide de nouvelles fonctions biochimiques.

Après l'arrivée de la cellule eucaryote, la multicellularité est venue. Si une cellule "souhaite" profiter des avantages d'une taille plus grande, elle ne peut pas simplement croître, car la surface cellulaire doit être grande par rapport à son volume.

Ainsi, les organismes avec plus d'une cellule ont réussi à augmenter leur taille et à distribuer les tâches entre les multiples cellules qui les composent.

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