Σύντομη Βιοχημική Ιστορία των Οργανισμών. Μέρος Πέμπτο. ΚΟΙΝΟΒΙΑ, ΑΠΟΙΚΙΕΣ, ΑΠΟΙΚΙΑΚΟΙ ΟΡΓΑΝΙΣΜΟΙ. Οι δυνατότητες συνεργασίας μονοκύτταρων και έκφραση γονιδίων τους σε διαφορετικό χρόνο, δημιουργούν πιο εξελιγμένες μορφές ζωής

Σύντομη Βιοχημική Ιστορία των Οργανισμών. Μέρος Πέμπτο. ΚΟΙΝΟΒΙΑ, ΑΠΟΙΚΙΕΣ, ΑΠΟΙΚΙΑΚΟΙ ΟΡΓΑΝΙΣΜΟΙ. Οι δυνατότητες συνεργασίας μονοκύτταρων και έκφραση γονιδίων τους σε διαφορετικό χρόνο,  δημιουργούν πιο εξελιγμένες μορφές ζωής

Δημητρα Σπανού , Χημικος, καθηγητρια 1ου Γυμνασίου Δάφνη ς

 

 

υπό κατασκευή

 

ΟΙ ΓΕΝΙΚΟΙ ΔΙΑΧΩΡΙΣΜΟΙ ΓΙΑ ΤΟΥΣ ΟΡΓΑΝΙΣΜΟΥΣ

Μια πρώτη εικόνα για τους οργανισμούς και τις κατηγορίες που τους κατατάσσουμε είναι βέβαια η κατάταξη σε μικροοργανισμούς με διαστάσεις μικρότερες του 0,1mm και τους ¨οργανισμούς’ όπως συνηθίζουμε να αποκαλούμε οργανισμούς που το μέγεθός τους βρίσκεται κοντά στις δικές μας διαστάσεις.

Ένας όμως από τους αρχικούς διαχωρισμούς, που είναι μάλλον πιο ακριβής, είναι οι μονοκύτταροι (αποτελούνται από ένα μόνο κύτταρο στο οποίο εκτελούνται όλες οι απαραίτητες ζωτικές λειτουργίες) και οι πολυκύτταροι οργανισμοί γιατί εκτός από τις διαστάσεις υπονοεί και τον τρόπο αλληλεπίδρασης και αλληλοεξάρτησης των κυττάρων μεταξύ τους.

ΟΙ ΜΟΝΟΚΥΤΤΑΡΟΙ ΟΡΓΑΝΙΣΜΟΙ

Μονοκύτταροι οργανισμοί είναι οι προκαρυωτικοί οργανισμοί αλλά υπάρχουν και μεταξύ των ευκαρυωτικών όπως τα πρωτόζωα (ευγλήνη) τα ορισμένα πράσινα φύκη τα διάτομα κ.α.)

ΜΟΝΟΚΥΤΤΑΡOI ΟΡΓΑΝΙΣΜOI ΣΥΓΚΕΝΤΡΩΝΟΝΤΑΙ ΣΕ ΜΕΓΑΛΕΣ ΟΜΑΔΕΣ (ΚΟΙΝΟΒΙΑ) 

ΟΜΟΙΟΜΟΡΦΟΙ, ΧΩΡΙΣ ΝΑ ΧΑΝΟΥΝ ΤΗΝ ΑΥΤΟΤΕΛΕΙΑ ΤΟΥΣ

Οι πρώτοι προκαρυωτικοί οργανισμού, αρχαία, άλγες και βακτήρια, που πριν από 4 δισεκατομμύρια χρόνια, (που πέτυχαν μια αυτόνομη ύπαρξη, διαχωρισμό από το περιβάλλον, αυξημένες εσωτερικές βιοχημικές αντιδράσεις υψηλού βαθμού οργάνωσης, αποθήκευση πληροφοριών και αναπαραγωγή του εαυτού τους)

ζούσαν αρχικά απομονωμένοι , αλλά σε κάποια περίοδο άρχισαν να εμφανίζονται συναθροίσεις από αυτούς

H προσέγγιση των πρώτων κυττάρων έχει πλεονεκτήματα όπως η μεγαλύτερη ασφάλεια που παρέχει εφόσον οι διώκτες τους ήταν δυσκολότερο να εξοντώσουν μια ομάδα από ένα μεμονωμένο κύτταρο.

Πειράματα σε ένα είδος άλγης Chlamydomonas reinhardtii έδειξαν ότι άλγες που τοποθετούνται σε περιβάλλον με κάποιον φυσικό διώκτη δημιουργούν ευκολότερα ομάδες ατόμων.

 Σε άλλα πειράματα που έχουν γίνει για να μελετηθεί η συμπεριφορά των βακτηρίων (χαρακτηριστικοί προκαρυωτικοί οργανισμοί), παρατηρήθηκε ότι αναπτύσσεται βακτηριακή συσσώρευση πάνω σε ένα στερεό μέσο καλλιέργειας, ώστε το αποτέλεσμα της συσσώρευσης βακτηρίων γίνεται ορατό. Συνηθίζεται αυτό το αρχική συνάθροιση- συσσωμάτωμα να αναφέρεται σαν Αποικία, όμως ο χαρακτηρισμός δεν είναι ο σωστός. Καλύτερα είναι να αναφέρεται σαν Κοινόβιο ή συσσώρευση γιατί όπως θα δούμε στην συνέχεια, η αποικία είναι μια σημαντική εξέλιξη, που αναπτύσσει νέα χαρακτηριστικά

Το κοινόβιο είναι ένα χαλαρό άθροισμα μικροοργανισμών που διατηρούν την αυτοτέλειά τους

Αντίθετα στην αποικία τα μέλη χάνουν την αυτοτέλειά τους και γίνεται καταμερισμός εργασίας.

 

ΜΙΑ ΠΙΟ «ΣΥΝΕΙΔΗΤΗ» ΟΜΑΔΟΠΟΙΗΣΗ ΤΩΝ ΜΙΚΡΟΟΡΓΑΝΙΣΜΩΝ ΜΕ ΑΥΞΗΜΕΝΑ ΠΛΕΟΝΕΚΤΗΜΑΤΑ

 

  1. Οι αποικίες συνήθως προκύπταν από τους διαδοχικούς  πολλαπλασιασμούς ενός κυττάρου, εφόσον τα θυγατρικά κύτταρα παραμένουν προσκολλημένα μετά την κυτταρική διαίρεση. Από τα χαρακτηριστικά της αποικίας (σχήμα, χρώμα, υφή κ.λ.π.) εξάγονται συμπεράσματα για το είδος του μικροοργανισμού, τύπος, θρεπτικές ουσίες, εξωτερικές συνθήκες ανάπτυξης
  2.  
  3.  
  4. πολλαπλασιασμός, και την μορφή που λαμβάνουν)

 

Χαρακτηριστικές αποικίες που έχουν μελετηθεί και εργαστηριακά είναι αυτές βακτηρίων.

Προκαλούνται και αυτές, από την ανάπτυξη και τον πολλαπλασιασμό από ένα βακτηριακό κύτταρο όταν τα θυγατρικά παραμένουν με κάποιο τρόπο προσκολλημένα. Το μέγεθος, η διάμετρος, η υφή της επιφάνειας, το σχήμα της άκρης της αποικίας, το χρώμα της βακτηριακής αποικίας και άλλες ιδιότητες είναι ταξινομικά χαρακτηριστικά και χρησιμοποιούνται για τη διάκριση των βακτηριακών ειδών. Η βακτηριακή αποικία επίσης,  εξαρτάται από τον τύπο των βακτηρίων, αλλά και από την παροχή θρεπτικών ουσιών και τις εξωτερικές συνθήκες ανάπτυξης.

 

Όσον αφορά την μορφή μιας βακτηριακής αποικίας, συνήθως εμφανίζονται δύο τύποι αποικιών, η κοκκώδης και η λεία.

Σχετικά με την υφή τους διακρίνονται οι γλοιώδεις βακτηριακές αποικίες συχνά σχηματίζονται από βακτήρια που σχηματίζουν κάψουλες, ή άλλου τύπου που σχηματίζουν πλάκα

 
ΟΣΟΝ ΑΦΟΡΑ ΤΟΥΣ ΠΟΛΥΚΥΤΤΑΡΟΥΣ ΟΡΓΑΝΙΣΜΟΥΣ...
Η δημιουργία πολλών κυττάρων από τον πολλαπλασιασμό ενός σπόρου ή γονημοποιημένου ωαρίου μπορεί να ακολουθήσει δύο δρόμους: Τα κύτταρα που δημιουργούνται να παραμείνουν μαζί και να προσαρμόζονται ώστε να αποτελούν ένα πολυκυτταρικό μόρφωμα που τρέφεται ταυτόχρονα (συνεκτική πολυκυτταρικότητα), πράγμα που είναι πολύ κοντά στην δημιουργία αποικίας, ή να συεχίζουν να τρέφονται σαν μεμονωμένα κύτταρα, και μόνο εάν υπάρξει έλλειψη τροφής ή καταπόνηση, να ενώνονται σε μια πιο συνεκτική μορφή (συσσωρευτική πολυκυτταρικότητα) και εγκλωβίζονται σε κύστεις ή σε σπόρια και εισέρχονται σε λήθαργο.

Ο ΑΠΟΙΚΙΑΚΟΣ ΟΡΓΑΝΙΣΜΟΣ: 

ΑΠΟΙΚΙΕΣ ΕΝΟΣ Η ΠΕΡΙΣΣΟΤΕΡΩΝ ΕΙΔΩΝ ΜΙΚΡΟΟΡΓΑΝΙΣΜΩΝ

Αποτελούνται από ένα ή περισσότερους τύπους αποικιακών κυττάρων που λειτουργούν ανεξάρτητα μεταξύ τους.

Αν στο θρεπτικό υλικό που παράγονται οι  αποικίες μικροβίων υπάρχουν διαφορετικά είδη μικροοργανισμών, αυτοί θα δώσουν τελικά διαφορετικές αποικίες.

Αποικιακοί οργανισμοί μπορούν να περιλαμβάνουν αποικιακά μαστιγωτά, αποικιακά βλεφαροειδή, αποικιακά ομογενή κ.λ.π.

 

ΑΝAΠΤΥΞΗ ΣΧΈΣΕΩΝ ΜΕΤΑΞY ΜΙΚΡΟΟΡΓΑΝΙΣΜΏΝ

 Σε άλλες πιο πολύπλοκα οργανωμένες αποικίες, αυτή η συνύπαρξη εξελίσσεται σε οργάνωση με καταμερισμό εργασιών ανά τύπο ατόμων. Αυτό μπορεί να συνοδεύεται με αλλαγές στα άτομα (μεταλλάξεις) ώστε η εργασία που έχουν αναλάβει να είναι αποδοτικότερη. Εδώ είναι πια φανερό πως τα κύτταρα – μέρη πια ενός συνόλου με μεγαλύτερες δυνατότητες- με τις αλλαγές αυτές χάνουν την ανεξάρτητη ύπαρξή τους δηλαδή δεν μπορούν να ζουν πλέον ανεξάρτητα. Αυτή η αμοιβαία εξειδίκευση φτάνει σε σημείο να αποκτά η συνύπαρξή τους τα χαρακτηριστικά ενός και μόνου οργανισμού.

Ένα τέτοιο παράδειγμα με διαφορετικά είδη, είναι ο αποικιακός οργανισμός από πολύποδες και μέδουσες ή οι λειχήνες που είναι συμβιωτικοί οργανισμοί από πράσινα φύκη ή κυανοβακτήρια και νηματοειδείς μύκητες ή μανιτάρια. Η σύνδεση κι εδώ γίνεται με ζελέ ή νημάτα

Μεταξυ των μικροργανισμων είτε μιας Αποικίας ή  ενός Αποικιακού Οργανισμού, αναπτύσσονται σχέσεις μεταξυ ομοίων ή διαφορετικων μικροοργανισμών. 

Η σχέση των ατόμων μιας αποικίας (ενδοειδικες) που μπορεί να σχετίζονται με την τροφή, την αναπαραγωγή, την μετακινηδη κ.λ.π. συνδέονται με την επίδραση αβιοτικων παραγόντων φωτος και θερμοκρασίας και οι αποικίες μπορεί να πάρουν διάφορα σχήματα και χρώματα και μεγέθη.

Οι σχέσεις των μελών μπορει να είναι ισότιμες ή να υπάρχει καταμερισμός εργασίας για την τροφή, την άμυνα, τον καθαρισμό, την στερέωση και την αναπαραγωγή.

Εξειδίκευση συμβαίνει επίσης και σε ετερομορφους αποικιακους οργανισμούς που αποτελούνται από πολλά είδη.

 

Η ΚΑΛΥΤΕΡΗ ΔΙΑΒΙΩΣΗ ΣΕ ΒΑΡΟΣ ΤΗΣ ΑΥΤΟΤΕΛΕΙΑΣ ΤΩΝ ΑΤΟΜΩΝ

ΕΤΕΡΟΜΟΡΦΟΣ ΑΠΟΙΚΙΣΜΟΣ ΜΕ ΕΝΑ Ή ΠΕΡΙΣΣΟΤΕΡΑ ΕΙΔΗ

 Με τον τρόπο αυτόν, σε πιο πολύπλοκα οργανωμένες αποικίες, αυτή η συνύπαρξη εξελίσσεται σε οργάνωση, με καταμερισμό εργασιών ανά τύπο ατόμων. Αυτό μπορεί να συνοδεύεται με αλλαγές στα άτομα (μεταλλάξεις) ώστε η εργασία που έχουν αναλάβει να είναι αποδοτικότερη.

Έτσι σε μια αποικία συναντάμε διαφορετικούς τύπους κυττάρων (ατόμων) που έχουν προσαρμοστεί στις απαιτήσεις της νέας τους ζωής. Ο σύνηθης αριθμός των διαφορετικών τύπων σε αποικία είναι δύο, σπάνια τρεις τύποι

 Εδώ είναι πια φανερό πως τα κύτταρα – μέρη πια ενός συνόλου με μεγαλύτερες δυνατότητες- με τις αλλαγές αυτές χάνουν την ανεξάρτητη ύπαρξή τους δηλαδή δεν μπορούν να ζουν πλέον ανεξάρτητα.

Παράδειγμα μίας τέτοιας αποικίας μπορεί να θεωρείται η αποικιαVOLVOC  μεσατ σε υδάτινο περιβάλλον. Είναι 2000 περίπου κύτταρα - άτομα που βρίσκονται μέσα σε μια ζελατινώδη μάζα, κάποιες φορές  συνδέονται με κυτταροπλασματικα νήματα. Το ζελέ αποτελειται από γλυκοπρωτεΐνες. Από τα κύτταρα αυτά, άλλα κάνουν αναπαραγωγή και άλλα την κινηση. Είναι ενα χαρακτηριστικο παραφειγμα

Αντίστοιχα με την αποικια με ενα είδος που έχει αναπτύξει εξειδίκευση βρίσκονται αποικιακοι οργανισμοί με περισσότερα ειδη. Παράδειγμα ,

Αυτή η αμοιβαία εξειδίκευση φτάνει σε σημείο να αποκτά η συνύπαρξή τους τα χαρακτηριστικά ενός και μόνου οργανισμού. Ένα τέτοιο παράδειγμα είναι ο αποικιακός οργανισμός από πολύποδες και μέδουσες ή οι λειχήνες που είναι συμβιωτικοί οργανισμοί από πράσινα φύκη ή κυανοβακτήρια και νηματοειδείς μύκητες ή μανιτάρια. Η σύνδεση κι εδώ γίνεται με ζελέ ή νημάτα

Στον αποικιακο οργανισμό "ψεύτικες μέδουσες"  που ρνω φαινεται εξωτερκα σαν μεδουσα, ειναι  ενας ετερομορφος αποικιακός οργανισμός απο 14 είδη υφροειδων, άλλα είναι υπεύθυνα για την  άμυνα, άλλα για την διατροφή, άλλα αιχμαλωτιζουν το θήραμα κι άλλα υπεύθυνα για την αναπαραγωγή της αποικίας. Κι αυτό γινεται χωρις να υπάρχει εγκέφαλος αλλά προφανωε βασίζεται σε γνωστά φαινόμενα χημειοτροπισμου που αναπτύσσονται στις κυτταρικές μεμβράνες των ειδών.

         Representative Diverse Origins of Multicellularity

 

 

 

ΠΗΓΕΣ

Βακτηριακή αποικία - Λεξικό της Βιολογίας (spektrum.de)

Βιολογία Γ Λυκείου Γενικής Παιδείας

Ege-land.ru/el/trainers/ αποικιακούς και πολυκύτταρους οργανισμούς. Αποικιακός οργανισμός

colonies of unicellular prokaryotes - Αναζήτηση Google

Representative Diverse Origins [IMAGE] | EurekAlert! Science News Releases

Ανάπτυξη από μονοκύτταρους οργανισμούς σε πολυκύτταρους οργανισμούς - Wikipedia

 

 
 
 
 

ΑΚΑΤΕΡΓΑΣΤΟ

 

Η μετάβαση από τη μονοκύτταρη στην πολυκύτταρη ζωή ήταν ένα από τα πιο σημαντικά γεγονότα στην εξέλιξη της ζωής. Εκτιμάται ότι συνέβη για πρώτη φορά πριν από περισσότερα από 1,5 δισεκατομμύρια χρόνια, η στροφή στην πολυκυτταρικότητα οδήγησε σε όλο και πιο περίπλοκες μορφές ζωής στη Γη, από αρχαίους οργανισμούς που μοιάζουν με φύκια έως δεινόσαυρους και ανθρώπους. Ωστόσο, πολλές από τις διεργασίες στις οποίες βασίζεται αυτή η βιολογική μετατόπιση έχουν παραμείνει ασαφείς.

 

 

Prokaryote - New World Encyclopedia

Κοινόβιο είναι ένα χαλαρό άθροισμα μονοκύτταρων οργανισμών που διατηρούν την αυτοτέλεια τους.

 Αποικία είναι μια ολοκληρωμένη ενότητα, όπου τα μέλη της χάνουν την ικανότητα της αυτοτέλειας και γίνεται καταμερισμός εργασίας.

 Οι ιστοί είναι ομοειδή κύτταρα που προέρχονται από το ίδιο αρχικό κύτταρο, παραμένουν συνδεδεμένα, επικοινωνούν με πλασμοδέσμες και δομούν τις ιστολογικές ομάδες. Οι ιστοί διακρίνονται σε μεριστωματικούς και μόνιμους

Φυτικών Οργανισμών (ΒΙΟΛ-152) 5η Ενότητα Λειτουργική οργάνωση φυτικών ιστών Κοτζαμπάσης Κυριάκος Καθηγητής Τμήμα Βιολογία

 

 

 

 

Το μυκόπλασμα που είναι ένα παλιό είδος βακτηρίου διαθέτει στερόλες στην κυτταρική του μεμβράνη που δευκολύνουν την διέλευση ουσιών στο κύτταρο

 

  1.  Οι μεμβράνες των πρωκαρυωτικων οργανισμών συνηθως δεν διαθέτουν πρωτεινες παρά μόνο τις λιπιδικές στοιβάδες. Αργοτερα ομως σε  ορισμενα απο αυτα συναντώνται μεταφορικες  πρωτεινες τυπου στερόλες.

 

(Σημειώνουμε ότι οι πρωτεινες της μεμβράνης είναι δυο ειδών. οι δομικές κσι οι λειτουργικές ( ένζυμα, μεταφορείς, ειδικοί υποδοχείς).

  Οι στερόλες αποτελούν μεταφορικές πρωτεινες που εισάγουν στο κύτταρο ουσίες οπως τα λιπιδια. Στα πρωτα προκαρυωτικα η κινηση ουσιων  στο κύτταρο ωδια μέσου της μεμβράνης γίνεται παθητικα με διάχυση.