Вы знаете, когда вы слышите, как кто-то начинает предложение со слов «Есть два типа людей ...», и вы думаете про себя: «О боже, вот оно». Потому что сокращение всего человечества до «двух типов людей» в лучшем случае кажется одиозным занятием.
Но что, если бы я сказал вам, что существует всего два вида организмов?
По мнению ученых, мир разделен на два вида организмов - прокариоты и эукариоты, которые имеют два разных типа клеток . Организм может состоять из одного или другого типа. Некоторые организмы состоят только из одной жалкой клетки, но даже в этом случае эта клетка будет либо прокариотической, либо эукариотической. Это просто так.
Органелле или не органелле?
Разница между эукариотическими и прокариотическими клетками связана с небольшими функциональными частями клетки, называемыми органеллами. Прокариотические клетки проще и лишены связанных с мембраной органелл и ядра эукариот, которые инкапсулируют ДНК клетки . Прокариотические бактерии, хотя и более примитивны, чем эукариоты, представляют собой самую разнообразную и многочисленную группу организмов на Земле - мы, люди, буквально покрыты прокариотами внутри и снаружи. С другой стороны, все люди, животные, растения, грибы и простейшие (организмы, состоящие из одной клетки) являются эукариотами. И хотя некоторые эукариоты одноклеточные - например, амебы и парамеции, - не существует прокариот с более чем одной клеткой.
Апартаменты Prokaryotic Efficiency по сравнению с Eukaryotic Mansion
«Я думаю, что прокариот - это однокомнатная квартира, а эукариот - это особняк за 6 миллионов долларов», - говорит Эрин Шанле, профессор кафедры биологических и экологических наук в Университете Лонгвуда, в интервью по электронной почте. «Размер и разделение функциональных« комнат »или органелл у эукариот аналогичны многим комнатам и сложной организации особняка. Прокариотам приходится выполнять аналогичную работу в одной комнате без роскоши органелл».
Одна из причин, по которой эта аналогия полезна, заключается в том, что все клетки, как прокариоты, так и эукариоты, окружены избирательно проницаемой мембраной, которая позволяет входить и выходить только определенным молекулам - так же, как окна и двери нашего дома. Вы можете запереть двери и окна, чтобы не допустить бродячих кошек и грабителей (клеточный эквивалент вирусов или посторонних материалов), но вы открываете двери, чтобы приносить продукты и выносить мусор. Таким образом, все клетки поддерживают внутренний гомеостаз или стабильность.
«Прокариоты намного проще по структуре, - говорит Шанле. «У них есть единственная« комната »для выполнения всех необходимых жизненных функций, а именно производства белков из инструкций, хранящихся в ДНК, которая представляет собой полный набор инструкций для построения клетки. Прокариоты не имеют отдельных отсеков для производства энергии, упаковка белков, переработка отходов или другие ключевые функции ".
Напротив, у эукариот есть связанные с мембраной органеллы, которые используются для разделения всех этих процессов, что означает, что кухня отделена от главной ванной комнаты - есть десятки обнесенных стеной комнат, каждая из которых выполняет различные функции в клетке.
Например, ДНК хранится, реплицируется и обрабатывается в ядре эукариотической клетки, которое само окружено избирательно проницаемой мембраной. Это защищает ДНК и позволяет клетке точно регулировать производство белков, необходимых для выполнения своей работы и поддержания жизни клетки. Другие ключевые органеллы включают митохондрии, которые обрабатывают сахара для выработки энергии, лизосомы, которые обрабатывают отходы, и эндоплазматический ретикулум , который помогает организовать белки для распределения по клетке. Прокариотические клетки должны делать много того же самого, но у них просто нет отдельных комнат для этого. В этом смысле они больше похожи на двухбитную операцию.
«Многие эукариотические организмы состоят из нескольких типов клеток, каждый из которых содержит один и тот же набор схем ДНК, но выполняет разные функции», - говорит Шанл. «Разделяя большие схемы ДНК в ядре, определенные части схемы можно использовать для создания различных типов клеток из одного и того же набора инструкций».
Эволюция эукариот
Вам может быть интересно, как организмы были разделены таким образом. Что ж, согласно эндосимбиотической теории , все началось около 2 миллиардов лет назад, когда какой-то большой прокариот сумел создать ядро, свернув свою клеточную мембрану внутрь себя.
«Со временем меньшая прокариотическая клетка была поглощена этой более крупной клеткой», - говорит Шанл. «Прокариот меньшего размера мог выполнять аэробное дыхание или перерабатывать сахар в энергию с помощью кислорода, подобно митохондриям, которые мы видим у эукариот, живущих сегодня. Эта меньшая клетка сохранялась внутри более крупной клетки-хозяина, где она реплицировалась и передавалась в последующие Эта эндосимбиотическая связь в конечном итоге привела к тому, что меньшая клетка стала частью более крупной клетки, в конечном итоге потеряв свою автономию и большую часть своей первоначальной ДНК ».
Однако митохондрии современных эукариот имеют свои собственные схемы ДНК, которые реплицируются независимо от ДНК в ядре, а митохондриальная ДНК имеет некоторое сходство с прокариотической ДНК, что подтверждает эндосимбиотическую теорию. Считается, что подобная модель привела к эволюции хлоропластов у растений, но история начинается с эукариотической клетки, содержащей митохондрии, поглощающие фотосинтетический прокариот.
Эукариоты и прокариоты - они разные! Но даже несмотря на то, что может быть трудно увидеть сходство между людьми и бактериями, мы все сделаны из одного и того же материала: ДНК, белков, сахаров и липидов.
Вот это интересно
Хотя эндосимбиотическая теория - это просто «теория», это лучшее объяснение эволюции эукариот. Хотя однажды это может быть опровергнуто, это подтверждается множеством фактов.
Первоначально опубликовано: 10 июня 2020 г.
