ORGANISME MULTISELULER PERTAMA: ASAL, KARAKTERISTIK - BIOLOGI - 2025

The organisme multisel pertama , menurut salah satu hipotesis yang paling diterima, mulai kelompok dalam koloni atau dalam hubungan simbiosis. Seiring berjalannya waktu, interaksi antar anggota koloni mulai kooperatif dan bermanfaat bagi semua.

Secara bertahap, setiap sel menjalani proses spesialisasi untuk tugas tertentu, meningkatkan tingkat ketergantungan pada rekannya. Fenomena ini penting dalam evolusi, memungkinkan keberadaan makhluk kompleks, memperbesar ukurannya, dan menerima sistem organ yang berbeda.

Organisme kolonial, seperti Volvox, memungkinkan kita membuat hipotesis tentang karakteristik potensial organisme multiseluler leluhur. Sumber: Frank Fox

Organisme multisel adalah organisme yang terdiri dari beberapa sel - seperti hewan, tumbuhan, beberapa jamur, dll. Saat ini terdapat beberapa teori yang menjelaskan asal usul makhluk multiseluler dimulai dari bentuk kehidupan bersel satu yang kemudian dikelompokkan menjadi satu.

Mengapa organisme multiseluler ada?

Transisi dari organisme uniseluler ke multiseluler adalah salah satu pertanyaan paling menarik dan kontroversial di kalangan ahli biologi. Namun, sebelum membahas kemungkinan skenario yang memunculkan multiseluleritas, kita harus bertanya pada diri sendiri mengapa perlu atau bermanfaat menjadi organisme yang terdiri dari banyak sel.

Ukuran sel dan rasio volume permukaan (S / V)

Sebuah sel rata-rata yang merupakan bagian tubuh tumbuhan atau hewan berukuran antara 10 dan 30 mikrometer dengan diameter. Suatu organisme tidak dapat tumbuh dalam ukuran hanya dengan memperluas ukuran sel tunggal karena batasan yang diberlakukan oleh rasio luas permukaan terhadap volume.

Gas yang berbeda (seperti oksigen dan karbon dioksida), ion, dan molekul organik lainnya harus masuk dan keluar sel, melintasi permukaan yang dibatasi oleh membran plasma.

Dari sana ia harus menyebar ke seluruh volume sel. Dengan demikian, hubungan antara luas permukaan dan volume lebih rendah pada sel besar, jika kita bandingkan dengan parameter yang sama pada sel yang lebih besar.

Sel yang sangat besar memiliki permukaan pertukaran yang terbatas

Berdasarkan alasan ini, kita dapat mencapai kesimpulan bahwa permukaan pertukaran menurun sebanding dengan peningkatan ukuran sel. Mari kita gunakan kubus berukuran 4 cm sebagai contoh, dengan volume 64 cm ³ dan luas permukaan 96 cm ² . Rasionya akan menjadi 1,5 / 1.

Sebaliknya, jika kita mengambil kubus yang sama dan membaginya menjadi 8 kubus dua sentimeter, rasionya akan menjadi 3/1.

Untuk alasan ini, jika suatu organisme meningkatkan ukurannya, yang bermanfaat dalam beberapa aspek, seperti dalam pencarian makanan, penggerak atau pemangsa yang melarikan diri, lebih disukai melakukannya dengan meningkatkan jumlah sel dan dengan demikian mempertahankan permukaan yang memadai untuk hewan. proses pertukaran.

Keuntungan menjadi organisme multiseluler

Keuntungan menjadi organisme multiseluler lebih dari sekadar peningkatan ukuran. Multiseluleritas memungkinkan peningkatan kompleksitas biologis dan pembentukan struktur baru.

Fenomena ini memungkinkan evolusi jalur kerja sama yang sangat canggih dan perilaku komplementer antara entitas biologis yang membentuk sistem.

Kerugian menjadi organisme multiseluler

Terlepas dari manfaat ini, kami menemukan contoh - seperti pada beberapa spesies jamur - hilangnya multiseluleritas, kembali ke kondisi leluhur makhluk bersel satu.

Ketika sistem kerja sama gagal di antara sel-sel di dalam tubuh, konsekuensi negatif dapat terjadi. Contoh paling ilustratif adalah kanker. Namun, ada banyak cara yang, dalam banyak kasus, berhasil memastikan kerja sama.

Apa organisme multiseluler pertama?

Awal dari multiseluleritas telah ditelusuri kembali ke masa lalu yang sangat jauh, lebih dari 1 miliar tahun yang lalu, menurut beberapa penulis (mis., Selden & Nudds, 2012).

Karena bentuk-bentuk transisi telah dikonservasi dengan buruk dalam catatan fosil, hanya sedikit yang diketahui tentang mereka dan fisiologi, ekologi, dan evolusinya, sehingga proses membangun rekonstruksi multiseluleritas yang baru jadi menjadi sulit.

Faktanya, tidak diketahui apakah fosil pertama ini adalah hewan, tumbuhan, jamur, atau salah satu dari garis keturunan ini. Fosil dicirikan sebagai organisme datar, dengan luas / volume permukaan yang tinggi.

Evolusi organisme multiseluler

Karena organisme multisel terdiri dari beberapa sel, langkah pertama dalam perkembangan evolusioner dari kondisi ini seharusnya adalah pengelompokan sel. Ini dapat terjadi dengan berbagai cara:

Hipotesis kolonial dan simbiosis

Kedua hipotesis ini mengemukakan bahwa nenek moyang asli makhluk multisel adalah koloni atau makhluk uniseluler yang menjalin hubungan simbiosis satu sama lain.

Belum diketahui apakah agregat itu dibentuk dari sel dengan identitas genetik diferensial (seperti biofilm atau biofilm) atau dari sel induk dan anak - identik secara genetik. Pilihan terakhir lebih mungkin, karena konflik kepentingan genetik dihindari dalam sel terkait.

Transisi dari makhluk bersel tunggal ke organisme multiseluler melibatkan beberapa langkah. Yang pertama adalah pembagian kerja bertahap di dalam sel yang bekerja bersama. Beberapa mengambil fungsi somatik, sementara yang lain menjadi elemen reproduksi.

Dengan demikian, setiap sel menjadi lebih bergantung pada tetangganya dan mendapatkan spesialisasi dalam tugas tertentu. Seleksi menyukai organisme yang berkerumun di koloni awal ini daripada yang tetap soliter.

Saat ini, para peneliti sedang mencari kemungkinan kondisi yang mengarah pada pembentukan cluster ini dan penyebab yang mungkin menguntungkan mereka - dibandingkan dengan bentuk uniseluler. Organisme kolonial digunakan yang mungkin mengingatkan pada koloni leluhur hipotetis.

Hipotesis syncytium

Syncytium adalah sel yang mengandung banyak inti. Hipotesis ini menunjukkan pembentukan membran internal dalam syncytium leluhur, memungkinkan pengembangan beberapa kompartemen dalam satu sel.

Asal organisme multisel

Bukti saat ini menunjukkan fakta bahwa kondisi multiseluler muncul secara independen di lebih dari 16 garis keturunan eukariota, termasuk hewan, tumbuhan, dan jamur.

Penerapan teknologi baru seperti genomik dan pemahaman hubungan filogenetik telah memungkinkan untuk menunjukkan bahwa multiseluleritas mengikuti lintasan yang sama, dimulai dengan kooptasi gen yang terkait dengan kepatuhan. Penciptaan saluran ini mencapai komunikasi antar sel.

Referensi

1. Brunet, T., & King, N. (2017). Asal Mula Multiseluleritas Hewan dan Diferensiasi Sel. Sel perkembangan, 43 (2), 124-140.
2. Curtis, H., & Schnek, A. (2008). Curtis. Biologi. Panamerican Medical Ed.
3. Knoll, AH (2011). Banyaknya asal mula multiseluleritas kompleks. Review Tahunan Ilmu Bumi dan Planet, 39, 217-239.
4. Michod, RE, Viossat, Y., Solari, CA, Hurand, M., & Nedelcu, AM (2006). Evolusi sejarah hidup dan asal mula multiseluleritas. Jurnal Biologi teoritis, 239 (2), 257-272.
5. Ratcliff, WC, Denison, RF, Borrello, M., & Travisano, M. (2012). Evolusi eksperimental multiseluleritas. Prosiding National Academy of Sciences, 109 (5), 1595-1600.
6. Roze, D., & Michod, RE (2001). Mutasi, seleksi bertingkat, dan evolusi ukuran propagul selama mulainya multiseluleritas. The American Naturalist, 158 (6), 638-654.
7. Selden, P., & Nudds, J. (2012). Evolusi ekosistem fosil. CRC Press.