Информация

1.4.7.14: Еволюционна история на прокариотите – биология

1.4.7.14: Еволюционна история на прокариотите – биология


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.

Цели на обучението

  • Опишете еволюционната история на прокариотите

Прокариотите са повсеместни. Те покриват всяка възможна повърхност, където има достатъчно влага, и живеят върху и вътре в други живи същества. В типичното човешко тяло прокариотните клетки превъзхождат клетките на човешкото тяло с около десет към едно. Те съставляват по -голямата част от живите същества във всички екосистеми. Някои прокариоти процъфтяват в среда, която е негостоприемна за повечето живи същества. Прокариотите се рециклират хранителни вещества— основни вещества (като въглерод и азот) — и те задвижват еволюцията на нови екосистеми, някои от които са естествени, а други създадени от човека. Прокариотите са на Земята много преди появата на многоклетъчния живот.

Кога и къде започна животът? Какви бяха условията на Земята, когато животът започна? Прокариотите са първите форми на живот на Земята и съществуват милиарди години преди появата на растения и животни. Смята се, че Земята и нейната луна са на около 4,54 милиарда години. Тази оценка се основава на доказателства от радиометрично датиране на метеоритен материал заедно с друг субстратен материал от Земята и Луната. Ранната Земя е имала много различна атмосфера (съдържаща по -малко молекулен кислород) от днешната и е била подложена на силна радиация; така, първите организми щяха да процъфтяват там, където са били по-защитени, например в океанските дълбини или под повърхността на Земята. И по това време силната вулканична активност е била обичайна на Земята, така че е вероятно тези първи организми - първите прокариоти - да са адаптирани към много високи температури. Ранната Земя е била склонна към геоложки сътресения и изригване на вулкани и е била обект на бомбардировка от мутагенна радиация от слънцето. Първите организми са прокариоти, които могат да издържат на тези сурови условия.

Микробни рогозки

Микробните постелки или големите биофилми могат да представляват най -ранните форми на живот на Земята; има изкопаеми доказателства за тяхното присъствие, започнали преди около 3,5 милиарда години. А микробна подложка е многослоен лист от прокариоти (Фигура 1), който включва предимно бактерии, но също така и археи. Микробните рогозки са с дебелина няколко сантиметра и обикновено растат там, където се срещат различни видове материали, предимно върху влажни повърхности. Различните видове прокариоти, които ги съставляват, изпълняват различни метаболитни пътища и това е причината за различните им цветове. Прокариотите в микробна подложка се държат заедно от подобно на лепило лепкаво вещество, което отделят, наречено извънклетъчен матрикс.

Първите микробни постелки вероятно са получили енергията си от химикали, открити в близост до хидротермални отвори. А хидротермален отдушник е счупване или пукнатина в земната повърхност, която отделя геотермално нагрята вода. С еволюцията на фотосинтезата преди около 3 милиарда години, някои прокариоти в микробни постелки започнаха да използват по -широко достъпен източник на енергия - слънчева светлина - докато други все още бяха зависими от химикали от хидротермални отвори за енергия и храна.

Строматолити

Вкаменелите микробни рогозки представляват най -ранните данни за живота на Земята. А строматолит е седиментна структура, образувана, когато минералите се утаяват от водата чрез прокариоти в микробна подложка (Фигура 2). Строматолитите образуват слоести скали, направени от карбонат или силикат. Въпреки че повечето строматолити са артефакти от миналото, има места на Земята, където строматолитите все още се образуват. Например, растящи строматолити са открити в държавния парк Anza-Borrego Desert в окръг Сан Диего, Калифорния.

Древната атмосфера

Данните показват, че през първите два милиарда години от съществуването на Земята атмосферата е била такава аноксичен, което означава, че няма молекулен кислород. Следователно само онези организми, които могат да растат без кислород -анаеробни организми - са били в състояние да живеят. Автотрофните организми, които преобразуват слънчевата енергия в химическа, се наричат фототрофи, и те се появиха в рамките на един милиард години от образуването на Земята. Тогава, цианобактерии, известни още като синьо-зелени водорасли, еволюирали от тези прости фототрофи един милиард години по-късно. Цианобактериите (Фигура 3) започнаха оксидирането на атмосферата. Повишеният атмосферен кислород позволи разработването на по-ефективен O2-използване на катаболни пътища. Той също така отвори земята за засилена колонизация, тъй като някои O2 се превръща в О3 (озон) и озонът ефективно абсорбира ултравиолетовата светлина, която иначе би причинила смъртоносни мутации в ДНК. В крайна сметка увеличаването на O2 концентрациите позволяват еволюцията на други форми на живот.

Практически въпроси

Микробни постелки __________.

  1. са най -ранните форми на живот на Земята
  2. получават енергията и храната си от хидротермални отвори
  3. са многослоен лист от прокариоти, включително предимно бактерии, но също и археи
  4. са всички изброени по-горе

[reveal-answer q=”125455″]Показване на отговора[/reveal-answer]
[hidden-answer a = ”125455 ″] Отговор d. Микробни рогозки са всички изброени по -горе.

[/скрит отговор]

Първите организми, които са наситени с кислород в атмосферата, са

  1. цианобактерии
  2. фототрофни организми
  3. анаеробни организми
  4. всички от горепосочените

[разкриване-отговор q = ”566688 ″] Показване на отговор [/разкриване-отговор]
[hidden-answer a = ”566688 ″] Отговор a. Първите организми, които са наситени с кислород в атмосферата, са цианобактерии. [/hidden-answer]


Археите и произхода на еукариотите

Документът на Woese и Fox от 1977 г. за откриването на археите предизвика революция в областта на еволюционната биология, като показа, че животът е разделен не само на прокариоти и еукариоти. По -скоро те разкриха, че прокариотите се състоят от два различни вида организми, бактериите и археите. През следващите години молекулярните филогенетични анализи показват, че еукариотите и археите представляват сестрински групи в дървото на живота. По време на геномната ера стана очевидно, че еукариотните клетки притежават смесица от археални и бактериални характеристики в допълнение към специфичните за еукариотите характеристики. Въпреки че от известно време е общоприето, че митохондриите произхождат от ендосимбиотични алфапротеобактерии, точната еволюционна връзка между еукариотите и археите продължава да бъде предмет на дебат. В този преглед ние очертаваме кратка история на променящата се форма на дървото на живота и изследваме как неотдавнашното откритие на безброй различни археални родове е променило нашето разбиране за еволюционните взаимоотношения между трите области на живота и произхода на еукариотите . Освен това, ние преразглеждаме централните въпроси относно процеса на еукариогенеза и обсъждаме какво в момента може да се заключи за еволюционния преход от първия към последния еукариотен общ прародител.


Междуцарствен анализ на разнообразието, еволюционната история и избора на място в суперсемейството на инхибиторния фактор на миграцията на еукариотните макрофаги

Факторите, инхибиращи миграцията на макрофагите (MIF) са многофункционални протеини, регулиращи основните процеси в бозайниците, включително активиране на вродени имунни отговори. MIF протеините също играят роля в вродения имунитет на безгръбначните организми или служат като фактори на вирулентност в паразитни организми, повдигайки въпроса за тяхната еволюционна история. Проведохме широко проучване на присъствието или отсъствието на MIF и еволюционните връзки между 803 вида растения, гъби, протисти и животни и проучихме потенциална връзка с таксономичния статус, екологията и начина на живот на отделните видове. Ние показваме, че еволюционната история на MIF при еукариотите е сложна, включваща вероятни дупликации на предците, множество загуби на гени и скорошни ре-дупликации, специфични за кладите. Интригуващо е, че MIFs са от съществено значение и са силно запазени с много места под пречистваща селекция в някои царства (напр. Растения), докато в други царства те изглеждат по -неизползваеми (например при гъбички) или присъстват в няколко различни варианта (например насекоми, нематоди), което предполага потенциални неофункционализации в протеиновото надсемейство.

Ключови думи: еукариоти взаимодействия гостоприемник-паразит вроден имунитет миграция на макрофаги инхибиторен фактор филогенетични реконструкции.

Изявление за конфликт на интереси

Авторите декларират, че няма конфликт на интереси. Финансиращите лица нямат никаква роля в дизайна на изследването, в събирането, анализирането или тълкуването на данни при писането на ръкописа или в решението за публикуване на резултатите.


Еволюционните репертоари на еукариотен тип ABC транспортери по отношение на филогенезата на АТФ-свързващите домени в еукариоти и прокариоти

ABC (АТР-свързваща касета) транспортери играят важна роля в комуникацията на различни субстрати през клетъчните мембрани. Те са повсеместни в прокариоти и еукариоти, а еукариотните типове (EK-типове) се различават от прокариотичните типове (PK-типове) по отношение на техните гени и домейн организации. Типовете ЕК и типовете ПК се състоят основно от износители и вносители, съответно. Прокариотите имат както EK-типове, така и PK-типове. EK-типовете в прокариотите обикновено се наричат ​​"бактериални многолекарствени ABC транспортери", но те не са добре характеризирани в сравнение с многолекарствените ABC транспортери в еукариотите. По този начин, изчерпателно търсене на EK-типовете сред различни организми и подробна класификация и анализ на последователностите биха изяснили еволюционната история на EK-типовете. Това също би помогнало да се хвърли светлина върху основните репертоари на голямото разнообразие от субстрати, чрез които комуникират многопрепаратните ABC транспортери в еукариотите. В тази работа ние идентифицирахме EK-тип ABC транспортери в 126 прокариоти, използвайки профилите на ATP-свързващия домен (NBD) на EK-тип ABC транспортери от 12 еукариоти. В резултат на това бяха идентифицирани 11 клъстера от 1046 ABC транспортера от тип EK. По -специално, се появиха два големи нови клъстера, съответстващи на бактериалните транспортери на ABCC, свързани с ABCB и ABCC, съответно в еукариотите. В геномния контекст повечето от тези гени се намират самостоятелно или в непосредствена близост до гени от същите клъстери. Освен това, за откриване на функционални различия в NBDs, дивергенцията на Kullback-Leibler беше измерена между тези бактериални мултимедикаментозни транспортери. В резултат на това бяха идентифицирани няколко предполагаеми функционални области, някои съответстващи на прогнозираните вторични структури. Ние също така анализирахме филогения на EK-тип ABC транспортери както при прокариоти, така и при еукариоти, които разкриха, че ABC транспортерите от EK тип в прокариоти имат определени репертоари, съответстващи на конвенционалните протеинови групи ABC в еукариотите. Въз основа на тези констатации ние предлагаме актуализирана еволюционна хипотеза, в която ABC транспортерите от ЕК тип както при еукариоти, така и при прокариоти се състоят от няколко вида ABC транспортери в предполагаемите клетки-предшественици преди дивергенцията на еукариотни и прокариотни клетки.


Заключение

Съществува дългогодишно и нарастващо осъзнаване сред микробиолозите, че механизмите на разпространение на гени сред прокариотите през еволюционното време са множество и са различни от тези на еукариотите. В резултат на това генните истории за голяма част от техните гени са противоречиви, което означава, че традиционният модел на дървото на живота е много проблематична рамка за изследване на микробната еволюция. Много от основните принципи и основни допускания на тази теоретична рамка са опровергани или са претърпели драстични промени от първите му формулировки в тетрадките на Дарвин. И все пак днес вярата в едно-единствено универсално дърво на живота остава до голяма степен незасегната и силната алтернатива, основана на доказателства, често все още се разглежда като конкуренция, а не като наследник. Тази устойчивост на модела на дървото на живота може отчасти да се обясни с факта, че е трудно напълно да се измести стар проблематичен модел, без да се замени с по-добра насочваща метафора. Нашата дискусия по -горе предлага или предполага няколко потенциални наследници на модела на дървото на живота.

„Централна тенденция в живота“, при която трансферът на гени също създава сигнала. Всяка такава централна тенденция трябва да се признае като представляваща фенетичен, а не кладистичен анализ. Въпреки че създаването на сходство чрез трансфер на гени е естествен процес, причината за фенетичното сходство е, че успешният трансфер на гени между несвързани организми е рядък [130] и не се дължи на споделен произход. Това би било незадоволително за много еволюционни биолози, желаещи да научат за степента на разнообразието от процеси в микробната еволюция.

„Баняново дърво“ от силно запазени гени, което определя централна тенденция, която допълнително се усложнява от обширния LGT. Този модел е привлекателен за онези, за които мащабната дървовидна структура на такава мрежа от живот все още отразява еволюционната история. От тази гледна точка, филогенетичната реконструкция, особено на събития на ретикулация, които свързват различни организми, често се счита за привлекателна.

По-сложна мрежовидна графика, в която фазите на еволюция, подобна на дърво (с някои хоризонтални връзки), се пресичат със значителни фази на разрастващ се хоризонтален обмен на генетична информация. Такива процеси и техните резултати по принцип не могат да бъдат представени като дървета [140]. Такива мрежи биха имали предполагаемото предимство да разкрият по-пълно динамиката на еволюцията на прокариотната хромозома и да предоставят нови прозрения за приноса на LGT към еволюцията на микробите. Това вероятно е позицията на повечето автори на тази статия.

Радикална множественост. Някои филогенетици може да предпочетат да не заменят дървото на живота с друга уникална или доминираща "голяма картина". Подобни модели плуралисти предпочитат реконструкцията на толкова дървета и мрежи, колкото е необходимо, за да опишат еволюцията и структурата на цялото генетично биоразнообразие. Това решение, което води до филогенетична „гора“, изглежда подходящо за изследване на различните еволюционни механизми, засягащи различни таксони, в различни мащаби или за различни цели.

От някои от дискутираните по -горе анализи става ясно, че поне първите два от тези четири подхода вече се харесват на по -широката общност, занимаваща се с микробната еволюция, въпреки че продължават да използват традиционната метафора на дървото. Подобна метафорична вярност вероятно ще продължи доста време. Но като се има предвид това, което сега знаем за еволюцията на генома на прокариотите и приноса на ендосимбиозата за еволюцията на еукариотите, изглежда доста малко вероятно биолозите след 20 години да продължат да използват езика на строго раздвоените дървета, за да опишат родствеността на прокариотите и да разработят модели на микробна еволюция.


Препратки

Лопес-Гарсия П, Морейра Д: Метаболитна симбиоза в произхода на еукариотите. Тенденции Biochem Sci. 1999, 24: 88-93. 10.1016/S0968-0004(98)01342-5.

Andersson SGE, Kurland CG: Произход на митохондриите и хидрогенозомите. Curr Opin Microbiol. 1999, 2: 535-541. 10.1016/S1369-5274(99)00013-2.

Dyall SD, Johnson PJ: Произход на хидрогенозомите и митохондриите: еволюция и биогенеза на органели. Curr Opin Microbiol. 2000, 3: 404-411. 10.1016/S1369-5274 (00) 00112-0.

Rotte C, Henze K, Müller M, Martin W: Произход на хидрогенозомите и митохондриите. Curr Opin Microbiol. 2000, 3: 481-486. 10.1016/S1369-5274 (00) 00126-0.

Embley TM, Hirt RP: Ранно разклонени еукариоти ?. Curr Opin Genet Dev. 1998, 8: 624-629. 10.1016/S0959-437X (98) 80029-4.

Роджър Ей Джей: Реконструкция на ранните събития в еукариотната еволюция. Аз ли съм Нат. 1999, 154: S146-S163. 10.1086/303290.

Philippe H, Germot A, Moreira D: Новата филогенеза на еукариотите. Curr Opin Genet Dev. 2000, 10: 596-601. 10.1016/S0959-437X(00)00137-4.

Grey MW, Burger G, Lang BF: Еволюция на митохондриите. Наука. 1999, 283: 1476-1481. 10.1126/наука.283.5407.1476.

Lang BF, Grey MW, Burger G: Еволюция на митохондриалния геном и произхода на еукариотите. Annu Rev Genet. 1999, 33: 351-397. 10.1146/annurev.genet.33.1.351.

Сив MW: Еволюция на органеларни геноми. Curr Opin Genet Dev. 1999, 9: 678-687. 10.1016/S0959-437X (99) 00030-1.

Karlin S, Brocchieri L, Mrazek J, Campbell AM, Spormann AM: Химерно прокариотно потекло на митохондриите и примитивните еукариоти. Proc Natl Acad Sci САЩ. 1999, 96: 9190-9195. 10.1073/pnas.96.16.9190.

Сив MW: Рикетсия, тиф и митохондриалната връзка. природата. 1998, 396: 109-110. 10.1038/24030.

Paquin B, Laforest MJ, Forget L, Roewer I, Wang Z, Longcore J, Lang BF: Проектът за митохондриален геном на гъбичките: еволюция на гъбични митохондриални геноми и тяхната генна експресия. Curr Genet. 1997, 31: 380-395. 10.1007/s002940050220.

Грей MW, Lang BF, Cedergren R, Golding GB, Lemieux C, Sankoff D, Turmel M, Brossard N, Delage E, Littlejohn TG и др.: Структура на генома и съдържание на ген в протистни митохондриални ДНК. Нуклеинови киселини Res. 1998, 26: 865-878. 10.1093/nar/26.4.865.

Lang BF, Seif E, Grey MW, O'Kelly CJ, Burger G: Сравнителен геномичен подход към еволюцията на еукариотите и техните митохондрии. J Eukaryot Microbiol. 1999, 46: 320-326.

Boore JL: Животински митохондриални геноми. Нуклеинови киселини Res. 1999, 27: 1767-1780. 10.1093/nar/27.8.1767.

Lang BF, Burger G, O'Kelly CJ, Cedergren R, Golding BG, Lemieux C, Sankoff D, Turmel M, Grey MW: Родова митохондриална ДНК, наподобяваща евбактериален геном в миниатюра. природата. 1997, 387: 493-497. 10.1038/387493a0.

Andersson SGE, Kurland CG: Редукционна еволюция на резидентни геноми. Тенденции Microbiol. 1998, 6: 263-268. 10.1016/S0966-842X (98) 01312-2.

Martin W, Herrmann RG: Трансфер на гени от органели към ядрото: колко, какво се случва и защо ?. Растение физиол. 1998, 118: 9-17. 10.1104/стр.118.1.9.

Berg OG, Kurland CG: Защо митохондриалните гени се срещат най -често в ядрата. Mol Biol Evol. 2000, 17: 951-961.

Adams KL, Daley DO, Qiu YL, Whelan J, Palmer JD: Многократни, скорошни и разнообразни трансфери на митохондриален ген към ядрото в цъфтящи растения. природата. 2000, 408: 354-357. 10.1038/35042567.

Grey MW, Lang BF: Транскрипция в хлоропласти и митохондрии: приказка за две полимерази. Тенденции Microbiol. 1998, 6: 1-3. 10.1016/S0966-842X (97) 01182-7.

Kurland CG, Andersson SGE: Произход и еволюция на митохондриалния протеом. Microbiol Mol Biol Rev. 2000, 64: 786-820. 10.1128/MMBR.64.4.786-820.2000.

Pont-Kingdon G, Okada NA, Macfarlane JL, Beagley CT, Watkins-Sims CD, Cavalier-Smith T, Clark-Walker GD, Wolstenholme DR: Митохондриална ДНК на корала Sarcophyton glaucum съдържа ген за хомолог на бактериален MutS: възможен случай на трансфер на гени от ядрото в митохондрията. J Mol Evol. 1998, 46: 419-431.

Andersson SGE, Zomorodipour A, Andersson JO, Sicheritz-Ponten T, Alsmark UC, Podowski RM, Naslund AK, Eriksson AS, Winkler HH, Kurland CG: Геномната последователност на Rickettsia prowazekii и произхода на митохондриите. природата. 1998, 396: 133-140. 10.1038/24094.

Burger G, Saint-Louis D, Grey MW, Lang BF: Пълна последователност на митохондриалната ДНК на червените водорасли Porphyra purpurea : цианобактериални интрони и споделен произход на червените и зелените водорасли. Растителна клетка. 1999, 11: 1675-1694. 10.1105/tpc.11.9.1675.

Andersson SGE: Биоенергетика на задължителния вътреклетъчен паразит Rickettsia prowazekii. Biochim Biophys Acta. 1998, 1365: 105-111. 10.1016/S0005-2728 (98) 00050-4.

Мюлер М, Мартин В: Геномът на Rickettsia prowazekii и някои мисли за произхода на митохондриите и хидрогенозомите. БиоЕсета. 1999, 21: 377-381. 10.1002/(SICI)1521-1878(199905)21:5<377::AID-BIES4>3.3.CO2-N.

Nierman WC, Feldblyum TV, Laub MT, Paulsen IT, Nelson KE, Eisen J, Heidelberg JF, Alley MR, Ohta N, Maddock JR и др.: Пълна геномна последователност на Caulobacter crescentus. Proc Natl Acad Sci САЩ. 2001, 98: 4136-4141. 10.1073/pnas.061029298.

Hodges PE, McKee AH, Davis BP, Payne WE, Garrels JI: Базата данни за дрожди (YPD): модел за организиране и представяне на функционални данни за целия геном. Нуклеинови киселини Res. 1999, 27: 69-73. 10.1093/nar/27.1.69.

Karlberg O, Canbäk B, Kurland CG, Andersson SGE: Двойният произход на митохондриалния протеом на дрождите. Дрожди. 2000, 17: 170-187. 10.1002/1097-0061 (20000930) 17: 3 & lt170 :: AID-YEA25 & gt3.0.CO2-V.

Marcotte EM, Xenarios I, van der Bliek AM, Eisenberg D: Локализиране на протеините в клетката от техните филогенетични профили. Proc Natl Acad Sci САЩ. 2000, 97: 12115-12120. 10.1073/pnas.220399497.

Marcotte EM: Изчислителна генетика: намиране на протеинова функция чрез негомологични методи. Curr Opin Struct Biol. 2000, 10: 359-365. 10.1016/S0959-440X(00)00097-X.

Karlin S, Brocchieri L: Сравнения на последователности на протеин от топлинен шок 60: дублиране, страничен трансфер и митохондриална еволюция. Proc Natl Acad Sci САЩ. 2000, 97: 11348-11353. 10.1073/pnas.97.21.11348.

Bullerwell CE, Burger G, Lang BF: Нов мотив за идентифициране на Rps3 хомолози в гъбични митохондриални геноми. Тенденции Biochem Sci. 2000, 25: 363-365. 10.1016/S0968-0004 (00) 01612-1.

Ribeiro S, Golding GB: Мозаечната природа на еукариотното ядро. Mol Biol Evol. 1998, 15: 779-788.


1.4.7.14: Еволюционна история на прокариотите - биология

Всички статии, публикувани от MDPI, са незабавно достъпни по целия свят под лиценз за отворен достъп. Не се изисква специално разрешение за повторно използване на цялата или част от статията, публикувана от MDPI, включително фигури и таблици. За статии, публикувани под лиценз Creative Common CC BY с отворен достъп, всяка част от статията може да бъде използвана повторно без разрешение, при условие че оригиналната статия е ясно цитирана.

Хартиени документи представляват най -напредналите изследвания със значителен потенциал за голямо въздействие в областта. Документите се представят по индивидуална покана или препоръка от научните редактори и се подлагат на партньорска проверка преди публикуването.

Характеристиката може да бъде или оригинална изследователска статия, съществено ново изследователско проучване, което често включва няколко техники или подходи, или изчерпателен преглед с кратки и точни актуализации на най -новия напредък в областта, който систематично преглежда най -вълнуващите постижения в науката литература. Този тип хартия дава представа за бъдещите насоки на изследванията или възможните приложения.

Статиите по избор на редактора се основават на препоръки от научните редактори на списания MDPI от цял ​​свят. Редакторите избират малък брой статии, публикувани наскоро в списанието, които смятат, че ще бъдат особено интересни за авторите или важни в тази област. Целта е да се предостави моментна снимка на някои от най -вълнуващите произведения, публикувани в различните области на изследване на списанието.


Произход на прокариотите и еукариотите: еволюция на еукариотите

Вкаменелостите показват, че еукариотите са се развили от прокариоти преди около 1,5 до 2 милиарда години. Два предложени пътя описват инвазията на прокариотни клетки от две по-малки прокариотни клетки. Впоследствие те бяха успешно включени като част от сега много по -голяма клетка с допълнителни структури и способни на допълнителни функции.

Ендосимбиоза

Изследванията, проведени от Лин Маргулис в Университета на Масачузетс, подкрепят хипотезата, че две отделни взаимноизгодни инвазии на прокариотна клетка произвеждат съвременните митохондрии и хлоропласт като еукариотни органели. В този модел предшествените митохондрии са малки хетеротрофи, способни да използват кислород за извършване на клетъчно дишане и по този начин да създават полезна енергия. Те станаха част от голяма клетка или чрез директна инвазия като вътрешен паразит, или като несмилаем източник на храна. По-късно, втора инвазия донесе наследствени хлоропласти, за които се смята, че са малки фотосинтетични цианобактерии. Съвременните подкрепящи доказателства за ендосимбиоза показват, че и митохондриите, и хлоропластите имат свои собствени гени, кръгова ДНК и РНК и се възпроизвеждат чрез бинарно делене независимо от клетъчния цикъл на гостоприемника. Следователно те изглеждат по -подобни на прокариотите, отколкото на еукариотите.

Сгъване на мембрана

Инвазиите на прокариотната клетка-гостоприемник вероятно са били успешни, тъй като клетъчната мембрана на гостоприемника се нагъва, за да обгради и двете нахлуващи прокариотни клетки и по този начин да помогне за транспортирането им в клетката. Мембраната не се разтваря, а остава непокътната и по този начин създава втора мембрана около протомитохондриите и протохлоропласта. Известно е също, че при съвременните еукариоти вътрешната мембрана както на митохондриите, така и на хлоропласта съдържа структури, по-подобни на прокариотите, отколкото на еукариотите, докато външната мембрана запазва характеристиките на еукариотите! Предполага се също, че непрекъснатото мембранно разпръскване създава ендомембранната система. Може да се каже, че евентуално първият еукариотен клетъчен тип по чудо е роден от прокариотни, симбиотични, многоклетъчни взаимодействия!


Предимство пред колонията

Въпреки че отделните едноклетъчни организми останаха отделни и можеха да оцелеят независимо, имаше някакво предимство да живееш близо до други прокариоти. Независимо дали това е функция на защита или начин за получаване на повече енергия, колониализмът трябва да бъде полезен по някакъв начин за всички прокариоти, участващи в колонията.

След като тези едноклетъчни живи същества бяха достатъчно близо един до друг, те направиха симбиотичната си връзка още една крачка напред. По-големият едноклетъчен организъм поглъща други, по-малки, едноклетъчни организми. В този момент те вече не бяха независими колониални организми, а вместо това бяха една голяма клетка.

Когато по-голямата клетка, която е погълнала по-малките клетки, започва да се дели, се правят копия на по-малките прокариоти вътре и се предават на дъщерните клетки.

В крайна сметка по -малките прокариоти, които бяха погълнати, се адаптираха и еволюираха в някои от органелите, които познаваме днес в еукариотни клетки като митохондриите и хлоропластите.


1.4.7.14: Еволюционна история на прокариотите - биология

Подкрепата за този проект е предоставена от:

Националната научна фондация по безвъзмездни средства № 0096613, 0841757 и 0918741. Всички мнения, констатации и заключения или препоръки, изразени в този материал, са на автора(ите) и не отразяват непременно възгледите на Националната научна фондация.

Медицински институт Хауърд Хюз по грант бр. 51003439.

Оригиналният сайт на UE е съвместен проект на Музея за палеонтология на Калифорнийския университет (UCMP) и Националния център за научно образование и е финансиран от Националната научна фондация и Медицинския институт Хауърд Хюз. От стартирането си през 2004 г. сайтът е претърпял няколко прехода и разширения. Ние сме задължени на следните хора, които допринесоха за успеха му:

Рой Колдуел, Главен разследващ
Дейвид Линдберг, главен изследовател
Джуди Скочмур, Координация на проекти
Анна Танукос, главен редактор
Джош Франкел, Уеб администратор и графичен дизайн
Дейв Смит, Графичен дизайн

Оригинални съветници и доставчици на съдържание:

Алън Д. Гишлик като докторант в Националния център за научно образование
Ал Джанулау като инструктор по научни методи, държавен университет Sonoma, Rohnert Park, CA
Ерик Мейкъл като Outreach координатор в Националния център за научно образование
Юджини С. Скот като изпълнителен директор на Националния център за научно образование
Caroline A.E. Str & oumlmberg като постдокторант в Шведския природонаучен музей в Стокхолм
Анна Танукос като постдокторант по научни изследвания на UCMP
Колин Уитни като първоначален уеб уеб администратор
Карл Цимер като автор на раздела озаглавен История на еволюционната мисъл

Оригинални учителски съветници:

Дженифър Колинс като втори учител по естествени науки в Александрия, Вирджиния
Скот Хейс като пенсиониран преподавател по природни науки и доставчик на професионално развитие на учителите
Шарън Янулав като инструктор по научни методи, държавен университет Sonoma, Санта Роза, Калифорния
Ан Монк като учител по природни науки в средното училище в училище Катрин Делмар Бърк, Сан Франциско, Калифорния
Марк Стефански като учител по природни науки в Академия Марин, Сан Рафаел, Калифорния
Марк Тери като учител по наука и отдел председател в Northwest School, Сиатъл, Вашингтон

Абитуриенти и докторанти, допринесли за съдържанието на сайта на UE:

Криси Хъфард — Ph.D. 2005 г., катедра „Интегративна биология“, UC Berkeley
Андрю Лий — д -р 2007, Катедра по интегративна биология, UC Berkeley
Елизабет Пероти — Ph.D. 2008 г., катедра „Интегративна биология“, UC Berkeley
Джуди Шийн — Ph.D. 2001 г., Катедра по интегративна биология, UC Berkeley
Дженифър Скейн — д -р 2009, Катедра по интегративна биология, UC Berkeley

Консултативен съвет на UE
Тези лица се присъединиха към екипа на UE през 2008 г., за да предоставят насоки за разширяването на сайта на UE, което доведе до успешното подаване на предложение за безвъзмездна финансова помощ на NSF CCLI през 2009 г .:

Пол Биърдсли — Център за разработване на учебни програми към Програмата за биологични науки (BSCS), Колорадо Спрингс, Колорадо
Роджър У. Бийби — Почетен директор на Програмата за биологични науки (BSCS Colorado Springs, CO
Стивън Б. Кейс — Асистент професор в Центъра за изследване на обучението в Университета на Канзас
Джуди Даймънд — Професор и куратор на неформално научно образование в Държавния музей на Университета в Небраска
Сам Донован — Асистент-професор в катедрата по биологични науки — Научно образование в Университета в Питсбърг
Кристин Дженкинс — Специалист по образователна и информационна програма, Национален център за еволюционен синтез в Дърам, Северна Каролина
Джо Левин — Автор на няколко текста по биология на ниво гимназия и колеж
Денис Лю — старши програмен служител в Медицинския институт Хауърд Хюз
М. Патриша Морс — Морски биолог и почетен професор по биология, Вашингтонски университет
Пол Жан Наргизиан — Доцент в катедрата по биологични науки в Калифорнийския държавен университет, Лос Анджелис
Ричард Т. О'Грейди — Изпълнителен директор, Американски институт по биологични науки, Вашингтон, окръг Колумбия
Юджини С. Скот — Изпълнителен директор на Националния център за научно образование, Inc., Оукланд, Калифорния
Кирстен Суинстром — Инструктор в катедра „Науки за живота“ в Санта Роза Джуниър Колидж, Калифорния
Лиза Д. Уайт — Професор по геология и асоцииран декан на следдипломно обучение в Държавния университет в Сан Франциско (SFSU), Калифорния
Брайън М. Вигман — Асоцииран директор по образование и работа в Националния център за еволюционен синтез в Дърам, Северна Каролина

Развитието на бакалавърските ресурси на UE е финансирано от грант на NSF CCLI, присъден през 2009 г., и е съвместен проект с Американския институт по биологични науки и Националния център за еволюционен синтез.

Консултативен съвет на учителите на UE
Финансирани от безвъзмездната помощ на CCLI, тези лица се присъединиха към екипа на UE през 2009 г., за да предоставят опит и преглед на съдържанието за разширяването на сайта на UE на ниво бакалавър:

Робин Бингам, Професор по биология в Western State College, Gunnison, CO
Жан ДеСаикс, Старши преподавател, катедра по биология в Университета на Северна Каролина Chapel Hill, NC
Нан Хо, Професор по биология в Las Positas Community College, Ливърмор, Калифорния
Дженифър Качър, Член на факултета в Обществения колеж Пима, Аризона
Кристи Къри Роджърс, Асистент по биология и геология в Macalaster College, MN
Джим Смит, Професор по биология в Държавния университет в Мичиган, Мичиган
Кирстен Суинстром, Инструктор в катедра „Науки за живота“ в Santa Rosa Junior College, CA
Лиза Ури, Професор по биология в Mills College, CA
Даниел У. Уорд, Професор по биология в Waubonsee Community College, IL
Джейсън Уайлс, Асистент по биология в университета в Сиракуза, Ню Йорк
Калвин Йънг, професор в катедрата по биология в колежа Фулъртън, Калифорния

Кристин Дженкинс — Специалист по образователна и информационна програма, Национален център за еволюционен синтез в Дърам, Северна Каролина
Сюзън Мусанте — Мениджър на образователни програми, Американски институт по биологични науки
Шери Потър — Мениджър, програми за членство и общност, Американски институт по биологични науки

Външен консултативен съвет на UE:
Тези лица служат като рецензенти на ресурсите на UE:

Фелиситас Авендано, Университет Grand View, Des Moines, IA
Кари Бенсън, Lynchburg College, Lynchburg, VA
Джени Боуман, Университет на Уисконсин, Медисън
Мария Чех, Колеж в Лурд, Силвания, Охайо
Джаки Дюрант, Средно училище Пиемонт, Сан Хосе, Калифорния
Рене Жилиберт, гимназия Камполиндо, Морага, Калифорния
Райън Грегъри, University of Guelph, Guelph, Онтарио, Канада
Лоръл Хестър, Университет Корнел, Итака, Ню Йорк
Лариса Хуйрас, гимназия Вилидж Оукс, Стоктън, Калифорния
Стефани Хуирас, Средно училище в Джеферсън, Трейси, Калифорния
Шерил Ан Холинджър, пенсиониран възпитател
Алисън Кити, Гимназия Редууд, Ларкспур, Калифорния
André Lachance, Университет на Западен Онтарио, Лондон, Онтарио, Канада
Трой Ладин, Източнотексаски баптистки университет, Маршал, Тексас
Джанет Лий, Гилрой гимназия, Гилрой, Калифорния
Мери Мълкахи, Университет в Питсбърг, Брадфорд, Пенсилвания
Андрю Пето, Университет на Уисконсин, Милуоки
Поли Шулц, Clackamas Community College, Орегон Сити, Орегон
Кати Шваб, Университет Хюстън-Тилотсън, Остин, Тексас
Бърни Шелем, Подготвителното училище за колежа, Оукланд, Калифорния
Елена Брей Спет, Университет Сейнт Луис, Сейнт Луис, МО
Робърт Суонсън, Университет Валпараисо, Валпараисо, Индия
Джеймс Ф. Томпсън, Държавен университет Остин Пей, Кларксвил, Тенеси
Мартин Трейси, Международен университет на Флорида, Маями, Флорида
Лео Уелч, колеж в Югозападен Илинойс


Гледай видеото: Строение эукариотической клетки (Февруари 2023).