În partea a doua a istoriei apariţiei vieţii veţi afla cum s-a făcut trecerea de la evoluţia chimică la cea biologică, cum au apărut primele organisme, precum şi cum au evoluat celulele procariote şi cele eucariote, uni şi pluricelulare.

Mai departe pe scara temporală a avut loc sinteza abiogenă a primelor gene în probionţi. Genele erau alcătuite din ARN (circa 100 de nucleotide) şi aveau o stabilitate redusă. Datorită unor proteine enzimatice, s-au putut sintetiza molecule mai mari de ARN, formate din câteva mii de nucleotide, mai stabile. Aceasta a făcut posibilă translaţia informaţiei genetice din genele ARN în moleculele proteice. Astfel a apărut codul genetic.

Istoria vieţii - supa primordială (1)

A urmat trecerea de la genele de tip ARN la cele de tip ADN, mult mai stabile datorită structurii lor bicatenare. Aceasta s-a realizat cu ajutorul unor enzime (reverstranscriptaze), prin care informaţia genetică era transmisă de la ARN la ADN.

Pauză de limpezire a creierului:
Pare complicat? Nu e. Ca să înţelegeţi mai bine, să dăm un exemplu. Virusurile imunodeficienţei umane (HIV), responsabile de SIDA constituie subfamilia lentivirusurilor, aparţinând, la rândul ei, familiei retro-virusurilor. Acestea din urma sunt virusuri cu ARN, capabile sa retrotranscrie ARN-ul lor în ADN, adică să copieze informaţia genetică conţinută în ARN-ul lor sub formă de ADN, datorita acestei enzime pe care o conţin, transcriptaza inversă (reverstranscriptaza).

Continuăm:
Apariţia genelor de tip ADN a însemnat o creştere a mărimii genelor şi genomurilor, ceea ce a făcut posibilă apariţia organismelor asupra cărora a putut să acţioneze în continuare evoluţia. Şi astfel din aceste coacervate perfecţionate numite probionţi, ca rezultat al unei evoluţii îndelungate s-a ajuns la cele mai simple organisme. Acestea foloseau la început numai hrană organică apărută pe cale abiogenă, care însă cu timpul a scăzut. Unele organisme au pierit, însă altele au reuşit să îşi sintetizeze substanţe organice din substanţe anorganice (hrănire autotrofă). Ulterior, au dobândit capacitatea folosirii energiei solare şi astfel au apărut bacteriile fotosintetizatoare și algele albastre-verzi. Organismele care se hrăneau heterotrof au evoluat spre regnul fungi şi regnul animal.

O dată cu apariția probionților s-a făcut trecerea de la evoluția chimică la cea biologică.

 

Etapa a II-a: evoluţia biologică


 

Toate organismele vii, procariote sau eucariote, au o structură celulară. Primele celule au apărut aproximativ în urmă cu 4 miliarde de ani. În sedimente de roci, datând cu 3 miliarde de ani în urmă, s-au găsit microfosile asemănătoare procariotelor de astăzi. Primele eucariote fosile au o vechime de aproximativ 2 miliarde de ani. Formarea stratului de ozon din oxigenul rezultat în urma procesului de fotosinteză care a protejat organismele de acţiunea nocivă a radiaţiilor ultraviolete, a avut un rol esenţial pentru continuarea procesului de evoluţie.

 

Apariţia şi evoluţia procariotelor



Trecerea de la evoluţia chimică la cea biologică a avut loc în momentul apariţiei unor forme de viaţă similare virusurilor actuale. De la acestea s-a trecut la procariotele celulare. Ele au evoluat în mai multe etape.

  • Primele procariote au fost anaerobe, heterotrofe. Ele se hrăneau cu substanţe organice din apa oceanelor, apărute pe cale abiogenă. Cu timpul, datorită înmulţirii lor, cantitatea de hrană s-a micşorat.
  • A urmat o altă etapă, determinată de răcirea planetei şi condensarea vaporilor din atmosferă, când a devenit posibilă acţiunea razelor solare. Acum a apărut o primă diferenţiere a procariotelor în:

a. procariote anaerobe heterotrofe fermentative, care obţineau energia necesară prin descompunerea de substanţe organice;
b. procariote anaerobe fotoautotrofe, capabile de a sintetiza substanţe din grupa clorofilei şi de a fixa CO2 atmosferic cu ajutorul luminii; reducerea CO2 se realiza cu atomi de H proveniţi din molecule organice sau hidrogen sulfurat (H2S).

  • În următoarea etapă au apărut procariotele aerobe fotoautrotofe (fotosintetizatoare) care sintetizau substanţele organice prin reducerea dioxidului de carbon atmosferic cu ajutorul luminii, însă donatorul de hidrogen era apa. Rezultatul fotosintetizei era eliminarea oxigenului şi deci, îmbogăţirea atmosferei cu oxigen. Au apărut astfel strămoşii bacteriilor fotosintetizante și ai algelor verzi-albastre.

În noile condiţii atmosferice, o parte din procariotele anaerobe au pierit din cauza oxigenului; o altă parte a rămas în abisurile oceanelor în structurile petroliere (bacterii metanogene), în izvoarele fierbinţi (bacterii termoacidofile ) etc; cele mai multe procariote s-au adaptat însă la condiţiile aerobe.

 

Apariţia celulelor eucariote

 

 

Celula eucariotă a apărut atunci când atmosfera s-a îmbogăţit cu oxigen şi a fost posibilă existenţa organismelor aerobe.

 

Teoria endosimbiotică

Conform acestei teorii, celula eucariotă este rezultatul unui şir de endosimbioze succesive prin care în celula procariotă au fost încorporate diferite structuri - simbionţi procarioţi , care cu timpul au devenit dependenţi de metabolismul celulei-gazdă.

Pauză de limpezire a creierului:

Mai ţineţi minte ce este simbioza? Sigur că da: este o formă de convieţuire reciproc avantajoasă între doua specii diferite de organisme.

Exemple:

Lichenii - au un organism mixt rezultat din asocierea unei alge unicelulare verzi (Pleurococcus) sau albastre, cu miceliul unei ciuperci.

În intestinul gândacilor care se hrănesc cu materie lemnoasă (scilofagi), moliilor, ţânţarilor, care sug sângele omului, trăiesc bacterii care ajută la fermentaţia hranei lor unilaterale, substanţele rezultate sunt absorbite de intestinul lor şi se răspândesc în corp ajutând la creştere şi dezvoltare. De exemplu flagelatele simbionte din intestinul termitelor, descompun substanţele complexe din lemn în produşi mai simpli pe care termitele îi folosesc în nutriţia lor. La rândul lor flagelatele au hrană și adăpost astfel că se realizează o asociaţie foarte strânsă, ambii parteneri neputând trăi independent.

Chiar şi în intestinul gros al omului există o mare cantitate de bacterii care îmbogăţesc în albumină şi vitamine hrana pe care o consumăm. Vitaminele sunt produse de Bacterium coli şi Bacterium bifidum.

Continuăm:
Prin această teorie, L.S. Margulis explică originea mitocondriilor, a cloroplastelor şi a flagelilor. Susţine că celula eucariotă animală este o unitate ecologică în care există un genom nuclear (prezent în nucleu) și unul mitocondrial, iar în celula eucariotă vegetală există în plus un genom plastidial (prezent în plasmidă ). Relaţiile endosimbiotice au fost impulsionate de apariţia fotosintezei.

Teoria endosimbiotică este acceptată aproape unanim şi treptat înlocuieşte concepţia conform căreia celula eucariotă a luat naştere printr-o transformare în linie dreaptă, dintr-o celulă procariotă ancestrală.

În favoarea teoriei endosimbiotice se aduc următoarele argumente:

  • simbiozele celulare sunt procese frecvente;
  • în mitocondrii şi cloroplaste s-au identificat: ARN ribozomal de tip bacterian, membrane duble și o informaţie genetică proprie - o moleculă de ADN, asemănătoare cu ADN-ul bacterian;
  • atât în mitocondrii, cât şi în cloroplaste există o sinteză proteică independentă de cea nucleară, realizată pe baza informaţiei genetice din ADN-ul propriu; informaţia genetică între aceste compartimente poate fi interschimbată;
  • din analiza secvenţelor proteinelor şi ale acizilor nucleici reiese înrudirea mitocondriilor şi cloroplastelor cu procariotele;
  • existenţa eredităţii extranucleare dovedeşte că genele extranucleare pot suferi mutaţii, independent de cele nucleare.

La început, simbiozele au fost simple, devenind apoi tot mai complexe, ca în final, după o lungă perioadă de evoluţie, să se ajungă la celula eucariotă.

Deci trecerea de la procariote la eucariote s-a făcut printr-o serie de simbioze succesive (etape):

  1. între un procariot mare anaerob (asemănător cu o amoebă) şi un procariot mic aerob (similar unei bacterii) apărut prin mutaţie. Procariotul anaerob nu avea perete celular şi prin invaginare (este vorba despre invaginarea membranei celulare, întâlnită la celulele procariote, care ancorează macromolecula de ADN şi are rol în respiraţia celulară) a asimilat procariotul aerob care a evoluat într-un organism amoeboid, mitocondriat aerob; acesta se deplasa şi se hrănea cu ajutorul pseudopodelor;
  2. între amoeboidul mitocondriat şi un procariot de tipul spirililor (spirochete). A rezultat un amoeboflagelat, care avea o mai mare mobilitate datorită spirochetei care a devenit flagel. Această simbioză a stat la originea regnurilor animal şi fungi. La sfârșitul acestei etapă apar adevăratele celule eucariote înzestrate cu un aparat mitotic şi meiotic ce face posibilă realizarea de diviziuni în care pot avea loc numeroase recombinări genetice;
  3. între eucariotul rezultat la sfârşitul etapei precedente şi o algă albastră-verde sau alt procariot purtător de pigment clorofilian. Procariotul devine cloroplast, iar rezultatul acestei simbioze este apariţia unei celule eucariote fotosintetizatoare. Această sinteză a stat la originea regnului vegetal.

În concluzie, din procariotul ancestral au evoluat arhebacteriile şi eubacteriile, iar din eucariotul ancestral s-au diferenţiat toate celelalte regnuri.


Apariţia eucariotelor multicelulare

Eucariotele multicelulare au apărut aproximativ cu 600 milioane de ani în urmă, datorită sexualităţii şi a unor protiste consumatoare. Reproducerea sexuată prin meioză a creat mari posibilităţi de variaţie genetică şi deci de adaptare la cele mai diferite condiţii de mediu. Apariţia unor protiste consumatoare, care au pierdut capacitatea de fotosinteză prin mutaţie, dar s-au putut hrăni cu resturi organice sau chiar cu celule mai mici, a dus la apariţia şi evoluţia consumatorilor unicelulari și apoi, pluricelulari.

S-au diferenţiat astfel producătorii, consumatorii şi descompunătorii, între care au început să se realizeze relaţii multiple. Pe parcursul unor lungi intervale de timp au apărut nenumărate specii de vieţuitoare: unele dintre acestea au dispărut sau au fost înlocuite cu altele.


Observaţi aşadar că toate aceste procese descrise mai sus au început aproximativ acum 4 miliarde de ani şi au continuat până acum 530 de milioane de ani, în perioada geologică cambriană. Este prima perioadă în care se găsesc resturi fosilizate ale unor organisme multicelulare mai complexe decât bureţii. În această perioadă, au apărut aproximativ 50 de grupe majore şi diferite de organisme, inclusiv forme incipiente (un fel de modele pentru animalele de astăzi).

 

 

DICŢIONAR:

anaerob - Care este capabil să trăiască într-un mediu lipsit de oxigen;

autotrof - (Despre organisme vegetale) Care este capabil să transforme substanţele anorganice în elemente organice necesare hranei;
flagel - Filament mobil care serveşte drept organ locomotor la unele protozoare şi la spermatozoizi;
hererotrof - (Organism) care se hrăneşte numai cu substanţe organice, neavând capacitatea de a sintetiza substanţele organice din cele anorganice;

meioza - este diviziunea care are loc la formarea celulelor reproducătoare. Ea se desfăşoară în organele reproducătoare, în celulele somatice, şi se finalizează cu formarea celulelor reproducătoare asexuate (spori) sau sexuate (gameţi). Meioza se desfăşoară în 2 faze: "reducţională" şi ecuaţională";
mitoza - este procesul de diviziune celulară, specific celulelor eucariote, prin care dintr-o celulă-mamă rezultă 2 celule-fiice, identice din punct de vedere genetic;
plasmidă - Formaţiune de acid dezoxiribonucleic prezentă în citoplasma celulelor, larg folosită în ingineria genetică, în clonare;
pseudopod - Prelungire mobilă provizorie a protoplasmei la amibe, leucocite etc., servind la locomoţie şi la prinderea hranei;
simbioză - Formă de convieţuire reciproc avantajoasă între doua specii diferite de organisme;

spirochet - Nume dat mai multor bacterii în formă de filament subţire, spiralat, mobil, dintre care unele sunt patogene pentru om.

 

Adaptat după: Manual de biologie, clasa a XII-a, editura All Educaţional

Write comments...
symbols left.
You are a guest ( Sign Up ? )
or post as a guest
Loading comment... The comment will be refreshed after 00:00.

Be the first to comment.