نظريات تطور الخلية
نظريات تطور الخلية هي تفسيرات تحاول فهم متى وكيف ظهرت الخلايا. وهي تشير عادة إلى خلايا حقيقية النواة ، أي الخلايا التي تحتوي على نواة مفصولة بغشاء خلوي حيث تحتوي على المادة الوراثية.
على عكس الخلايا بدائية النواة ، والتي كانت أبسط وظهرت قبل حوالي 3700 مليون سنة على الأرض ، فإن خلايا حقيقية النواة أكثر تعقيدًا وأكبر حجمًا وأحدث ظهورًا.
لأن الخلايا حقيقية النواة هي أساس معظم الكائنات الحية ، مثل النباتات والحيوانات ، فقد تم تطوير العديد من النظريات حول أصلها وسبب ظهورها.
تطور الخلايا الأولى
ظهرت الخلايا الأولى قبل 3700 مليون سنة على الأقل ، أي بعد حوالي 750 مليون سنة من تكوين الأرض. على الرغم من أننا لا نعرف بالتأكيد كيف ظهرت الخلايا الأولى ، إلا أننا نعرف جيدًا كيف تطورت.
ومع ذلك ، فإن إحدى النظريات الأكثر قبولًا حول تكوين الخلايا الأولى هي ما يلي: نظرًا للظروف الجوية للأرض البدائية ، يمكن لتصريف الطاقة أن ينتج جزيئات عضوية تتشكل تلقائيًا.
وقد تجلى ذلك في تجارب ستانلي ميلر في الخمسينيات ، حيث تمكن من تكوين جزيئات عضوية من الهيدروجين والميثان والأمونيا.
في وقت لاحق ، تم تشكيل أول جزيئات عضوية معقدة (وتسمى أيضًا الجزيئات الكبيرة). في مرحلة ما من تطور هذه الجزيئات ، كان أول واحد قادر على التكرار باستخدام مواد من بيئته. ولد ، ثم ، لأول مرة ، خلية.
يمكن أن تتكاثر هذه الخلايا الأولى بحرية في البداية ، نظرًا لعدم وجود تنافس على الوقود الذي تستخدمه. ومع ذلك ، نظرًا لزيادة عددهم بشكل كبير (على وجه التحديد بسبب هذا الافتقار إلى المنافسة) ، سرعان ما أصبحت الخلايا أكثر تطوراً لمواصلة التكاثر. هكذا بدأت عملية التطور.
أنواع الخلايا وتطورها
لسنوات عديدة ، كان يعتقد أن هناك نوعان فقط من الخلايا ، بدائيات النوى (والتي تعني حرفيًا "بدون نواة") ونواة حقيقيات النوى ، أكثر تعقيدًا وبداية لاحقة. ومع ذلك ، فقد حددوا في القرنين الماضيين نوعًا آخر من الخلايا التي لا تتناسب مع خصائص أيٍّ من الخلايا الأخرى.
تُعرف هذه الخلايا منذ التسعينيات باسم "العتيق" ، والتي تعني حرفيًا "الخلايا القديمة". بهذه الطريقة ، يتم استخدام نظام تصنيف من ثلاثة مجالات اليوم: الأركيا والبكتيريا وإوكاريا.
خلايا العتيق
الأركيا (المعروف أيضًا باسم Arqueas) عبارة عن خلايا بدون نواة ، تشبه إلى حد كبير البكتيريا ولكن لها خصائص معينة تسببت في اعتبارها كائنات حية مستقلة.
مثل بقية الخلايا ، فهي كائنات مجهرية. جدارها الخلوي مقاوم للغاية ، مما يسمح لهم بالعيش في بيئات قاسية (حتى في الكويكبات في الفضاء ، دون حماية من أي نوع من الغلاف الجوي).
نظامهم الغذائي مختلف أيضًا ، حيث أنهم يستفيدون من المركبات غير العضوية مثل الهيدروجين وثاني أكسيد الكربون أو الكبريت بدلاً من الأكسجين.
الخلايا بدائية النواة (البكتيريا)
الخلايا بدائية النواة هي أبسط الأنواع الثلاثة. لديهم فقط غشاء الخلية ، الذي يحيط داخل الخلية. من الداخل يمكننا أن نجد المادة الوراثية معلقة داخل السيتوبلازم ، وكذلك بعض الريبوسومات (العضيات التي تولد الطاقة داخل الخلية).
الخلايا بدائيات النواة ، على الرغم من كونها من أنواع مختلفة ، تصنف جميعها على أنها بكتيريا. لتكون قادرًا على التكيف مع البيئة بشكل أكثر فاعلية ، فإن العديد منها لديه إضافات أخرى ، مثل فلاجيلا للتحرك بحرية أو جدار لاصق ، الكبسولة ، والتي تتيح لهم الالتزام بالكائنات الحية الأخرى.
خلايا حقيقية النواة
الخلايا حقيقية النواة هي أكثر أنواع الخلايا الثلاثة تعقيدًا وأكبرها. وهي تختلف عن بدائيات النوى والعرق ، خاصة أنها تحتوي على نواة ، حيث تخزن الدنا. بالإضافة إلى ذلك ، لديهم عدة أنواع من العضيات الخلوية ، والتي تسمح لهم بأداء أنواع مختلفة من الوظائف.
الخلايا حقيقية النواة هي أساس كل الحياة المعقدة الموجودة على الأرض. لهذا السبب ، كان العلماء يدرسون أصلهم لعقود عديدة ، وقد طوروا نظرية الإندوسيبوتيك لنمو الخلية.
نظرية الانصمام الحيوي لتطور الخلايا
الخلايا حقيقية النواة هي أكثر تطورا بكثير من العتيق أو البكتيريا. قبل بضعة عقود فقط ، تم العثور على تفسير مرضٍ لظهورها: النظرية التوطينية.
تستند هذه النظرية إلى أوجه التشابه بين الميتوكوندريا والبلاستيدات الخضراء للخلايا حقيقية النواة مع البكتيريا ، سواء في شكلها أو عملها.
لذلك ، يقترح العلماء الذين يدافعون عنها أنه في مرحلة ما من التطور ، امتصت خلية كبيرة بكتيريا وبدأت في استخدامها لاستخراج الطاقة اللازمة للبقاء والتكاثر.
من ناحية أخرى ، اكتسبت البكتيريا الممتصة احتمالات أكبر لترك النسل ، بالإضافة إلى قدر أكبر من الأمان من خلال وجودها داخل خلية أكبر. لذلك ، كانت هناك علاقة تكافلية. ومن هنا جاء اسم النظرية.
بعد ملايين السنين من التطور ، تخصصت الميتوكوندريا والبلاستيدات الخضراء ، التي كانت تستخدم في البكتيريا المستقلة. لذلك ، لم يعد بإمكانهم البقاء خارج الخلية.
دلائل نظرية الانصمام الداخلي
في اللغة اليومية ، نستخدم كلمة "نظرية" لوصف الرأي الذي لا يعتمد على الحقائق. ومع ذلك ، في عالم العلوم ، النظرية هي تفسير لظاهرة تؤكدها التجارب والملاحظة.
نظرية الإندوسيبوتيك ليست استثناء. العديد من القرائن تدفعنا إلى الاعتقاد بأن هذه هي الطريقة التي ظهرت بها الخلايا الحيوانية والخضروات. بعض هذه الأدلة هي التالية:
- الميتوكوندريا والبلاستيدات الخضراء لها الحمض النووي الخاص بها → هذان النوعان من العضيات هما الوحيدان اللتان لديهما الحمض النووي داخل السيتوبلازم ، وهما منفصلان عن الحمض النووي الرئيسي للخلية.
- تتكاثر كلتا العضيتين بمفردهما → نظرًا لوجود الحمض النووي الخاص بهما ، يمكن للبلاستيدات الخضراء والميتوكوندريا التكاثر بشكل مستقل عن الخلية ، وتوجيه الانقسام الخاص بها.
- لديهم غشاء الخلية → على عكس بقية العضيات في الخلية ، فإن كلا من الميتوكوندريا والبلاستيدات الخضراء يحتويان على غشاء مزدوج الخلية يفصل بينهما عن الباقي. هذا النوع من الغشاء موجود أيضا في البكتيريا.
