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-tugas tertentu, meningkatkan tingkat ketergantungan pada pendampingnya. Fenomena ini sangat penting dalam evolusi, memungkinkan keberadaan makhluk kompleks, meningkatkan ukuran mereka dan mengakui sistem organ yang berbeda.
Organisme kolonial, seperti Volvox, memungkinkan kita untuk berhipotesis tentang karakteristik potensial organisme multiseluler leluhur. Sumber: Frank Fox [CC BY-SA 3.0 de (https://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0/de/deed.en)]
Organisme multiseluler adalah organisme yang terdiri dari beberapa sel – seperti hewan, tumbuhan , beberapa jamur, dll. Saat ini ada beberapa teori untuk menjelaskan asal usul makhluk multiseluler mulai dari bentuk kehidupan uniseluler yang kemudian dikelompokkan bersama.
Indeks artikel
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 untuk menjadi organisme yang terdiri dari banyak sel.
Ukuran sel dan rasio volume permukaan (S / V)
Sel rata-rata yang merupakan bagian dari tubuh tumbuhan atau hewan berukuran diameter antara 10 dan 30 mikrometer. Suatu organisme tidak dapat bertambah besar hanya dengan memperbesar ukuran sel tunggal karena keterbatasan yang disebabkan 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 dalam sel besar, jika kita membandingkannya dengan parameter yang sama di sel yang lebih besar.
Sel yang sangat besar memiliki permukaan pertukaran yang terbatas
Mengikuti alasan ini, kita dapat menyimpulkan bahwa permukaan pertukaran menurun sebanding dengan peningkatan ukuran sel. Mari kita gunakan kubus 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 adalah 3/1.
Untuk alasan ini, jika suatu organisme meningkatkan ukurannya, yang bermanfaat dalam beberapa aspek, seperti dalam mencari makanan, bergerak atau melarikan diri dari predator, lebih baik melakukannya dengan meningkatkan jumlah sel dan dengan demikian mempertahankan permukaan yang memadai untuk hewan, proses pertukaran.
Keuntungan menjadi organisme multiseluler
Keuntungan menjadi organisme multisel lebih dari sekadar peningkatan ukuran. Multiseluleritas memungkinkan peningkatan kompleksitas biologis dan pembentukan struktur baru.
Fenomena ini memungkinkan evolusi jalur kerjasama yang sangat canggih dan perilaku yang saling melengkapi antara entitas biologis yang membentuk sistem.
Kerugian menjadi organisme multiseluler
Terlepas dari manfaat ini, kita menemukan contoh – seperti pada beberapa spesies jamur – hilangnya multiseluleritas, kembali ke kondisi leluhur makhluk bersel tunggal.
Ketika sistem kerja sama gagal di antara sel-sel tubuh, konsekuensi negatif dapat dihasilkan. Contoh paling ilustratif adalah kanker. Namun, ada banyak jalan yang, dalam banyak kasus, berhasil memastikan kerja sama.
Apa organisme multiseluler pertama?
Awal multiseluleritas telah ditelusuri kembali ke masa lalu yang sangat jauh, lebih dari 1 miliar tahun yang lalu, menurut beberapa penulis (misalnya, Selden & Nudds, 2012).
Karena bentuk-bentuk transisional kurang terkonservasi dalam catatan fosil, sedikit yang diketahui tentang mereka dan tentang fisiologi, ekologi, dan evolusinya, membuat proses pembangunan kembali multiseluleritas yang baru jadi sulit.
Faktanya, tidak diketahui apakah fosil pertama ini adalah hewan, tumbuhan, jamur, atau salah satu dari garis keturunan ini. Fosil dicirikan sebagai organisme yang datar, dengan luas permukaan/volume yang tinggi.
Evolusi organisme multiseluler
Karena organisme multiseluler terdiri dari beberapa sel, langkah pertama dalam perkembangan evolusioner dari kondisi ini seharusnya adalah pengelompokan sel. Ini bisa terjadi dengan cara yang berbeda:
Hipotesis kolonial dan simbiosis
Kedua hipotesis ini mengusulkan bahwa nenek moyang asli makhluk multiseluler adalah koloni atau makhluk uniseluler yang menjalin hubungan simbiosis satu sama lain.
Belum diketahui apakah agregat tersebut terbentuk dari sel-sel dengan identitas genetik yang berbeda (seperti biofilm atau biofilm ) atau dari sel induk dan sel anak yang identik secara genetik. Opsi 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-sel yang bekerja bersama. Beberapa mengambil fungsi somatik, sementara yang lain menjadi unsur reproduksi.
Dengan demikian, setiap sel menjadi lebih tergantung pada tetangganya dan memperoleh spesialisasi dalam tugas tertentu. Seleksi menyukai organisme yang mengelompok di koloni awal ini daripada organisme yang tetap soliter.
Saat ini, para peneliti sedang mencari kemungkinan kondisi yang mengarah pada pembentukan kluster tersebut dan penyebab yang dapat mendukung mereka – versus 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, yang memungkinkan pengembangan beberapa kompartemen dalam satu sel.
Asal usul organisme multiseluler
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 menyarankan bahwa multiseluleritas mengikuti lintasan yang sama, dimulai dengan kooptasi gen yang terkait dengan kepatuhan. Penciptaan saluran ini mencapai komunikasi antar sel.
Referensi
- Brunet, T., & Raja, N. (2017). Asal Usul Multiseluleritas dan Diferensiasi Sel Hewan. Sel perkembangan , 43 (2), 124-140.
- Curtis, H., & Schnek, A. (2008). Curtis. biologi . Ed. Medis Panamerika.
- Knoll, AH (2011). Berbagai asal muasal multiseluleritas kompleks. Tinjauan Tahunan Ilmu Bumi dan Planet , 39 , 217-239.
- 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.
- Ratcliff, WC, Denison, RF, Borrello, M., & Travisano, M. (2012). Evolusi eksperimental multiseluleritas. Prosiding National Academy of Sciences , 109 (5), 1595-1600.
- Roze, D., & Michod, RE (2001). Mutasi, seleksi bertingkat, dan evolusi ukuran propagul selama asal multiseluleritas. Naturalis Amerika , 158 (6), 638-654.
- Selden, P., & Nudds, J. (2012). Evolusi ekosistem fosil . CRC Pers.
