Što su jednostanični organizmi? Jednostanični organizmi: prokarioti i eukarioti Tko je otkrio jednostanične životinje

Najjednostavnije životinje su jednostanični organizmi, karakteristike, prehrana, prisutnost u vodi iu ljudskom tijelu

opće karakteristike

Ili jednostanični organizmi, kao što im ime govori, sastoje se od jedne stanice. Tip Protozoa uključuje više od 28 000 vrsta. Građa protozoa može se usporediti s građom stanica višestaničnih organizama. Oba se temelje na jezgri i citoplazmi s raznim organelama (organelama) i inkluzijama. No, ne smijemo zaboraviti da je svaka stanica višestaničnog organizma dio bilo kojeg tkiva ili organa gdje obavlja svoje specifične funkcije. Sve stanice višestaničnog organizma su specijalizirane i nisu sposobne za samostalan život. Nasuprot tome, najjednostavnije životinje kombiniraju funkcije stanice i neovisnog organizma. (Fiziološki, stanica protozoa nije slična pojedinačnim stanicama višestaničnih životinja, već cijelom višestaničnom organizmu.

Najjednostavniji sve funkcije svojstvene svim živim organizmima su karakteristične: prehrana, metabolizam, izlučivanje, percepcija vanjskih podražaja i reakcija na njih, kretanje, rast, reprodukcija i smrt.

Protozoe Struktura stanice

Jezgra i citoplazma, kao što je navedeno, glavne su strukturne i funkcionalne komponente svake stanice, uključujući jednostanične životinje. Tijelo potonjeg sadrži organele, skeletne i kontraktilne elemente i razne inkluzije. Uvijek je prekriven staničnom membranom, više ili manje tankom, ali jasno vidljivom u elektronskom mikroskopu. Citoplazma protozoa je tekuća, ali njezina viskoznost varira među različitim vrstama i varira ovisno o stanju životinje i okoliša (njegova temperatura i kemijski sastav). Kod većine vrsta citoplazma je prozirna ili mliječnobijela, no kod nekih je obojena plavo ili zelenkasto (Stentor, Fabrea slina). Kemijski sastav jezgre i citoplazme protozoa nije u potpunosti proučen, uglavnom zbog male veličine ovih životinja. Poznato je da osnovu citoplazme i jezgre, kao i kod svih životinja, čine bjelančevine. Nukleinske kiseline su usko povezane s proteinima, tvore nukleoproteine, čija je uloga u životu svih organizama iznimno velika. DNA (dezoksiribonukleinska kiselina) dio je kromosoma jezgre protozoa i osigurava prijenos nasljednih informacija s koljena na koljeno. RNK (ribonukleinska kiselina) nalazi se u protozoama i u jezgri i u citoplazmi. Implementira nasljedna svojstva jednostaničnih organizama kodiranih u DNK, budući da ima vodeću ulogu u sintezi proteina.

U metabolizmu sudjeluju vrlo važne kemijske komponente citoplazme - tvari slične mastima lipidi. Neki od njih sadrže fosfor (fosfatide), mnogi su povezani s proteinima i tvore lipoproteinske komplekse. Citoplazma sadrži i rezervne hranjive tvari u obliku uključaka – kapljica ili zrnaca. To su ugljikohidrati (glikogen, paramil), masti i lipidi. Oni služe kao rezerva energije za tijelo protozoa.

Osim organskih tvari, citoplazma sadrži veliku količinu vode i mineralnih soli (kationi: K+, Ca2+, Mg2+, Na+, Fe3+ i anioni: Cl~, P043“, N03“). U citoplazmi protozoa nalaze se mnogi enzimi koji sudjeluju u metabolizmu: proteaze, koje osiguravaju razgradnju proteina; karbohidraze koje razgrađuju polisaharide; lipaze koje potiču probavu masti; veliki broj enzima koji reguliraju izmjenu plinova, a to su alkalne i kisele fosfataze, oksidaze, peroksidaze i citokrom oksidaze.

Prethodne ideje o fibrilarnoj, granularnoj ili pjenasto-staničnoj strukturi citoplazme protozoa temeljile su se na studijama fiksiranih i obojenih preparata. Nove metode proučavanja protozoa (u tamnom polju, u polariziranom svjetlu, primjenom intravitalnog bojenja i elektronske mikroskopije) omogućile su da se utvrdi da je citoplazma protozoa složen dinamički sustav hidrofilnih koloida (uglavnom proteinskih kompleksa), koji ima tekuće ili polutekuće konzistencije. Tijekom ultramikroskopskog pregleda u tamnom polju citoplazma protozoa izgleda optički prazna, vidljive su samo stanične organele i njezine inkluzije.

Koloidno stanje citoplazmatskih proteina osigurava varijabilnost njegove strukture. U citoplazmi se stalno događaju promjene agregatnog stanja proteina: oni prelaze iz tekućeg stanja (sol) u čvršće, želatinozno stanje (gel). Ovi procesi povezani su s oslobađanjem gušćeg sloja ektoplazme, stvaranjem ljuske - pelikula i ameboidnim kretanjem mnogih protozoa.

Jezgre protozoa, kao i jezgre višestaničnih stanica, sastoje se od kromatinskog materijala, jezgrinog soka, te sadrže jezgrice i jezgrinu membranu. Većina protozoa sadrži samo jednu jezgru, ali postoje i višejezgreni oblici. U tom slučaju jezgre mogu biti iste (višejezgrene amebe iz roda Pelomyxa, višejezgrene bičašice Polymastigida, Opalinida) ili se razlikuju po obliku i funkciji. U potonjem slučaju govore o nuklearnoj diferencijaciji, odnosno nuklearnom dualizmu. Dakle, cijeli razred cilijata i neke foraminifere karakterizira nuklearni dualizam. tj. jezgre nejednake po obliku i funkciji.

Ove vrste protozoa, kao i drugi organizmi, poštuju zakon konstantnosti broja kromosoma. Njihov broj može biti jednostruk, ili haploidan (većina flagelata i sporozoa), ili dvostruki, ili diploidan (ciliati, opaline i, izgleda, sarkode). Broj kromosoma u različitim vrstama protozoa uvelike varira: od 2-4 do 100-125 (u haploidnom skupu). Osim toga, opažaju se jezgre s višestrukim povećanjem broja setova kromosoma. Zovu se poliploidni. Utvrđeno je da su velike jezgre ili makronukleusi ciliata i jezgre nekih radiolarija poliploidne. Vrlo je vjerojatno da je jezgra Amoeba proteus također poliploidna; broj kromosoma u ovoj vrsti doseže 500.

Razmnožavanje Nuklearna podjela

Glavni tip nuklearne diobe i kod protozoa i kod višestaničnih organizama je mitoza ili kariokineza. Tijekom mitoze dolazi do pravilne, jednolike raspodjele kromosomskog materijala između jezgri stanica koje se dijele. To je osigurano uzdužnim cijepanjem svakog kromosoma na dva kromosoma kćeri u metafazi mitoze, pri čemu oba kromosoma kćeri odlaze na različite polove stanice koja se dijeli.

Mitotička dioba gregarine jezgre Monocystis magna:
1, 2 - profaza; 3 - prijelaz u metafazu; 4, 5 - metafaza; 6 - rana anafaza; 7, 8 - kasno
anafaza; 9, 10 - telofaza.

Kada se jezgra Monocystis magna gregarina podijeli, mogu se uočiti sve mitotske figure karakteristične za višestanične organizme. U profazi su u jezgri vidljivi končasti kromosomi, neki od njih povezani su s nukleolom (sl. 1, 1, 2). U citoplazmi se mogu razlikovati dva centrosoma u čijem se središtu nalaze centrioli sa zvjezdastim zrakama koje radijalno divergiraju. Centrosomi se približavaju jezgri, spajaju se s njezinom ljuskom i kreću se prema suprotnim polovima jezgre. Jezgrina ovojnica se otapa i nastaje akromatinsko vreteno (sl. 1, 2-4). Dolazi do spiralizacije kromosoma, zbog čega se oni jako skraćuju i sakupljaju u središtu jezgre, nukleolus se otapa. U metafazi se kromosomi pomiču u ekvatorijalnu ravninu. Svaki kromosom se sastoji od dvije kromatide koje leže jedna uz drugu paralelno i koje zajedno drži jedna centromera. Zvjezdasti lik oko svakog centrosoma nestaje, a centrioli se dijele na pola (sl. 1, 4, 5). U anafazi se centromeri svakog kromosoma dijele na pola i njihove kromatide počinju divergirati prema polovima vretena. Za protozoe je karakteristično da se filamenti vučnog vretena pričvršćeni na centromere razlikuju samo kod nekih vrsta. Cijelo vreteno je rastegnuto, a njegove se niti, koje idu neprekidno od pola do pola, produžuju. Razdvajanje kromatida koje su se pretvorile u kromosome osiguravaju dva mehanizma: njihovo razdvajanje pod djelovanjem kontrakcije vučnih niti vretena i istezanje kontinuiranih niti vretena. Ovo potonje dovodi do međusobnog odvajanja polova stanice (sl. 1, 6, 7). kromosomi se despiriraju i postaju tanji, a jezgrice ponovno nestaju, a oko podijeljenih centriola nastaju dva neovisna centrosoma sa zvjezdastim zrakama. Svaka stanica kćer ima dva centrosoma - buduća središta sljedeće mitotičke diobe. 9, 10). Međutim, u nekim protozoama dolazi do podjele citoplazme, kao i kod Monocystis, zbog čega se u životnom ciklusu pojavljuju privremeno višejezgrene faze oko svake jezgre i istovremeno nastaju mnoge male stanice.

Postoje različita odstupanja od gore opisanog procesa mitoze: jezgrina ovojnica može biti očuvana tijekom cijele mitotske diobe, akromatinsko vreteno se može formirati ispod jezgrine ovojnice, a kod nekih oblika ne nastaju centrioli. Najznačajnija odstupanja su kod nekih euglenida: nemaju tipičnu metafazu, a vreteno prolazi izvan jezgre. U metafazi, kromosomi, koji se sastoje od dvije kromatide, nalaze se duž osi jezgre, ekvatorska ploča se ne formira, nuklearna membrana i nukleol su očuvani, potonji je podijeljen na pola i prelazi u jezgre kćeri. Ne postoje temeljne razlike između ponašanja kromosoma u mitozi kod protozoa i višestaničnih organizama.

Prije upotrebe novih metoda istraživanja, dioba jezgre mnogih protozoa opisivana je kao amitoza, odnosno izravna dioba. Prava amitoza se danas shvaća kao dioba jezgri bez pravilnog odvajanja kromatida (kromosoma) u jezgre kćeri. Kao rezultat toga nastaju jezgre s nepotpunim setovima kromosoma. Nisu sposobni za daljnje normalne mitotičke diobe. Teško je normalno očekivati ​​takve nuklearne diobe kod najjednostavnijih organizama. Amitoza se promatra izborno kao više ili manje patološki proces.

Tijelo protozoa je prilično složeno. Unutar jedne stanice dolazi do diferencijacije njezinih pojedinih dijelova koji obavljaju različite funkcije. Dakle, po analogiji s organima višestaničnih životinja, ovi dijelovi protozoa nazvani su organele ili organele. Postoje organele kretanja, prehrane, percepcije svjetlosti i drugih podražaja, organele izlučivanja itd.

Pokret

Organele kretanja kod praživotinja su pseudopodiji, ili pseudopodiji, bičevi i trepavice. Pseudopodiji nastaju najvećim dijelom u trenutku kretanja i mogu nestati čim se protozoa prestane kretati. Pseudopodiji su privremeni plazmatski izdanci tijela protozoa koji nemaju trajni oblik. Njihova ljuska je vrlo tanka (70-100 A) i elastična stanična membrana. Pseudopodije su karakteristične za sarkode, neke flagelate i sporozoe.

Flagele i cilije trajni su izdanci vanjskog sloja citoplazme, sposobni za ritmička kretanja. Ultrafina struktura ovih organela proučavana je pomoću elektronskog mikroskopa. Utvrđeno je da su konstruirani na gotovo isti način. Slobodni dio flageluma ili cilije pruža se od površine stanice.

Unutarnji dio je uronjen u ektoplazmu i naziva se bazalno tijelo ili blefaroplast. Na ultratankim presjecima flageluma ili cilije može se razlikovati 11 uzdužnih fibrila, od kojih su 2 smještene u središtu, a 9 duž periferije (slika 2). Središnje fibrile kod nekih vrsta imaju spiralne pruge. Svaka periferna fibrila sastoji se od dvije spojene cjevčice ili subbrile. Periferne fibrile prelaze u bazalno tijelo, ali središnje fibrile ne dopiru do njega. Membrana flageluma prelazi u membranu tijela protozoa.

Unatoč sličnosti u strukturi cilija i flagela, priroda njihovog kretanja je drugačija. Ako bičevi čine složene vijčane pokrete, tada se rad cilija najlakše može usporediti s kretanjem vesala.

Osim bazalnog tijela, citoplazma nekih protozoa sadrži i parabazalno tijelo. Bazalno tijelo je osnova cjelokupnog mišićno-koštanog sustava; osim toga, regulira proces mitotičke diobe protozoa. Parabazalno tijelo igra ulogu u metabolizmu protozoa; s vremena na vrijeme nestane, a zatim se ponovno pojavi.

Osjetilni organi

Protozoe imaju sposobnost određivanja intenziteta svjetlosti (osvijetljenosti) pomoću fotoosjetljive organele – ocelusa. Istraživanje ultratanke strukture oka morskog biča Chromulina psammobia pokazalo je da ono uključuje modificirani bič uronjen u citoplazmu.

U vezi s različitim vrstama prehrane, o kojima će se kasnije detaljnije raspravljati, protozoe imaju vrlo širok izbor probavnih organela: od jednostavnih probavnih vakuola ili vezikula do takvih specijaliziranih formacija kao što su stanična usta, oralni lijevak, ždrijelo, prašak.

Sustav za izlučivanje

Većinu protozoa karakterizira sposobnost podnošenja nepovoljnih uvjeta okoline (isušivanje privremenih rezervoara, vrućina, hladnoća itd.) U obliku cista. U pripremi za cistaciju, protozoa oslobađa značajnu količinu vode, što dovodi do povećanja gustoće citoplazme. Ostaci čestica hrane se izbacuju, trepavice i flagele nestaju, a pseudopodije se uvlače. Ukupni metabolizam se smanjuje, formira se zaštitna ljuska, koja se često sastoji od dva sloja. Nastanku cista u mnogim oblicima prethodi nakupljanje rezervnih hranjivih tvari u citoplazmi.

Protozoe ne gube održivost u cistama jako dugo. U eksperimentima su ta razdoblja premašila 5 godina za rod Oicomonas (Protomonadida), 8 godina za Haematococcus pluvialis, a za Peridinium cinctum maksimalno razdoblje preživljavanja cista premašilo je 16 godina.

U obliku cista, protozoe se vjetrom prenose na znatne udaljenosti, što objašnjava homogenost faune protozoa diljem svijeta. Dakle, ciste ne samo da imaju zaštitnu funkciju, već služe i kao glavno sredstvo raspršivanja protozoa.

Organizmi čije tijelo sadrži samo jednu stanicu klasificiraju se kao protozoe. Mogu imati različite oblike i sve vrste načina kretanja. Svatko zna barem jedno ime koje nosi najjednostavniji živi organizam, ali ne shvaćaju svi da je to upravo takvo biće. Dakle, što su oni i koje su vrste najčešći? A kakva su to stvorenja? Kao i najsloženiji i koelenterativni organizmi, jednostanični organizmi zaslužuju detaljnu studiju.

Potkraljevstvo jednoćelijskih organizama

Protozoe su najmanja bića. Njihovo tijelo ima sve funkcije potrebne za život. Dakle, najjednostavniji jednostanični organizmi sposobni su pokazivati ​​razdražljivost, kretati se i razmnožavati. Neki imaju stalan oblik tijela, dok ga drugi stalno mijenjaju. Glavni sastavni dio tijela je jezgra okružena citoplazmom. Sadrži nekoliko vrsta organela. Prvi su opći stanični. To uključuje ribosome, mitohondrije, Galgijev aparat i slično. Ove druge su posebne. Tu spadaju probavni sustav i Gotovo svi najjednostavniji jednostanični organizmi mogu se kretati bez većih poteškoća. U tome im pomažu pseudopodi, flagele ili cilije. Posebnost organizama je fagocitoza - sposobnost hvatanja čvrstih čestica i njihove probave. Neki također mogu provoditi fotosintezu.

Kako se jednostanični organizmi šire?

Protozoe se mogu naći posvuda – u slatkoj vodi, tlu ili moru. Njihova sposobnost enciste osigurava im visok stupanj preživljavanja. To znači da pod nepovoljnim uvjetima tijelo ulazi u fazu mirovanja, prekrivajući se gustom zaštitnom ljuskom. Stvaranje ciste potiče ne samo preživljavanje, već i proliferaciju - tako se organizam može naći u ugodnijem okruženju gdje će dobiti prehranu i priliku za reprodukciju. Protozojski organizmi postižu ovo posljednje dijeljenjem u dvije nove stanice. Neki također imaju sposobnost spolnog razmnožavanja, a postoje vrste koje kombiniraju oboje.

Ameba

Vrijedno je navesti najčešće organizme. Protozoe se često povezuju s ovom vrstom - amebama. Nemaju stalan oblik tijela, a za kretanje im služe pseudopodi. S njima ameba hvata hranu - alge, bakterije ili druge protozoe. Okružujući ga pseudopodima, tijelo tvori probavnu vakuolu. Iz njega sve dobivene tvari ulaze u citoplazmu, a neprobavljene se izbacuju van. Ameba provodi disanje po cijelom tijelu pomoću difuzije. Višak vode iz tijela uklanja kontraktilna vakuola. Proces reprodukcije odvija se diobom jezgre, nakon čega se iz jedne stanice dobivaju dvije stanice. Amebe su slatkovodne. Protozoe se nalaze u ljudima i životinjama, au tom slučaju mogu dovesti do raznih bolesti ili pogoršati opće stanje.

Euglena zelena

Još jedan organizam koji je čest u slatkovodnim tijelima također je protozoa. Euglena zelena ima vretenasto tijelo s gustim vanjskim slojem citoplazme. Prednji kraj tijela završava dugim flagelumom, uz pomoć kojeg se tijelo kreće. U citoplazmi se nalazi nekoliko ovalnih kromatofora u kojima se nalazi klorofil. To znači da se na svjetlu euglena hrani autotrofno - to ne mogu svi organizmi. Protozoe se kreću uz pomoć oka. Ako euglena dugo stoji u mraku, klorofil će nestati i tijelo će prijeći na heterotrofni način prehrane uz apsorpciju organskih tvari iz vode. Poput ameba, ove se protozoe razmnožavaju dijeljenjem i također dišu cijelim tijelom.

Volvox

Među jednostaničnim organizmima postoje i kolonijalni organizmi. Protozoa zvana volvox živi na ovaj način. Imaju sferni oblik i želatinozna tijela koja tvore pojedini članovi kolonije. Svaki volvox ima dvije flagele. Usklađeno kretanje svih stanica osigurava kretanje u prostoru. Neki od njih su sposobni za reprodukciju. Tako nastaju kolonije kćeri Volvoxa. Najjednostavnije alge poznate kao Chlamydomonas također imaju istu strukturu.

Cilijasta papučica

Ovo je još jedan uobičajeni stanovnik slatke vode. Trepetljičari su dobili ime po obliku vlastite stanice koja podsjeća na cipelu. Organele koje se koriste za kretanje nazivaju se cilije. Tijelo ima stalan oblik s gustom ljuskom i dvije jezgre, malom i velikom. Prvi je neophodan za reprodukciju, a drugi kontrolira sve životne procese. Trepetljikaši koriste bakterije, alge i druge jednostanične organizme kao hranu. Protozoe često stvaraju probavnu vakuolu; ona se u papučama nalazi na određenom mjestu u blizini usnog otvora. Za uklanjanje neprobavljenih ostataka prisutan je prah, a izlučivanje se vrši pomoću kontraktilne vakuole. Ovo je tipično za cilijate, ali može biti popraćeno i spajanjem dviju jedinki radi razmjene nuklearnog materijala. Taj se proces naziva konjugacija. Među svim slatkovodnim protozoama, papučar je najsloženiji po svojoj strukturi.

Tijelo koje se sastoji od jedne stanice, istovremeno je neovisni cjeloviti organizam sa svim svojim inherentnim funkcijama. Prema stupnju organizacije jednostanični organizmi pripadaju prokariotima (arheje) i eukariotima (neke praživotinje, gljive). Mogu formirati kolonije. Ukupan broj vrsta protozoa prelazi 30 tisuća.

Neke vrste jednostaničnih životinja

Pojava jednostaničnih životinja bila je popraćena aromorfozama: 1. Jezgra (dvostruki niz kromosoma) pojavila se kao struktura omeđena ljuskom, odvajajući genetski aparat stanice od citoplazme i stvarajući specifičnu okolinu za interakciju u ćelija. 2. Pojavile su se organele koje su bile sposobne za samoreprodukciju. 3. Nastale su unutarnje membrane. 4. Pojavio se visoko specijalizirani i dinamični unutarnji kostur – citoskelet. 5. Spolni proces nastao je kao oblik razmjene genetskih informacija između dviju jedinki.

Struktura. Strukturni plan protozoa odgovara općim značajkama organizacije eukariotske stanice. Genetski aparat jednostaničnih organizama predstavljen je jednom ili više jezgri. Ako postoje dvije jezgre, tada je u pravilu jedna od njih, diploidna, generativna, a druga, poliploidna, vegetativna. Generativna jezgra obavlja funkcije povezane s reprodukcijom. Vegetativna jezgra osigurava sve vitalne procese tijela.

Citoplazma se sastoji od svijetlog vanjskog dijela, bez organela, ektoplazme, i tamnijeg unutarnjeg dijela koji sadrži glavne organele, endoplazme. Endoplazma sadrži organele za opće namjene.

Za razliku od stanica višestaničnog organizma, jednostanični organizmi imaju organele za posebne namjene. To su organele kretanja – pseudopodije – pseudopodije; , trepavice. Tu su i osmoregulacijski organeli – kontraktilne vakuole. Postoje specijalizirani organeli koji osiguravaju razdražljivost.

Jednoćelijski organizmi stalnog oblika tijela imaju stalne probavne organele: stanični lijevak, stanična usta, ždrijelo, kao i organele za izlučivanje neprobavljenih ostataka – praha.

U nepovoljnim uvjetima postojanja, jezgra s malim volumenom citoplazme koja sadrži potrebne organele okružena je debelom višeslojnom kapsulom - cistom i prelazi iz aktivnog stanja u stanje mirovanja. Kada su izložene povoljnim uvjetima, ciste se "otvaraju" i iz njih izlaze protozoe u obliku aktivnih i pokretnih jedinki.

Reprodukcija. Glavni oblik razmnožavanja protozoa je nespolno razmnožavanje mitotičkom diobom stanica. Međutim, spolni odnos je čest.

Stanište protozoa je izuzetno raznoliko. Mnogi od njih žive u. Neki su dio bentosa - organizmi koji žive u vodenom stupcu na različitim dubinama. Brojne vrste

1. Uvod………………………………………………………………………………….2

2. Evolucija života na zemlji………………………………………………………………3

2.1. Evolucija jednostaničnih organizama……………………………3

2.2. Evolucija višestaničnih organizama……………………………..6

2.3. Evolucija biljnog svijeta……………………….……………….8

2.4. Evolucija životinjskog svijeta………………………………………………………...10

2.5 Evolucija biosfere……………………………………..……….…….12

3. Zaključak………………………………………………………………………………….18

4. Popis literature………………………………………………………….19

Uvod.

Često se čini da su organizmi potpuno prepušteni na milost i nemilost svojoj okolini: okolina im postavlja granice, a unutar tih granica oni moraju ili uspjeti ili propasti. Ali organizmi sami utječu na svoj okoliš. Oni ga izravno mijenjaju tijekom svog kratkog postojanja i tijekom dugih razdoblja evolucijskog vremena. Poznato je da su heterotrofi apsorbirali hranjive tvari iz primarne "juhe" i da su autotrofi pridonijeli nastanku oksidirajuće atmosfere, pripremajući tako uvjete za nastanak i razvoj procesa disanja.

Pojava kisika u atmosferi dovela je do stvaranja ozonskog omotača. Ozon nastaje iz kisika pod utjecajem ultraljubičastog zračenja Sunca i djeluje kao filtar koji blokira ultraljubičasto zračenje koje je štetno za proteine ​​i nukleinske kiseline te ga ne dopire do površine Zemlje.

Prvi organizmi živjeli su u vodi, a voda ih je štitila apsorbirajući energiju ultraljubičastog zračenja. Prvi kopneni doseljenici ovdje su nalazili sunčevu svjetlost i minerale u izobilju, tako da su u početku bili praktički slobodni od konkurencije. Drveće i trave, koje su ubrzo prekrile biljni dio zemljine površine, obnovile su zalihe kisika u atmosferi; osim toga, promijenile su prirodu protoka vode na Zemlji i ubrzale proces stvaranja tla iz stijena. Ogromni korak na putu evolucije života povezan je s pojavom osnovnih biokemijskih metaboličkih procesa - fotosinteze i disanja, kao i s formiranjem eukariotske stanične organizacije koja sadrži nuklearni aparat.

Evolucija života na zemlji.

2.1 Evolucija jednostaničnih organizama.

Najstarije bakterije (prokarioti) postojale su već prije oko 3,5 milijardi godina. Do danas su sačuvane dvije obitelji bakterija: drevne ili arhebakterije (halofilne, metanske, termofilne) i eubakterije (sve ostale). Dakle, jedina živa bića na Zemlji 3 milijarde godina bili su primitivni mikroorganizmi. Možda se radilo o jednostaničnim bićima sličnima modernim bakterijama, primjerice klostridijama, koje žive na temelju fermentacije i korištenja energetski bogatih organskih spojeva koji nastaju abiogeno pod utjecajem električnih pražnjenja i ultraljubičastih zraka. Dakle, u ovo doba živa su bića bila potrošači organskih tvari, a ne njihovi proizvođači.

Ogromni korak na putu evolucije života povezan je s pojavom osnovnih biokemijskih metaboličkih procesa - fotosinteze i disanja te s formiranjem stanične organizacije koja sadrži nuklearni aparat (eukarioti). Ovi "izumi", napravljeni u ranim fazama biološke evolucije, uglavnom su sačuvani u modernim organizmima. Metodama molekularne biologije utvrđena je zapanjujuća ujednačenost biokemijskih temelja života, s golemom razlikom organizama u drugim karakteristikama. Proteini gotovo svih živih bića sastoje se od 20 aminokiselina. Nukleinske kiseline koje kodiraju proteine ​​sastavljene su od četiri nukleotida. Biosinteza proteina odvija se prema jedinstvenom obrascu; mjesto njihove sinteze su ribosomi; u njoj sudjeluju mRNA i tRNA. Velika većina organizama koristi energiju oksidacije, disanja i glikolize koja je pohranjena u ATP-u.

Razlika između prokariota i eukariota također je u tome što prvi mogu živjeti i u sredini bez kisika i u sredini s različitim sadržajem kisika, dok je eukariotima, uz nekoliko iznimaka, potreban kisik. Sve ove razlike bile su značajne za razumijevanje ranih faza biološke evolucije.

Usporedbom prokariota i eukariota u smislu potrebe za kisikom dolazi se do zaključka da su prokarioti nastali u razdoblju kada se mijenjao sadržaj kisika u okolišu. U vrijeme kada su se pojavili eukarioti, koncentracija kisika bila je visoka i relativno konstantna.

Prvi fotosintetski organizmi pojavili su se prije otprilike 3 milijarde godina. Bile su to anaerobne bakterije, preteče modernih fotosintetskih bakterija. Pretpostavlja se da su oni formirali najstarija okruženja poznatih stromatolita. Objedinjavanje okoliša s dušikovim organskim spojevima uzrokovalo je pojavu živih bića sposobnih za korištenje atmosferskog dušika. Takvi organizmi, sposobni postojati u okolišu potpuno lišenom organskog ugljika i dušikovih spojeva, fotosintetske su modrozelene alge koje fiksiraju dušik. Ovi organizmi su izvršili aerobnu fotosintezu. Otporne su na kisik koji proizvode i mogu ga koristiti za vlastiti metabolizam. Budući da su modrozelene alge nastale u razdoblju kada je koncentracija kisika u atmosferi fluktuirala, sasvim je moguće da su posredni organizmi između anaeroba i aeroba.

Fotosintetska aktivnost primordijalnih jednostaničnih organizama imala je tri posljedice koje su presudno utjecale na cjelokupnu daljnju evoluciju živih bića. Prvo, fotosinteza je oslobodila organizme natjecanja za prirodne rezerve abiogenih organskih spojeva, čija se količina u okolišu znatno smanjila. Autotrofna prehrana, koja se razvila fotosintezom i skladištenjem gotovih hranjivih tvari u biljnim tkivima, tada je stvorila uvjete za nastanak velikog broja autotrofnih i heterotrofnih organizama. Drugo, fotosinteza je osigurala zasićenje atmosfere dovoljnom količinom kisika za nastanak i razvoj organizama čiji se energetski metabolizam temelji na procesima disanja. Treće, kao rezultat fotosinteze, u gornjem dijelu atmosfere formiran je ozonski štit koji štiti zemaljski život od razornog ultraljubičastog zračenja svemira.

Druga značajna razlika između prokariota i eukariota je u tome što je kod potonjih središnji mehanizam metabolizma disanje, dok se kod većine prokariota energetski metabolizam odvija u procesima fermentacije. Usporedbom metabolizma prokariota i eukariota dolazi se do zaključka o njihovom evolucijskom odnosu. Anaerobna fermentacija vjerojatno se pojavila u ranijoj fazi evolucije. Nakon što se u atmosferi pojavila dovoljna količina slobodnog kisika, aerobni metabolizam se pokazao mnogo isplativijim, jer oksidacija ugljika povećava prinos biološki korisne energije za 18 puta u usporedbi s fermentacijom. Tako se anaerobnom metabolizmu pridružila aerobna metoda izvlačenja energije jednostaničnih organizama.

Ne zna se točno kada su se eukariotske stanice pojavile; prema istraživanjima možemo reći da je njihova starost otprilike prije 1,5 milijardi godina.

U evoluciji jednostanične organizacije razlikuju se srednji koraci, povezani s kompliciranjem strukture organizma, poboljšanjem genetskog aparata i metoda reprodukcije.

Najprimitivniji stadij, agamski arakariogin, predstavljaju cijanidi i bakterije. Morfologija ovih organizama je najjednostavnija u usporedbi s ostalim jednostaničnim organizmima. Međutim, već u ovoj fazi pojavljuje se diferencijacija na citoplazmu, nuklearne elemente, bazalne granule i citoplazmatsku membranu. Poznato je da bakterije izmjenjuju genetski materijal putem konjugacije. Široka raznolikost bakterijskih vrsta i sposobnost postojanja u različitim uvjetima okoliša ukazuju na visoku prilagodljivost njihove organizacije.

Sljedeći stupanj - agamična eukariogina - karakterizira daljnja diferencijacija unutarnje strukture s formiranjem visoko specijaliziranih organela (membrane, jezgra, citoplazma, ribosomi, mitohondriji itd.). Ovdje je posebno značajna evolucija nuklearnog aparata - stvaranje pravih kromosoma u usporedbi s prokariotima, kod kojih je nasljedna tvar difuzno raspoređena po stanici. Ovaj stadij je karakterističan za protozoe, čija je progresivna evolucija išla putem povećanja broja identičnih organela (polimerizacija), povećanja broja kromosoma u jezgri (poliploidizacija) i pojave generativnih i vegetativnih jezgri - makronukleusa (nukleus). dualizam). Među jednostaničnim eukariotskim organizmima postoje mnoge vrste s agamnom reprodukcijom (gole amebe, školjkasti rizomi, bičaši).

Progresivna pojava u filogeniji protozoa bila je pojava spolnog razmnožavanja (gamogonije), koja se razlikuje od obične konjugacije. Protozoe imaju mejozu s dvije diobe i crossing overom na razini kromatida te nastaju gamete s haploidnim skupom kromosoma. Kod nekih bičaša gamete se gotovo ne razlikuju od nespolnih jedinki i još uvijek ne postoji podjela na muške i ženske gamete, t.j. Uočava se izogamija. Postupno, tijekom progresivne evolucije, dolazi do prijelaza iz izogamije u anizogamiju, odnosno diobu generativnih stanica na ženske i muške, te na anizogamnu kopulaciju. Kada se gamete stapaju, nastaje diploidna zigota. Posljedično, kod protozoa je došlo do prijelaza iz agamskog eukaritskog stadija u zigotski stadij - početni stadij ksenogamije (razmnožavanje unakrsnom oplodnjom). Kasniji razvoj višestaničnih organizama slijedio je put poboljšanja metoda ksenogamne reprodukcije.

Tko je otkrio jednostanične organizme saznat ćete iz ovog članka.

Tko je otkrio jednostanične organizme?

Jednostanični organizmi su organizmi koji u svom tijelu imaju samo jednu stanicu koja ima jezgru. Oni su i stanica i neovisni organizam. To uključuje jedinstvene i golim okom nevidljive protozoe i bakterije. Jednostanični organizmi veličine su od 0,2 do 10 mikrona.

Proučavanje protozoa počelo je kasnije od ostalih skupina životinja. To je zbog njihove male veličine, pa je tek izum mikroskopa sve pomaknuo naprijed.

Nizozemac Anthony Leeuwenhoek godine 1675. pod mikroskopom je pregledao kapljicu vode i prvi otkrio veliki broj mikroskopskih organizama u vodi, koji su bili najjednostavniji jednostanični organizmi.

Ovo otkriće kod njih je izazvalo veliko zanimanje. Tada su ih zvali "male životinje od alkohola". U 17. i 18. stoljeću znanje o njima bilo je kaotično i nesigurno, što je dovelo do Carl Linnaeus, drugi znanstvenik je u svom “Sustavu prirode” ujedinio sve jednostanične organizme u jedan rod protozoa, koji je nazvao “Chaos infusorium”.

Dao je ogroman doprinos razvoju jednostaničnih, mikroskopskih organizama Muller. U svom eseju opisao je 377 njihovih vrsta. Znanstvenik je predložio vrste i generička imena u sustavu protozoa.

U 18. i ranom 19. stoljeću proučavanje jednostaničnih organizama dobilo je suprotno dijametralno obilježje. Na primjer, Ehrenberg je opisao jednostanične organizme kao složena bića koja imaju različite organske sustave. Drugi znanstvenik, Dujardin, naprotiv, tvrdio je da nemaju unutarnju organizaciju i da je njihovo tijelo izgrađeno na sarkodu - polutekućoj živoj tvari bez strukture.