Teorie di evoluzione cellulare

il teorie sull'evoluzione cellulare sono spiegazioni che cercano di capire quando e come sono emerse le cellule. Normalmente si riferiscono a cellule eucariotiche, cioè a quelle che hanno un nucleo separato da una membrana cellulare dove contengono il materiale genetico.

A differenza delle cellule procariotiche, che sono più semplici e appaiono circa 3.700 milioni di anni fa sulla Terra, le cellule eucariotiche sono molto più complesse, più grandi e di aspetto più recente.

Poiché le cellule eucariotiche sono la base della maggior parte degli esseri viventi, come le piante e gli animali, sono state sviluppate diverse teorie sulla loro origine e sul motivo per cui sono apparse.

indice

• 1 Sviluppo delle prime cellule
• 2 tipi di cellule e il loro sviluppo
  • 2.1 Celle archaea
  • 2.2 Cellule procariotiche (batteri)
  • 2.3 Cellule eucariotiche
• 3 Teoria endosimbiotica dell'evoluzione cellulare
  • 3.1 Evidenze della teoria endosimbiotica
• 4 riferimenti

Sviluppo delle prime cellule

Le prime cellule apparvero almeno 3.700 milioni di anni fa, circa 750 milioni di anni dopo la formazione della Terra. Anche se non sappiamo con certezza come sono apparse le prime cellule, sappiamo bene come si sono sviluppate.

Tuttavia, una delle teorie più accettate sulla formazione delle prime cellule è la seguente: date le condizioni atmosferiche della Terra primitiva, una scarica di energia può produrre molecole organiche da formare spontaneamente.

Ciò è stato dimostrato dagli esperimenti di Stanley Miller negli anni '50, durante i quali è riuscito a creare molecole organiche da idrogeno, metano e ammoniaca.

Successivamente, si formarono le prime molecole organiche complesse (chiamate anche macromolecole). Ad un certo punto nell'evoluzione di queste molecole, il primo è stato in grado di replicare usando materiali dal suo ambiente. È nato, quindi, per la prima volta, una cellula.

Queste prime cellule avrebbero potuto riprodursi liberamente all'inizio, data la mancanza di competizione per il carburante che usavano. Tuttavia, poiché il loro numero aumentava considerevolmente (proprio a causa di questa mancanza di concorrenza), presto le cellule dovettero diventare più sofisticate per continuare a riprodursi. Inizia così il processo di evoluzione.

Tipi di cellule e loro sviluppo

Per molti anni si è creduto che esistessero solo due tipi di cellule, i procarioti (che letteralmente significa "senza un nucleo") e gli eucarioti, più complessi e più tardi insorti. Tuttavia, negli ultimi due secoli hanno identificato un altro tipo di cellule che non si adattano alle caratteristiche di nessuno degli altri due.

Queste cellule sono conosciute dagli anni '90 come "archaea", che letteralmente significa "quelle vecchie". In questo modo, oggi viene utilizzato un sistema di classificazione di tre domini: Archaea, Bacteria ed Eucaria.

Cellule archaea

Gli Archaea (noti anche come Arqueas) sono cellule prive di nucleo, molto simili ai batteri ma con determinate caratteristiche che li hanno indotti a considerarsi organismi indipendenti.

Come il resto delle cellule, sono organismi microscopici. La sua parete cellulare è molto resistente, che consente loro di vivere in ambienti estremi (anche asteroidi nello spazio, senza la protezione di nessun tipo di atmosfera).

La loro dieta è anche molto diversa, dal momento che sfruttano composti inorganici come l'idrogeno, il biossido di carbonio o lo zolfo invece dell'ossigeno.

Cellule procariote (batteri)

Le cellule procariotiche sono le più semplici tra i tre tipi. Hanno solo una membrana cellulare, che circonda l'interno della cellula. All'interno possiamo trovare il materiale genetico sospeso all'interno del citoplasma, così come alcuni ribosomi (gli organelli che generano energia all'interno della cellula).

Le cellule procariotiche, nonostante siano di molti tipi diversi, sono tutte classificate come batteri. Per essere in grado di adattarsi all'ambiente in modo più efficace, molti di loro hanno altre aggiunte, come flagelli per muoversi liberamente o un muro appiccicoso, la capsula, che consente loro di aderire ad altri organismi.

Cellule eucariotiche

Le cellule eucariotiche sono le più complesse e più grandi dei tre tipi. Si differenziano da procarioti e archaea, principalmente in quanto hanno un nucleo, dove immagazzinano il DNA. Inoltre, hanno diversi tipi di organelli cellulari, che consentono loro di svolgere diversi tipi di funzioni.

Le cellule eucariotiche sono la base di tutta la vita complessa che esiste sulla Terra. Per questo motivo, gli scienziati hanno studiato la loro origine per molti decenni e hanno sviluppato la cosiddetta teoria endosimbiotica dello sviluppo cellulare.

Teoria endosimbiotica dell'evoluzione cellulare

Le cellule eucariotiche sono molto più sviluppate di archaea o batteri.Solo pochi decenni fa è stata trovata una spiegazione soddisfacente per la sua comparsa: la teoria endosimbiotica.

Questa teoria si basa sulle somiglianze tra mitocondri e cloroplasti delle cellule eucariotiche con batteri, sia nella loro forma che nel loro funzionamento.

Pertanto, gli scienziati che lo difendono propongono che ad un certo punto dell'evoluzione, una grossa cellula ha assorbito un batterio e ha iniziato a usarlo per estrarre l'energia necessaria per sopravvivere e riprodursi.

I batteri assorbiti, d'altra parte, hanno acquisito maggiori probabilità di lasciare progenie, oltre a una maggiore sicurezza essendo all'interno di una cella più grande. Pertanto, c'era una relazione simbiotica; da qui il nome della teoria.

Dopo milioni di anni di evoluzione, i mitocondri e i cloroplasti, che erano batteri indipendenti, si sono specializzati. Pertanto, non possono più sopravvivere all'esterno della cella.

Evidenze della teoria endosimbiotica

Nel linguaggio quotidiano usiamo la parola "teoria" per descrivere un'opinione che non è basata sui fatti. Tuttavia, nel mondo della scienza una teoria è una spiegazione di un fenomeno confermato da esperimenti e osservazioni.

La teoria endosimbiotica non è un'eccezione. Diversi indizi ci portano a pensare che questo è il modo in cui sono nate le cellule animali e vegetali. Alcune di queste prove sono le seguenti:

• I mitocondri e i cloroplasti hanno il loro proprio DNA → Questi due tipi di organelli sono gli unici che hanno il DNA all'interno del loro citoplasma, essendo separati dal DNA principale della cellula.
• Entrambi gli organelli si riproducono da soli → Poiché hanno il proprio DNA, i cloroplasti e i mitocondri possono replicarsi indipendentemente dalla cellula e dirigere la propria divisione.
• Hanno una membrana cellulare → A differenza del resto degli organelli nella cellula, sia i mitocondri che i cloroplasti hanno una membrana a doppia cellula che li separa dal resto. Questo tipo di membrana è presente anche nei batteri.

riferimenti

1. "Cellule procariotiche" in: Khan Academy. Recuperato il 17 gennaio 2018 dalla Khan Academy: en.khanacademy.org.
2. "Differenze tra cellule eucariotiche e procariotiche" in: Differenza tra. Data di rilascio: 17 gennaio 2018 Differenza in mezzo: diferencia-entre.com.
3. "Dai procarioti agli eucarioti" in: Capire l'evoluzione. Estratto il: 17 gennaio 2018 da Understanding Evolution: evolution.berkeley.edu.
4. "The Origin and Evolution of Cells" in: NCBI. Data di pubblicazione: 17 gennaio 2018 da NCBI: ncbi.nlm.nih.gov.
5. "The Evolution of the Cell" in: Impara la genetica. Estratto il: 17 gennaio 2018 da Learn Genetics: learn.genetics.utah.edu.