Многоклеточные
Многоклеточность
Многоклеточность — это форма организации живых организмов, при которой тело состоит из множества клеток, большинство из которых специализировано и выполняет различные функции. Переход от одноклеточных организмов к многоклеточным считается одним из важнейших этапов эволюции жизни на Земле.
Несмотря на кажущуюся простоту определения, граница между одноклеточными и многоклеточными организмами часто оказывается размытой, поскольку существуют промежуточные формы, такие как клеточные колонии.
Понятие и критерии многоклеточности
Главным признаком многоклеточного организма является наличие большого числа клеток, которые отличаются по строению и функциям. Такая специализация называется клеточной дифференциацией.
В отличие от четкого различия между прокариотами и эукариотами (наличие клеточного ядра), граница между одноклеточными и многоклеточными формами менее определена. Это связано с существованием колоний клеток.
Колонии бактерий известны уже около 4 миллиардов лет. Обычно их клетки одинаковы и не обладают специализацией. Однако некоторые современные бактерии, например:
демонстрируют сложное коллективное поведение, включая химическую сигнализацию и частичную дифференциацию клеток.
Механизмы объединения клеток
Для существования многоклеточного организма необходимы специальные механизмы взаимодействия между клетками.
К ним относятся:
- межклеточные вещества (например, коллаген);
- молекулы клеточной адгезии («молекулярный клей»);
- сигнальные молекулы для передачи информации между клетками.
Интересно, что коллагеноподобные белки были обнаружены даже у некоторых бактерий. Однако полноценная тканевая дифференциация возникла только у эукариот.
Считается, что многоклеточность появилась благодаря постепенной специализации клеток внутри колоний.
Историческое развитие и роль кислорода
Самые ранние возможные следы многоклеточных организмов относятся примерно к двум миллиардам лет назад и обнаружены во франсвильской биоте. Однако их природа остается предметом дискуссий.
Более достоверные примеры многоклеточных организмов:
- красные водоросли возрастом около 1,2 миллиарда лет.
Настоящий расцвет многоклеточной жизни произошел в эдиакарском периоде примерно 600–700 миллионов лет назад.
Это событие связывают с увеличением содержания кислорода в атмосфере. Многоклеточные организмы требуют значительно больше энергии, чем одноклеточные, поэтому высокий уровень кислорода стал важным условием их появления.
Причины перехода к многоклеточности
Причины возникновения многоклеточности остаются предметом научных дискуссий.
Среди наиболее распространенных гипотез:
- более эффективный захват пищи;
- защита от хищников;
- увеличение размеров организма.
Однако у одноклеточных организмов тоже есть преимущества: им требуется меньше энергии, и они легче избегают опасности. Поэтому универсального объяснения перехода к многоклеточности пока не существует.
Организм как колония клеток
Некоторые биологи считают, что четкой границы между колонией клеток и многоклеточным организмом не существует.
С этой точки зрения даже организм человека можно рассматривать как сложную колонию специализированных клеток. Отдельные клетки могут вести себя относительно автономно и иногда вступать в конфликт с организмом.
Примерами таких процессов являются:
- развитие раковых опухолей;
- нарушения работы иммунной системы.
Существуют также примитивные формы жизни, находящиеся на границе между колонией и многоклеточным организмом:
Лабораторные подтверждения эволюции
Переход от одноклеточности к многоклеточности был подтвержден экспериментально.
В 2012 году ученым удалось за примерно 60 дней получить многоклеточную форму из обычных дрожжей. Предполагается, что это могло происходить за счет активации древних генов их предков.
В 2013 году аналогичные результаты были получены в экспериментах с хламидомонадой.
Полученные структуры:
- размножались путем распада на отдельные клетки;
- демонстрировали синхронизацию жизненных циклов;
- имели общую слизистую оболочку;
- обменивались сигналами между клетками.
Эти эксперименты показывают, что при определенных условиях переход к многоклеточности может происходить сравнительно быстро.