Информация

1.4.7.14: Эволюционная история прокариот - Биология

1.4.7.14: Эволюционная история прокариот - Биология


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Цели обучения

  • Опишите эволюционную историю прокариот.

Прокариоты распространены повсеместно. Они покрывают все мыслимые поверхности, где достаточно влаги, и живут внутри и внутри других живых существ. В типичном человеческом организме количество прокариотических клеток превышает количество клеток человеческого тела примерно в десять раз. Они составляют большинство живых существ во всех экосистемах. Некоторые прокариоты процветают в среде, неблагоприятной для большинства живых существ. Прокариоты перерабатывают питательные вещества- основные вещества (такие как углерод и азот) - и они стимулируют эволюцию новых экосистем, некоторые из которых являются естественными, а другие созданы человеком. Прокариоты были на Земле задолго до появления многоклеточной жизни.

Когда и где началась жизнь? Какие были условия на Земле, когда зародилась жизнь? Прокариоты были первыми формами жизни на Земле и существовали миллиарды лет до появления растений и животных. Считается, что Земле и ее Луне около 4,54 миллиарда лет. Эта оценка основана на данных радиометрического датирования метеоритного материала вместе с другим материалом субстрата с Земли и Луны. Ранняя Земля имела совсем другую атмосферу (содержала меньше молекулярного кислорода), чем сегодня, и подвергалась сильному излучению; таким образом, первые организмы процветали бы там, где они были более защищены, например, в глубинах океана или под поверхностью Земли. В то время на Земле также была сильная вулканическая активность, поэтому вполне вероятно, что эти первые организмы - первые прокариоты - приспособились к очень высоким температурам. Ранняя Земля была подвержена геологическим потрясениям и извержениям вулканов, а также подвергалась бомбардировке мутагенным излучением Солнца. Первыми организмами были прокариоты, которые смогли выдержать эти суровые условия.

Микробные коврики

Микробные маты или большие биопленки могут представлять самые ранние формы жизни на Земле; есть ископаемые свидетельства их присутствия примерно 3,5 миллиарда лет назад. А микробный коврик представляет собой многослойный лист прокариот (рис. 1), который включает в себя в основном бактерии, но также и архей. Микробные маты имеют толщину в несколько сантиметров и обычно растут там, где соприкасаются различные типы материалов, в основном на влажных поверхностях. Составляющие их различные типы прокариот осуществляют разные метаболические пути, и это является причиной их разной окраски. Прокариоты в микробном мате удерживаются вместе похожим на клей липким веществом, которое они выделяют, называемым внеклеточным матриксом.

Первые микробные маты, вероятно, получали энергию из химикатов, обнаруженных возле гидротермальных источников. А гидротермальный источник представляет собой разрыв или трещину на поверхности Земли, из которой выделяется вода, нагретая геотермическим способом. С развитием фотосинтеза около 3 миллиардов лет назад некоторые прокариоты в микробных матах стали использовать более доступный источник энергии - солнечный свет, тогда как другие по-прежнему зависели от химикатов из гидротермальных источников для получения энергии и пищи.

Строматолиты

Окаменелые микробные маты представляют собой самые ранние свидетельства жизни на Земле. А строматолит представляет собой осадочную структуру, образующуюся, когда минералы осаждаются из воды прокариотами в микробный мат (рис. 2). Строматолиты образуют слоистые породы из карбоната или силиката. Хотя большинство строматолитов - артефакты прошлого, на Земле есть места, где строматолиты все еще образуются. Например, растущие строматолиты были обнаружены в государственном парке пустыни Анза-Боррего в округе Сан-Диего, штат Калифорния.

Древняя атмосфера

Факты свидетельствуют о том, что в течение первых двух миллиардов лет существования Земли атмосфера была аноксический, что означает отсутствие молекулярного кислорода. Следовательно, только те организмы, которые могут расти без кислорода -анаэробный организмы - могли жить. Автотрофные организмы, преобразующие солнечную энергию в химическую, называются фототрофы, и они появились в течение одного миллиарда лет после образования Земли. Потом, цианобактерии, также известные как сине-зеленые водоросли, произошли от этих простых фототрофов миллиард лет спустя. Цианобактерии (рис. 3) начали насыщение атмосферы кислородом. Повышенный уровень кислорода в атмосфере позволил разработать более эффективные O2-использование катаболических путей. Это также открыло землю для усиления колонизации, потому что некоторые O2 конвертируется в O3 (озон) и озон эффективно поглощают ультрафиолетовый свет, который в противном случае вызвал бы летальные мутации в ДНК. В конечном итоге увеличение O2 концентрации позволили эволюции других форм жизни.

Практические вопросы

Коврики микробные __________.

  1. самые ранние формы жизни на Земле
  2. получали энергию и пищу из гидротермальных источников
  3. представляют собой многослойный лист прокариот, состоящий в основном из бактерий, но также и архей.
  4. все вышеперечисленное

[раскрыть-ответ q = ”125455 ″] Показать ответ [/ раскрыть-ответ]
[hidden-answer a = ”125455 ″] Ответ d. Коврики для микробов все вышеперечисленное.

[/ скрытый-ответ]

Первыми организмами, которые наполнили атмосферу кислородом, были

  1. цианобактерии
  2. фототрофные организмы
  3. анаэробные организмы
  4. все вышеперечисленное

[раскрыть-ответ q = ”566688 ″] Показать ответ [/ раскрыть-ответ]
[hidden-answer a = ”566688 ″] Ответ a. Первыми организмами, которые наполнили атмосферу кислородом, были цианобактерии. [/ скрытый-ответ]


Археи и происхождение эукариот

Статья Вёза и Фокса об открытии архей в 1977 году вызвала революцию в области эволюционной биологии, показав, что жизнь делится не только на прокариот и эукариот. Скорее, они показали, что прокариоты включают два разных типа организмов: бактерии и археи. В последующие годы молекулярный филогенетический анализ показал, что эукариоты и археи представляют сестринские группы на древе жизни. В эпоху генома стало очевидным, что эукариотические клетки обладают смесью архейных и бактериальных особенностей в дополнение к эукариотическим особенностям. Хотя в течение некоторого времени было общепризнанным, что митохондрии происходят от эндосимбиотических альфа-протеобактерий, точные эволюционные отношения между эукариотами и археями продолжают оставаться предметом споров. В этом обзоре мы кратко обрисовываем историю изменения формы древа жизни и исследуем, как недавнее открытие множества разнообразных архейных линий изменило наше понимание эволюционных отношений между тремя областями жизни и происхождением эукариот. . Кроме того, мы возвращаемся к центральным вопросам, касающимся процесса эукариогенеза, и обсуждаем, что в настоящее время можно сделать вывод об эволюционном переходе от первого общего предка эукариот к последнему.


Межцарственный анализ разнообразия, истории эволюции и выбора участков в суперсемействе факторов, ингибирующих миграцию эукариотических макрофагов

Факторы, препятствующие миграции макрофагов (MIF), представляют собой многофункциональные белки, регулирующие основные процессы у млекопитающих, включая активацию врожденных иммунных ответов. Белки MIF также играют роль в врожденном иммунитете беспозвоночных организмов или служат факторами вирулентности у паразитических организмов, что ставит вопрос об их эволюционной истории. Мы провели обширный обзор присутствия или отсутствия MIF и эволюционных отношений между 803 видами растений, грибов, простейших и животных, а также изучили потенциальную связь с таксономическим статусом, экологией и образом жизни отдельных видов. Мы показываем, что эволюционная история MIF у эукариот сложна, включая вероятные наследственные дупликации, множественные потери генов и недавние репликации, специфичные для клады. Интересно, что MIF кажутся важными и высококонсервативными со многими сайтами, находящимися под очищающей селекцией в некоторых царствах (например, в растениях), тогда как в других царствах они кажутся более незаменимыми (например, у грибов) или присутствуют в нескольких различных вариантах (например, насекомые, nematodes), что указывает на потенциальную неофункционализацию внутри суперсемейства белков.

Ключевые слова: эукариоты паразит-хозяин взаимодействия врожденный иммунитет фактор, ингибирующий миграцию макрофагов, филогенетические реконструкции.

Заявление о конфликте интересов

Авторы объявили, что нет никаких конфликтов интересов. Финансирующие организации не играли никакой роли в разработке исследования, в сборе, анализе или интерпретации данных при написании рукописи или в решении опубликовать результаты.


Эволюционный репертуар ABC-транспортеров эукариотического типа с точки зрения филогении АТФ-связывающих доменов у эукариот и прокариот

Переносчики ABC (АТФ-связывающая кассета) играют важную роль в передаче различных субстратов через клеточные мембраны. Они повсеместно встречаются у прокариот и эукариот, а эукариотические типы (EK-типы) отличаются от прокариотических типов (PK-типы) с точки зрения их генов и доменной организации. Типы EK и PK в основном состоят из экспортеров и импортеров соответственно. Прокариоты имеют как EK-типы, так и PK-типы. EK-типы прокариот обычно называют «бактериальными мультилекарственными переносчиками ABC», но они недостаточно охарактеризованы по сравнению с мультилекарственными переносчиками ABC у эукариот. Таким образом, исчерпывающий поиск EK-типов среди различных организмов и детальная классификация последовательностей и анализ могут пролить свет на эволюционную историю EK-типов. Это также помогло бы пролить свет на фундаментальные репертуары широкого спектра субстратов, через которые передаются множественные лекарственные переносчики ABC у эукариот. В этой работе мы идентифицировали ABC-транспортеры EK-типа у 126 прокариот, используя профили ATP-связывающего домена (NBD) ABC-транспортеров EK-типа от 12 эукариот. В результате было идентифицировано 11 кластеров из 1046 транспортеров ABC типа EK. В частности, возникли два больших новых кластера, соответствующие бактериальным мультилекарственным переносчикам ABC, родственным семействам ABCB и ABCC у эукариот, соответственно. В геномном контексте большинство этих генов расположены отдельно или рядом с генами из тех же кластеров. Кроме того, для выявления функциональных расхождений в NBD было измерено расхождение Кульбака-Лейблера среди этих бактериальных переносчиков множества лекарственных препаратов. В результате были идентифицированы несколько предполагаемых функциональных областей, некоторые из которых соответствуют предсказанным вторичным структурам. Мы также проанализировали филогению ABC-транспортеров EK-типа как у прокариот, так и у эукариот, которая показала, что ABC-транспортеры EK-типа у прокариот имеют определенный репертуар, соответствующий обычным группам белков ABC у эукариот. На основе этих открытий мы предлагаем обновленную эволюционную гипотезу, согласно которой ABC-транспортеры EK-типа как у эукариот, так и у прокариот состояли из нескольких видов ABC-транспортеров в предполагаемых клетках-предках до расхождения эукариотических и прокариотических клеток.


Заключение

Среди микробиологов существует давнее и растущее понимание того, что механизмы распространения генов среди прокариот в течение эволюционного времени многочисленны и отличаются от таковых у эукариот. Как следствие, истории большинства их генов противоречивы, а это означает, что традиционная модель дерева жизни представляет собой весьма проблематичную основу для изучения эволюции микробов. Многие из основных постулатов и основных предположений этой теоретической основы были опровергнуты или претерпели радикальные изменения с момента ее первых формулировок в записных книжках Дарвина. Тем не менее, сегодня вера в единое универсальное древо жизни остается в значительной степени неизменным, и сильная, основанная на фактах альтернатива часто все еще рассматривается как конкуренция, а не преемник. Такое постоянство модели дерева жизни можно частично объяснить тем фактом, что трудно полностью избавиться от старой проблемной модели, не заменив ее более подходящей метафорой. Наше обсуждение выше предложило или подразумевало несколько потенциальных преемников модели древа жизни.

«Центральное направление жизни», в котором передача генов также создает сигнал. Однако следует признать, что любая такая центральная тенденция представляет собой фенетический, а не кладистический анализ. Хотя создание сходства путем переноса генов является естественным процессом, причина фенетического сходства заключается в том, что успешный перенос генов между неродственными организмами случается редко [130] и не связан с общим происхождением. Это было бы неудовлетворительным для многих биологов-эволюционистов, стремящихся узнать о степени разнообразия процессов в эволюции микробов.

«Баньяновое дерево» высококонсервативных генов, которое определяет центральную тенденцию, которая еще больше осложняется обширным LGT. Эта модель понравится тем, для кого крупномасштабная древовидная структура такой сети жизни все еще отражает эволюционную историю. С этой точки зрения филогенетическая реконструкция, особенно ретикуляционных событий, соединяющих разные организмы, часто считается привлекательной.

Более сложный сетевой граф, в котором фазы древовидной эволюции (с некоторыми горизонтальными связями) перемежаются значительными фазами безудержного горизонтального обмена генетической информацией. Такие процессы и их результаты в принципе не могут быть представлены в виде деревьев [140]. Предполагаемое преимущество таких сетей заключается в более полном раскрытии динамики эволюции прокариотических хромосом и обеспечении нового понимания вклада LGT в эволюцию микробов. Вероятно, именно такой позиции придерживается большинство авторов данной статьи.

Радикальная множественность. Некоторые филогенетики могут предпочесть не заменять древо жизни какой-либо другой уникальной или доминирующей «большой картиной». Такие плюралисты паттернов выступают за реконструкцию такого количества деревьев и сетей, которое необходимо для описания эволюции и структурирования всего генетического биоразнообразия. Это решение, ведущее к филогенетическому «лесу», кажется подходящим для исследования различных эволюционных механизмов, влияющих на разные таксоны, в разных масштабах или для разных целей.

Из некоторых анализов, обсужденных выше, ясно, что по крайней мере первые два из этих четырех подходов уже обращаются к более широкому сообществу, занимающемуся эволюцией микробов, даже несмотря на то, что они продолжают использовать традиционную метафору дерева. Такая метафорическая преданность, вероятно, будет продолжаться довольно долго. Но, учитывая то, что мы теперь знаем об эволюции генома прокариот и вкладе эндосимбиоза в эволюцию эукариот, кажется весьма маловероятным, что через 20 лет биологи будут по-прежнему использовать язык строго разветвляющихся деревьев для описания родства прокариот и разработки моделей микробная эволюция.


Использованная литература

Лопес-Гарсия П., Морейра Д.: Метаболический симбиоз у происхождения эукариот. Trends Biochem Sci. 1999, 24: 88-93. 10.1016 / S0968-0004 (98) 01342-5.

Андерссон С.Г., Курланд К.Г.: Происхождение митохондрий и гидрогеносом. Curr Opin Microbiol. 1999, 2: 535-541. 10.1016 / S1369-5274 (99) 00013-2.

Дайалл С.Д., Джонсон П.Дж.: Происхождение гидрогеносом и митохондрий: эволюция и биогенез органелл. Curr Opin Microbiol. 2000, 3: 404-411. 10.1016 / S1369-5274 (00) 00112-0.

Rotte C, Henze K, Müller M, Martin W: Происхождение гидрогеносом и митохондрий. Curr Opin Microbiol. 2000, 3: 481-486. 10.1016 / S1369-5274 (00) 00126-0.

Embley TM, Hirt RP: Эукариоты с ранним ветвлением ?. Curr Opin Genet Dev. 1998, 8: 624-629. 10.1016 / S0959-437X (98) 80029-4.

Роджер А.Дж .: Реконструкция ранних событий эволюции эукариот. Am Nat. 1999, 154: S146-S163. 10.1086 / 303290.

Филипп Х., Жермо А., Морейра Д.: Новая филогения эукариот. Curr Opin Genet Dev. 2000, 10: 596-601. 10.1016 / S0959-437X (00) 00137-4.

Gray MW, Burger G, Lang BF: Митохондриальная эволюция. Наука. 1999, 283: 1476-1481. 10.1126 / science.283.5407.1476.

Lang BF, Gray MW, Burger G: эволюция митохондриального генома и происхождение эукариот. Анну Рев Жене. 1999, 33: 351-397. 10.1146 / annurev.genet.33.1.351.

Серый MW: Эволюция органеллярных геномов. Curr Opin Genet Dev. 1999, 9: 678-687. 10.1016 / S0959-437X (99) 00030-1.

Карлин С., Броккьери Л., Мразек Дж., Кэмпбелл А.М., Спорманн А.М.: химерные прокариотические предки митохондрий и примитивных эукариот. Proc Natl Acad Sci USA. 1999, 96: 9190-9195. 10.1073 / pnas.96.16.9190.

Серый MW: Риккетсия, тиф и митохондриальные связи. Природа. 1998, 396: 109-110. 10.1038 / 24030.

Пакуин Б., Лафорест М.Дж., Форгет Л., Ровер И., Ван З., Лонгкор Дж., Ланг Б.Ф .: Проект митохондриального генома грибов: эволюция митохондриальных геномов грибов и экспрессия их генов. Curr Genet. 1997, 31: 380-395. 10.1007 / s002940050220.

Gray MW, Lang BF, Cedergren R, Golding GB, Lemieux C, Sankoff D, Turmel M, Brossard N, Delage E, Littlejohn TG и др.: Структура генома и содержание генов в митохондриальных ДНК протистов. Nucleic Acids Res. 1998, 26: 865-878. 10.1093 / nar / 26.4.865.

Lang BF, Seif E, Gray MW, O'Kelly CJ, Burger G: сравнительный геномный подход к эволюции эукариот и их митохондрий. J Eukaryot Microbiol. 1999, 46: 320-326.

Boore JL: Митохондриальные геномы животных. Nucleic Acids Res. 1999, 27: 1767-1780. 10.1093 / nar / 27.8.1767.

Lang BF, Burger G, O'Kelly CJ, Cedergren R, Golding BG, Lemieux C, Sankoff D, Turmel M, Gray MW: наследственная митохондриальная ДНК, напоминающая геном эубактерий в миниатюре. Природа. 1997, 387: 493-497. 10.1038 / 387493a0.

Андерссон С.Г., Курланд К.Г. Редуктивная эволюция резидентных геномов. Trends Microbiol. 1998, 6: 263-268. 10.1016 / S0966-842X (98) 01312-2.

Мартин В., Херрманн Р.Г .: Перенос генов от органелл к ядру: сколько, что происходит и почему ?. Plant Physiol. 1998, 118: 9-17. 10.1104 / pp.118.1.9.

Берг О.Г., Курланд К.Г.: Почему митохондриальные гены чаще всего встречаются в ядрах. Mol Biol Evol. 2000, 17: 951-961.

Адамс К.Л., Дейли Д.О., Цю Ю.Л., Уилан Дж., Палмер Дж. Д.: Повторные, недавние и разнообразные переносы митохондриального гена в ядро ​​цветковых растений. Природа. 2000, 408: 354-357. 10.1038 / 35042567.

Gray MW, Lang BF: Транскрипция в хлоропластах и ​​митохондриях: история двух полимераз. Trends Microbiol. 1998, 6: 1-3. 10.1016 / S0966-842X (97) 01182-7.

Курланд CG, Андерссон SGE: Происхождение и эволюция митохондриального протеома. Microbiol Mol Biol Rev.2000, 64: 786-820. 10.1128 / MMBR.64.4.786-820.2000.

Pont-Kingdon G, Okada NA, Macfarlane JL, Beagley CT, Watkins-Sims CD, Cavalier-Smith T, Clark-Walker GD, Wolstenholme DR: Митохондриальная ДНК коралла Саркофитон глаукум содержит ген гомолога бактериальной MutS: возможный случай переноса гена из ядра в митохондрию. J Mol Evol. 1998, 46: 419-431.

Andersson SGE, Zomorodipour A, Andersson JO, Sicheritz-Ponten T., Alsmark UC, Podowski RM, Naslund AK, Eriksson AS, Winkler HH, Kurland CG: последовательность генома Риккетсия prowazekii и происхождение митохондрий. Природа. 1998, 396: 133-140. 10.1038 / 24094.

Burger G, Saint-Louis D, Gray MW, Lang BF: Полная последовательность митохондриальной ДНК красной водоросли. Порфира пурпурная : интроны цианобактерий и общие предки красных и зеленых водорослей. Растительная клетка. 1999, 11: 1675-1694. 10.1105 / tpc.11.9.1675.

Andersson SGE: Биоэнергетика облигатного внутриклеточного паразита Риккетсия prowazekii. Biochim Biophys Acta. 1998, 1365: 105-111. 10.1016 / S0005-2728 (98) 00050-4.

Мюллер М., Мартин В. Геном Риккетсия prowazekii и некоторые мысли о происхождении митохондрий и гидрогеносом. BioEssays. 1999, 21: 377-381. 10.1002 / (SICI) 1521-1878 (199905) 21: 5 & lt377 :: AID-BIES4 & gt3.3.CO2-N.

Nierman WC, Feldblyum TV, Laub MT, Paulsen IT, Nelson KE, Eisen J, Heidelberg JF, Alley MR, Ohta N, Maddock JR и др.: Полная последовательность генома Caulobacter crescentus. Proc Natl Acad Sci USA. 2001, 98: 4136-4141. 10.1073 / pnas.061029298.

Ходжес П.Е., Макки А.Х., Дэвис Б.П., Пейн В.Е., Гаррелс Д.И.: База данных протеома дрожжей (YPD): модель для организации и представления функциональных данных по всему геному. Nucleic Acids Res. 1999, 27: 69-73. 10.1093 / nar / 27.1.69.

Карлберг О., Канбак Б., Курланд К. Г., Андерссон С. Э.: Двойное происхождение митохондриального протеома дрожжей. Дрожжи. 2000, 17: 170-187. 10.1002 / 1097-0061 (20000930) 17: 3 & lt170 :: AID-YEA25 & gt3.0.CO2-V.

Marcotte EM, Xenarios I, van der Bliek AM, Eisenberg D: Локализация белков в клетке на основе их филогенетических профилей. Proc Natl Acad Sci USA. 2000, 97: 12115-12120. 10.1073 / pnas.220399497.

Маркотт Э.М.: Вычислительная генетика: определение функции белков негомологическими методами. Curr Opin Struct Biol. 2000, 10: 359-365. 10.1016 / S0959-440X (00) 00097-X.

Karlin S, Brocchieri L: Сравнение последовательностей белка теплового шока 60: дупликации, латеральный перенос и эволюция митохондрий. Proc Natl Acad Sci USA. 2000, 97: 11348-11353. 10.1073 / pnas.97.21.11348.

Bullerwell CE, Burger G, Lang BF: новый мотив для идентификации гомологов Rps3 в митохондриальных геномах грибов. Trends Biochem Sci. 2000, 25: 363-365. 10.1016 / S0968-0004 (00) 01612-1.

Рибейро С., Голдинг Г.Б.: Мозаичная природа эукариотического ядра. Mol Biol Evol. 1998, 15: 779-788.


1.4.7.14: Эволюционная история прокариот - Биология

Все статьи, опубликованные MDPI, немедленно становятся доступными по всему миру по лицензии открытого доступа. Для повторного использования всей или части статьи, опубликованной MDPI, включая рисунки и таблицы, специального разрешения не требуется. Для статей, опубликованных под лицензией Creative Common CC BY с открытым доступом, любая часть статьи может быть повторно использована без разрешения при условии четкого цитирования исходной статьи.

Тематические статьи представляют собой самые передовые исследования со значительным потенциалом воздействия в данной области. Тематические статьи представляются по индивидуальному приглашению или рекомендации научных редакторов и проходят рецензирование перед публикацией.

Тематический доклад может быть либо оригинальной исследовательской статьей, либо существенным новым исследованием, которое часто включает несколько методов или подходов, либо всеобъемлющим обзорным документом с краткими и точными обновлениями последних достижений в этой области, в котором систематически рассматриваются самые захватывающие достижения в области науки. литература. Этот тип статьи дает представление о будущих направлениях исследований или возможных приложениях.

Статьи Editor’s Choice основаны на рекомендациях научных редакторов журналов MDPI со всего мира. Редакторы выбирают небольшое количество недавно опубликованных в журнале статей, которые, по их мнению, будут особенно интересны для авторов или важны в этой области. Цель состоит в том, чтобы сделать снимок некоторых из наиболее интересных работ, опубликованных в различных исследовательских областях журнала.


Происхождение прокариот и эукариот: эволюция эукариотов

Летописи окаменелостей показывают, что эукариоты произошли от прокариот от 1,5 до 2 миллиардов лет назад. Два предложенных пути описывают вторжение в прокариотные клетки двумя меньшими прокариотными клетками. Впоследствии они были успешно включены в состав гораздо более крупной ячейки с дополнительными структурами и способными выполнять дополнительные функции.

Эндосимбиоз

Исследования, проведенные Линн Маргулис из Массачусетского университета, подтверждают гипотезу о том, что два отдельных взаимовыгодных вторжения в прокариотную клетку произвели современные митохондрии и хлоропласты в виде эукариотических органелл. В этой модели предковые митохондрии были небольшими гетеротрофами, способными использовать кислород для клеточного дыхания и тем самым создавать полезную энергию. Они стали частью большой клетки либо в результате прямого вторжения в качестве внутреннего паразита, либо в качестве неудобоваримого источника пищи. Позже вторая инвазия принесла предковые хлоропласты, которые считаются небольшими фотосинтетическими цианобактериями. Современные подтверждающие доказательства эндосимбиоза показывают, что и митохондрии, и хлоропласты имеют свои собственные гены, кольцевую ДНК и РНК и воспроизводятся путем бинарного деления независимо от клеточного цикла хозяина. Таким образом, они больше похожи на прокариот, чем на эукариот.

Складывание мембраны

Инвазии в прокариотную клетку-хозяин, вероятно, были успешными, потому что мембрана клетки-хозяина раздвинулась, чтобы окружить обе вторгшиеся прокариотные клетки и тем самым помочь транспортировать их в клетку. Мембрана не растворялась, но оставалась неповрежденной, создавая вторую мембрану вокруг протомитохондрий и протохлоропласта. Также известно, что у современных эукариот внутренняя мембрана как митохондрий, так и хлоропластов содержит структуры, более похожие на прокариот, чем на эукариоты, тогда как внешняя мембрана сохраняет характеристики эукариот! Также предполагается, что продолжающееся складывание мембраны создало эндомембранную систему. Можно сказать, что, возможно, первый тип эукариотических клеток был чудесным образом рожден в результате прокариотических, симбиотических, многоклеточных взаимодействий!


Преимущество перед колонией

Несмотря на то, что отдельные одноклеточные организмы оставались отдельными и могли выживать независимо, было определенное преимущество в том, чтобы жить рядом с другими прокариотами. Независимо от того, было ли это функцией защиты или способом получить больше энергии, колониализм должен быть в некотором роде благотворным для всех прокариот, участвующих в колонии.

Как только эти одноклеточные живые существа оказались на достаточно близком расстоянии друг от друга, они сделали еще один шаг вперед в своих симбиотических отношениях. Более крупный одноклеточный организм поглотил другие, более мелкие одноклеточные организмы. На тот момент они больше не были независимыми колониальными организмами, а превратились в одну большую клетку.

Когда более крупная клетка, которая поглотила более мелкие, начала делиться, были созданы копии более мелких прокариот, которые были переданы дочерним клеткам.

В конце концов, меньшие прокариоты, которые были поглощены, адаптировались и эволюционировали в некоторые из известных нам сегодня органелл в эукариотических клетках, таких как митохондрии и хлоропласты.


1.4.7.14: Эволюционная история прокариот - Биология

Поддержку этому проекту оказали:

Национальный научный фонд по грантам № 0096613, 0841757 и 0918741. Любые мнения, выводы и заключения или рекомендации, выраженные в этом материале, принадлежат автору (авторам) и не обязательно отражают точку зрения Национального научного фонда.

Медицинский институт Говарда Хьюза по гранту № 51003439.

Первоначальный сайт UE был совместным проектом Музея палеонтологии Калифорнийского университета (UCMP) и Национального центра научного образования и финансировался Национальным научным фондом и Медицинским институтом Говарда Хьюза. С момента своего запуска в 2004 году сайт претерпел несколько изменений и расширений. Мы в долгу перед следующими людьми, которые внесли свой вклад в его успех:

Рой Колдуэлл, Главный следователь
Дэвид Линдберг, Соруководитель исследователя
Джуди Скотчмур, Координация проекта
Анна Танукос, Главный редактор
Джош Франкель, Вебмастер и графический дизайн
Дэйв Смит, Графический дизайн

Оригинальные консультанты и поставщики контента:

Алан Д. Гишлик в качестве постдокторанта в Национальном центре естественнонаучного образования
Аль Джанулав в качестве инструктора по методам естественных наук, Государственный университет Сономы, Ронерт Парк, Калифорния
Эрик Мейкл в качестве координатора по работе с общественностью в Национальном центре естественнонаучного образования
Эжени С. Скотт в качестве исполнительного директора Национального центра естественнонаучного образования
Кэролайн A.E. Str & oumlmberg в качестве постдокторанта в Шведском музее естественной истории в Стокгольме
Анна Танукос в качестве постдокторского научного сотрудника UCMP
Коллин Уитни как начальный веб-мастер сайта
Карл Циммер как автор раздела, озаглавленного История эволюционной мысли

Оригинальные советники учителей:

Дженнифер Коллинз учителем естественных наук в Александрии, штат Вирджиния.
Скотт Хейс в качестве преподавателя естественных наук на пенсии и проводника повышения квалификации учителей
Шарон Джанулав в качестве инструктора по методам естественных наук, Государственный университет Сонома, Санта-Роза, Калифорния
Энн Монк в качестве учителя естественных наук в средней школе в школе Кэтрин Дельмар Берк, Сан-Франциско, Калифорния
Марк Стефански в качестве преподавателя естественных наук в Marin Academy, Сан-Рафаэль, Калифорния
Марк Терри в качестве преподавателя естественных наук и заведующего кафедрой в Северо-западной школе, Сиэтл, Вашингтон

Докторанты и аспиранты, которые внесли свой вклад в содержание сайта UE:

Крисси Хаффард & # 151 доктор философии 2005, кафедра интегративной биологии, Калифорнийский университет в Беркли
Эндрю Ли & # 151 доктор философии. 2007, кафедра интегративной биологии, Калифорнийский университет в Беркли
Элизабет Перотти & # 151 доктор философии 2008, Департамент интегративной биологии, Калифорнийский университет в Беркли
Джуди Шин & # 151 доктор философии. 2001, кафедра интегративной биологии, Калифорнийский университет в Беркли
Дженнифер Скин & # 151 доктор философии 2009, Департамент интегративной биологии, Калифорнийский университет в Беркли

Консультативный совет ЕС
Эти люди присоединились к команде UE в 2008 году, чтобы предоставить руководство по расширению сайта UE, что привело к успешной подаче заявки на грант NSF CCLI в 2009 году:

Пол Бердсли & # 151 Центр разработки учебных программ при исследовании учебных программ по биологическим наукам (BSCS), Колорадо-Спрингс, Колорадо
Роджер В. Байби & # 151 Почетный директор по изучению учебных программ по биологическим наукам (BSCS Colorado Springs, CO
Стивен Б. Кейс & # 151 Доцент-исследователь Центра исследований обучения Канзасского университета
Джуди Даймонд & # 151 Профессор и куратор неформального научного образования в Государственном музее Университета Небраски
Сэм Донован & # 151, доцент-исследователь кафедры биологических наук & # 151 естественное образование, Питтсбургский университет
Кристин Дженкинс & # 151 Специалист по образовательным и информационным программам, Национальный центр эволюционного синтеза в Дареме, Северная Каролина
Джо Левин & # 151 Автор нескольких учебников по биологии в средней школе и колледже.
Деннис Лю & # 151 Старший сотрудник по программам в Медицинском институте Говарда Хьюза
М. Патрисия Морс & # 151 Морской биолог, почетный профессор биологии Вашингтонского университета
Поль Жан Наргизиан & # 151 Адъюнкт-профессор кафедры биологических наук Калифорнийского государственного университета, Лос-Анджелес
Ричард Т. О'Грейди & # 151 Исполнительный директор Американского института биологических наук, Вашингтон, округ Колумбия
Эжени С. Скотт & # 151 Исполнительный директор Национального центра научного образования, Inc., Окленд, Калифорния.
Кирстен Суинстром & # 151 Преподаватель кафедры естественных наук в колледже Санта-Роза, Калифорния.
Лиза Д. Уайт & # 151 Профессор геологии и заместитель декана аспирантуры Государственного университета Сан-Франциско (SFSU), Калифорния
Брайан М. Вигманн & # 151 Заместитель директора по образованию и информационно-просветительской работе в Национальном центре эволюционного синтеза в Дареме, Северная Каролина

Разработка ресурсов для студентов UE финансировалась грантом NSF CCLI, присужденным в 2009 году, и является совместным проектом с Американским институтом биологических наук и Национальным центром эволюционного синтеза.

Консультативный совет учителей UE
Финансируемые грантом CCLI, эти люди присоединились к команде UE в 2009 году для предоставления экспертных знаний и анализа содержания для расширения сайта UE на уровне бакалавриата:

Робин Бингэм, Профессор биологии Западного государственного колледжа, Ганнисон, Колорадо.
Жан ДеСе, Старший преподаватель кафедры биологии Университета Северной Каролины Чапел-Хилл, Северная Каролина
Нан Хо, Профессор биологии Общественного колледжа Лас-Позитас, Ливермор, Калифорния
Дженнифер Катчер, Преподаватель Общественного колледжа Пима, Аризона
Кристи Карри Роджерс, Доцент кафедры биологии и геологии колледжа Макаластер, Миннесота
Джим Смит, Профессор биологии в Университете штата Мичиган, Мичиган
Кирстен Суинстром, Преподаватель кафедры естественных наук младшего колледжа Санта-Роса, Калифорния
Лиза Урри, Профессор биологии в колледже Миллс, Калифорния
Дэниел В. Уорд, Профессор биологии муниципального колледжа Вобонзее, штат Иллинойс
Джейсон Уайлс, Доцент биологии Сиракузского университета, штат Нью-Йорк
Кальвин Янг, Профессор кафедры биологии Фуллертонского колледжа, Калифорния

Кристин Дженкинс & # 151 Специалист по образовательным и информационным программам, Национальный центр эволюционного синтеза в Дареме, Северная Каролина
Сьюзан Мусанте & # 151 Менеджер образовательных программ, Американский институт биологических наук
Шери Поттер & # 151 Менеджер, членские и общественные программы, Американский институт биологических наук

Внешний консультативный совет ЕС:
Эти люди выступают в качестве обозревателей ресурсов UE:

Фелиситас Авендано, Университет Гранд Вью, Де-Мойн, Айова
Кари Бенсон, Lynchburg College, Линчбург, Вирджиния
Дженни Бафман, Университет Висконсина, Мэдисон
Марья Чех, Колледж Лурдес, Сильвания, Огайо
Джеки Дюрант, Средняя школа Пьемонта, Сан-Хосе, Калифорния
Рене Жиллиберт, Средняя школа Камполиндо, Морага, Калифорния
Райан Грегори, Университет Гвельфов, Гвельф, Онтарио, Канада
Лорел Эстер, Корнельский университет, Итака, штат Нью-Йорк
Лариса Хуйрас, Средняя школа Village Oaks, Стоктон, Калифорния
Стефани Уирас, Средняя школа Джефферсона, Трейси, Калифорния
Шерил Энн Холлингер, педагог на пенсии
Эллисон Киттей, Средняя школа Редвуд, Ларкспер, Калифорния
Andr & eacute Lachance, Университет Западного Онтарио, Лондон, Онтарио, Канада
Трой Ладин, Восточно-Техасский баптистский университет, Маршалл, Техас
Джанет Ли, Средняя школа Гилрой, Гилрой, Калифорния
Мэри Малкахи, Университет Питтсбурга, Брэдфорд, Пенсильвания
Эндрю Петто, Университет Висконсина, Милуоки
Полли Шульц, Общественный колледж Клакамас, Орегон, штат Орегон
Кэти Шваб, Университет Хьюстон-Тиллотсон, Остин, Техас
Берни Шеллем, Подготовительная школа колледжа, Окленд, Калифорния
Елена Брей Спет, Университет Сент-Луиса, Сент-Луис, Миссури
Роберт Свонсон, Университет Вальпараисо, Вальпараисо, Индиана
Джеймс Ф. Томпсон, Государственный университет Остина Пея, Кларксвилл, Теннесси
Мартин Трейси, Международный университет Флориды, Майами, Флорида
Лео Уэлч, Колледж Юго-Западного Иллинойса


Смотреть видео: . Биологические факторы формирования асоциального поведения (December 2022).