Многоклеточные организмы, возникновение

Таким же образом положительная обратная связь может действовать и на других стадиях развития многоклеточных организмов. Папример, при делении поляризованной клетки дочерние клетки наследуют слабо выраженную асимметрию и, усилив ее, становятся более поляризованными. Так происходит усиление поляризации в ряду клеточных поколений. Поэтому в принципе для возникновения сложной структуры многоклеточных организмов межклеточный обмен сигналами не обязателен (рис. 16-40). Возможно, что некоторые процессы формирования нространственной организации, зависящие от автономного поведения клетки, можно объяснить действием такого механизма. [c.98]

В гл. 9 мы уже рассматривали причины возникновения многоклеточности, однако мы забежали вперед — многоклеточные организмы с мышцами-клетками в начальный период своего возникновения могут управлять движением существенно хуже, чем высокосовершенные одноклеточные или многоклеточные организмы, движущиеся посредством ресничек или жгутиков. Поэтому начнем наш анализ возможных эволюционных путей возникновения аппаратов управления движением с рассмотрения перемещений реснитчатого организма. [c.192]

В последние два десятилетия использование модифицирующих агентов становится традиционным приемом биофизического анализа первичных процессов лучевого поражения макромолекул и значительно более сложных систем, включая клетку и многоклеточный организм. Таким образом, пытаются подойти к выяснению роли свободных радикалов в возникновении структурных повреждений и последующей инактивации макромолекул. Представляет интерес использование агентов, видоизменяющих выход первичных радикалов или их характер, с последующим изучением структурных повреждений, возникающих в модифицированных условиях. [c.93]

Ясно, что специализация клеток в многоклеточном организме возможна лишь при возникновении системы взаимосвязи специализированных клеток, объединяющей их в единый организм — государство клеток , как говорил Р. Вирхов. Такая связь осуществляется посредством химических (гормональных) или электрических (нервных) сигналов. [c.186]

Совершенствование управления перемещениями, движениями в среде многоклеточных организмов приводит к совершенствованию нервной системы, к возникновению мозга. [c.232]

Эволюция но вых сложных признаков у многоклеточных организмов начинается с возникновения изменчивости по множественным генам и завершается закреплением в популяции новой адаптивной комбинации генов. Рекомбинация — важный промежуточный этап в этом процессе. [c.82]

Эндогенный покой регулируется собственными физиологическими факторами, является естественным состоянием организма при возникновении неблагоприятных условий внешней среды и характерен для покоящихся форм, образующихся в цикле развития организма. Состояние покоя является общим свойством живых систем и присуще микроорганизмам прокариотам и эукариотам, одноклеточным простейшим, многоклеточным растениям и животным. Формами эндогенного покоя являются споры микроорганизмов, семена растений, стволовые клетки тканей высших организмов. [c.89]

Автор исходит из широко распространенной концепции первичного бульона , в котором зародились первичные гены-молекулы-репликаторы, способные создавать копии самих себя. Реплицируясь из поколения в поколение, они становятся потенциально вечными. С момента возникновения репликаторов между ними начинается борьба за ресурсы, в ходе которой они строят себе машины для выживаниям — фенотипы.Сначала это клетки, а затем многоклеточные образования — сложные организмы. Наши тела — это временные, преходящие структуры, создаваемые бессмертными генами-репликаторами себе на потребу. [c.7]

Из теории эволюции Дарвина следует единство основных явлений жизни во всех организмах. То же положение вытекает из клеточной теории, предложенной Шлейденом и Шванном в 1839 г. Существование одноклеточных и факт возникновения многоклеточного организма из одной клетки — зиготы показывает, что свойства живого тела присущи отдельной клетке. В клетке заложен механизм наследственности и изменчивости, ответственный за биологическую эволюцию. Дальнейшее развитие биологии локализовало этот механизм со все возрастающей точностью. Зигота, возникающая в результате слияния яйцеклетки и сперматозоида, приобретает наследственные свойства обеих клеток. Так как сперматозоид состоит в основном из ядерного материала, за наследственность ответственна не вся клетка, а ее ядро (Геккель, 1868 г.). Цитология и генетика показали, что аппарат наследственности сосредоточен в хромосомах, находящихся в ядре клетки. [c.484]

Тенденция эубактерий к механическому объединению клеток в агрегаты и дифференцировка отдельных клеток — необходимые предпосылки для возникновения простых вариантов истинной многоклеточности. Согласно существующим представлениям мно-гоклеточность начинается с появления структурно-функциональ-ных различий у членов исходной однородной группы клеток. Для формирования самого простого типа многоклеточного организма необходимы три условия 1) агрегированность клеток 2) разделение функций между ними в таком агрегате 3) наличие между [c.76]

Нормальное развитие многоклеточных организмов требует ограничения размеров каждого органа. По достижении определенного размера дальнейшее воспроизводство клеток, составляющих этот орган, должно быть остановлено. Некоторое число клеток может быть легко повреждено во время их функционирования, и их необходимо обновить (регенерировать). Тем не менее регенерация должна быть ограничена и скоординирована с требованиями соответствующей ткани или органа. Одним из наиболее ярких примеров регулируемой регенерации является регенерация печени. У позвоночных печень может быть отрезана до /з нормального размера. Начинается интенсивная регенерация до достижения нормального размера, но не превышая его. Следовательно, должна существовать специальная программа, отвечающая и за стимуляцию роста клеток определенного типа, т.е. стимуляцию клеточного деления, и за прекращение этого деления. В последние годы ученые все более склоняются к тому, что одним из основных факторов, предотвращающих неограниченное размножение клеток, является специальная генетическая программа, предопределяющая конечное число делений, которые может претерпеть данная клетка. Эту программу иногда называют запрограммированной смертью Клеток. По достижении этого числа датений клетки претерпевают сложную систему процессов деградации, называемую апапто-зом. Очевидно, что нарушение программы, ответственной за регуляцию клеточного деления, должно приводить к неограниченному делению, что означает возникновение злокачественной опухоли. [c.28]

Важную роль в живой природе, особенно у многоклеточных организмов, играют различные процессы преобразования энергии. В этих процессах непосредственными участниками также являются бе и<и. В сущности, один вид такого преобразования был только что рассмотрен — преобразование химической энергии, запасенной в ангидридных связях АТФ, в электрическую энергию натрий, калий-зависимой АТФазой. Гидролиз АТФ в этом случае приводит к возникновению разности электрических потенциалов между внут1зеиним содержимым клетки и окружающей средой. [c.37]

Закон временн ых иерархий позволяет выделять в открытых живых биологических системах квазизакрытые системы и использовать подходы иерархической квазиравновесной термодинамики для установления направленности онтогенеза и эволюционных процессов. Применение принципа стабильности вещества к структурам смежных иерархий является дополнительным подтверждением применимости квазиравновесной термодинамики к биологическим системам реального мира. Представлены экспериментальные доказательства справедливости иерархической термодинамики. Утверждается, что диф-ференцировка клеток, развитие многоклеточных организмов, а также возникновение структур высших иерархий биомира определяется термодинамической направленностью этих процессов. [c.6]

Устоялось мнение, что гетерофильной форме взаимодействия предшествовали гомофильные молекулярные отношения. Цепь событий, приведших к формированию антигенраспознающих рецепторов как завершающих молекулярных структур в эволюции суперсемейства, представляется следующим образом (рис. 5.2). Пред-ковые однодоменные белки, связанные с поверхностью клетки, в процессе межклеточного взаимодействия формировали гомодимер (А-А). Подобная форма отношений, очевидно, имела место при возникновении многоклеточных организмов. Гомофильная форма взаимодействия сохранилась до настоящего времени у однодоменного белка Ро и, возможно, Thy-1. В результате тандемной дупликации гена для однодоменного белка и последующих мутационных изменений, затрагивающих контактирующий участок молекулы, стали проявляться гетерофильные клеточные отношения (А-В). Дуплицированные гены экспрессировались в клетках одного и того же или разных типов. Мутационные изменения могли снижать аффинность А-В-взаимодействий, но не отменять их полностью. Возникшие гетерофильные отношения явились источником формирования V-доменов Т-клеточного рецептора (от домена В) и антигенпрезентирующей способности молекул МНС (от домена А). [c.133]

На протяжении примерно первых двух миллиардов лет органической эволюции было сделано несколько крупных шагов вперед в отнощении питания и структурной организации эти щаги имели важное значение для последующей эволюции многоклеточных организмов. Такими шагами явились автотрофное питание, в частности фотосинтез аэробное дыхание эукариотическая клеточная организация половое размножение. Точно указать на шкале, изображенной на рис, 25.1, момент возникновения этих свойств мы не можем по всей вероятности, они появились где-то между 3,5 и 1,3 млрд. лет до настоящего времени и в той последовательности, в какой они здесь перечислены. [c.240]

Функционирование многоклеточного организма, каким является высшее растение, есть результат взаимодействия ряда регуляторных систем, которые схематически могут быть расположены в следуюш,ей усложняюш,ейся последовательности регуляторы клетки (гена, хромосомы, ядра, цитоплазмы), ткани и, наконец, регуляторы целого организма. Эти своеобразные этажи регуляции представляют собой схему для изучения регуляторных систем в биологическом объекте. Согласованное функционирование регуляторных систем на всех этажах иерархической лестницы целого организма поддерживает его нормальную жизнедеятельность и обеспечивает его ответную реакцию на воздействие внешней среды. Регуляторные системы более высоких этажей организма представляют собой механизмы, эволюционно сформированные на основе систем управления низших этажей , однако у этих высоких этажей появляются и специфические, только им присущие особенности регуляции. Так, способность координации роста органов, регулируемая у целого растения с помощью комплекса фитогормонов, это та специфическая система, которая присуща главным образом только верхнему, организмен-ному уровню регуляции. При переходе от нижнего уровня к верхнему старые механизмы регуляции не исчезают, а совершенствуются, что приводит к возникновению качественно новых систем управления, одной из которых и является гормональный механизм, функционирующий в растении. Формирование таких специфических метаболитов, как гормоны, есть одно из звеньев эволюции регуляторных систем. [c.7]

Вовлечение в цикл развития циклических пространственнокоординированных процессов все новых типов молекулярных структур, способных обеспечивать качественно новые виды взаимодействия, дает возможность возникновения все новых и новых форм движения материи (например, переход к дифференциации клеток, различные виды раздражимости белков, переход к многоклеточным организмам и т. д.). [c.292]

В эукариотической клетке, как мы видели, имеется ядро, отделенное от окружающей его цитоплазмы ядерной мембраной. Ядро содержит хромосомы, несущие гены. Хромосомы состоят из ДНК и белка. При делении хромосомы распределяются между дочерними клетками в результате сложного процесса митоза и мейоза. Цитоплазма эукариотической клетки содержит в свою очередь различные субклеточные органеллы. Прокариотические клетки устроены проще. В них нет четкой гранииы между ядром и цитоплазмой, нет ядерной мембраны. ДНК в этих клетках не связана с белком и не образует структур, похожих на хромосомы эукариотов. Поэтому у прокариотов не обнаруживается процессов митоза и мейоза. Наконец, в этих клетках нет субклеточных органелл, которые напоминали бы митохондрии или иентриоли клеток эукариотов. Вряд ли можно сомневаться, что более просто устроенные прокариоты являются эволюционными предшественниками более сожных эукариотов. Лишь немногие из происшедших позднее событий биологической эволюции смогли оказать большее влияние на дальнейший ход эволюции органического мира, чем переход от прокариотической жизни к жизни эукариотической, который совершился в докембрии. Ведь именно этот переход сделал в конце концов возможным возникновение многоклеточных организмов, состоящих из высокодифференцированных клеток, обладающих специализированными функциями, и подготовил таким образом путь для появления макроскопических организмов. [c.47]

D. dis oideum могли существовать в виде как одноклеточных, так и многоклеточных организмов. Для возникновения первых полностью многоклеточных организмов необходимо дальнейшее увеличение сложности генома. Например, содержание ДНК у круглых червей С. elegans составляет 8 10 п.н. При дальнейшем эволюционировании четкой связи между сложностью организма и содержанием ДНК не наблюдается, хотя для появления насекомых понадобилось, чтобы размер генома превысил 10 п. н., для появления иглокожих-4 10 п. н., для появления птиц или амфибий-8 10 п.н. и 2-10 п.н.-для появления млекопитающих. [c.222]

Итак, образование свободного кислорода могло начаться более 3 млрд. лет назад. По мнению Шопфа и Баргхоорна [1659], широкое распространение сине-зеленых водорослей, а также некоторые геологические данные, ik которым мы обратимся ниже, свидетельствуют о присутствии довольно высоких концентраций кислорода в конце докембрия это ставит под сомнение прямую -корреляцию возникновения многоклеточных организмов с быстрым увеличением -содержания кислорода в атмосфере в конце докем1брия. По наличию в -формации Ганфлинт планктонных водорослей, которые, видимо, плавали в поверхностных слоях воды, был сделан вывод [1654], что эффективный озонный щит существовал уже [c.231]

Так может быть все уже ясно И можно допустить, что считывание генетических текстов — записей инструкций о морфологии многоклеточных организмов-—происходит посредством возникновения в нужной последовательности во времени клеток, необходимой формы с нужным числом контактов на поверхности Но в ряде случаев клетки образуют структуры без непосредственных контактов и находятся друг около друга на расстоянии около 200 А. Промежуток же между клетками заполнен колла-геновыми волокнами или иными контактными веществами. Это-первое затруднение. Второе заключается в том, что при формообразовательных процессах в эмбриогенезе наблюдается перестройка структур например, превращение бластулы в гаструлу происходит посредством изменения взаимного расположения уже образовавшихся ранее клеток, а именно, клетки некоторой зоны, (полюса) сферической бластулы вдавливаются, инвагинируются и образуют гаструлу. Трудно (трудно, но все же можно) представить себе детерминированное изменение морфологии клетки., такое -изменение числа контактных участков, при котором из-сферы автоматически образовалась бы двуслойная гаструла.. Третье затруднение состоит в том, что одни и те же клетки в разных условиях дают разные структуры. При пересадке клеток эмбриона они образуют структуры, как правило, соответствующие тому месту, в которое их пересадили. Данная морфологическая структура индуцируется окружающими клетками и тканями. Явление индукции — предмет многих замечательных исследований в экспериментальной эмбриологии (см. [35, 291,. 295а, б]). Пожалуй, наиболее ярким, убедительным примером индуцированного морфогенеза является формирование оптической системы глаза. Глаз развивается в ходе эмбриогенеза из двух источников передний 1 юзг образует вырост—глазной бокал (превращающийся впоследствии в светочувствительную ткань — сетчатку и в зрительный нерв), который индуцирует в ближайшей прикрывающей его эктодерме развитие оптической системы глаза — хрусталика и роговицы. Глазной бокал можно пересадить в разные места зародыша [182] и в этих местах в эктодерме будет индуцироваться развитие хрусталика и рогови- [c.154]

По видимому, дальнейшее совершенствование такого одноклеточного организма может идти по пути все большей диффе-ренцированности рецепторов, все более рационального их расположения, группировки, взаимодействия, все более совершенной связи с ундулоподиями. Однако никакого существенного увеличения в скорости перемещения к цели этим уже не достичь. Она лимитируется предельной, невысокой скоростью движения организмов посредством ресничек. Управление же движением, совершаемым посредством мышц, требует решения совсем других задач. Как мы уже показали выше, движение при помощи мышц состоит в изменении формы клетки в целом, и поэтому направленное перемещение организма может быть осуществлено лишь в многоклеточном организме. В конце предыдущей главы уже отмечалось, что само возникновение многоклеточных орга- [c.201]

Переход от ундулоподий к мышечным волокнам, при развитии аппаратов управления движением, обусловил возникновение многоклеточных организмов, состоящих из специализированных дифференцированных клеток. [c.232]

Эволюционное возникновение многоклеточных от одноклеточных объясняют тем, что возможности многоклеточного организма по сравнению с одноклеточным предшественником значительно шире в его борьбе за существование. Процесс развития собственно многоклеточных шел как по пути увеличения абсолютного количества соматических клеток, так и по пути усиления специализации и дифференцированности отдельных групп клеток. Своего совершенства этот прогрессивный процесс достиг у позвоночных животных. [c.438]

Гены и ДНК. Хотя в химическом отношении молекула ДНК представляет собой единое целое, ее в то же время можно рассматривать как набор отдельных локусов — генов. В состав каждого гена входят от 500 до 6000 пар нуклеотидов двухцепочечной молеку- 1Ы ДИК. Активность любого гена либо небольшой группы генов может привести к созданию в ншвой клетке или многоклеточном организме какого-то признака (либо воспрепятствовать его возникновению), который можно обнаружить, назвать и описать, например мор1цинистост1, илн гладкость, высокорослость или низкорослость и т. д. [c.27]

Таким образом, клетка является элементарной единицей полноценной живой системы. Клетку следует считать валснеп-шим этапом в развитии жизни на Земле. Она является морфологической и физиологической структурой, элементарной единицей растительных и животных организмов. Возникновение многоклеточности в процессе филогенеза и онтогенеза сопровождается постепенным ограничением и даже потерей клетками их физиологической активности и генетической потенции, т. е., оставаясь гомологическими структурами, клетки перестают быть аналогичными, На современном этапе развития наук 1 можно считать, что комплексы клеток — это своеобразные, в известной мере индивидуализированные системы (гистоснс-темы), [c.30]

Наконец, в-третьих, частота возникновения мутаций у бактерий ниже, чем у многоклеточных организмов, причем различия колеблются от одного до нескольких порядков величин. Следует указать, что приведенные в таблице данные по нескольким бактериальным генам можно считать репрезентативным и, поскольку они выбраны из гораздо большего количества данных. В общем, гены бактерий, почвидимому, более стабильны, чем гены эукариотических организмов. [c.56]

Анализируя формы гемоглобина в организмах, стоящих на разных ступенях филогенетической лестницы, можно восстановить некоторые события, приведшие к возникновению разнообразных типов этого белка. Появление гемоглобиноподобных молекул в ходе эволюции, но-видимому, способствовало увеличению размеров многоклеточных животных. Крупным животным для поддержания должного уровня кислорода в тканях уже недостаточно простой диффузии. В результате, гемоглобиновые молекулы обнаруживаются у всех позвоночных и многих беспозвоночных. Самая примитивная молекула, переносящая кислород, представляет собой глобиновую полипептидную цепь размером около 150 аминокислот. Она обнаруживается у многих морских червей, насекомых и примитивных рыб. Молекула гемоглобина у высших позвоночных устроена более сложно в ее состав входит два типа глобиновых цепей. По-видимому, около 500 млн лет назад в ходе эволюции высших рыб произошла серия мутаций и дупликации соответствуюшего гена. В результате этих событий вначале образовалось два слегка отличающихся друг от друга гена, кодирующих цепи а- и Р-глобинов в геноме каждой особи. У современных высших позвоночных каждая молекула гемоглобина представляет собой комплекс, состоящий из двух а- и двух Р-цепей. (рис. 10-65). Такая структура функционирует гораздо более эффективно, чем молекула гемоглобина, содержащая одну цепь. Четыре кислород-связывающих сайта в молекуле агРг взаимодействуют друг с другом. Это взаимодействие приводит к кооперативному аллостерическому изменению в молекуле при связывании и освобождении кислорода, позволяющему доставлять в ткани гораздо большие порпии кислорода. [c.238]

Однако увеличение числа соматических клеток у эволюционирующих форм жизни шло параллельно с усилением мутационной опасности для клеток тела и, следовательно, всего организма в целом. Мутационный риск есть следствие возникновения и разга-тия многоклеточности — это как бы дань за те преимущества, которые получают многоклеточные формы в их борьбе за существование. [c.438]

К стратегическим успехам эволюционного развития иммунной системы следует отнести возникновение как в линии первичноротых, так и в линии вторичноротых беспозвоночных специализированной, антигенраспознающей клетки — лимфоцита. Именно с лимфоцитом беспозвоночных связывается окончательная судьба антигенраспознающих рецепторов. Данный клеточный тип становится основным эффектором специфического иммунитета. Возникновение лимфоцита как основного клеточного инструмента иммунного реагирования следует отнести к категории гфо-морфного преобразования по Северцеву, так как это событие определило дальнейшее развитие целой системы организма, без функционирования которой эволюционное формирование многоклеточных было бы невозможно. [c.445]

В своем питании гетеротрофные организмы всегда находятся в зависимости от других организмов. Это приводит к возникновению сложных пищевых цепей. Их необходимо просто проследить на каком-либо более или менее изолированном участке природы (изолированная экосистема). Таким примером может служить небольшой изолированный пруд. В нем производителями органического вещества являются одноклеточные и многоклеточные водоросли и высшие растения. Одни из них находятся в толще воды, другие прикреплены к грунту. Первичные потребители органического вещества мелкие животные рачки, коловратки, инфузории. Их поедают рыбы и другие более крупные животные, которые являются уже вторичными потребителями. В разложении продуктов жизнедеятельности и трупов принимают участие бактерий и грибы. Это организмы-разрушители, которые доводят органические вещества до минерального состава, пригодного для синтеза ауто-трофами. [c.74]

Справочник химика 21

Химия и химическая технология