Eukaryotik hujayralar yirtqichlar sifatida paydo bo'lishi mumkin

Ko'pgina evkaryotlar yolg'iz hujayralar sifatida yashaydi: protistlar
Eukaryotik hujayralarning ko'p turlari yolg'iz hayot kechiradi - ba'zilari ovchi ( protozoa ), ba'zilari fotosintezatorlar (bir hujayrali suv o'tlari ), ba'zilari tozalovchi (bir hujayrali zamburug'lar yoki xamirturushlar ). Ular ko'p hujayrali organizmlarni hosil qilmasalar ham, bu bir hujayrali eukaryotlar yoki protistlar juda murakkab bo'lishi mumkin . 1-42-rasmular olishi mumkin bo'lgan har xil shakldagi narsalarni uzatadi. Protozoa anatomiyasi, ayniqsa, ko'pincha rivojlangan bo'lib, sezgi tuklari, fotoretseptorlar, sinus tarzda urilgan kirpiklar, oyoqsimon qo'shimchalar, og'iz qismlari, qichitqi o'qlari va mushaklarga o'xshash kontraktil to'plamlar kabi tuzilmalarni o'z ichiga oladi. Ular bitta hujayra bo'lsa-da, protozoa ko'p hujayrali organizmlar kabi murakkab, ko'p qirrali va xatti-harakatlarida murakkab bo'lishi mumkin ( 1-33- rasmga qarang ).

1-42-rasm Protistlar assortimenti: juda xilma-xil organizmlar sinfining kichik namunasi
Chizmalar turli masshtablarda bajariladi, lekin har bir holatda masshtab paneli 10 mkm ni bildiradi. (A), (B), (E), (F) va (I) dagi organizmlar kiprikli; C) evglenoid; D) amyoba; ( G ) dinoflagellatdir; (H) geliozoadir. (MA Sleigh, Protozoa biologiyasidan. Kembrij, Buyuk Britaniya: Cambridge University Press, 1973.)

O'zlarining nasl-nasabi va DNK ketma-ketligi nuqtai nazaridan protistlar eukaryotik zotning uchta nisbatan kech shoxlari sifatida paydo bo'lgan ko'p hujayrali hayvonlar, o'simliklar va zamburug'larga qaraganda ancha xilma-xildir ( 1-21 -rasmga qarang ). Prokaryotlarda bo'lgani kabi, odamlar mikroskopik bo'lganligi sababli protistlarni e'tiborsiz qoldirishga moyildirlar. Endigina, genom tahlili yordamida biz ularning hayot daraxtidagi o'rnini tushuna boshlaymiz va bu g'alati mavjudotlar bizga uzoq evolyutsion o'tmishimizni taqdim etayotgan ko'rinishlarni kontekstga qo'yamiz.

Xamirturush evkaryotning minimal modeli bo'lib xizmat qiladi
Eukaryotlarning molekulyar va genetik murakkabligi dahshatli. Bu murakkablikni tushunish uchun biologlar prokaryotlarga qaraganda ko'proq cheklangan resurslarni bir nechta tanlangan model organizmlarga jamlashlari kerak.

Ko'p hujayrali rivojlanishning qo'shimcha muammolari bilan chalg'itmasdan, eukaryotik hujayraning ichki ishini tahlil qilish uchun bir hujayrali va iloji boricha sodda turlardan foydalanish mantiqan. Minimal model eukaryotning bu roli uchun mashhur tanlov xamirturush Saccharomyces cerevisiae bo'ldi ( 1-43- rasm ) - pivo ishlab chiqaruvchilar va non pishiruvchilar tomonidan ishlatiladigan bir xil turdagi.

1-43 -rasm Saccharomyces cerevisiae xamirturushi .
(A) Hujayralar klasterining skanerlangan elektron mikrografi . Bu tur tomurcuklanma xamirturush sifatida ham tanilgan ; u kattalashib, so‘ngra asl hujayraning qolgan qismidan ajralib chiqadigan o‘simta yoki kurtak hosil qilib ko‘payadi. Ushbu mikrografiyada kurtaklari bo'lgan ko'plab hujayralar ko'rinadi. (B) Xamirturush hujayrasining yadrosi , mitoxondriyasi va qalin hujayra devori ko'rsatilgan ko'ndalang kesimining transmissiya elektron mikrografiyasi . (A, Ira Herskowitz va Erik Schabatachning izni bilan.)

S. cerevisiae zamburugʻlar qirolligining kichik, bir hujayrali aʼzosi boʻlib, shuning uchun zamonaviy qarashlarga koʻra, hech boʻlmaganda oʻsimliklar bilan yaqindan bogʻliq boʻlgan hayvonlar bilan ham yaqindir. U mustahkam va oddiy ozuqaviy muhitda o'sishi oson. Boshqa zamburug'lar singari, u qattiq hujayra devoriga ega, nisbatan harakatsiz va mitoxondriyalarga ega, ammo xloroplastlarga ega emas. Oziq moddalar ko'p bo'lsa, u deyarli bakteriya kabi tez o'sadi va bo'linadi. U vegetativ (ya'ni oddiy hujayra bo'linishi orqali ) yoki jinsiy yo'l bilan ko'payishi mumkin: haploid bo'lgan ikkita xamirturush hujayralari ( genomning bitta nusxasiga ega ) diploid hujayra hosil qilish uchun birlashishi mumkin.(qo'sh genomni o'z ichiga olgan); va diploid hujayra yana haploid bo'lgan hujayralarni ishlab chiqarish uchun meiozga (qaytarilish bo'linishi) o'tishi mumkin ( 1-44-rasm ). Yuqori o'simliklar va hayvonlardan farqli o'laroq, xamirturush haploid yoki diploid holatda cheksiz bo'linishi mumkin va bir holatdan ikkinchi holatga o'tadigan jarayon o'sish sharoitlarini o'zgartirish orqali o'z xohishiga ko'ra qo'zg'atilishi mumkin.

1-44-rasm S. cerevisiae xamirturushining reproduktiv sikllari .
Atrof-muhit sharoitlariga va genotipning tafsilotlariga qarab , bu turning hujayralari diploid holatda, qo'sh xromosoma to'plami bilan yoki haploid holatda, bitta xromosoma to'plamida mavjud bo'lishi mumkin. Diploid shakli oddiy hujayra bo'linish sikllari orqali ko'payishi yoki gaploid hujayralarni hosil qilish uchun meiozga o'tishi mumkin. Gaploid shakli oddiy hujayra bo'linish sikllari orqali ko'payishi yoki diploid bo'lish uchun boshqa haploid hujayra bilan jinsiy qo'shilib ketishi mumkin. Meyoz ochlikdan qo'zg'atiladi va sporalar - qattiq atrof-muhit sharoitlariga chidamli uyqu holatidagi haploid hujayralar paydo bo'ladi.

Bu xususiyatlarning barchasi bu xamirturushni genetik tadqiqotlar uchun juda qulay organizmga aylantiradi, shuningdek, yana bir xususiyat: uning genomi , eukaryotik standartlarga ko'ra, juda kichikdir. Shunga qaramay, bu har bir evkaryot hujayra bajarishi kerak bo'lgan barcha asosiy vazifalarni bajarish uchun etarli. Ushbu kitobda keyinroq ko'rib chiqamiz, xamirturushlar bo'yicha tadqiqotlar ( S. cerevisiae va boshqa turlardan foydalangan holda) ko'plab muhim jarayonlarni tushunish uchun kalit bo'ldi. Bularga eukaryotik hujayralar bo'linish sikli kiradi - yadro sodir bo'ladigan muhim hodisalar zanjiriva hujayraning boshqa barcha komponentlari ko'paytiriladi va bittadan ikkita qiz hujayra hosil qilish uchun ajratiladi. Bu jarayonni boshqaradigan boshqaruv tizimi evolyutsiya davomida shunchalik yaxshi saqlanib qolganki, uning ko'pgina tarkibiy qismlari xamirturush va inson hujayralarida bir-birining o'rnida ishlay oladi: agar muhim xamirturush hujayrasi bo'linish sikli geni mavjud bo'lmagan mutant xamirturush uning nusxasi bilan ta'minlangan bo'lsa. odamdagi hujayra-bo'linish siklining gomologik genidan xamirturush o'z nuqsonidan tuzalib, normal bo'linishga qodir bo'ladi.