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1つのセルから多くの細胞へ:多細胞性はどのように進化しましたか?

複数の細胞からの複雑な生物の形成である多細胞性は、約20億年前に発生した主要な進化的移行です。それは、単純で単細胞の生物から、より複雑で多様な生命体への移行をマークしました。多細胞性の進化は、今日見られる植物や動物の膨大な配列の基礎を築きました。科学者は、この顕著な移行がどのように行われたかを説明するために、いくつかの仮説を提案しました。

植民地の仮説

顕著な理論の1つは、植民地の仮説です。それは、多細胞性が近くに住んでいる遺伝的に同一の細胞のコロニーから生じたことを示唆しています。時間が経つにつれて、これらのコロニーは細胞間で専門化と分裂を進化させ、多細胞生物の形成につながりました。たとえば、一部の細胞は栄養習得に特化する可能性がありますが、他の細胞は生殖機能を引き受ける可能性があります。このタスクの分割は、植民地の効率と生存率を高め、進化的な利点をもたらしました。

syncytial仮説

Syncytial仮説として知られる別の仮説は、内部コンパートメント化が最終的に個々の細胞を生じさせた多核細胞(Syncytium)から多細胞性が出現したことを提案しています。多核細胞は、細胞の細胞質が分裂するが、核は融合したままである不完全な細胞質分裂によって発生する可能性があります。この仮説によれば、シンシチウム内の進行性細胞化により、核が異なるコンパートメントに分離され、多細胞生物が生成されました。

内共生仮説

内膜仮説は、ミトコンドリアや葉緑体などの特定のオルガネラがかつて初期の真核細胞と共生関係を形成する独立した細胞であったことを示唆しています。時間が経つにつれて、これらの共生関係はより統合され、複雑な真核生物の進化につながりました。たとえば、ミトコンドリアは、祖先の真核細胞によって飲み込まれた好気性細菌に由来したと考えられています。酸化的リン酸化を介してエネルギーを生成する能力は大きな利点をもたらし、真核細胞がより代謝的に活性で多様になるようにしました。

多細胞性の進化を促進する要因

いくつかの要因は、多細胞性の進化に寄与していると考えられています。これらには以下が含まれます:

1。協同的相互作用 :多細胞性が専門化と分業を可能にし、資源の獲得、捕食者に対する防御、および繁殖の効率の向上につながりました。

2。サイズの増加 :多細胞性により、生物がより大きく複雑になる可能性があるため、リソースの生存と競争の点で利点がありました。

3。環境の変化 :温度の変動、酸素レベル、栄養の入手可能性などの環境条件の変化は、多細胞適応の進化を好む可能性があります。

4。発達メカニズム :細胞細胞の接着、シグナル伝達、および調整のメカニズムの出現は、多細胞構造の形成と維持において重要な役割を果たしました。

5。共生関係 :前述のように、内共生イベントは、新しい代謝能力を提供し、多細胞生物内の多様な細胞タイプの統合につながりました。

多細胞性の進化は、生物学的複雑さと多様性のための新しい道を開きました。それは、特殊な組織、臓器、臓器系の開発の段階を設定し、最終的に今日私たちの惑星に生息する多数の多細胞生物を生み出しました。この変革的進化イベントの根底にあるメカニズムとプロセスを理解することは、進化生物学の研究の魅力的な分野であり続けています。

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