Théories de l'évolution cellulaire sur l'origine des cellules

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Sherman Hoover
Théories de l'évolution cellulaire sur l'origine des cellules

La évolution cellulaire il représente tous les changements physiques et chimiques qui ont donné naissance aux structures hautement organisées et complexes que nous appelons les «cellules». Cependant, même si beaucoup de conjectures ont été faites à ce sujet, on ne sait toujours pas exactement comment ils se sont formés..

Les cellules sont les unités de base de tous les êtres vivants sur terre. Il existe deux types de cellules très différents dans la nature: les cellules procaryotes et les cellules eucaryotes..

Image haute définition d'un organisme unicellulaire

Les cellules procaryotes manquent de systèmes membranaires internes et forment toujours des organismes unicellulaires, tandis que les cellules eucaryotes sont plus complexes, car elles ont des compartiments membraneux internes et peuvent former des êtres vivants à la fois unicellulaires et multicellulaires..

Bien qu'elles puissent être très différentes, toutes les cellules se caractérisent par le fait qu'elles sont entourées d'une membrane, contenant à l'intérieur d'elles des molécules de matériel génétique qui fournissent les informations nécessaires pour produire tous les composants cellulaires et se multiplier pour donner naissance à une autre cellule..

La principale tâche importante des biologistes évolutionnistes est la démonstration de l'évolution de deux aspects fondamentaux de la vie cellulaire:

  • Comment s'est formé le mécanisme d'auto-réplication de molécules telles que l'acide désoxyribonucléique (ADN, matériel génétique)?
  • Comment les membranes cellulaires sont-elles apparues pour séparer le métabolisme dans la formation des premières cellules de l'environnement??

Les deux questions restent ouvertes aujourd'hui, car les biologistes évolutionnistes n'ont fait que quelques inférences à cet égard, sans aucun succès du point de vue de la démonstration expérimentale..

Comment les cellules sont-elles nées?

Les théories les plus acceptées proposent que le début de l'évolution cellulaire se soit produit à l'origine de molécules de type acide nucléique capables de se répliquer (ADN et ARN).

Ces hypothèses, collectivement appelées «monde ARN», «bouillon primitif» ou «bouillon primitif», reposent sur le fait que des polymères d'acide ribonucléique (ARN) ayant une capacité autocatalytique à produire de nouveaux fragments d'ARN courts ont été observés..

Grand ressort prismatique à Yellowstone. On pense que cet environnement à haute température est similaire à l'environnement primitif des mers de la Terre.

Selon ces théories, il est probable que plusieurs fois sur terre, au cours de son histoire, des acides ribonucléiques, des nucléotides, des acides aminés, des sucres simples et certains composés phosphatés se soient formés..

Bien que plusieurs de ces composés se soient sûrement dégradés sans aller plus loin, on pense actuellement que des molécules ayant la capacité de se répliquer sont entrées dans des «bulles» lipidiques et ont pu continuer leur activité autocatalytique à partir de la «nourriture» obtenue à partir de d'autres molécules qui étaient également enfermées dans ces bulles.

Il est proposé que, plus tard, ces bulles puissent être divisées en deux en raison des forces de tension superficielle, chaque «fille» conservant son activité autocatalytique interne. La complexité de ces bulles aurait pu impliquer la capacité de se nourrir de la lumière du soleil et de certains composés carbonés.

Ces processus «précellulaires» doivent avoir eu lieu sur terre pendant des centaines de millions d'années, pendant lesquelles différentes «protocellules» sont probablement apparues et éteintes, sélectionnant positivement celles capables de se reproduire et de se nourrir efficacement..

Ainsi, les protocellules issues de la sélection naturelle agissant pendant des centaines de millions d'années seraient les ancêtres ou les formes les plus primitives des cellules ultra-complexes et organisées que nous connaissons aujourd'hui, qui forment tous les êtres vivants..

Évolution des cellules procaryotes

Illustration 2D d'une cellule procaryote

Les premiers produits d'origine cellulaire étaient probablement des cellules procaryotes, des procaryotes ou des bactéries, comme on les appelle communément; car on pense que ceux-ci habitaient la terre environ deux milliards d'années avant tous les organismes eucaryotes.

Au cours de ces deux milliards d'années, les premiers organismes procaryotes ont continuellement transformé la surface et l'atmosphère de la Terre. Ces micro-organismes ont spécialisé leur métabolisme pour obtenir de l'énergie des composés qui étaient abondants sur la planète à cette époque..

Cette "spécialisation" a été possible grâce à l'évolution des processus métaboliques tels que la fermentation, la photosynthèse, la fixation de l'azote atmosphérique et l'utilisation de l'oxygène dans la respiration, etc. Ces capacités développées par les bactéries n'ont été possibles que grâce à trois processus principaux:

  • Le transfert d'informations d'un organisme à un autre par héritage de molécules d'information génétique: acide désoxyribonucléique (ADN) et acide ribonucléique (ARN); ce qui leur a permis de développer des copies d'eux-mêmes au fil du temps.
  • Le transfert horizontal de matériel génétique à travers de petites molécules d'ADN appelées plasmides, qui permettent aux bactéries de s'adapter à des conditions environnementales défavorables en peu de temps.
  • L'étroite coopération ou symbiose qui aurait pu se produire entre des bactéries aux caractéristiques différentes, ce qui leur a peut-être permis de faire face aux défis environnementaux de l'environnement, auxquels il est très probable qu'elles n'auraient pas pu faire face indépendamment.

Toutes ces caractéristiques, ainsi que la coopération étroite entre les bactéries, étaient ce qui a probablement donné naissance à des cellules eucaryotes..

Évolution des cellules eucaryotes

À l'heure actuelle, des doutes subsistent sur l'origine des cellules eucaryotes. Cependant, l'hypothèse la plus acceptée par les chercheurs est celle de «l'endosymbiose», issue de la découverte de molécules d'acide désoxyribonucléique (ADN) dans les mitochondries des cellules eucaryotes..

Avec ces informations, les biologistes évolutionnistes ont déduit que les descendants de bactéries qui vivaient il y a environ trois milliards d'années dans les océans primitifs ont en quelque sorte fusionné ou englouti d'autres micro-organismes..

Cela semble être "soutenu" par les caractéristiques de la division mitochondriale, qui se reproduisent directement par fission binaire et à des moments différents de la division cellulaire dans les cellules eucaryotes..

On pense que l'organisme englouti a été la première "protomytochondrie" des eucaryotes, et qu'il a fourni à l'organisme engloutissant un système d'élimination des déchets et une source d'énergie à partir de l'oxygène, tandis que la "protomytochondrie" a gagné de la nourriture et un abri..

Ce mécanisme d '«endosymbiose» est décrit comme un mécanisme évolutif brutal qui, dans de rares cas, aurait pu se produire avec succès et de façon permanente..

La symbiose entre les micro-organismes pour former ensemble de nouveaux organismes est peut-être la force de changement la plus importante sur terre et, se déroulant pendant des millions d'années consécutivement, aurait pu créer la grande diversité de formes que nous observons dans toutes les cellules eucaryotes..

L'évolution cellulaire est en cours depuis longtemps; En revanche, les scientifiques ne se sont concentrés que depuis quelques décennies sur la réponse aux questions liées à ce processus et beaucoup sont d'avis qu'il est probable qu'avant la fin du 21e siècle, la démonstration expérimentale de l'évolution cellulaire pourrait être atteinte..

Les références

  1. Gould, S. J. (1994). L'évolution de la vie sur terre. Scientific American, 271 (4), 84-91.
  2. Gould, S. J. (1995). 'Qu'est ce que la vie?' comme un problème dans l'histoire.
  3. Gray, M. W. (2017). Lynn Margulis et l'hypothèse de l'endosymbionte: 50 ans plus tard. Biologie moléculaire de la cellule, 28 (10), 1285-1287.
  4. Margulis, L. et Chapman, M. J. (1998). Endosymbioses: cycliques et permanentes en évolution. Tendances en microbiologie, 6 (9), 342-345.
  5. Martin, W. F., Garg, S., et Zimorski, V. (2015). Théories endosymbiotiques pour l'origine eucaryote. Transactions philosophiques de la Royal Society B: Biological Sciences, 370 (1678), 20140330.

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