Pomembna poglavja v evoluciji življenja

Danes splošno sprejeta endosimbiontska hipoteza o nastanku evkariontske celice, ki je z znanstvenimi dokazi tako dobro podprta, da je že prav znanstvena teorija, je tako nenavadna, da je sprva sploh niso jemali resno. Hipotezo je povsem nedvoumno zasnovala ameriška biologinja Lynn Margulis leta 1967, a na kaj takega so namigovali že dosti prej.

Kloroplasti rdečih in zelenih alg ter rastlin so, kot kaže, nastali iz cianobakterij, ki jih je vase sprejelo telo nekega prokarionta, morda sorodnega arhejam (arhebakterijam). Vanj so lahko prišli kot zajedavci ali kot zalogaj hrane, ki pa ni bil predelan. Ti avtotrofi so vzpostavili z gostiteljem mutualističen odnos; postopno je celo del genoma prešel v gostiteljevo jedro, del pa ga je ostal v vseljencu. Tako so iz koristnih vseljencev, simbiontov – mutualistov, postali koristni deli celic, organeli, ki samostojnega življenja sploh niso več zmožni. Podobno so iz aerobnih bakterij nastali mitohondriji. V podporo endosimbiontski teoriji govori dejstvo, da tako kloroplasti kot mitohondriji lahko nastajajo le z delitvijo že obstoječih kloroplastov in mitohondrijev, drugi deli celice jih ne morejo proizvesti. Ti organeli imajo lasten genom, ki pa je v vsem bolj podoben bakterijskemu kot jedrnemu – sestavlja ga le ena krožna molekula DNA, ki nima pridruženih histonov. Bakterijskemu je bolj podoben tudi sistem za sintezo beljakovin. In tako lahko nekateri antibiotiki – ki učinkujejo le na bakterije – blokirajo sintezo beljakovin v mitohondrijih in kloroplastih; ne prizadenejo pa procesov v citoplazmi, ki jih vodijo geni v jedru.

Model, kako naj bi se ti organeli razvili, nam morda ponujajo nekateri živalski enoceličarji, praživali, ki imajo v svojem telesu bakterije. Te so lahko zajedavske ali mutualistične in se vedejo skoraj kot organeli. Z gostiteljem si izmenjujejo nekatere snovi in se delijo ob delitvi nosilca.

Manj prepričljiva je ideja o endosimbiotičnem izvoru bičkov in migetalk. Spomnimo se, da so to posebni bičasti deli evkariontskih celic, z značilno, vedno enako zgradbo. Drobnim organizmom omogočajo premikanje, v večjih pa poganjajo preko celic tok tekočine. Kot pravi endosimbiontska teorija, naj bi nastali iz bakterij spirohet, ki jih je sprejela gostiteljska celica. V podporo tej hipotezi naj bi bili nekateri protozoji v prebavilu termitov, ki za premikanje res uporabljajo simbiotične spirohete. Vendar bolj kaže, da so se bički razvili iz delov same evkariontske celice.

Novejšega datuma je hipoteza o nastanku evkariontskega jedra. To bi se moglo razviti iz velikega virusa DNA, ki je prevzel še gostiteljev genom. Podobnost med jedrnim in virusnim genomom je v tem, da sta oba iz linearnih verig DNA (bakterijski je obročast) s specializiranima koncema. Podobnosti so tudi v njunem delovanju.

Tudi osebki posamezne vrste se lahko povezujejo. Tako na ravni celice kot potem na ravni večceličnega organizma. Tako nastanejo večcelični (ali mnogocelični) organizmi, s celicami, diferenciranimi v tkivih in organih. Ti pa lahko spet ostajajo povezani v korme ali kopuče, ki se lahko še naprej diferencirajo. Tako nastanejo osebki višje stopnje.

Evkariontska celica se je izkazala za izjemno pomemben dosežek razvoja, tako grajeni organizmi so se razvijali v najrazličnejše smeri že kot ločene, samostojne celice – osebki. Evkariontska celica pa je omogočila tudi nastanek večceličnih tvorb, ko celice po delitvi ostajajo skupaj, povezane (mnogi viri se napačno izražajo, da se celice povežejo). Take tvorbe, poimenovane kormi ali kopuče (pogosteje pravzaprav kolonije, a ta izraz ima veliko manj določen pomen), so z nadaljnjim razvojem postale večcelični organizmi. V njih so se skupine celic diferencirale, torej postale različne ter prevzele posamezne življenjske naloge. Take skupine celic se v evoluciji nadaljujejo v tkivih. Medtem ko pri enoceličnem organizmu vse življenjske naloge opravljajo posebni deli celice, organeli, pri mnogoceličarjih z razvojem osebka prevzamejo posamezne naloge skupine celic, ki jih opravljajo za celotno večcelično telo. Tako organizirane skupine celic so organi. S tem pa so postale celice odvisne ena od druge. In bolj ko z evolucijo napreduje diferenciacija telesa, bolj postaja telo tudi integrirano, soodvisno. Celica je torej izgubila svojo samostojnost in individualnost, osebek (individuum) je zdaj to večcelično bitje.

Po eni od hipotez je večcelično telo sicer nastalo drugače, tako da se je visoko organizirano enocelično, vendar mnogojedrno telo znotraj razdelilo, celulariziralo. Na ta način nastale celice bi bile že v začetku različne. Čeprav zelo logična, ta hipoteza v zoologiji na splošno ni sprejeta, več podpore ima v botaniki. Spomnite se, da je citoplazma vseh živih celic v rastlinskem telesu povezana skozi luknje (plazmodezme) v celičnih stenah. Celotno rastlino si tako lahko predstavljate kot eno samo veliko celico, le delno pregrajeno s celičnimi stenami.

Ne pozabimo, da načeloma vse telesne celice vsebujejo enake genome, vendar so genetski mehanizmi urejeni tako, da se v posameznih skupinah aktivirajo le določene skupine genov, kar naredi celice različne. Take skupine celic zdaj v poteku osebnega razvoja oblikujejo tkiva, po več primerno kombiniranih tkiv pa sestavlja organ. Razmeroma hitro se torej tukaj – na podlagi dodelanega genetskega zapisa – uveljavi stanje, ki se je v evoluciji pripravljalo skozi milijone generacij. Organi res opravljajo podobne naloge kot organeli v enoceličnem telesu, vendar jim večja zapletenost omogoča neprimerno večjo različnost in učinkovitost, možnosti nadaljnje evolucije so na tej ravni še neprimerno večje. Večceličnost se je pojavila v več razvojnih smereh, tako so ločeno nastale večcelične živali, glive, pa ločeno več skupin večceličnih alg in iz teh višje rastline. Takih samostojnih razvojnih smeri je najmanj 17. Najstarejši fosili domnevno večcelične narave so stari več kot dve milijardi let, a raziskovalci si, kot kaže, niso povsem na jasnem, ali so bila to res mnogocelična bitja ali le združeni enoceličarji, torej kopuče.

Kot rečeno, vse različne celice v telesu mnogoceličarja vsebujejo enak genom, pa vendar gradijo med osebnim razvojem določene organe na določenih delih telesa. A v poskusu lahko na primer z umetnim aktiviranjem gena Pax 6 sprožimo razvoj očesa na mušji nogi.