Protiste

Oamenii s-au familiarizat cu organisme macroscopice (organisme suficient de mari pentru a fi văzute cu ochiul liber) încă de dinainte de a exista o istorie scrisă, și este probabil că majoritatea culturilor au făcut distincția între animalele și plantele terestre și, cel mai probabil, au inclus ciupercile macroscopice ca plante. Prin urmare, a devenit o provocare interesantă să se ocupe de lumea microorganismelor odată ce microscoapele au fost dezvoltate cu câteva secole în urmă. Multe scheme diferite de denumire au fost folosite în ultimele două secole, dar a devenit cea mai obișnuită practică de a se referi la eucariote care nu sunt plante terestre, animale sau ciuperci ca protiste.

Acest nume a fost sugerat pentru prima dată de Ernst Haeckel la sfârșitul secolului al XIX-lea. A fost aplicat în multe contexte și a fost folosit oficial pentru a reprezenta un taxon la nivel de regat numit Protista. Cu toate acestea, mulți sistematiști moderni (biologi care studiază relațiile dintre organisme) încep să se ferească de ideea de ranguri formale, cum ar fi regatul și phylum (încrengătura). În schimb, ei numesc taxoni grupuri de organisme despre care se crede că includ toți descendenții unui ultim strămoș comun (grup monofiletic). În ultimele două decenii, domeniul geneticii moleculare a demonstrat că unele protiste sunt mai legatei de animale, plante sau ciuperci decât de alte protiste. Prin urmare, neincluzând animalele, plantele și ciupercile, fac din regatul Protista un grup parafiletic sau unul care nu include toți descendenții strămoșului său comun. Din acest motiv, liniile protiste clasificate inițial în regatul Protista continuă să fie examinate și dezbătute. Între timp, termenul „protist” este încă folosit informal pentru a descrie acest grup extrem de divers de eucariote.

Majoritatea protistelor sunt organisme microscopice, unicelulare, care sunt abundente în sol, în apă dulce, în mediile salmastre și marine. De asemenea, sunt frecvente în tractul digestiv al animalelor și în țesuturile vasculare ale plantelor. Altele invadează celulele altor protiste, animale și plante. Nu toate protistele sunt microscopice. Unele au celule uriașe, macroscopice, cum ar fi plasmodiile (amibe gigantice) ale mucegaiului mixomicet sau alga verde marină Caulerpa, care pot avea celule unice cu dimensiuni de câțiva metri. Unele protiste sunt multicelulare, cum ar fi algele marine roșii, verzi și maro. Printre protiste se regăsește multitudinea de moduri prin care organismele pot crește.

(Protistele variază de la microscopice, unicelulare (a) Acanthocystis turfacea și (b) ciliate Tetrahymena thermophila, ambele vizualizate aici folosind microscopie luminoasă, până la enorma, multicelulară (c) alge (Chromalveolata) care se extind pe sute. de picioare în „pădurile” subacvatice. (Credite a: modificarea lucrării lui Yuiuji Tsukii; b: modificarea lucrării lui Richard Robinson, Biblioteca Publică de Științe; c: modificarea lucrării lui Kip Evans, NOAA; date de bară de scară de la Matt Russell))

Originile eucariote

Organismele sunt clasificate în trei domenii: Archaea, Bacteria și Eukarya. Primele două linii cuprind toate celulele procariote, iar a treia conține toate eucariotele. O înregistrare fosilă foarte rară ne împiedică să determinăm cum arătau primii membri ai fiecăreia dintre aceste linii, așa că este posibil ca toate evenimentele care au condus la ultimul strămoș comun al eucariotelor existente să rămână necunoscute. Cu toate acestea, biologia comparativă a organismelor existente (vii) și înregistrarea fosilă limitată oferă o oarecare perspectivă asupra evoluției eucariotelor.

Cele mai vechi fosile găsite par a fi cele ale domeniului Bacteria. Au aproximativ 3,5 până la 3,8 miliarde de ani și sunt recunoscute datorită structurii lor relativ complexe și, pentru procariote, celule relativ mari. Majoritatea celorlalte procariote au celule mici, de 1 sau 2 µm, și ar fi dificil de ales ca fosile. Stromatolitele fosile sugerează că cel puțin unele procariote au trăit în comunități interactive, iar dovezile din structura celulelor eucariote vii sugerează că interacțiunile ancestrale similare au dat naștere eucariotelor. Majoritatea eucariotelor vii au celule care măsoară 10 µm sau mai mult. Structuri de această dimensiune, care ar putea fi rămășițe fosilizate ale eucariotelor timpurii, apar în evidența geologică în depozite care datează cu aproximativ 2,1 miliarde de ani în urmă.

Caracteristicile eucariotelor

Datele din aceste fosile, precum și din studiul genomilor vii, i-au făcut pe biologii comparativi sp ajungă la concluzia că eucariotele vii sunt toți descendenții unui singur strămoș comun. Cartografierea caracteristicilor găsite în toate grupurile majore de eucariote dezvăluie că următoarele caracteristici sunt prezente la cel puțin unii dintre membrii fiecărei linii majore sau în timpul unei anumite părți a ciclului lor de viață și, prin urmare, trebuie să fi fost prezente în ultimul strămoș comun.

Celule cu nuclee înconjurate de un înveliș nuclear cu pori nucleari: Aceasta este singura caracteristică care este atât necesară, cât și suficientă pentru a defini un organism ca eucariot. Toate eucariotele existente au celule cu nuclee.
Mitocondrii: Majoritatea eucariotelor existente au mitocondrii „tipice”, deși unele eucariote au „rămășițe” mitocondriale foarte reduse, iar câteva nu au mitocondrii detectabile.
Citoscheletul microtubulilor și microfilamentelor. Celulele eucariote posedă componentele structurale și de motilitate numite microfilamente și microtubuli de actină. Toate eucariotele existente au aceste elemente citoscheletice.
Flagele și cili: Organele asociate cu motilitatea celulară. Unele eucariote existente nu au flageli și/sau cili, dar prezența lor în liniile înrudite sugerează că sunt descendenți din strămoșii care au posedat aceste organite.
Cromozomi organizați pe histone: Fiecare cromozom eucariot constă dintr-o moleculă de ADN liniară încolăcită în jurul proteinelor bazice (alcaline) numite histone. Puținele eucariote cu cromozomi lipsiți de histone au evoluat în mod clar din strămoșii care le-au avut.
Mitoza: Un proces de diviziune nucleară în care cromozomii replicați sunt divizați și separați folosind elemente ale citoscheletului. Mitoza este prezentă universal la eucariote.
Reproducerea sexuală: Un proces meiotic de diviziune nucleară și recombinare genetică unic pentru eucariote. În timpul acestui proces, nucleele diploide dintr-o etapă a ciclului de viață trec prin meioză pentru a produce nuclei haploizi, care ulterior fuzionează împreună (cariogamie) pentru a crea un nucleu zigot diploid.
Pereți celulari: Ar putea fi rezonabil să concluzionam că ultimul strămoș comun ar putea face pereți celulari în timpul unei anumite etape a ciclului său de viață, pur și simplu pentru că pereții celulari au fost prezenți în precursorii lor procarioți. Cu toate acestea, nu se cunoaște suficient despre pereții celulari ai eucariotelor și despre dezvoltarea lor pentru a ști cât de multă omologie există între cei ai procariotelor și eucariotelor. Dacă ultimul strămoș comun ar putea face pereți celulari, este clar că această abilitate trebuie să fi fost pierdută în multe grupuri.