Как жизнь на Земле начала проходить эволюция и чем сложнее, тем проще тип клетки вызванный прокариот претерпел несколько изменений в течение длительного периода времени, чтобы стать эукариотическими клетками. Эукариоты являются более сложными и имеют гораздо больше частей, чем прокариоты. Потребовалось несколько мутации и выживает естественный отбор для эукариот развиваться и превалировать.
Ученые считают, что путь от прокариот до эукариот был результатом небольших изменений в структуре и функционировании в течение очень длительных периодов времени. Существует логическая последовательность изменений для этих клеток, чтобы стать более сложными. Как только эукариотические клетки появились, они могли начать формировать колонии и, в конечном счете, многоклеточные организмы со специализированными клетками.
Большинство одноклеточных организмов имеют клеточную стенку вокруг своих плазматических мембран, чтобы защитить их от опасностей окружающей среды. Многие прокариоты, как и некоторые виды бактерий, также инкапсулированы другим защитным слоем, который также позволяет им прилипать к поверхностям. Большинство прокариотических окаменелостей из
Докембрийский промежуток времени имеют бациллы, или палочки, с очень жесткой клеточной стенкой, окружающей прокариот.В то время как некоторые эукариотические клетки, такие как растительные клетки, все еще имеют клеточные стенки, многие не имеют. Это означает, что некоторое время в эволюционной истории прокариотклеточные стенки должны были исчезнуть или, по крайней мере, стать более гибкими. Гибкая внешняя граница ячейки позволяет ей расширяться больше. Эукариоты намного крупнее, чем более примитивные прокариотические клетки.
Гибкие границы ячеек также могут изгибаться и складываться, создавая большую площадь поверхности. Ячейка с большей площадью поверхности более эффективна в обмене питательных веществ и отходов с окружающей средой. Также полезно вводить или удалять особенно крупные частицы с помощью эндоцитоза или экзоцитоза.
Структурные белки внутри эукариотической клетки собираются вместе, чтобы создать систему, известную как цитоскелет. Хотя термин «скелет» обычно напоминает о чем-то, что создает форму объекта, цитоскелет выполняет много других важных функций в эукариотической клетке. Микрофиламенты, микротрубочки и промежуточные волокна не только помогают сохранить форму клетки, но и широко используются в эукариотах митоз, движение питательных веществ и белков и закрепление органелл на месте.
Во время митоза микротрубочки образуют веретено, которое тянет хромосомы друг от друга и распределяет их поровну между двумя дочерними клетками, которые появляются после того, как клетки расщепляются. Эта часть цитоскелета прикрепляется к сестринским хроматидам в центромере и равномерно разделяет их, поэтому каждая полученная клетка является точной копией и содержит все гены, необходимые для выживания.
Микрофиламенты также помогают микротрубочкам перемещать питательные вещества и отходы, а также новые белки вокруг различных частей клетки. Промежуточные волокна удерживают органеллы и другие части клеток на месте, закрепляя их там, где они должны быть. Цитоскелет также может образовывать жгутики для перемещения клетки вокруг.
Хотя эукариоты являются единственными типами клеток, которые имеют цитоскелеты, прокариотические клетки имеют белки, которые очень близки по структуре к тем, которые используются для создания цитоскелета. Считается, что эти более примитивные формы белков претерпели несколько мутаций, которые заставили их сгруппироваться и сформировать различные части цитоскелета.
Наиболее широко используемая идентификация эукариотической клетки - это наличие ядра. Основная работа ядра состоит в том, чтобы разместить ДНКили генетическая информация клетки. В прокариоте ДНК просто находится в цитоплазме, обычно в форме единого кольца. Эукариоты имеют ДНК внутри ядерной оболочки, которая организована в несколько хромосом.
Как только в клетке образовалась гибкая внешняя граница, которая могла изгибаться и складываться, считается, что ДНК-кольцо прокариота было обнаружено вблизи этой границы. Когда он сгибался и складывался, он окружал ДНК и сжимался, превращаясь в ядерную оболочку, окружающую ядро, где теперь была защищена ДНК.
Со временем единая кольцевая ДНК превратилась в плотно намотанную структуру, которую мы теперь называем хромосомой. Это была благоприятная адаптация, поэтому ДНК не запутывается или неравномерно расщепляется во время митоза или мейоза. Хромосомы могут раскручиваться или заводиться в зависимости от того, на какой стадии клеточного цикла он находится.
Теперь, когда ядро появилось, появились другие внутренние мембранные системы, такие как эндоплазматическая сеть и аппарат Гольджи. Рибосомыкоторый был только свободно плавающим сортом у прокариот, теперь привязан к частям эндоплазматического ретикулума, чтобы помочь в сборке и движении белков.
С увеличением размера клетки возникает потребность в большем количестве питательных веществ и производстве большего количества белков путем транскрипции и трансляции. Наряду с этими позитивными изменениями возникает проблема большего количества отходов в клетке. Удовлетворение спроса на избавление от отходов стало следующим шагом в эволюции современной эукариотической клетки.
Гибкая граница ячейки теперь создала всевозможные складки и могла сжиматься по мере необходимости, чтобы создавать вакуоли, чтобы доставлять частицы внутрь клетки и из нее. Это также сделало что-то вроде камеры для хранения продуктов и отходов, которые она делала. Со временем некоторые из этих вакуолей смогли удерживать пищеварительный фермент, который мог разрушать старые или поврежденные рибосомы, неправильные белки или другие виды отходов.
Большинство частей эукариотической клетки были сделаны внутри одной прокариотической клетки и не требовали взаимодействия с другими отдельными клетками. Однако у эукариот есть пара очень специализированных органелл, которые, как считалось, когда-то были их собственными прокариотическими клетками. Примитивные эукариотические клетки обладали способностью поглощать вещи посредством эндоцитоза, и некоторые из вещей, которые они могли охватить, кажутся меньшими прокариотами.
Известный как Эндосимбиотическая теория, Линн Маргулис предположил, что митохондрии, или часть клетки, которая производит полезную энергию, когда-то были прокариотами, которые были поглощены, но не переварены примитивным эукариотом. В дополнение к выработке энергии, первые митохондрии, вероятно, помогли клетке выжить в более новой форме атмосферы, которая теперь включала кислород.
Некоторые эукариоты могут проходить фотосинтез. У этих эукариот есть особая органелла, называемая хлоропластом. Существуют доказательства того, что хлоропласт был прокариотом, похожим на сине-зеленые водоросли, которые были поглощены так же, как митохондрии. Когда-то будучи частью эукариота, эукариот мог теперь производить свою собственную еду, используя солнечный свет.