Роль клетки в эволюции живого
Появление первой примитивной клетки стало началом биологической эволюции жизни на планете. Существует несколько гипотез, что послужило причиной возникновения живой клетки из неживого. Теория биохимической эволюции, предложенная ученым А.И. Опариным в 20-х гг., предлагает общую схему. В соответствии с ней между первичными сгустками органических веществ (коацерватов) могли выстраиваться молекулы сложных углеводородов, что приводило к образованию примитивной клеточной мембраны, обеспечивающей данным сгусткам стабильность. С появлением мембраны можно говорить о рождении клетки – основной структурной единицы жизни, способной к росту и размножению. Археклетка была отграничена от внешней среды двухслойной оболочкой (мембраной), обладала способностью всасывать через нее протоны, ионы и маленькие молекулы, а ее метаболизм основывался на низкомолекулярных углеродных соединениях. Для строения археклетки характерно наличие клеточного скелета, отвечавшего за целостность клетки, а также обеспечивавшего возможность ее деления.
Первыми возникшими на Земле одноклеточными организмами были примитивные бактерии, не обладавшие ядром – прокариоты. Они жили в безкислородной среде и питались готовыми органическими соединениями – веществами, синтезированными в процессе химической эволюции. По мере наполнения атмосферы земли кислородом, многим бактериям пришлось приспособиться к кислородному дыханию – фотосинтезу, что явилось поворотом в эволюции живого. Фотосинтез ускорял биологический круговорот веществ и эволюцию живого в целом. Долго длившийся процесс перехода к фотосинтезу привел назад к возникновению первых, имеющих ядро организмов – эукариотов. Это были более совершенные организмы, в ядре которых были сконцентрированы хромосомы с ДНК, сама клетка воспроизводилась уже без серьёзных изменений.
|
|
|
Последующая эволюция эукариотов связана с разделением этих организмов на животные и растительные. Растительные клетки эволюционировали в сторону развития жесткой целлюлозной оболочки клеток и активного использования фотосинтеза, животные же клетки «выбрали» увеличение способности к передвижению, а также усовершенствовали способы поглощать и выделять продукты переработки пищи.
Следующими важными этапами в эволюции живого мира стало половое размножение и появление многоклеточных организмов с телом, тканями и органами, выполняющими определённые. Это были губки, черви, членистоногие и т.п.
Выделение живой самостоятельной клетки из окружающей среды стало толчком к началу эволюции жизни на земле и роль клетки в развитии всего живого является главенствующей.
|
|
|
Основные проблемы цитологии
Одной из проблем, стоящей перед цитологией и генетикой является изучение раковых заболеваний, в которых происходит бесконтрольная мутация клеток организма и превращение их в опухолевые клетки. Её наиболее характерным отличительным свойством является способность к непрерывному делению, которое не подчиняется регуляторным сигналам организма. В результате деления из одной клетки образуются две, также способные к бесконтрольному делению, то есть способность к нерегулируемому делению передается по наследству. Увеличение размера опухоли происходит за счет размножения исходной опухолевой клетки, а не превращения новых нормальных клеток в опухолевые.
Помимо способности к бесконтрольному росту, еще два свойства опухолей определяют их опасность для жизни организма: способность к инвазии – прорастанию опухоли в нормальные ткани, нарушающему их питание и функционирование, и метастазированию – способности злокачественного образования создавать новые узлы в отдаленных от первичной опухоли области организма.
Опухолевые клетки плохо скреплены между собой. Отрываясь от основного узла, одиночные опухолевые клетки током крови или лимфы разносятся по всему организму. В некоторых органах они могут задержаться и начать делиться, что приведет к образованию новых опухолевых узлов, способных к инвазии, даже если опухолью поражен не жизненно важный орган, то и в этом случае способность опухоли к метастазированию делает ее опасной для жизни.
|
|
|
Рак это с одной стороны генетическое заболевание, когда ломается заранее заданная программа клеточного деления и клетка переходит в режим безостановочного самовоспроизводства, а с другой стороны – иммунное заболевание, поскольку происходит нарушение координации в системе надзора за тем, чтобы клетки, нарушившие закон о строгом выполнении программы развития, уничтожались.
Другой важнейшей задачей цитологии является изучение стволовых клеток, особых клеток живых организмов, каждая из которых способна впоследствии изменяться, то есть получать специализацию и далее развиваться как обычная клетка. Стволовые клетки способны асимметрично делиться, из-за чего при делении образуется клетка, подобная материнской, а также новая клетка, которая способна дифференцироваться. Стволовые клетки размножаются путём деления, как и все остальные клетки. Отличие стволовых клеток состоит в том, что они могут делиться неограниченно, а зрелые клетки обычно имеют ограниченное количество циклов деления. Стволовые клетки могут давать начало любым клеткам организма – и кожным, и нервным, и клеткам крови.
|
|
|
Стволовые клетки успешно применяются в лечении лейкозов, онкологических заболеваний, во время трансплантации костного мозга. Также стволовые клетки применяются в косметических целях, способствуя омоложению организма.
Клонирование будоражит умы ученых последние два десятка лет. По принятому в науке определению, клонирование – это точное воспроизведение того или иного живого объекта в каком-то количестве копий. Вполне естественно, что все воспроизведенные копии должны обладать идентичной наследственной информацией, то есть нести одинаковый набор генов.
Термин «клонирование» стремительно вошел в широкий лексикон в 1997-м году, когда специалисты Рослинского института в Шотландии сообщили и существовании овечки Долли, появившейся на свет методом бесполого размножения. Кейт Кемпбелл и его сотрудники брали клетки из грудной железы шестилетней беременной овцы (эти клетки лучше могут делиться), извлекали из полученной культуры ядра и внедряли их в очищенные от собственных ядер яйцеклетки других овечек.
Из 236 опытов успешным оказался лишь один, в результате которого и родилась овечка Долли, несущая генетический материал той самой взрослой овцы. После этого Вильмут заявил, что технически можно осуществить и клонирование человека, хотя в этом случае возникают моральные, этические и юридические проблемы, связанные с манипуляциями над эмбрионами человека.
Некоторые ученые считают, что фактически невозможно возвратить изменившиеся ядра соматических клеток в исходное состояние, чтобы они могли обеспечить нормальное развитие той яйцеклетки, в которую их трансплантировали, и на выходе дать точную копию донора.
Опасения вызывают такие моменты, как большой процент неудач при клонировании и связанные с этим возможности появления людей-уродов. А также вопросы отцовства, материнства, наследования. С точки зрения некоторых религий клонирование человека является или проблематичным актом или актом, выходящим за рамки вероучения и требующим чёткого обоснования позиции церковных иерархов.
В то же время значительных успехов клеточная инженерия достигла в клонировании растений. Культивирование растительных клеток и тканей позволяет выводить новые сорта растений, цветов и плодовых культур, а также воспроизводить удачные сорта. Перспективно также воспроизводство лекарственных средств, выделяемых из растений.
Глава 2
Дата добавления: 2019-01-14; просмотров: 397; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!