¿Qué impide que los organismos unicelulares sean multicelulares?

En procariotas y eucariotas unicelulares, la complejidad genética se selecciona activamente en contra. Esta es una pregunta que desconcertó a los biólogos evolutivos cuando aplicaron la mecánica evolutiva a la transición del eucariota procariota y nada de eso tenía sentido. Los eucariotas tienen más material genético, esto significa que necesitan más energía para replicarse. Los eucariotas no tienen ADN que codifica genes, tienen genes duplicados, tienen cromosomas diploides, tienen maquinaria celular más compleja. El problema con todo esto es que no pudieron encontrar una forma en que organismos más complejos obtuvieran más energía de esta complejidad, si no obtenían más energía de ser tan compleja ¿por qué ocurriría? Crecería más despacio porque, en esencia, era “más pesado” de mantener. Esto seleccionaría activamente a los organismos porque se dividirían más lentamente que otros que tenían genomas optimizados, y finalmente morirían porque no tenían ventajas sobre los organismos unicelulares menos complejos.

Una teoría bastante controvertida para esto es que la deriva genética (el equivalente evolutivo a la probabilidad aleatoria) ocurrió lo suficientemente rápido como para superar este tipo de “golpe de energía” para pasar de simple a multicelular antes de ser borrado por la selección purificadora. Si usted es un organismo unicelular, un par de genes adicionales inútiles al azar no lo harán sentir más en forma, sin embargo, si hay suficientes genes que puede hacer algo más útil, entonces la evolución puede seleccionar más complejidad. Esta teoría afirmaba que cierto procariota acumuló una gran cantidad de ADN “basura” a través de la deriva genética y luego, en cierto punto, se volvió lo suficientemente complejo como para realizar funciones más altas, de modo que pudiera compensar sus déficits de energía con algo de motilidad incrementada, producción de energía eficiencia, o alguna otra ventaja (la teoría del endosimbionte va aquí). A través de este evento de una oportunidad, un organismo simple se volvió más complejo y la selección natural comenzó a trabajar en un genoma más grande para producir funciones emergentes.

Una declaración generalmente aceptada es que la deriva genética es más fuerte en poblaciones pequeñas y la selección natural es más fuerte en poblaciones más grandes. Un problema en organismos más complejos es que se reproducen mucho más lentamente y necesitan opciones cuando se trata de crear diversidad genética. Esto finalmente condujo a la reproducción sexual, creando diversidad genética prezogicamente. Fuera de esta diversidad genética, la selección natural podría funcionar y seleccionar para las personas más aptas. Los organismos simples y complejos viven en dos mundos evolutivos completamente diferentes. Los organismos simples tienen poblaciones ENORME y la diversidad generalmente surge de mutaciones, los microbios que pueden obtener energía más rápido y reproducir más rápidamente serán los que dominen, esto selecciona la complejidad para conservar energía. Los organismos complejos ya tienen multicelularidad como herramienta; la evolución impulsa la complejidad de la estructura para lograr funciones específicas en un organismo, por ejemplo, los pinzones de Darwin evolucionaron diferentes picos para que pudieran utilizar diferentes fuentes de alimentos.

Entonces, para responder de manera sucinta a la pregunta, los organismos simples tienen muchas condiciones desfavorables para superar antes de que puedan volverse multicelulares. Muchos microbios forman comunidades y sus colonias se comportan como simples organismos complejos, pero no pueden convertirse en multicelulares a causa de 1. Selección purificadora contra genomas grandes. Y 2. Menos genes se correlacionan con menos funciones, por lo tanto, un organismo simple simplemente no puede volverse más complejo. Y finalmente 3. Los organismos deben superar un punto medio muy desfavorable en la transición de lo simple a lo complejo.

También es útil observar que la endosimbiosis de las mitocondrias / cloroplastos ocurrió solo una vez, y que contribuyó significativamente a la eficiencia de ese organismo. Posteriormente, la multicelularidad evolucionó como una propiedad emergente de la complejidad y vemos que evolucionó independientemente en hongos, plantas y animales de sus predecesores protistas. Entonces, la multicelularidad no es realmente el factor determinante aquí.

Espero que haya ayudado

La unicelularidad y la multicelularidad son dos estrategias de supervivencia.

El organismo unicelular (en adelante referido como uni) está adaptado para sobrevivir por sí mismo, es decir, la célula individual puede llevar a cabo todas las funciones metabólicas requeridas. Mientras que los multi’s tienen células que están dedicadas a propósitos específicos, por ejemplo, las células musculares proporcionan fuerza pero no pueden sintetizar glucógeno y viceversa para las células hepáticas.

Así que aquí está el truco: ¿un organismo correrá el riesgo de perder alguna función y volverse multicelular? Lo más probable es que sí, ya que la multicelulidad ha evolucionado bastantes veces y, sin embargo, las uni son más abundantes.

Recuerde que con una mayor complejidad viene un mayor mantenimiento a medida que se requieren más ADN y más proteínas para funcionar. Si el costo de energía de ir complejo es muy alto, puede que no valga la pena.

Dicho esto, si la precondición de la división del trabajo se elimina o se afloja, la mayoría de los universitarios parecen mostrar algunas ventajas que son notablemente similares a las de varios. Pueden para microfilmes, muestran comportamientos complejos en grupos, etc.

Solo puedo disculparme por la vaguedad de mi respuesta, pero espero que provoque el pensamiento.

Los genes de un organismo unicelular dictan su forma y comportamiento. Un protista es un organismo completo tanto como un perro es un organismo completo. Dicho esto, hay numerosos ejemplos de organismos coloniales simples multicelulares formados por uno o dos tipos de cuerpos unicelulares. Muchas micro algas acuáticas, Volvox, Gonium y otras son colonias simples de células individuales que tienen parientes cercanos que viven como protistas independientes, como Chlamydomonas.