Eboluzioaren Esku Ikusezinak serieko lau ataletatik bigarrena da hau. Bertan, zelula berdinen arteko lankidetza moduak aztertuko ditugu, koloniak eratzeko bidetik. Koloniak, berriz, lehen zelula anitzez osatutako organismoen abiapuntu dira!
Testuingurua
Bizitza duela lau mila milioi urte inguru sortu zen gure planetan.
Garai hartan, hainbat bizi-forma sortu baziren arren, horietako bakar batek iraun zuen. Beraz, izaki ezagun guztien funtsezko oinarriak harengatik datozkigu. Lehen izaki haren Ingelesezko akronimoa LUCA (lastuniversalcommonancestor) da. Zelula bakar batez eratua, ingurune likido epel eta elikagai ugariz osatutako batean sortu zela pentsatzen da. LUCAtik abiatuta, beste ondorengo hobetuak sortu ziren, hainbat ingurune desberdin kolonizatzeko gai zirenak, beraien ezaugarri fisiologikoak inguruetara egokituz. Gure historia hemen hasten da.
Elkareraginen Hasiera
Lehen organismoen ugaritzeak, sakabanatzeak eta dibertsifikazioak gutxienez hiru mila milioi urtez jarraitu zuen. Bizitza planetan ezarri ahala, haren agerraldia sostengatu zuten elikagaiak agortzen joan ziren. Horren ondorioz, ingurunea aldatu egin zen, eta organismoen arteko elkarreragin-fase berri bat ireki zen. Ezagutzen ditugun sei elkarreragin moten artean, hirutan oinarrituko gara: Lehia (Konpetentzia), Harrapakeria (Depredazio) eta Mutualismoa. Lehenengoak esan nahi du norbanako batek ondasun eskas bat eskuratzen duela, funtzio horretarako okerrago egokitzen den beste baten kaltetan. Darwinek identifikatutako eboluzioa bultzatzen duen indar hori, aurreko sarreran aurkezten duguna. Harrapariak izaki batek beste izaki bat kontsumitzea dakar. Mutualismoan, berriz, bi aldeek irabazten dute, ia beti truke baten bidez (lankidetza). Izakien arteko elkarreragin desberdinak aldi berean gerta daitezke, bereizita edo beste interakzio baten ondorioz.
Biogeruzak
Zelula anitzeko bilkurak osatzeko prozesuak mutualismoaren lehen adierazpenetako bat izan zen duela mila milioi urte inguru. Fenomenoa askotan gertatu da, egoera eta mekanismo desberdinei jarraituz.
Gaur egungo mikrobio zelulabakar asko, prokariotoak zein eukariotoak, kanpoko baldintzei erantzunez multzokatzen dira. Prozesua zelulek kanporatuko polimeroen bidez gauzatzen da. Haiek hainbat funtzio bete ditzakete:
a) Hedapen-hesia, kimikoki erasokorra den eragile baten edo lehiakideen toxinen aurrean. b) Agregatu zelularra mantentzen duen eta substratuari atxikitzen duen materia. c) Zelulak harraparietatik babesten dituen tamaina duen gorputz bat sortzea.
Zelulen biogeruza eraketa itzulgarria da. Zelulek sortutako seinale kimiko espezifikoen bidez detektatzen da sortzeko beharrezkoa den gutxieneko zelula-kopurua (quorum), eta horrek erantzun-prozesu bateratua eragiten du. Zelulak ugaldu ahala, polimeroak bildu egiten ditu eta bat eginda mantentzen ditu.
Biogeruza kasu ezagun bat urmaeletan eta ur gezako putzuetan gasolina isuriak diruditen geruzen agertzea da. Kasu honetan, zianobakterioen (bakterio fotosintetikoak) biogeruzak dira. Gainazala kolonizatzen dute airearen argia eta oxigenoa eskuratuz, eta, aldi berean, horen uretarako difusioa eragotziz. Horrela, ur azpiko ingurua anaerobikoa bihurtuz, pilatutako CO2a beraiek finkatzen dute!
Koloniak
Zelula anitzeko gorpuak eratzeko beste modu bat koloniak sortzea da.
Mikroorganismoak bikoizten direnean, alaba zelulak askotan gurasoen ondoan geratzen dira. Hainbat bikoizketa zikloen ondoren zelula-kopurua modu esponentzialean hazten da, milaka edo milioika zelularaino iritsiz. Begi hutsez ikusteko neurriraino!
Deskribapen honek kolonia zelula multzo bat baino ez dela pentsatzera eraman dezake. Baina ikerketek adierazten dute kolonia osatzen duten zelulei abantaila asko ekar diezazkiekeen egitura antolatua dela. Zelulek kolonian duten egoeraren araberako seinaleak igortzen eta jasotzen dituzte, eta, horri esker, kolonia unitate funtzional (talde) gisaren portaera erakusten du. Adibide gisa, oxigeno-kontzentrazioak Pseudomonas aeruginosa bakterioaren kolonien zimurtasunen forma eta altuera zehazten ditu. MITeko ikertzaileek aurkitu zuten koloniaren zimurtasunen altuera kanpoko oxigeno-kontzentrazioaren arabera aldatzen zela, haien hedapena erregulatzeko. Beste ikerketa batzuek erakutsi dute kolonien portaera prozesu konplexu eta sofistikatua dela. Xehetasun tekniko gehiago nahi izanez gero, ikus berrikuspen hau.
Integrazio handiagorako urratsak
Orain arte, zelulak biltzen diren arren, zelula-bakarreko izaera mantentzen dute. Baina badaude elkartzeko modu konprometituagoak.
Bakterio zein onddo haritsuetan, zelulak zatitzen direnean ez dute banaketa prozesua amaitzen; aitzitik, fisikoki elkarri konektatuta geratzen dira, eta unitate bakar gisa elkarren edukiak partekatzen dituzte. Honek koordinazio handiagoa ahalbidetzeaz gain, koloniaren mutur batetik bestera besikuletan paketatutako zelula-materialen fluxua ahalbidetzen du. Beheko grabazioak zelula-konpartimentuen fluxua erakusten du, onddo-kolonia bateko zeluletan (hifak) zehar. Ikus daitekeenez, partikulak abiadura eta norabide ezberdinetan lekualdatzen dira. Horrek erakusten du komunikazioaren maila benetan sofistikatua dela: erabateko abantaila zelula bakarrez osatutako koloniekiko (ikus bideoa).
Halako antolaketaerakusten duten koloniek espezializazioaren bidez organismoa
garatzeko modu berriei atea irekitzen diete. Ertzeko zelulak adibidez, sustratoa kolonizatzen eta elikagaiak lortzen espezializatu daitezke (ikus bideoa); beste batzuk, berriz, barruan eta airearekin kontaktuan daudenak, ugalketan bereiztu daitezke (esporak ekoiztuz, bideoa ikusi). Ikus dezagun orain kolonia bateko espezializazioaren adibide dramatikoago bat. Perretxiko edo txanpinoi bat zelula anitzez osatutako gainegiturak dira.
Beraien helburua esporen sakabanaketa ahalik eta zabalena izatea da. Eraikin erraldoi horietako bakoitzaren azpian kolonia handi bat dago, plan konplexu bat gauzatu, baliabide izugarriak bildu eta zuzendu dituena: zelulen arteko lankidetzaren monumentua!
Onddoen erresumatik, goazen orain Protozooetara. Protozooak zelularik sinpleenak dira, eta talde horretan,
amebak bakarka bizi diren zelula ezagunenak ditugu. Hala ere, oso kasu aipagarrietan egitura zelulaniztunak sortzeko ahalmena dute. Dictyostelium discoideum-en amebak erraz aurki daitezke baso eta lorategien orbelen artean. Bakterioz elikatzen dira eta lurzorua birsortzeko sistema konplexuaren parte dira. Baina ingurumen-baldintzak desegokiei aurre egiteko, estrategia ikusgarria erabiltzen dute. Amebek seinaleztapen-molekula bat (AMP ziklikoa) jariatzen dute. Molekula horren kontzentrazio-gradienteek ameben migrazioa puntu baterantz bideratzen dute, 100.000 banako ere bil ditzakeen agregatu bat osatuz. Agregatu hau (Pseudoplasmodio) organismo bakar bat bezala mugitzen da (lerde edo limako baten antzera) airean esposizio leku baten bila. Aurkitu ondoren, zurtoin bat eratzen hasten da, eta zurtoin horrek lurraren gainean airean sakabanatze-espora bihurtzen diren zelula-kupula bat sustatzen du. Aurreko kasuan bezala, pseudoplasmodioko zelulen zati handi bat sakrifikatu egiten da taldekideek ingurune berri batean biziraun dezaten.
(bideoa ikusi).
Ondorioa
Orain arte, banaka bizitzeaz gain, plan amankomun batean bizitzeko aukera garatu duten zelulak aztertu ditugu. Hasierako kasuetan (biogeruzak eta kolonia arruntak), zelulek, bere izaera bakartiari helduz, zelula bilkurak osatzeko gaitasuna garatu dute. Bakterio eta onddo haritsuen kasuetan zelulak elkarri konektatuz, talde-lan estuagoa garatu dute. Honek espezializaziorako eta estruktura konplexuagoak osatzeko aukera eman die. Edozein kasutan, orain arte aipatutako zelula guztiek talde edo kolonia berri bat osatzeko ahalmena kontserbatzen dute! Hurrengo artikuluan, beste urrats bat emango dugu. Zelula bakar batetik sortutako kumeek zelula anitzeko parte izango dira bakarkako bizitza egiteko aukerarik gabe. Zelula bakoitzaren posizioak zelulaniztun baten garapen-programa bateko kokapen eta funtzioa espezializatu bat markatuko du.
Oharrak
Zelulaniztasuna fenomeno garrantzitsua eta zirraragarria da eboluzioan. Baina jauzi kualitatibo baten bidez sortu ziren beste aldaketa batzuekin alderatuta, ondoz ondoko aldaketa txikien ondorioz eta hainbat modutan sortu izan zela diote hainbat ebidentziak. The momentous transition to multicellular life may not have been so hard after all artikuluak gai honi buruz dihardu eta bideo bat itsatsita darama. Artikulu honetan, kanpo utzi dugu zelulaniztun izaki mota bat: zenozitoak, zelula multinukleatuak, sarritan mixomizetoak izeneko organismo-talde batean gertatzen dira. Evolution of multicellularity by collective integration of spatial information (informazio anizkoitz-mota horren ezaugarriak xehetasun askorekin aztertzen ditu). Mixomizentoekin jarraituz, Mark Fricker irakasleak esperimentu bitxi bat erakutsiko digu, organismo horiek logistika-arazo konplexuak nola konpon ditzaketen erakusten duena. Can Slime Mould Solve Mazes?
Lan hau Hondarribiko Udaleko Euskara zerbitzuaren laguntzaz zuzendu da.
Comentarios