חשיבות התא הפרוקריוטי

סרינה קווג'י
תואר פרופסור לביולוגיה

חיים מיקרוסקופיים מורכבים גם ממגוון גדול של צורות חיים חד-תאיות, עם מאפיינים מבניים, אורגניים וגנטיים הרבה יותר פשוטים משאר אורגניזמים. היצורים הזעירים הללו מקובצים באופן שיטתי לממלכה משלהם הנקראת פרוטיסטה, המורכבת מתאי פרוקריוטים. אנשים מוזרים אלה חולקים מאפיינים אבולוציוניים ייחודיים כגון: 1) שרשרת של DNA מאורגן בצורה עגולה מצטברת, המהווה נוקלואיד, ללא נוכחות של גרעין מוּגדָר; 2) יש להם דופן תא המורכבת מחומרים שונים המקנה לו עמידות רבה יותר לגורמים סביבתיים. סביבתי, שונה מבחינה מולקולרית בין הסוגים של ממלכה זו, וגם של דופן התא של צמחים; 3) הם קטנים יותר מתאי אוקריוטים; 4) אין להם אברוני תאים מוגדרים כמו מיטוכונדריה, כלורופלסטים או רשת אנדופלזמית, אבל כן יש כמה מבנים פנימיים מיוחדים, כגון ריבוזומים, המאפשרים להם לסנתז חלבונים.

קטן יותר, יעיל יותר

בתור צורות חיים, תאים פרוקריוטיים הם התאים הפשוטים והקטנים ביותר שניתן למצוא, תואר כבוד שניתן לשנות בהתאם לתוצאה של, עד עכשיו, ויכוח אינסופי על הסיווג של וירוסים כיצורים חיים או לא, יותר כרגע, חיידקים וארכיאה, מייצגים את האורגניזמים הקטנים ביותר עם חייהם שלהם, מתוכם מאוד ייתכן ששאר החיים על הפלנטה מקורם, שכן העדויות מצביעות על כך שתאים אלה הופיעו לפני יותר מ-3,500 מיליון שנים, כשאף אחד אחר לא אכלס את הפלנטה. ארץ.

הממדים הקטנים שלהם אפשרו להם ליישב את כל החללים, אפילו הבלתי מסבירים ביותר, והעובדה היא שהפשטות האורגנית של התאים האלה מהווה יתרון גדול בכל הנוגע להסתגלות לאמצעים ולמשאבים, ומאפשר להם לנצל כל סוג של חומר בצורה אנרגטית, לכן, מינים רבים נחשבים אקסטרמופילים, המאכלסים באופן בלעדי גומחות שבהן אף מין אחר אינו מסוגל לשרוד. מִין. המגוון המטבולי הרחב הקיים בין סוג זה של אורגניזמים מאפשר להם אפוא לחיות במגוון שווה של סביבות. ומשאבים, המסוגלים להפיק אנרגיה מחומרים כימיים אנאורגניים ואנאורגניים, או אפילו באמצעות פוטוסינתזה.

מצב זה של כושר הסתגלות קיצוני יחד עם הכמות הזעירה של חומרים מזינים שהם זקוקים להם כדי לשרוד, יצר כתוצאה מכך לתאים פרוקריוטיים יש יעילות מטבולית גבוהה, מסוגלים לפרק, לספוג ולעשות חילוף חומרים כמעט כל סוג של חומר אורגני. מבנה אי-אורגני קיים, וזו הסיבה שהם יהיו היצורים החיים היחידים שניתן באמת להבטיח להם חיי נצח, גם כתוצאה מ שהפסולת המטבולית של מינים מסוימים יכולה לשמש מזון לאחרים, לשמור על איזון מושלם אילו רק היו קיימים פרוקריוטים.

עם זאת, ההפך מרעיון אחרון זה לפי האופן שבו התפתחה הדינמיקה של החיים בין המינים, הוא יותר קטסטרופלי למדי עבור רובם, שכן הפרוקריוטים גם מקלים על תנאי החיים של כמעט כל היצורים האחרים בחיים. לדוגמה, ללא חיידקים המסוגלים לפרק חומר אורגני, חומרי המזון שניתן לקבל ממנו לא יחזרו לאדמה כדי להיות משמשים את הצמחים, מאכילים אותם בתורם לאוכלי העשב ואלה לטורפים, ובכך גם משלימים את מחזור השינוי של הצמחים אֵנֶרְגִיָה.

מהירות רבייה

יכולת רבייה מהירה באמצעות חלוקת תאים על ידי ביקוע בינארי היא המאפשרת לתאים פרוקריוטיים להתרבות בקצב גבוה מאוד, עובדה שיכולה לשחק גם בעד וגם נגד מערכות אקולוגיות ועוד יותר לגבי אורגניזמים שעלולים להיות מושפעים מזיהום חיידקי.

התא הפרוקריוטי השפיע גם על התפתחות החיים על פני כדור הארץ בהיותו המבשר לתאים איקריוטיים. התיאוריה האנדוסימיוטית מציעה שתאים אוקריוטים התפתחו מסימביוזה בין תאים פרוקריוטיים שונים. לדוגמה, מאמינים שהמיטוכונדריה, שהם האברונים האחראים על הפקת אנרגיה בתאים תאים אוקריוטיים, התפתחו מתאי פרוקריוטים שהתאים השתלטו עליהם מארחות.

דוגמה נוספת לחשיבות התא הפרוקריוטי באבולוציה היא התפתחות הפוטוסינתזה. ידוע כי הפוטוסינתזה מקורה בחיידקים פוטוסינתטיים לפני כ-3 מיליארד שנים, הרבה לפני שהופיעו אורגניזמים רב-תאיים. חיידקים פוטוסינתטיים הצליחו להמיר את אור השמש לאנרגיה כימית, מה שאפשר להם לשגשג בסביבות שבהן אורגניזמים אחרים לא יכלו לשרוד.

רתימת החיידקים

בנוסף להיותם האורגניזמים הנפוצים ביותר על פני כדור הארץ, הן לפי מספר הפרטים והן לפי האזורים שבהם ניתן למצוא אותם, הם מסוגל לבצע תפקידים קריטיים רבים במערכות אקולוגיות, כגון קיבוע חנקן מהאוויר לצורה ניתן לשימוש על ידי יצורים חיים אחרים, כמו גם חומרים רבים אחרים, יכולת שמשכה מאוד תשומת לב לפיתוח של ביוטכנולוגיה המבוססת על שימוש בחיידקים מסוג זה, להשבתת הנזקים הנגרמים מהזיהום שנוצר עם פעולה אנושית.

מצד שני, במשך מאות שנים למינים שונים של חיידקים יש תפקידים חיוניים המועילים מאוד לייצור רבים מהמעדנים להם בני אדם רגילים, כמו יוגורט, גבינה ועוד כמה תסיסות, אבל יש גם פרוקריוטים המשמשים לייצור אנזימים ועוד תרכובות חשובות בתעשיית התרופות, בעוד שאחרות ממשיכות מחקר מדעי על ידי שימוש כמודלים להבנת גנטיקה וביולוגיה מולקולרית, בשל הפשטות האורגנית והתפקודית היחסית שלה, מה שמקל וזול יותר לחקור את התהליכים הביוכימיים והגנטיים שלה מאשר אלה של תאים מורכבים יותר. כמו איקריוטים.

אמנם זה נכון שחיידקים אחראים גם למחלות זיהומיות רבות. ההבנה כיצד תאים פרוקריוטיים מתפקדים וכיצד הם מקיימים אינטראקציה עם סביבתם אפשרה פיתוח של טיפולים יעילים למאבק ב מחלות הנגרמות על ידם, בהיות עם כל זה שלרלוונטיות שלה ברמה הכלכלית יש היקף גלובלי אמיתי ובכל מיני פריטים.

הפניות

ספריית סלבט (1973). האבולוציה של התבלינים. ברצלונה, ספרד. עורכי סלבט.

דו פראו, א. (1971). ביולוגיה תאית ומולקולרית. הוא. ברצלונה, ספרד. Omega Editions, S.A.

FANTINI, V.; יוסלביץ', מ. (2014). שואל לגבי חלוקת תאים. הוצג בקונגרס האיברו-אמריקאי למדע, טכנולוגיה, חדשנות וחינוך. בואנוס איירס, ארגנטינה. 2014.

היקמן, סי. et al. (1998) עקרונות אינטגרליים של זואולוגיה. מהדורה 11 מדריד, ספרד. מקגרו-היל אינטראמריקנה.

להנינגר, א. (1977). בִּיוֹכִימִיָה. מהדורה 2. העיר הוואנה, קובה. אנשי מערכת וחינוך.

מתיוס, סי. et al. (2005). בִּיוֹכִימִיָה. מהדורה שלישית. מדריד, ספרד. פירסון-אדיסון ווסלי.