Кіріспе

Тек бір жасушадан тұратын организм.

Бір жасушалы организм, сондай-ақ бір жасушалы организм деп те аталады, көп жасушалы организмнен айырмашылығы, тек бір жасушадан тұрады. Организмдер екі негізгі санатқа бөлінеді: прокариоттық және эукариоттық организмдер. Прокариоттардың көпшілігі бір жасушалы болып, бактериялар мен археялар кластарына жатады. Көптеген эукариоттар көп жасушалы, бірақ кейбіреулері бір жасушалы, мысалы, протозоалар, бір жасушалы балдырлар және бір жасушалы саңырауқұлақтар. Бір жасушалы организмдер өмірдің ең ерте түрі деп есептеледі, ал алғашқы протожасушалар шамамен 3,8–4,8 миллиард жыл бұрын пайда болған болуы мүмкін. Кейбір прокариоттар колонияларда тіршілік етеді, бірақ олар әртүрлі функциялары бар мамандандырылған жасушалар емес. Бұл организмдер бірге тіршілік етеді, және әр жасушаның тірі қалуы үшін барлық тіршілік процестерін жүзеге асыруы қажет. Керісінше, тіпті ең қарапайым көп жасушалы организмдердің жасушалары тірі қалу үшін бір-біріне тәуелді. Көп жасушалы организмдердің көпшілігі тіршілік циклінің бір жасушалы кезеңіне ие. Мысалы, гаметтер көп жасушалы организмдердің көбеюге арналған бір жасушалы жасушалары болып табылады. Сонымен қатар, көп жасушалылық өмір тарихында көп рет тәуелсіз түрде пайда болған. Кейбір организмдер, мысалы Dictyostelium discoideum, ішінара бір жасушалы болып табылады. Сонымен қатар, бір жасушалы организмдер Caulerpa, Plasmodium және Myxogastria сияқты көп ядролы болуы мүмкін.

Эволюциялық гипотеза

Алғашқы протоклеткалар қазіргі бір жасушалы организмдердің алдағысы болды. Өмірдің пайда болуы әлі де көп жағдайда құпия болып табылады, бірақ қазіргі кезде басым теория, РНК әлемі гипотезасы деп аталады, онда ертедегі РНК молекулалары органикалық химиялық реакцияларды катализдеу және өзін-өзі көбейтудің негізі болған болуы мүмкін. Химиялық реакциялардың ықтималдығын арттыру және сыртқы ортадан оларды оқшаулау үшін бөліске түсу қажет болды. Мысалы, ертедегі РНК көбейтуші рибозимі, егер бөлек сақталмаса, басқа РНК көбейтуші рибозимдерін көбейтуге қабілетті болған. Мұндай гипотетикалық жасушалар, әдеттегі ДНК геномының орнына РНК геномымен, "рибожасушалар" немесе "рибоциттер" деп аталады. Керісінше, көптеген прокариоттарда ДНК-ны қамтитын тұрақсыз аймақ болады, ол нуклеоид деп аталады. Көптеген прокариоттарда бір ғана дөңгелек хромосома болады, бұл әдетте сызықтық хромосомалары бар эукариоттардан өзгеше. Қоректік заттар тұрғысынан, прокариоттар метаболизмде пайдалану үшін кең ауқымды органикалық және органикалық емес материалдарды пайдалануға қабілетті, оның ішінде күкірт, целлюлоза, аммиак немесе нитрит. Прокариоттар кеңінен таралған және кейбіреулері (экстремофилдер деп аталады) экстремалды ортада өркендейді.

Бактериялар

Бактериялар – әлемдегі ең көне тіршілік нысандарының бірі, олар табиғатта кеңінен таралған. Плазмидтер жаңа қабілеттерге жауапты гендерді тасымалдайды, соның ішінде қазіргі кезде аса маңызды антибиотиктерге төзімділік қабілетін. Бактериялар көбінесе бинарлық бөліну деп аталатын жыныссыз жолмен көбейеді. Дегенмен, шамамен 80 түр табиғи генетикалық трансформация деп аталатын жыныстық процеске қабілетті. Трансформация – бұл бактериялардың ДНК-ны бір жасушадан екіншісіне беру процесі және, көрінетін нәрсе, қабылдаушы жасушадағы ДНК зақымдануын жөндеуге арналған бейімделу. Бұдан өзге, плазмидтер пилус арқылы конъюгация деп аталатын процесс арқылы алмасуға болады. Строматолиттер – цианобактериялар мен олармен байланысты бактериялардың қауымдастығынан қалған кальций карбонатының қабаттарынан және тұнба шөгінділерінен тұратын құрылымдар, олар кең ауқымды қазба қалдықтарын қалдырған. Строматолиттердің болуы цианобактериялардың дамуы туралы маңызды мәліметтер береді, олар Архей (4 миллиард жылдан 2,5 миллиард жылға дейін), Протерозой (2,5 миллиард жылдан 540 миллион жылға дейін) және Фанерозой (540 миллион жыл бұрыннан бүгінгі күнге дейін) эондарында кездеседі.

Археялар

Гидротермальды бұлақтар жылу мен күкірт сутегін бөліп шығарады, бұл экстремофильдерге хемолитотрофтық өсу арқылы тіршілік етуге мүмкіндік береді. Археялар көрінісі жағынан бактерияларға ұқсас, сондықтан бастапқыда бактериялар ретінде жіктелген, бірақ мембраналық құрылымы және рибосомалық РНК-сында маңызды молекулалық айырмашылықтары бар. Рибосомалық РНК-ны секвенциялау арқылы археялардың бактериялардан бөлініп, қазіргі эукариоттардың алдында келгені және эукариоттармен филогенетикалық жағынан жақын байланыста екені анықталды. Кейбір археялар Жердегі биологиялық тұрғыдан ең қолайсыз ортада мекендейді, және бұл өмірдің пайда болған кездегі ертедегі қатал жағдайларды қандай да бір деңгейде бейнелейді деп саналады. Археялық экстремофильдердің мысалдары: Термофильдер, оптималды өсу температурасы 50–110 °C, оның ішінде Pyrobaculum, Pyrodictium, Pyrococcus, Thermus aquaticus және Melanopyrus туыстары. Психофильдер, оптималды өсу температурасы 15 °C-тан төмен, оның ішінде Methanogenium және Halorubrum туыстары. Ацидофильдер, оптималды өсу pH-ы 3-тен төмен, оның ішінде Sulfolobus және Picrophilus туыстары. Пиезофильдер (барофильдер деп те аталады), 130 МПа-ға дейін жоғары қысымды жақсы көреді, мысалы, терең мұхит ортасында, оның ішінде Methanococcus және Pyrococcus туыстары. Метаногендер – археялардың маңызды тобы, көптеген экстремофильдерді қамтиды, бірақ сонымен қатар ылғалды жерлерде, жануарлардың қарнында және артқы ішегінде де кездеседі. Бұл процесс көмірқышқыл газын метанға айналдыру үшін сутегін пайдаланады, энергияны аденозин трифосфатының қолданылатын түріне шығарады. ДНҚ зақымдануына себеп болатын стрестік орта жағдайында, археялардың кейбір түрлері жиналып, жасушалар арасында ДНҚ алмасады. Бұл алмасудың мақсаты – донор жасушадан алынған зақымдалмаған ДНҚ тізбегімен реципиент жасушадағы зақымдалған ДНҚ тізбегін алмастыру болып табылады.

Эукариоттар

Эукариоттық жасушаларда мембранаға байланған органеллалар болады, мысалы митохондриялар, ядро немесе Гольги аппараты. Прокариоттық жасушалар шамамен 2,0 - 1,4 миллиард жыл бұрын эукариоттық жасушаларға эволюциялық түрленген. Бұл эволюцияның маңызды қадамы болды. Прокариоттардан өзгеше, эукариоттар митоз және мейоз арқылы көбейеді. Жыныстық көбею – эукариоттық өмірдің кең таралған, көне және ішкі қасиеті. Мейоз, нағыз жыныстық процесс, ДНК зақымдануын тиімді рекомбинациялық жолмен жазуға мүмкіндік береді. Дегенмен, бактериялар тыныс алуға қабілетті болғанда, үлкен жасуша үшін энергия мен оттегіні залалсыздандыру үшін паразитке өмір сүруге рұхсат беру тиімді болар еді. Барлық эукариоттарда митохондриялар мен хлоропластар болмаса да, митохондриялар эукариоттардың көпшілігінде, ал хлоропластар барлық өсімдіктер мен балдырларда кездеседі. Фотосинтез және тыныс алу бір-біріне кері процесс болып табылады, ал тыныс алу мен фотосинтездің бірлесіп пайда болуы ферментацияға қарағанда энергияға әлдеқайда көп қол жеткізуге мүмкіндік берді.

Бастапқы жануарлар

Протозоалар көбінесе олардың қозғалыс әдісімен сипатталады, оның ішінде флагеллумдар, кірпікшелер және псевдоподиялар бар. Протозоалардың жіктелуіне қатысты олардың өте әртүрлі болуына байланысты көптеген пікірталастар болғанмен, бір жүйеде қазіргі уақытта Protozoa патшалығында мойындалған жеті тип бар: Euglenozoa, Amoebozoa, Choanozoa sensu Cavalier Smith, Loukozoa, Percolozoa, Microsporidia және Sulcozoa. Протозоалар, өсімдіктер мен жануарлар сияқты, гетеротрофтар немесе автотрофтар деп қарастырылуы мүмкін. Кірпікшелілер су бар дерлік барлық ортада кең таралған, ал кірпікшелер организмді жылжыту үшін ритмикалық түрде қозғалады. Көптеген кірпікшелілерде трихоцисталар болады, бұл олжаны ұстауға, өздерін бекітуге немесе қорғануға қолданылатын найза тәрізді органеллалар. Кірпікшелілер сондай-ақ жыныстық көбеюге қабілетті және кірпікшелілерге тән екі ядроны пайдаланады: қалыпты метаболизмді бақылау үшін макронуклеус және мейоз процесінен өтетін жеке микронуклеус. Entamoeba histolytica мейозға қабілетті болып көрінеді.

Бір жасушалы балдырлар

Бір жасушалы балдырлар өсімдіктер сияқты автотрофтар болып табылады және хлорофиллді қамтиды. Олардың құрамына көп жасушалы және бір жасушалы түрлері бар топтар кіреді: Euglenophyta – қамшылы, көбінесе бір жасушалы балдырлар, олар көбінесе тұщы суларда кездеседі. Диатомдар – жасуша қабырғалары кремнийлі бір жасушалы балдырлар. Олар мұхиттың ең көп таралған балдыр түрі, бірақ тұщы суларда да кездеседі. Диатомдар өте әртүрлі, шамамен 100 000 түрі бар. Динофлагелляттар миксотрофты болуы мүмкін және "қызыл су" құбылысына (қызыл жасыл судың пайда болуына) себепші балдырлар болып табылады.

Бір жасушалы саңырауқұлақтар

Бір жасушалы саңырауқұлақтардың ішінде ашытқылар бар. Саңырауқұлақтар көптеген орталарда кездеседі, бірақ көбінесе құрлықта таралған. Ашытқылар митоз арқылы көбейеді, ал көптеген түрлері цитоплазманың басым бөлігін ана жасушада сақтайтын көкпелеу процесін пайдаланады. S. cerevisiae – маңызды модельді организм, себебі ол еукариоттық организм және оны өсіру оңай. Ол қатерлі ісіктер мен нейродегенеративті ауруларды зерттеуге, сондай-ақ жасуша циклын түсінуге пайдаланылады. Бұған қоса, S. cerevisiae-ні пайдалану арқылы жасалған зерттеулер мейоздық рекомбинация механизмін және мейоздың бейімделу қызметін түсінуде маңызды рөл атқарды. Candida spp. кандидозға себеп болады, ол ауыз және/немесе жұтқыншақтың (тұмсық) және қынаптың (жиі ашытқы инфекциясы деп аталады) инфекцияларын тудырады.