Meercelligheid is meerdere keren onafhankelijk geëvolueerd in verschillende geslachten, waaronder bacteriën, Archaea en Eukarya. Complexe meercelligheid, waarbij weefseldifferentiatie en orgaanvorming betrokken zijn, komt inderdaad vaker voor bij eukaryoten dan bij bacteriën. Hoewel sommige bacteriesoorten eenvoudige meercellige structuren kunnen vormen, zoals biofilms of kolonies, is de complexiteit en diversiteit van meercelligheid die bij eukaryoten wordt waargenomen, ongeëvenaard in het bacteriële domein. Hier zijn een paar redenen waarom complexe meercelligheid vaker voorkomt bij eukaryoten:

1. Genetische complexiteit:Eukaryoten hebben een uitgebreidere genetische architectuur vergeleken met bacteriën. Hun genomen zijn veel groter en georganiseerd in meerdere chromosomen binnen een membraangebonden kern. Deze genomische complexiteit maakt de evolutie en regulatie mogelijk van een breed scala aan genen die betrokken zijn bij cellulaire differentiatie en specialisatie, die cruciaal zijn voor het bouwen van meercellige organismen.

2. Compartimentalisatie en membraansystemen:Eukaryote cellen worden gekenmerkt door uitgebreide membraansystemen, waaronder het kernmembraan, het endoplasmatisch reticulum, het Golgi-apparaat, lysosomen en diverse andere organellen. Deze membraancompartimenten vergemakkelijken de cellulaire compartimentering, waardoor gespecialiseerde functies binnen verschillende delen van de cel mogelijk zijn. Deze compartimentering is cruciaal voor het coördineren van de activiteiten van verschillende celtypen in een meercellig organisme.

3. Cel-celcommunicatie en signalering:Eukaryoten hebben complexe cel-cel-communicatiesystemen ontwikkeld die gecoördineerd gedrag en weefselorganisatie mogelijk maken. Dit omvat de productie van signaalmoleculen (bijvoorbeeld groeifactoren, hormonen), celadhesiemoleculen en de vorming van gespecialiseerde cel-celverbindingen (bijvoorbeeld gap-junctions, desmosomen). Deze signaalmechanismen zijn essentieel voor het reguleren van celdifferentiatie, weefselontwikkeling en het behouden van weefselintegriteit.

4. Celdeling en cytokinese:Eukaryoten hebben een geavanceerd celdelingsproces, mitose genaamd, dat zorgt voor de nauwkeurige scheiding van genetisch materiaal tijdens de celdeling. Dit leidt tot het genereren van genetisch identieke dochtercellen, essentieel voor het behoud van de weefselintegriteit en de getrouwe overdracht van genetische informatie tijdens de ontwikkeling. Daarentegen is de bacteriële celdeling minder gereguleerd, wat vaak resulteert in de vorming van genetisch heterogene nakomelingen.

5. Extracellulaire matrix en celbeweging:De extracellulaire matrix (ECM) is een complex netwerk van moleculen die worden uitgescheiden door eukaryotische cellen. Het biedt structurele ondersteuning, bemiddelt cel-celinteracties en vergemakkelijkt celbewegingen. De aanwezigheid van de ECM maakt weefselorganisatie en gecoördineerd cellulair gedrag mogelijk dat nodig is voor complexe meercelligheid. Bacteriële cellen produceren daarentegen doorgaans geen uitgebreide ECM.

6. Evolutionaire complexiteit en tijd:De evolutie van complexe meercelligheid is een complex proces dat waarschijnlijk een reeks evolutionaire innovaties en aanpassingen vereiste. De evolutionaire geschiedenis en tijdschalen van eukaryoten en bacteriën verschillen aanzienlijk. Eukaryoten hebben meer tijd gehad om genetische veranderingen te accumuleren en evolutionaire experimenten te ondergaan die de opkomst van complexe meercelligheid hadden kunnen vergemakkelijken.

Het is belangrijk op te merken dat deze redenen elkaar niet uitsluiten, en dat hun wisselwerking heeft bijgedragen aan de prevalentie van complexe meercelligheid bij eukaryoten vergeleken met bacteriën.