היתרון המבני העיקרי לאקריוטים יש יותר מפרוקריוטים

אוקריוטים הם אורגניזמים שלכל אחד מהם יש גרעין ואברונים עם ממברנות משלהם. פרוקריוטים הם אורגניזמים פשוטים חד תאיים ללא גרעין ומרחב פנימי אחד בלבד. הבדל זה מייצג יתרון מבני המאפשר לתאים אוקריוטים לארגן את עצמם באורגניזמים רב-תאיים. האברונים הפנימיים, כולל הגרעין, מבודדים את תהליכי התאים השונים ומקלים עליהם את השליטה.

ללא גרעין, תאים פרוקריוטים מתרבים באמצעות תהליך ביקוע בינארי קשה לשליטה. משמעות הדבר היא שהם יכולים להתרבות במהירות כאשר משאבים ומרחב זמינים, אך צמיחה מהירה ובלתי מבוקרת כזו אינה רצויה כאשר תא מהווה חלק מאורגניזם גדול יותר. במקום זאת, כל תא צריך לתאם את צמיחתו וחלוקתו עם כל שאר תאי האורגניזם. לתאים אוקריוטיים יש את המורכבות המבנית לעשות זאת בעוד שלתאים פרוקריוטים אין את היכולת הזו.

התחומים הפרוקריוטים הם חיידקים וארכאים; כל אחד מתחומים אלה מחולק לממלכות ולקטגוריות טקסונומיות קטנות יותר. כאורגניזמים תאיים ללא גרעין או אברונים, הם מאופיינים בתכונות הבולטות הבאות:

• לתאים בודדים יש דופן תא.
  
• לתאים הבודדים קרום תא.
• תאים מכילים קווצת DNA.
• תאים מכילים ריבוזומים.
• לתאים יש דגל.

התאים הבודדים של חיידקים וארכאים נחשפים לסביבה ולכן זקוקים ל דופן תא כדי להגן עליהם. תחת מיקרוסקופ, דופן התא הוא מבנה עבה וגלוי היטב סביב התא. בחלקו הפנימי של דופן התא קרום התא השולט אילו חומרים יכולים לעבור לתא ומחוצה לו.

בתוך קרום התא נמצא גדיל יחיד בודד של DNA. הגדיל הוא מעגלי, וכאשר התא מתחיל להתחלק, קווצתו מתפתלת ומתלבשת בצורתה המעגלית לפני העתקה. לאחר שכפול הגדיל, שני העותקים עוברים לקצוות מנוגדים של התא והתא מתפצל לשניים.

צפים חופשיים בציטופלזמה של התא הם ריבוזומים המייצרים את החלבונים הנדרשים על ידי התא. בקצה אחד של התא, מבנה דמוי שוט הנקרא a דגל מחובר בכדי להעניק ניידות לתאים. התאים הפרוקריוטים משתמשים במבנה הפשוט שלהם כיתרון אבולוציוני. ה- DNA שלהם אינו מוגן ומוטציה באופן חופשי בעוד שקצב ההתרבות המהיר שלהם מאפשר הסתגלות מהירה למצבים חדשים ולשינויים בסביבה.

אם משווים את המבנים של תאים פרוקריוטים ואיקריוטים במיקרוסקופ, התאים נראים שונים לגמרי. כמו תאים פרוקריוטיים, גם לתאים האיקריוטים יש קרום וריבוזומים, אך ההבדלים הבאים נראים:

• לתאים אין קיר תא.
  
• לתאים יש גרעין.
• ה- DNA נמצא בכמה גדילים בתוך הגרעין.
• יש מיטוכונדריה וליזוזומים, כל אחד עם הממברנה החיצונית שלהם.
• אברונים נוספים הקשורים לקרום הם גופי גולגי והרטיקולום האנדופלזמי.
• לתאים שני מרכזי מרכז.

ברור שהתאים המרכיבים את האאוקריוטים הם בעלי מבנה שונה מזה של תאים פרוקריוטים. הם אמנם מורכבים ומתרבים בצורה מורכבת יותר, אבל זה לא מובן מאליו למה בדיוק זה נותן יוקריוטים יתרון מבני.

לתאים האוקריוטים יש פונקציות עצמאיות משלהם, אך לעתים קרובות הם מתפקדים כחלק מאורגניזם גדול יותר. בצמחים ובעלי חיים הם מייבאים חומרים מתאים אחרים ומייצאים מוצרי פסולת וחלבונים שימושיים, הורמונים ואנזימים. כאשר הם עוסקים בפעילות, מה שהם מייצאים מאותת לתאים אחרים מה הם עושים. אין להם קיר תא כי הם לא צריכים כזה להגנה, וזה היה מפריע ל חילופי דברים בין תאיים.

במקום לבצע את הסינתזה שלהם של חומרי תאים ואת המרת האנרגיה שלהם במרחב הכללי בתוך קרום התא, יש להם אזורים מיוחדים בתוך אברונים ספציפיים אליהם מתרחשת פעילות זו מקום. המרה של גלוקוז למולקולת אגירת האנרגיה ATP מתבצעת ב מיטוכונדריה. פירוק של שאריות תאים ופסולת מתרחש ב ליזוזומים. גופי גולגי וה רשתית אנדופלזמית לסנתז חלבונים, פחמימות ושומנים. האברונים הקשורים לקרום של תאים אוקריוטים מתמחים בייצור חומרים ספציפיים לתאים.

לתאי האיקריוטים יש שתי דרכים להתרבות: רבייה מינית ולא מינית. רבייה מינית מתרחשת כאשר יש צורך באותו תא מסוג זה, כמו בתאי העור של בעלי החיים. רבייה מינית משמשת כאשר נוצר אורגניזם מורכב חדש כגון צמח או בעל חיים. בהתרבות מינית, מספר התאים גדל ואילו בהתרבות המינית, מספר האורגניזמים מתרבה.

שני סוגי הרבייה הם פעולות רב-שלביות מורכבות. להתרבות מינית, גרעין התא מתפצל לשני חלקים זהים בתהליך שנקרא מיטוזה. לכל גרעין יש עותקים מלאים של ה- DNA של התא, וכאשר התא מתפצל, כל חלק מקבל חלק מהאברונים.

לצורך רבייה מינית מייצרים תאים בעלי מאפיינים מיניים שונים בתהליך הנקרא מיוזה. לדוגמא, אצל בעלי חיים, שני סוגי התאים הם תאי הזרע ותאי הביצה. שני תאים בעלי מאפיינים מיניים שונים ובדרך כלל מאורגניזמים שונים מאותו המין מתאחדים מחדש ויוצרים אורגניזם חדש. אצל בעלי חיים תא הזרע מפרה תא ביצה, והשילוב גדל לחיה חדשה.

ההבדלים בין תאי האוקריוטים והפרוקריוטים מעניקים לאיקריוטים יתרונות בכמה תחומים. כאשר אנו מפרטים את התכונות הנמצאות באיקריוטים אך לא בפרוקריוטים, מהם היתרונות שמספקים ההבדלים הללו? ההבדלים המבניים העיקריים נעוצים בגרעין, באברונים ובדופן החיצונית של התא. הבדלים אלה מולידים יתרונות ויכולות ספציפיים לאיקריוטים שאין לפרוקריוטים. כתוצאה מכך, פרוקריוטים נשארים אורגניזמים פשוטים של תאים בודדים. אמנם קיימים גם אוקריוטים תאיים בודדים, אך חלק מהאוקריוטים השתמשו ביתרונות אלה בכדי להתפתח לצמחים ובעלי חיים גבוהים יותר.

נוכחותו של א גַרעִין בתאים אוקריוטיים נותן לאיקריוטים שני יתרונות. הגרעין מייצג מתחם מגן נוסף של ה- DNA. כתוצאה מכך, ה- DNA האיקריוטי פחות רגיש למוטציות. הגרעין מקל גם על ההעתקה. לתהליכי הרבייה המסובכים המבוססים על גרעין נקודות רבות שיכולות לשמש עצירה לתיאום גדילה וכפל תאים עם שאר תאי האורגניזם.

השילוב של אברונים לתוך התאים האוקריוטים מרכז פונקציות בחללים הפנימיים שלהם. המשמעות היא שתהליכים כמו ייצור אנרגיה וחיסול פסולת יעילים הרבה יותר בתאים אוקריוטיים מאשר בפרוקריוטים. כאשר המיטוכונדריה מייצרת את האנרגיה של התא, לתאים יכולות להיות פחות או יותר מיטוכונדריות, תלוי בתפקיד שהם ממלאים באורגניזם. ללא אברונים, כל התא הפרוקריוטי צריך לעשות הכל, ורמת היעילות נמוכה יותר.

היעדר קיר תא באיקריוטים מורכבים הוא היתרון המאפשר לתאים האאוקריוטים להתארגן במבנים כמו איברים, עצמות, גבעולי צמח ופרי. תאים אלה עובדים יחד ומבדילים את עצמם בהתאם לתאים הסובבים אותם. קיר תא ימנע אינטראקציות קרובות כל כך. בעוד שתאים פרוקריוטים לפעמים נצמדים זה בזה במבנים פשוטים, הם אינם מבדילים את האופן שבו תאים אוקריוטים באורגניזמים מורכבים עושים זאת.

ה יתרון מבני גדול של אקריוטים על פני פרוקריוטים היא היכולת ליצור אורגניזמים מתקדמים, רב תאיים. בעוד שאיקריוטים יכולים לשרוד כאורגניזמים חד תאיים ורב-תאיים, אין לפרוקריוטים יכולת ליצור מבנים או אורגניזמים מורכבים.