DAUDZŠŪNU ORGANISMI: RAKSTURLIELUMI, FUNKCIJAS UN PIEMĒRI - BIOLOĢIJA - 2025

Daudzšūnu organisms ir dzīvā būtne, kas sastāv no vairākām šūnām. Bieži tiek izmantots arī termins daudzšūnu. Organiskās būtnes, kas mūs ieskauj un kuras mēs varam novērot ar neapbruņotu aci, ir daudzšūnas.

Šīs organismu grupas visievērojamākā īpašība ir tiem piemītošās strukturālās organizācijas līmenis. Šūnas mēdz specializēties, lai veiktu ļoti specifiskas funkcijas, un tiek grupētas audos. Palielinoties sarežģītībai, audi veido orgānus, un orgāni veido sistēmas.

Dzīvnieki ir daudzšūnu būtnes. Avots: pixabay.com

Jēdziens ir pretstatā vienšūnu organismu, kas sastāv no vienas šūnas, jēdzienam. Šajā grupā cita starpā ietilpst baktērijas, archaea, vienšūņi. Šajā lielajā grupā organismiem ir jāsablīvē visas šūnas visas dzīves pamatfunkcijas (uzturs, reprodukcija, vielmaiņa utt.).

Izcelsme un evolūcija

Daudzšūnu daudzveidība ir attīstījusies dažādās eikariotu paaudzēs, izraisot augu, sēņu un dzīvnieku parādīšanos. Saskaņā ar pierādījumiem daudzšūnu zilaļģes radās evolūcijas sākumā, un pēc tam citas daudzšūnu formas, neatkarīgi, parādījās dažādās evolūcijas līnijās.

Kā redzams, pāreja no vienšūnas uz daudzšūnu vienību notika evolūcijas sākumā un atkārtoti. Šo iemeslu dēļ ir loģiski uzskatīt, ka daudzšūnu klātbūtne organiskām būtnēm ir spēcīgas selektīvās priekšrocības. Vēlāk sīkāk tiks apspriestas daudzšūnu priekšrocības.

Lai iegūtu šo parādību, ir vajadzējuši vairāki teorētiski pieņēmumi: adhēzijas starp kaimiņu šūnām, komunikācija, sadarbība un specializācija starp tām.

Daudzšūnu organismu prekursori

Tiek lēsts, ka daudzšūnu organismi attīstījās no viņu vienšūnu senčiem apmēram pirms 1,7 miljardiem gadu. Šajā senču notikumā daži vienšūnu eikariotu organismi veidoja daudzšūnu agregātu sugu, kas, šķiet, ir evolūcijas pāreja no šūnas organismiem uz daudzšūnu.

Mūsdienās mēs novērojam dzīvos organismus, kuriem ir šāda klasterizācijas shēma. Piemēram, Volvox ģints zaļās aļģes asociējas ar vienaudžiem, veidojot koloniju. Tiek uzskatīts, ka jābūt bijušam priekšgājējam, kas līdzīgs Volvox, kas radās mūsdienu rūpnīcās.

Palielinoties katras šūnas specializācijai, kolonija var kļūt par īstu daudzšūnu organismu. Tomēr, lai izskaidrotu vienšūnu organismu izcelsmi, var izmantot arī citu viedokli. Lai izskaidrotu abus veidus, mēs izmantosim divus piemērus no pašreizējām sugām.

Vulkājieši

Šo organismu grupu veido šūnu konfigurācijas. Piemēram, Gonium ģints organisms sastāv no plakanas "plāksnes", kurā ir apmēram 4 līdz 16 šūnas, katra ar savu flagellum. Pandorina ģints savukārt ir 16 šūnu sfēra. Tādējādi mēs atrodam vairākus piemērus, kur šūnu skaits palielinās.

Ir ģintis, kas parāda interesantu diferenciācijas modeli: katrai kolonijas šūnai ir "loma", tāpat kā tai ir organismā. Proti, somatiskās šūnas dalās no seksuālajām šūnām.

Dictyostelium

Vēl viens vienšūnu organismu daudzšūnu izkārtojuma piemērs ir atrodams Dictyostelium ģintī. Šī organisma dzīves cikls ietver seksuālo un aseksuālo fāzi.

Aseksuālā cikla laikā vientuļa amēba veidojas uz pūdošiem baļķiem, barojas ar baktērijām un reprodukcijas laikā notiek ar bināru dalīšanos. Pārtikas trūkuma laikā ievērojams skaits no šīm amēbēm saplūst slimā ķermenī, kas spēj pārvietoties tumšā un mitrā vidē.

Abi dzīvo sugu piemēri varētu būt iespējama norāde uz to, kā senatnē sākās daudzslāņainība.

Daudzšūnu priekšrocības

Ziloņu ganāmpulks Serengeti

Šūnas ir dzīvības pamatvienība, un lielāki organismi bieži parādās kā šo vienību agregāti, nevis kā atsevišķa šūna, kurai palielinās izmērs.

Ir taisnība, ka daba ir eksperimentējusi ar salīdzinoši lielām vienšūnu formām, piemēram, vienšūnu jūraszālēm, taču šie gadījumi ir reti un ļoti gadījuma rakstura.

Vienšūnu organismi ir guvuši panākumus dzīvo lietu evolūcijas vēsturē. Tie pārstāv vairāk nekā pusi no visu dzīvo organismu masas un ir veiksmīgi kolonizējuši ekstrēmākās vides. Tomēr kādas ir daudzšūnu ķermeņa priekšrocības?

Optimāls virsmas laukums

Kāpēc liels organisms, kas sastāv no mazām šūnām, ir labāks par lielu šūnu? Atbilde uz šo jautājumu ir saistīta ar virsmas laukumu.

Šūnas virsmai jāspēj būt par starpnieku molekulu apmaiņai no šūnas iekšpuses uz ārējo vidi. Sadalot šūnu masu mazās vienībās, palielinās pieejamais metaboliskās aktivitātes virsmas laukums.

Nevar uzturēt optimālu virsmas un masas attiecību, vienkārši palielinot vienas šūnas izmēru. Šī iemesla dēļ daudzslāņainība ir adaptīva īpašība, kas organismiem ļauj palielināt izmēru.

Specializācija

No bioķīmiskā viedokļa daudzi vienšūnu organismi ir universāli un spēj sintezēt praktiski jebkuru molekulu, sākot no ļoti vienkāršām barības vielām.

Turpretī daudzšūnu organisma šūnas ir specializējušās vairākām funkcijām, un šie organismi izrāda lielāku sarežģītības pakāpi. Šāda specializācija ļauj funkcijai rasties efektīvāk - salīdzinājumā ar šūnu, kurai jāveic visas dzīvībai svarīgās pamatfunkcijas.

Turklāt, ja tiek ietekmēta vai nomirst kāda organisma daļa, tas nenozīmē visa indivīda nāvi.

Nišu kolonizācija

Daudzšūnu organismi ir labāk pielāgoti dzīvei noteiktā vidē, kurai vienšūnu formām būtu pilnīgi nepieejami.

Visneparastākais pielāgojumu komplekts ietver tos, kas ļāva kolonizēt zemi. Kamēr vienšūnu organismi galvenokārt dzīvo ūdens vidē, daudzšūnu formām ir izdevies kolonizēt zemi, gaisu un okeānus.

Daudzveidība

Viena no sekām, ko veido vairāk nekā viena šūna, ir iespēja sevi parādīt dažādās "formās" vai morfoloģijās. Šī iemesla dēļ daudzšūnu daudzveidība nozīmē lielāku organisko būtņu daudzveidību.

Šajā dzīvo būtņu grupā mēs atrodam miljoniem formu, specializētu orgānu sistēmu un uzvedības modeļus. Šī plašā daudzveidība palielina vides veidus, kurus organismi ir spējīgi izmantot.

Veikt posmkāju gadījumu. Šī grupa demonstrē milzīgu formu daudzveidību, kurai ir izdevies kolonizēt praktiski visu vidi.

raksturojums

Vaboles ir būtnes ar miljoniem šūnu. Avots: flickr.com

Organizācija

Daudzšūnu organismus galvenokārt raksturo to struktūras elementu hierarhiskās organizācijas uzrādīšana. Turklāt viņiem ir embrionālā attīstība, dzīves cikli un sarežģīti fizioloģiski procesi.

Tādā veidā dzīvā viela pārstāv dažādus organizācijas līmeņus, kad, paceļoties no viena līmeņa uz otru, mēs atrodam kaut ko kvalitatīvi atšķirīgu, un tam ir īpašības, kas iepriekšējā līmenī neeksistēja. Augstākajos organizācijas līmeņos ir visi zemākie. Tādējādi katrs līmenis ir augstākas kārtas sastāvdaļa.

Šūnu diferenciācija

Šūnu tipi, kas veido daudzšūnu būtnes, atšķiras viens no otra, jo tie sintezē un uzkrāj dažāda veida RNS un olbaltumvielu molekulas.

Viņi to dara, nemainot ģenētisko materiālu, tas ir, DNS secību. Neatkarīgi no tā, cik dažādas ir divas šūnas vienā un tajā pašā indivīdā, tām ir viena un tā pati DNS.

Šī parādība tika pierādīta, pateicoties virknei klasisko eksperimentu, kad pilnīgi attīstītas vardes šūnas kodolu ievada olšūnā, kuras kodols tika noņemts. Jaunais kodols ir spējīgs vadīt attīstības procesu, un rezultāts ir parasts kurkuļveidīgais.

Līdzīgi eksperimenti veikti ar augu organismiem un zīdītājiem, iegūstot vienādus secinājumus.

Piemēram, cilvēkos mēs atrodam vairāk nekā 200 šūnu veidus ar unikālām īpašībām to struktūras, funkcijas un metabolisma ziņā. Visas šīs šūnas tiek iegūtas no vienas šūnas pēc apaugļošanas.

Audu veidošanās

Daudzšūnu organismus veido šūnas, bet tie nav sagrupēti nejauši, lai veidotu viendabīgu masu. Tieši pretēji, šūnām ir tendence specializēties, tas ir, tās organismos pilda noteiktu funkciju.

Šūnas, kas ir līdzīgas viena otrai, tiek sagrupētas augstākā sarežģītības pakāpē, ko sauc par audiem. Šūnas tiek turētas kopā ar īpašiem proteīniem un šūnu savienojumiem, kas veido savienojumus starp kaimiņu šūnu citoplazmām.

Audu audi

Sarežģītākajos dzīvniekos mēs atrodam audu sērijas, kuras klasificē pēc to funkcijām, kuras viņi pilda, un to sastāvdaļu šūnu morfoloģiju: muskuļos, epitēlijā, saistaudos vai saistaudos un nervu audos.

Muskuļu audus veido kontraktilās šūnas, kurām izdodas pārveidot ķīmisko enerģiju mehāniskajā enerģijā un ir saistītas ar pārvietošanās funkcijām. Tos klasificē skeleta, gludās un sirds muskuļos.

Epitēlija audi ir atbildīgi par orgānu un dobumu gļotādu. Tās ir arī daudzu orgānu parenhīmas sastāvdaļa.

Saistaudi ir heterogēnākais tips, un to galvenā funkcija ir dažādu audu, kas veido orgānus, kohēzija.

Visbeidzot, nervu audi ir atbildīgi par ķermeņa iekšējo vai ārējo stimulu novērtēšanu un to pārvēršanu nervu impulsā.

Metazoans parasti audus izkārto līdzīgi. Tomēr jūras vai pūtīšu sūkļiem - kurus uzskata par vienkāršākajiem daudzšūnu dzīvniekiem - ir ļoti īpaša shēma.

Sūkļa korpuss ir šūnu kopums, kas iestrādāts ārpusšūnu matricā. Atbalsts nāk no virknes niecīgu (adatām līdzīgu) spiculu un olbaltumvielu.

Audu audi

Augos šūnas tiek grupētas audos, kas pilda noteiktu funkciju. Viņiem ir tāda īpatnība, ka ir tikai viens audu tips, kurā šūnas var aktīvi dalīties, un tas ir meristematiski audi. Pārējos audus sauc par pieaugušajiem, un viņi ir zaudējuši spēju sadalīt.

Tos klasificē kā aizsargājošus audumus, kas, kā norāda viņu nosaukums, ir atbildīgi par ķermeņa aizsardzību no izžūšanas un pret jebkādu mehānisku nodilumu. To klasificē epidermas un suberous audos.

Pamata audi vai parenhīma veido lielāko daļu no organisma ķermeņa un aizpilda audu iekšpusi. Šajā grupā mēs atrodam asimilējošu parenhīmu, kas bagāta ar hloroplastiem; līdz rezerves parenhīmai, kas raksturīga augļiem, saknēm un stublājiem, kā arī sāļu, ūdens un izsmalcinātas sulas vadīšanai.

Orgānu veidošanās

Augstākā sarežģītības pakāpē mēs atrodam orgānus. Lai radītu orgānu, ir saistīts viens vai vairāki audu veidi. Piemēram, dzīvnieku sirds un aknas; un augu lapas un kāti.

Sistēmu apmācība

Nākamajā līmenī mums ir orgānu grupēšana. Šīs struktūras ir sagrupētas sistēmās, lai vadītu noteiktas funkcijas un darbotos koordinēti. Starp pazīstamākajām orgānu sistēmām mums ir gremošanas sistēma, nervu sistēma un asinsrites sistēma.

Organisma veidošanās

Sagrupējot orgānu sistēmas, mēs iegūstam diskrētu un neatkarīgu organismu. Orgānu komplekti spēj veikt visas dzīvībai svarīgās funkcijas, augšanu un attīstību, lai organismu uzturētu dzīvu

Vital funkcijas

Organisko būtņu dzīvībai svarīga funkcija ietver uztura, mijiedarbības un pavairošanas procesus. Daudzšūnu organismi savu dzīvībai svarīgo funkciju laikā demonstrē ļoti neviendabīgus procesus.

Runājot par uzturu, dzīvās lietas mēs varam sadalīt autotrofos un heterotrofos. Augi ir autotrofiski, jo fotosintēzes ceļā viņi var iegūt paši savu pārtiku. Tikmēr dzīvniekiem un sēnītēm ir aktīvi jāsaņem barība, tāpēc viņi ir heterotrofi.

Arī reprodukcija ir ļoti dažāda. Augos un dzīvniekos ir sugas, kuras spēj vairoties seksuālā vai aseksuālā veidā vai kurām ir abas reproduktīvās iespējas.

Piemēri

Mēness medūzas. (Aurēlija aurita). Autors: Alasdair flickr.com/photos/csakkarin

Visizcilākie daudzšūnu organismi ir augi un dzīvnieki. Jebkura dzīva būtne, kuru novērojam ar neapbruņotu aci (neizmantojot mikroskopu), ir daudzšūnu organismi.

Zīdītājs, jūras medūzas, kukainis, koks, kaktuss - tie ir daudzšūnu būtņu piemēri.

Sēņu grupā ir arī daudzšūnu varianti, piemēram, sēnes, kuras mēs bieži lietojam virtuvē.

Atsauces

1. Kūpers, GM, un Hausmans, RE (2004). Šūna: molekulārā pieeja. Medicinska naklada.
2. Furusawa, C., & Kaneko, K. (2002). Daudzšūnu organismu izcelsme kā dinamisko sistēmu neizbēgamas sekas. Anatomiskais ieraksts: Amerikas Anatomistu asociācijas oficiāla publikācija, 268 (3), 327-342.
3. Gilberts SF (2000). Attīstības bioloģija. Sinauer Associates.
4. Kaizers, D. (2001). Daudzšūnu organisma veidošana. Ikgadējais ģenētikas pārskats, 35 (1), 103.-1223.
5. Lodish, H., Berks, A., Zipursky, SL, Matsudaira, P., Baltimore, D., & Darnell, J. (2013). Molekulāro šūnu bioloģija. WH freeman.
6. Michod, RE, Viossat, Y., Solari, CA, Hurand, M., & Nedelcu, AM (2006). Dzīves vēstures evolūcija un daudzšūnu izcelsme. Vēstnesis par teorētisko bioloģiju, 239. (2), 257. – 272.
7. Rosslenbroich, B. (2014). Par autonomijas izcelsmi: jauns skatījums uz galvenajām evolūcijas pārejām. Springer Science & Business Media.