Visi dzīvie organismi ir sadalīti daudzšūnu un vienšūnu būtņu apakšvalstīs. Pēdējās ir viena šūna un pieder pie vienkāršākajām, savukārt augi un dzīvnieki ir tās struktūras, kurās gadsimtu gaitā ir izveidojusies sarežģītāka organizācija. Šūnu skaits mainās atkarībā no šķirnes, kurai indivīds pieder. Lielākā daļa ir tik mazi, ka tos var redzēt tikai mikroskopā. Šūnas uz Zemes parādījās aptuveni pirms 3,5 miljardiem gadu.
Mūsu laikos visus procesus, kas notiek ar dzīviem organismiem, pēta bioloģija. Šī zinātne nodarbojas ar daudzšūnu un vienšūnu apakšvalsti.
Vienšūnu organismi
Vienšūnu nosaka vienas šūnas klātbūtne organismā, kas veic visas dzīvībai svarīgās funkcijas. Plaši pazīstamā amēba un ciliātiskā kurpe ir primitīvas un vienlaikus arī senākās dzīvības formas,kas ir šīs sugas pārstāvji. Tās bija pirmās dzīvās būtnes, kas dzīvoja uz Zemes. Tas ietver arī tādas grupas kā sporozoāni, sarkodi un baktērijas. Tie visi ir mazi un lielākoties nav redzami ar neapbruņotu aci. Tos parasti iedala divās vispārīgās kategorijās: prokariotu un eikariotu.
Prokariotus pārstāv dažu sugu vienšūņi vai sēnes. Daži no viņiem dzīvo kolonijās, kur visi indivīdi ir vienādi. Viss dzīves process tiek veikts katrā atsevišķā šūnā, lai tā izdzīvotu.
Prokariotu organismiem nav ar membrānu saistītu kodolu un šūnu organellu. Parasti tās ir baktērijas un zilaļģes, piemēram, E. coli, salmonellas, nostociji utt.
Eukariotus veido virkne šūnu, kuru izdzīvošana ir atkarīga viena no otras. Viņiem ir kodols un citas organellas, kas atdalītas ar membrānām. Tie galvenokārt ir ūdens parazīti vai sēnītes un aļģes.
Visi šo grupu pārstāvji atšķiras pēc lieluma. Mazākā baktērija ir tikai 300 nanometrus gara. Vienšūnu organismiem parasti ir īpašas karogs vai skropstas, kas ir iesaistītas to kustībā. Viņiem ir vienkāršs korpuss ar izteiktām pamata iezīmēm. Uzturs, kā likums, notiek pārtikas uzsūkšanās (fagocitozes) procesā un tiek uzglabāts īpašās šūnas organellās.
Vienšūnu dzīvības forma uz Zemes ir dominējusi miljardiem gadu. Tomēr evolūcija no vienkāršākajiem uz sarežģītākiem indivīdiem ir mainījusi visu ainavu, jo tā ir novedusi pie bioloģiski attīstītu attiecību rašanās. Turklāt jaunu sugu parādīšanās izraisīja veidošanosjauna vide ar daudzveidīgu ekoloģisko mijiedarbību.
Daudzšūnu organismi
Daudzšūnu apakšvalsts galvenā īpašība ir liela šūnu skaita klātbūtne vienā indivīdā. Tie ir savienoti kopā, tādējādi izveidojot pilnīgi jaunu organizāciju, kas sastāv no daudzām atvasinātām daļām. Lielāko daļu no tiem var redzēt bez īpašiem instrumentiem. Augi, zivis, putni un dzīvnieki iznāk no viena būra. Visas radības, kas iekļautas daudzšūnu apakšvalstī, atjauno jaunus indivīdus no embrijiem, kas veidojas no divām pretējām gametām.
Jebkura indivīda vai visa organisma daļa, ko nosaka liels skaits komponentu, ir sarežģīta, augsti attīstīta struktūra. Daudzšūnu organismu apakšvalstī klasifikācija skaidri nodala funkcijas, kurās katra atsevišķa daļiņa veic savu uzdevumu. Viņi iesaistās dzīvībai svarīgos procesos, tādējādi atbalstot visa organisma pastāvēšanu.
Subkingdom Multicellular latīņu valodā izklausās pēc Metazoa. Lai izveidotu sarežģītu organismu, šūnas ir jāidentificē un jāpievieno citiem. Atsevišķi ar neapbruņotu aci var redzēt tikai aptuveni duci vienšūņu. Atlikušie gandrīz divi miljoni redzamo indivīdu ir daudzšūnu.
Daudzšūnu dzīvnieki tiek radīti, apvienojot indivīdus, veidojot kolonijas, pavedienus vai agregāciju. Pluricellular attīstījās neatkarīgi, piemēram, Volvox un daži karogu zaļumiaļģes.
Daudzšūnu, tas ir, tās agrīno primitīvo sugu, apakšvalsts pazīme bija kaulu, čaulu un citu cietu ķermeņa daļu trūkums. Tāpēc viņu pēdas līdz mūsdienām nav saglabājušās. Izņēmums ir sūkļi, kas joprojām dzīvo jūrās un okeānos. Iespējams, ka to atliekas ir atrastas dažos senos klintīs, piemēram, Grypania spiralis, kuras fosilijas tika atrastas vecākajos melnā slānekļa slāņos, kas datēti ar agrīno proterozoja laikmetu.
Tālāk esošajā tabulā daudzšūnu apakšvalsts ir parādīta visā tās daudzveidībā.
Sarežģītas attiecības radās vienšūņu evolūcijas rezultātā un šūnu spējas dalīties grupās un audu un orgānu sakārtošanas rezultātā. Ir daudzas teorijas, kas izskaidro mehānismus, ar kuriem vienšūnu organismi varēja attīstīties.
Radīšanās teorijas
Šodien ir trīs galvenās daudzšūnu apakškaraļvalsts rašanās teorijas. Sincitiālās teorijas kopsavilkumu, lai neiedziļinātos detaļās, var aprakstīt dažos vārdos. Tās būtība slēpjas faktā, ka primitīvs organisms, kura šūnās bija vairāki kodoli, galu galā varēja atdalīt katru no tiem ar iekšējo membrānu. Piemēram, vairākos kodolos ir pelējuma sēne, kā arī ciliātiskā kurpe, kas apstiprina šo teoriju. Tomēr zinātnei nepietiek ar vairākiem kodoliem. Lai apstiprinātu teoriju par to daudzveidību, ir nepieciešama vizuāla pārveide par labi attīstītu vienkāršākā eikariota dzīvnieku.
Koloniju teorija saka, ka simbioze, kas sastāv no dažādiem vienas sugas organismiem, izraisīja to izmaiņas un ideālāku radījumu parādīšanos. Hekels ir pirmais zinātnieks, kurš iepazīstināja ar šo teoriju 1874. gadā. Organizācijas sarežģītība rodas tāpēc, ka šūnas turas kopā, nevis sadalās. Šīs teorijas piemērus var redzēt tādos vienšūņu metazoos kā zaļās aļģes, ko sauc par eudorīnu vai volvax. Tās veido kolonijas, kurās ir līdz 50 000 šūnu atkarībā no sugas.
Koloniju teorija piedāvā dažādu vienas sugas organismu saplūšanu. Šīs teorijas priekšrocība ir tāda, ka ir novērots, ka pārtikas trūkuma laikā amēbas sakrājas kolonijā, kas kā vienība pārvietojas uz jaunu vietu. Dažas no šīm amēbām nedaudz atšķiras.
Simbiozes teorija liecina, ka pirmā būtne no daudzšūnu apakšvalsts parādījās atšķirīgu primitīvu radījumu kopienas dēļ, kas veica dažādus uzdevumus. Šādas attiecības pastāv, piemēram, starp klaunu zivīm un jūras anemonēm vai vīnogulājiem, kas parazitē kokos džungļos.
Tomēr šīs teorijas problēma ir tāda, ka nav zināms, kā dažādu indivīdu DNS var iekļaut vienā genomā.
Piemēram, mitohondriji un hloroplasti var būt endosimbionti (organismi organismā). Tas notiek ārkārtīgi reti, un pat tad endosimbiontu genomi saglabā atšķirības savā starpā. Viņi atsevišķi sinhronizē savu DNS saimnieksugas mitozes laikā.
Divi vai trīs simbiotiskiķērpju veidojošajiem indivīdiem, lai gan tie ir atkarīgi viens no otra, lai izdzīvotu, tiem ir jāvairojas atsevišķi un pēc tam jākombinē, lai atkal izveidotu vienu organismu.
Citas teorijas, kas ņem vērā arī daudzšūnu apakšvalsts rašanos:
- GK-PID teorija. Apmēram pirms 800 miljoniem gadu nelielas ģenētiskas izmaiņas vienā molekulā, ko sauc par GK-PID, varēja ļaut indivīdiem pāriet no vienas šūnas uz sarežģītāku struktūru.
- Vīrusu loma. Nesen tika atzīts, ka gēniem, kas aizgūti no vīrusiem, ir izšķiroša nozīme audu, orgānu sadalīšanā un pat seksuālajā reprodukcijā, olšūnu un spermas saplūšanā. Tika atrasts pirmais sincitīna-1 proteīns, kas tika pārnests no vīrusa uz cilvēku. Tas atrodas starpšūnu membrānās, kas atdala placentu un smadzenes. Otrais proteīns tika identificēts 2007. gadā un nosaukts par EFF1. Tas palīdz veidot nematožu apaļtārpu ādu un ir daļa no visas FF proteīnu saimes. Dr. Fēlikss Rejs no Pasteur institūta Parīzē izveidoja EFF1 struktūras 3D izkārtojumu un parādīja, ka tas ir tas, kas saista daļiņas kopā. Šī pieredze apstiprina faktu, ka visi zināmie mazāko daļiņu saplūšanas gadījumi molekulās ir vīrusu izcelsmes. Tas arī liek domāt, ka vīrusi bija ļoti svarīgi iekšējo struktūru saziņai, un bez tiem daudzšūnu sūkļu tipa apakšvalsts kolonija nebūtu bijusi iespējama.
Visas šīs teorijas, tāpat kā daudzas citas, ko turpina piedāvāt slaveni zinātnieki, ir ļoti interesantas. Tomēr neviens no viņiem nevar skaidri un nepārprotami atbildētuz jautājumu: kā tik milzīga sugu dažādība varēja rasties no vienas šūnas, kas radusies uz Zemes? Vai arī: kāpēc atsevišķi cilvēki nolēma apvienoties un sāka pastāvēt kopā?
Varbūt paies daži gadi, un jauni atklājumi varēs sniegt mums atbildes uz katru no šiem jautājumiem.
Orgāni un audi
Sarežģītiem organismiem ir tādas bioloģiskas funkcijas kā aizsardzība, cirkulācija, gremošana, elpošana un seksuālā vairošanās. Tos veic noteikti orgāni, piemēram, āda, sirds, kuņģis, plaušas un reproduktīvā sistēma. Tos veido daudz dažādu veidu šūnas, kas darbojas kopā, lai veiktu konkrētus uzdevumus.
Piemēram, sirds muskulī ir liels skaits mitohondriju. Tie ražo adenozīna trifosfātu, pateicoties kuram asinis nepārtraukti pārvietojas pa asinsrites sistēmu. No otras puses, ādas šūnās ir mazāk mitohondriju. Tā vietā tiem ir blīvi proteīni un tie ražo keratīnu, kas aizsargā mīkstos iekšējos audus no bojājumiem un ārējiem faktoriem.
Reproducēšana
Lai gan visi vienšūņi bez izņēmuma vairojas aseksuāli, daudzas daudzšūnu apakšvalsts dod priekšroku seksuālai reprodukcijai. Piemēram, cilvēki ir sarežģīta struktūra, kas izveidota, saplūstot divām atsevišķām šūnām, ko sauc par olšūnu un spermu. Vienas olšūnas saplūšana ar gametu (gametas ir īpašas dzimumšūnas, kas satur vienu hromosomu komplektu) spermatozoīdā izraisa zigotas veidošanos.
Zigota satur ģenētisku materiālugan spermu, gan olas. Tā sadalīšanās noved pie pilnīgi jauna, atsevišķa organisma attīstības. Šūnu attīstības un dalīšanās laikā saskaņā ar gēnos noteikto programmu tās sāk diferencēties grupās. Tas turpmāk ļaus viņiem veikt pilnīgi dažādas funkcijas, neskatoties uz to, ka tie ir ģenētiski identiski viens otram.
Tādējādi visi ķermeņa orgāni un audi, kas veido nervus, kaulus, muskuļus, cīpslas, asinis – tie visi radās no vienas zigotas, kas radās divu atsevišķu gametu saplūšanas rezultātā.
Metazoan priekšrocība
Daudzšūnu organismu apakšvalstij ir vairākas lielas priekšrocības, pateicoties kurām tie dominē uz mūsu planētas.
Tā kā sarežģītā iekšējā struktūra ļauj palielināt izmēru, tā palīdz arī attīstīt augstākas kārtas struktūras un audus ar vairākām funkcijām.
Lielajiem organismiem ir vislabākā aizsardzība pret plēsējiem. Viņiem ir arī lielāka mobilitāte, kas ļauj viņiem migrēt uz labākām dzīvesvietām.
Ir vēl viena neapstrīdama daudzšūnu apakšvalsts priekšrocība. Visām tās sugām raksturīga iezīme ir diezgan ilgs mūžs. Šūnas ķermenis ir pakļauts apkārtējai videi no visām pusēm, un jebkurš tā bojājums var izraisīt indivīda nāvi. Daudzšūnu organisms turpinās pastāvēt pat tad, ja viena šūna nomirst vai tiks bojāta. Priekšrocība ir arī DNS dublēšanās. Daļiņu sadalījums organismā ļauj ātrāk augt un atjaunot bojātās vietasaudumi.
Sadalīšanas laikā jauna šūna kopē veco, kas ļauj saglabāt labvēlīgas īpašības nākamajās paaudzēs, kā arī laika gaitā tās uzlabot. Citiem vārdiem sakot, dublēšanās ļauj saglabāt un pielāgot pazīmes, kas uzlabos organisma izdzīvošanu vai piemērotību, jo īpaši dzīvnieku valstībā, daudzšūnu organismu apakšvalstī.
Daudzšūnu organismu trūkumi
Sarežģītiem organismiem ir arī trūkumi. Piemēram, viņi ir uzņēmīgi pret dažādām slimībām, kas izriet no to sarežģītā bioloģiskā sastāva un funkcijām. Gluži pretēji, vienšūņiem nav pietiekami attīstītas orgānu sistēmas. Tas nozīmē, ka viņu risks saslimt ar bīstamām slimībām ir samazināts līdz minimumam.
Ir svarīgi atzīmēt, ka atšķirībā no daudzšūnu organismiem primitīviem indivīdiem ir iespēja vairoties aseksuāli. Tas viņiem palīdz netērēt resursus un enerģiju partnera meklēšanai un seksuālām aktivitātēm.
Vienkāršākajiem organismiem ir arī spēja uzņemt enerģiju difūzijas vai osmozes ceļā. Tas viņus atbrīvo no nepieciešamības pārvietoties, lai atrastu pārtiku. Gandrīz jebkas var būt potenciāls barības avots vienšūnas būtnei.
Mugurkaulnieki un bezmugurkaulnieki
Nr.
Bezmugurkaulniekiem nav cieta skeleta, savukārt hordātiem ir labi attīstīts iekšējais skrimšļa skelets, kauls un augsti attīstītas smadzenes, ko aizsargā galvaskauss. Mugurkaulniekitiem ir labi attīstīti maņu orgāni, elpošanas sistēma ar žaunām vai plaušām un attīstīta nervu sistēma, kas tos vēl vairāk atšķir no primitīvākiem līdziniekiem.
Abu veidu dzīvnieki dzīvo dažādos biotopos, bet hordati, pateicoties attīstītai nervu sistēmai, var pielāgoties gan zemei, gan jūrai, gan gaisam. Tomēr bezmugurkaulnieki ir sastopami arī plašā diapazonā, sākot no mežiem un tuksnešiem līdz alām un jūras gultnes dubļiem.
Līdz šim ir identificēti gandrīz divi miljoni daudzšūnu bezmugurkaulnieku apakšvalsts sugu. Šie divi miljoni veido aptuveni 98% no visas dzīvās būtnes, tas ir, 98 no 100 pasaulē dzīvojošo organismu sugām ir bezmugurkaulnieki. Cilvēki pieder hordātu ģimenei.
Mugurkaulniekus iedala zivīs, abiniekos, rāpuļos, putnos un zīdītājiem. Dzīvnieki bez mugurkauliem pārstāv tādus kā posmkājus, adatādaiņus, tārpus, koelenterātus un mīkstmiešus.
Viena no lielākajām atšķirībām starp šīm sugām ir to lielums. Bezmugurkaulnieki, piemēram, kukaiņi vai koelenterāti, ir mazi un lēni, jo tiem nevar attīstīties lieli ķermeņi un spēcīgi muskuļi. Ir daži izņēmumi, piemēram, kalmāri, kuru garums var sasniegt 15 metrus. Mugurkaulniekiem ir universāla atbalsta sistēma, un tāpēc tie var attīstīties ātrāk un kļūt lielāki nekā bezmugurkaulnieki.
Akordiem ir arī augsti attīstīta nervu sistēma. Izmantojot specializētu savienojumu starp nervu šķiedrām, viņi var ļoti ātri reaģēt uz izmaiņām savā vidē, kas viņiem dodneapšaubāma priekšrocība.
Salīdzinot ar mugurkaulniekiem, lielākā daļa dzīvnieku bez mugurkauliem izmanto vienkāršu nervu sistēmu un uzvedas gandrīz pilnībā instinktīvi. Šī sistēma lielāko daļu laika darbojas labi, lai gan šīs radības bieži vien nespēj mācīties no savām kļūdām. Izņēmums ir astoņkāji un to tuvi radinieki, kas tiek uzskatīti par vienu no saprātīgākajiem dzīvniekiem bezmugurkaulnieku pasaulē.
Visiem akordiem, kā zināms, ir mugurkauls. Tomēr daudzšūnu bezmugurkaulnieku apakšvalsts iezīme ir līdzība ar viņu radiniekiem. Tas slēpjas apstāklī, ka noteiktā dzīves posmā mugurkaulniekiem ir arī elastīgs atbalsta stienis, notohords, kas vēlāk kļūst par mugurkaulu. Pirmā dzīvība attīstījās kā atsevišķas šūnas ūdenī. Bezmugurkaulnieki bija sākotnējā saikne citu organismu evolūcijā. To pakāpeniskās izmaiņas izraisīja sarežģītu radījumu parādīšanos ar labi attīstītu skeletu.
Celiakija
Šodien ir aptuveni vienpadsmit tūkstoši koelenterātu sugu. Šie ir vieni no vecākajiem kompleksajiem dzīvniekiem, kas parādījās uz zemes. Mazāko koelenterātu nevar redzēt bez mikroskopa, un lielākās zināmās medūzas diametrs ir 2,5 metri.
Tātad, aplūkosim tuvāk daudzšūnu organismu apakšvalsti, zarnu tipu. Biotopu galveno īpašību aprakstu var noteikt pēc ūdens vai jūras vides klātbūtnes. Viņi dzīvo atsevišķi vai kolonijās, kas varbrīvi pārvietoties vai dzīvot vienā vietā.
Koelenterātu ķermeņa formu sauc par "maisu". Mute savienojas ar aklo maisiņu, ko sauc par "kuņģa-asinsvadu dobumu". Šis maisiņš darbojas gremošanas, gāzu apmaiņas procesā un darbojas kā hidrostatiskais skelets. Viena atvere kalpo gan kā mute, gan kā tūpļa. Taustekļi ir garas, dobas struktūras, ko izmanto ēdiena pārvietošanai un uztveršanai. Visiem koelenterātiem ir taustekļi, kas pārklāti ar piesūcekņiem. Tie ir aprīkoti ar īpašām šūnām - nemocistām, kas var ievadīt toksīnus savā laupī. Piesūcekņi ļauj notvert arī lielus laupījumus, kurus dzīvnieki ievieto mutē, ievelkot taustekļus. Nematocistas ir atbildīgas par apdegumiem, ko dažas medūzas nodara cilvēkiem.
Apakšvalsts dzīvnieki ir daudzšūnu, piemēram, koelenterāti, tiem ir gan intracelulāra, gan ārpusšūnu gremošana. Elpošana notiek ar vienkāršu difūziju. Viņiem ir nervu tīkls, kas stiepjas visā ķermenī.
Daudzām formām ir polimorfisms, tas ir, dažādi gēni, kuros kolonijā atrodas dažāda veida radības dažādām funkcijām. Šīs personas sauc par zooīdiem. Reprodukciju var saukt par nejaušu (ārēju pumpuru veidošanos) vai seksuālu (gamētu veidošanos).
Piemēram, medūzas ražo olas un spermu un pēc tam izlaiž tos ūdenī. Kad olšūna tiek apaugļota, tā attīstās par brīvi peldošu skropstu kāpuru, ko sauc par planlu.
Tipiski daudzšūnu tipa koelenterātu apakšvalsts piemēri ir hidras,obēlija, portugāļu laiva, buru laiva, aurēlija medūza, galvas medūza, jūras anemones, koraļļi, jūras pildspalva, gorgonijas utt.
Augi
Apakšvalsts daudzšūnu augi ir eikariotu organismi, kas var baroties ar fotosintēzi. Aļģes sākotnēji tika uzskatītas par augiem, bet tagad tās tiek klasificētas kā protisti, īpaša grupa, kas ir izslēgta no visām zināmajām sugām. Mūsdienu augu definīcija attiecas uz organismiem, kas galvenokārt dzīvo uz sauszemes (un dažreiz arī ūdenī).
Vēl viena augu īpatnība ir zaļais pigments – hlorofils. To izmanto, lai absorbētu saules enerģiju fotosintēzes laikā.
Katram augam ir haploīdās un diploīdās fāzes, kas raksturo tā dzīves ciklu. To sauc par paaudžu maiņu, jo visas fāzes tajā ir daudzšūnu.
Alternatīvās paaudzes ir sporofītu paaudze un gametofītu paaudze. Gametofītu fāzē veidojas gametas. Haploīdās gametas saplūst, veidojot zigotu, ko sauc par diploīdu šūnu, jo tai ir pilns hromosomu komplekts. No turienes izaug diploīdi sporofītu paaudzes indivīdi.
Sporofīti iziet cauri meiozes (dalīšanās) fāzei un veido haploīdas sporas.
Tātad, daudzšūnu apakšvalsti var īsi raksturot kā galveno dzīvo būtņu grupu, kas apdzīvo Zemi. Tie ietver visus, kam ir vairākas šūnas, kas atšķiras pēc struktūras un funkcijas un ir apvienotas vienāorganisms. Vienkāršākie no daudzšūnu organismiem ir koelenterāti, un vissarežģītākais un attīstītākais dzīvnieks uz planētas ir cilvēks.
