Wszystkie żywe organizmy są podzielone na podkrólestwa wielokomórkowych i jednokomórkowych stworzeń. Te ostatnie są pojedynczą komórką i należą do najprostszych, podczas gdy rośliny i zwierzęta to te struktury, w których na przestrzeni wieków rozwinęła się bardziej złożona organizacja. Liczba komórek różni się w zależności od odmiany, do której należy dana osoba. Większość z nich jest tak mała, że można je zobaczyć tylko pod mikroskopem. Komórki pojawiły się na Ziemi około 3,5 miliarda lat temu.
W naszych czasach wszystkie procesy zachodzące w żywych organizmach są badane przez biologię. To ta nauka zajmuje się podkrólestwem wielokomórkowym i jednokomórkowym.
Organizmy jednokomórkowe
Jednokomórkowość jest określana przez obecność w ciele pojedynczej komórki, która spełnia wszystkie funkcje życiowe. Dobrze znana ameba i trzewik orzęskowy to prymitywne, a zarazem najstarsze formy życia,które są członkami tego gatunku. Byli pierwszymi żywymi istotami, które żyły na Ziemi. Obejmuje to również grupy takie jak sporozoany, sarcodes i bakterie. Wszystkie są małe i w większości niewidoczne gołym okiem. Zazwyczaj dzieli się je na dwie ogólne kategorie: prokariotyczne i eukariotyczne.
Prokariota są reprezentowane przez pierwotniaki lub grzyby niektórych gatunków. Niektóre z nich żyją w koloniach, gdzie wszystkie osobniki są takie same. Cały proces życia odbywa się w każdej pojedynczej komórce, aby mogła przetrwać.
Organizmy prokariotyczne nie mają jąder i organelli komórkowych związanych z błoną. Są to zazwyczaj bakterie i sinice, takie jak E. coli, salmonella, nostoki itp.
Eukariota składają się z szeregu komórek, które są od siebie zależne w celu przeżycia. Mają jądro i inne organelle oddzielone błonami. Są to głównie pasożyty wodne lub grzyby i glony.
Wszyscy przedstawiciele tych grup różnią się wielkością. Najmniejsza bakteria ma tylko 300 nanometrów długości. Organizmy jednokomórkowe zwykle mają specjalne wici lub rzęski, które biorą udział w ich poruszaniu się. Mają prosty korpus z wyraźnymi podstawowymi cechami. Odżywianie z reguły zachodzi w procesie wchłaniania (fagocytozy) pokarmu i jest przechowywane w specjalnych organellach komórki.
Jednokomórkowe zdominowały formy życia na Ziemi od miliardów lat. Jednak ewolucja od najprostszych do bardziej złożonych osobników zmieniła cały krajobraz, ponieważ doprowadziła do pojawienia się biologicznie zaawansowanych związków. Ponadto pojawienie się nowych gatunków doprowadziło do powstanianowe środowisko z różnorodnymi interakcjami ekologicznymi.
Organizmy wielokomórkowe
Główną cechą wielokomórkowego podkrólestwa jest obecność dużej liczby komórek w jednym osobniku. Są one ze sobą spięte, tworząc tym samym zupełnie nową organizację, która składa się z wielu części pochodnych. Większość z nich można zobaczyć bez specjalnych instrumentów. Rośliny, ryby, ptaki i zwierzęta wychodzą z jednej klatki. Wszystkie stworzenia zawarte w wielokomórkowym subkrólestwie regenerują nowe osobniki z embrionów utworzonych z dwóch przeciwstawnych gamet.
Każda część jednostki lub całego organizmu, która jest zdeterminowana przez dużą liczbę składników, jest złożoną, wysoko rozwiniętą strukturą. W podkrólestwie organizmów wielokomórkowych klasyfikacja wyraźnie oddziela funkcje, w których każda z poszczególnych cząstek spełnia swoje zadanie. Angażują się w procesy życiowe, wspierając w ten sposób egzystencję całego organizmu.
Subkingdom Multicellular po łacinie brzmi jak Metazoa. Aby utworzyć złożony organizm, komórki muszą zostać zidentyfikowane i połączone z innymi. Tylko kilkanaście pierwotniaków można zobaczyć pojedynczo gołym okiem. Pozostałe prawie dwa miliony widocznych osobników to osoby wielokomórkowe.
Zwierzęta wielokomórkowe są tworzone przez łączenie osobników poprzez tworzenie kolonii, włókien lub agregację. Wielokomórkowa ewoluowała niezależnie, jak Volvox i niektóre wiciowceglony.
Oznaką podkrólestwa wielokomórkowego, to znaczy jego wczesnych prymitywnych gatunków, był brak kości, muszli i innych twardych części ciała. Dlatego ich ślady nie zachowały się do dziś. Wyjątkiem są gąbki, które wciąż żyją w morzach i oceanach. Być może ich szczątki znajdują się w niektórych starożytnych skałach, takich jak Grypania spiralis, której skamieniałości znaleziono w najstarszych warstwach czarnych łupków, datowanych na wczesną erę proterozoiku.
W poniższej tabeli wielokomórkowe podkrólestwo jest przedstawione w całej jego różnorodności.
Złożone relacje powstały w wyniku ewolucji pierwotniaków i pojawienia się zdolności komórek do dzielenia się na grupy oraz organizowania tkanek i narządów. Istnieje wiele teorii wyjaśniających mechanizmy, dzięki którym organizmy jednokomórkowe mogły ewoluować.
Teorie powstawania
Dzisiaj istnieją trzy główne teorie powstania wielokomórkowego podkrólestwa. Podsumowanie teorii syncytium, aby nie wchodzić w szczegóły, można opisać w kilku słowach. Jego istota polega na tym, że prymitywny organizm, który miał w swoich komórkach kilka jąder, mógł w końcu oddzielić każde z nich wewnętrzną błoną. Na przykład kilka jąder zawiera grzyb pleśniowy, a także but rzęskowy, co potwierdza tę teorię. Jednak posiadanie wielu jąder to za mało dla nauki. Aby potwierdzić teorię ich wielości, konieczna jest wizualna transformacja w dobrze rozwinięte zwierzę najprostszego eukariota.
Teoria kolonii mówi, że symbioza, składająca się z różnych organizmów tego samego gatunku, doprowadziła do ich zmiany i pojawienia się doskonalszych stworzeń. Haeckel jest pierwszym naukowcem, który przedstawił tę teorię w 1874 roku. Złożoność organizacji pojawia się, ponieważ komórki pozostają razem, a nie są rozdzielane podczas podziału. Przykłady tej teorii można zaobserwować u takich pierwotniaków metazoa jak zielone glony zwane eudorina lub volvax. Tworzą kolonie liczące do 50 000 komórek w zależności od gatunku.
Teoria kolonii proponuje połączenie różnych organizmów tego samego gatunku. Zaletą tej teorii jest to, że zaobserwowano, że podczas niedoborów żywności ameby grupują się w kolonię, która jako jednostka przemieszcza się w nowe miejsce. Niektóre z tych ameb są nieco inne.
Teoria symbiozy sugeruje, że pierwsze stworzenie z wielokomórkowego podkrólestwa pojawiło się dzięki społeczności niepodobnych do siebie prymitywnych stworzeń, które wykonywały różne zadania. Takie relacje występują na przykład między błazenkiem a ukwiałami lub pnączami, które pasożytują na drzewach w dżungli.
Jednak problem z tą teorią polega na tym, że nie wiadomo, w jaki sposób DNA różnych osób może być zawarte w jednym genomie.
Na przykład mitochondria i chloroplasty mogą być endosymbiontami (organizmami w ciele). Zdarza się to niezwykle rzadko i nawet wtedy genomy endosymbiontów zachowują między sobą różnice. Oddzielnie synchronizują swoje DNA podczas mitozy gatunku gospodarza.
Dwa lub trzy symbiotyczneosobniki tworzące porosty, choć zależne od siebie w celu przetrwania, muszą rozmnażać się oddzielnie, a następnie ponownie połączyć się, tworząc ponownie jeden organizm.
Inne teorie, które również uwzględniają pojawienie się wielokomórkowego podkrólestwa:
- Teoria GK-PID. Około 800 milionów lat temu niewielka zmiana genetyczna w pojedynczej cząsteczce zwanej GK-PID mogła umożliwić osobom przejście z pojedynczej komórki do bardziej złożonej struktury.
- Rola wirusów. Niedawno odkryto, że geny zapożyczone z wirusów odgrywają kluczową rolę w podziale tkanek, narządów, a nawet w rozmnażaniu płciowym, w fuzji jaja i nasienia. Znaleziono pierwsze białko syncytin-1, które zostało przeniesione z wirusa na człowieka. Znajduje się w błonach międzykomórkowych, które oddzielają łożysko i mózg. Drugie białko zostało zidentyfikowane w 2007 roku i nazwane EFF1. Pomaga formować skórę nicieni i jest częścią całej rodziny białek FF. Dr Felix Rey z Instytutu Pasteura w Paryżu zbudował trójwymiarowy układ struktury EFF1 i wykazał, że to ona wiąże ze sobą cząsteczki. Doświadczenie to potwierdza fakt, że wszystkie znane fuzje najmniejszych cząstek w molekuły są pochodzenia wirusowego. Sugeruje to również, że wirusy były niezbędne do komunikacji struktur wewnętrznych, a bez nich kolonia podkrólestwa wielokomórkowego typu gąbki nie byłaby możliwa.
Wszystkie te teorie, podobnie jak wiele innych, które nadal proponują znani naukowcy, są bardzo interesujące. Jednak żaden z nich nie może jednoznacznie i jednoznacznie odpowiedziećna pytanie: w jaki sposób tak ogromna różnorodność gatunków mogła pochodzić z jednej komórki, która powstała na Ziemi? Albo: dlaczego pojedyncze osoby zdecydowały się zjednoczyć i zaczęły istnieć razem?
Może minie kilka lat, a nowe odkrycia będą w stanie dać nam odpowiedzi na każde z tych pytań.
Narządy i tkanki
Złożone organizmy pełnią funkcje biologiczne, takie jak ochrona, krążenie, trawienie, oddychanie i rozmnażanie płciowe. Wykonują je niektóre narządy, takie jak skóra, serce, żołądek, płuca i układ rozrodczy. Składają się z wielu różnych typów komórek, które współpracują ze sobą, aby wykonywać określone zadania.
Na przykład mięsień sercowy ma dużą liczbę mitochondriów. Wytwarzają adenozynotrójfosforan, dzięki czemu krew w sposób ciągły przepływa przez układ krążenia. Z drugiej strony komórki skóry mają mniej mitochondriów. Zamiast tego mają gęste białka i produkują keratynę, która chroni miękkie tkanki wewnętrzne przed uszkodzeniem i czynnikami zewnętrznymi.
Reprodukcja
Podczas gdy wszystkie bez wyjątku pierwotniaki rozmnażają się bezpłciowo, wiele z wielokomórkowych podkrólestw preferuje rozmnażanie płciowe. Na przykład ludzie są złożoną strukturą stworzoną przez fuzję dwóch pojedynczych komórek zwanych jajkiem i plemnikiem. Fuzja jednej komórki jajowej z gametą (gamety to specjalne komórki płciowe zawierające jeden zestaw chromosomów) plemnika prowadzi do powstania zygoty.
Zygota zawiera materiał genetycznyzarówno plemniki, jak i komórki jajowe. Jego podział prowadzi do powstania zupełnie nowego, odrębnego organizmu. Podczas rozwoju i podziału komórek, zgodnie z programem zapisanym w genach, zaczynają się one różnicować w grupy. To dodatkowo pozwoli im pełnić zupełnie inne funkcje, mimo że są genetycznie identyczne.
Tak więc wszystkie narządy i tkanki ciała, które tworzą nerwy, kości, mięśnie, ścięgna, krew - wszystkie powstały z jednej zygoty, która powstała w wyniku fuzji dwóch pojedynczych gamet.
Przewaga metazoa
Istnieje kilka głównych zalet subkrólestwa organizmów wielokomórkowych, dzięki którym dominują one na naszej planecie.
Ponieważ złożona struktura wewnętrzna pozwala na zwiększenie rozmiaru, pomaga również rozwijać struktury wyższego rzędu i tkanki o wielu funkcjach.
Duże organizmy mają najlepszą ochronę przed drapieżnikami. Mają też większą mobilność, co pozwala im migrować do lepszych miejsc do życia.
Jest jeszcze jedna niezaprzeczalna zaleta wielokomórkowego podkrólestwa. Wspólną cechą wszystkich jego gatunków jest dość długa żywotność. Ciało komórki jest narażone na działanie środowiska ze wszystkich stron, a jakiekolwiek jego uszkodzenie może doprowadzić do śmierci osobnika. Organizm wielokomórkowy będzie nadal istnieć, nawet jeśli jedna komórka umrze lub zostanie uszkodzona. Zaletą jest również duplikacja DNA. Podział cząsteczek w organizmie umożliwia szybszy wzrost i naprawę uszkodzonychtkaniny.
Podczas podziału nowa komórka kopiuje starą, co pozwala zachować korzystne cechy w kolejnych pokoleniach, a także z czasem je ulepszać. Innymi słowy, duplikacja pozwala na zachowanie i adaptację cech, które poprawią przetrwanie lub sprawność organizmu, zwłaszcza w królestwie zwierząt, podkrólestwie organizmów wielokomórkowych.
Wady organizmów wielokomórkowych
Złożone organizmy mają również wady. Na przykład są podatne na różne choroby wynikające z ich złożonego składu biologicznego i funkcji. W pierwotniakach, przeciwnie, nie ma wystarczająco rozwiniętych układów narządów. Oznacza to, że ich ryzyko niebezpiecznych chorób jest zminimalizowane.
Ważne jest, aby pamiętać, że w przeciwieństwie do organizmów wielokomórkowych, prymitywne osobniki mają zdolność rozmnażania się bezpłciowo. To pomaga im nie marnować zasobów i energii na znalezienie partnera i aktywności seksualne.
Najprostsze organizmy mają również zdolność pobierania energii przez dyfuzję lub osmozę. To uwalnia je od konieczności przemieszczania się w poszukiwaniu pożywienia. Prawie wszystko może być potencjalnym źródłem pożywienia dla stworzenia jednokomórkowego.
Kręgowce i bezkręgowce
Bez wyjątku klasyfikacja dzieli wszystkie wielokomórkowe stworzenia należące do podkrólestwa na dwa typy: kręgowce (strunowaty) i bezkręgowce.
Bezkręgowce nie mają solidnego szkieletu, podczas gdy strunowce mają dobrze rozwinięty wewnętrzny szkielet złożony z chrząstek, kości i wysoko rozwinięty mózg chroniony przez czaszkę. Kręgowcemają dobrze rozwinięte narządy zmysłów, układ oddechowy ze skrzelami lub płucami oraz rozwinięty układ nerwowy, co dodatkowo odróżnia je od ich bardziej prymitywnych odpowiedników.
Oba typy zwierząt żyją w różnych środowiskach, ale strunowce dzięki rozwiniętemu układowi nerwowemu mogą przystosować się do lądu, morza i powietrza. Jednak bezkręgowce występują również w szerokim zakresie, od lasów i pustyń po jaskinie i błoto na dnie morskim.
Do tej pory zidentyfikowano prawie dwa miliony gatunków podkrólestwa wielokomórkowych bezkręgowców. Te dwa miliony stanowią około 98% wszystkich żywych istot, czyli 98 na 100 gatunków organizmów żyjących na świecie to bezkręgowce. Ludzie należą do rodziny strunowców.
Kręgowce dzielą się na ryby, płazy, gady, ptaki i ssaki. Zwierzęta bez kręgosłupa reprezentują takie typy jak stawonogi, szkarłupnie, robaki, koelenteraty i mięczaki.
Jedną z największych różnic między tymi gatunkami jest ich wielkość. Bezkręgowce, takie jak owady czy koelenteraty, są małe i powolne, ponieważ nie mogą rozwinąć dużych ciał i silnych mięśni. Istnieje kilka wyjątków, takich jak kałamarnica, która może osiągnąć 15 metrów długości. Kręgowce mają uniwersalny system wsparcia, dzięki czemu mogą rozwijać się szybciej i stać się większymi niż bezkręgowce.
Strunowce mają również wysoko rozwinięty układ nerwowy. Za pomocą wyspecjalizowanego połączenia między włóknami nerwowymi mogą bardzo szybko reagować na zmiany w swoim otoczeniu, co daje imzdecydowana zaleta.
W porównaniu z kręgowcami większość zwierząt bez kręgosłupa używa prostego układu nerwowego i zachowuje się niemal całkowicie instynktownie. Ten system działa dobrze przez większość czasu, chociaż te stworzenia często nie są w stanie uczyć się na swoich błędach. Wyjątkiem są ośmiornice i ich bliscy krewni, uważane za jedne z najbardziej inteligentnych zwierząt w świecie bezkręgowców.
Wszystkie akordy, jak wiemy, mają kręgosłup. Jednak cechą podkrólestwa bezkręgowców wielokomórkowych jest podobieństwo do ich krewnych. Polega ona na tym, że na pewnym etapie życia kręgowce mają również elastyczny pręt podporowy, strunę grzbietową, która później staje się kręgosłupem. Pierwsze życie rozwinęło się jako pojedyncze komórki w wodzie. Bezkręgowce były początkowym ogniwem ewolucji innych organizmów. Ich stopniowe zmiany doprowadziły do powstania skomplikowanych stworzeń z dobrze rozwiniętym szkieletem.
Celiaki
Obecnie istnieje około jedenastu tysięcy gatunków koelenteratów. To jedne z najstarszych złożonych zwierząt, jakie pojawiły się na ziemi. Najmniejszej z koelenteratów nie można zobaczyć bez mikroskopu, a największa znana meduza ma średnicę 2,5 metra.
Przyjrzyjmy się więc bliżej podkrólestwu organizmów wielokomórkowych, typu jelitowego. Opis głównych cech siedlisk może wynikać z obecności środowiska wodnego lub morskiego. Żyją samotnie lub w koloniach, które mogą:poruszaj się swobodnie lub mieszkaj w jednym miejscu.
Kształt ciała koelenteratów nazywany jest „torbą”. Usta łączą się ze ślepym workiem zwanym „jamą żołądkowo-naczyniową”. Worek ten działa w procesie trawienia, wymiany gazowej i pełni funkcję szkieletu hydrostatycznego. Pojedynczy otwór służy zarówno jako usta, jak i odbyt. Macki są długimi, pustymi strukturami używanymi do poruszania i chwytania żywności. Wszystkie koelenteraty mają macki pokryte przyssawkami. Wyposażone są w specjalne komórki - nemocysty, które potrafią wstrzykiwać toksyny swojej ofierze. Przyssawki umożliwiają również chwytanie dużej zdobyczy, którą zwierzęta wkładają do pysków, cofając swoje macki. Nematocysty są odpowiedzialne za oparzenia, jakie niektóre meduzy zadają ludziom.
Zwierzęta podkrólestwa są wielokomórkowe, takie jak koelenteraty, mają zarówno trawienie wewnątrzkomórkowe, jak i zewnątrzkomórkowe. Oddychanie następuje przez prostą dyfuzję. Mają sieć nerwów, które rozciągają się w całym ciele.
Wiele form wykazuje polimorfizm, to znaczy różnorodność genów, w których różne typy stworzeń są obecne w kolonii dla różnych funkcji. Te osobniki nazywane są zooidami. Rozmnażanie można nazwać przypadkowym (pączkowanie zewnętrzne) lub płciowym (tworzenie gamet).
Meduzy, na przykład, produkują jaja i plemniki, a następnie wypuszczają je do wody. Po zapłodnieniu jajeczko rozwija się w swobodnie pływającą, rzęskową larwę zwaną planlą.
Typowymi przykładami podkrólestwa wielokomórkowego typu koelenteraty są hydry,obelia, łódź portugalska, żaglówka, meduza aurelia, meduza głowa, ukwiały, koralowce, pióra morskie, gorgonie itp.
Rośliny
W subkrólestwie Rośliny wielokomórkowe to organizmy eukariotyczne, które mogą żywić się fotosyntezą. Algi były pierwotnie uważane za rośliny, ale teraz są klasyfikowane jako protisty, specjalna grupa, która jest wykluczona ze wszystkich znanych gatunków. Współczesna definicja roślin odnosi się do organizmów żyjących głównie na lądzie (a czasem w wodzie).
Inną charakterystyczną cechą roślin jest zielony pigment - chlorofil. Służy do pochłaniania energii słonecznej podczas fotosyntezy.
Każda roślina ma fazy haploidalne i diploidalne, które charakteryzują jej cykl życiowy. Nazywa się to naprzemiennością pokoleń, ponieważ wszystkie jej fazy są wielokomórkowe.
Pokolenia alternatywne to pokolenie sporofitów i pokolenie gametofitów. W fazie gametofitu powstają gamety. Haploidalne gamety łączą się, tworząc zygotę, zwaną komórką diploidalną, ponieważ ma kompletny zestaw chromosomów. Stamtąd wyrastają diploidalne osobniki pokolenia sporofitów.
Sporofity przechodzą fazę mejozy (podziału) i tworzą haploidalne zarodniki.
Tak więc wielokomórkowe podkrólestwo można krótko opisać jako główną grupę żywych istot zamieszkujących Ziemię. Należą do nich każdy, kto ma wiele komórek, różniących się strukturą i funkcją oraz połączonych w jednąorganizm. Najprostszymi organizmami wielokomórkowymi są koelenteraty, a najbardziej złożonym i rozwiniętym zwierzęciem na planecie jest człowiek.
