Minden élő szervezet többsejtű és egysejtű lények albirodalmára oszlik. Ez utóbbiak egysejtűek és a legegyszerűbbek közé tartoznak, míg a növények és állatok azok a struktúrák, amelyekben az évszázadok során bonyolultabb szervezet alakult ki. A sejtek száma attól függően változik, hogy az egyed melyik fajtához tartozik. A legtöbb olyan kicsi, hogy csak mikroszkóp alatt látható. A sejtek körülbelül 3,5 milliárd éve jelentek meg a Földön.
A mi korunkban az élő szervezetekben végbemenő összes folyamatot a biológia tanulmányozza. Ez a tudomány foglalkozik a többsejtűek és egysejtűek albirodalmával.
Egysejtű szervezetek
Az egysejtűséget egyetlen sejt jelenléte határozza meg, amely minden létfontosságú funkciót ellát. A jól ismert amőba és a csillós cipő primitív és egyben az élet legrégebbi formái.amelyek ennek a fajnak a tagjai. Ők voltak az első élőlények, akik a Földön éltek. Ide tartoznak az olyan csoportok is, mint a sporozoák, a szarkódok és a baktériumok. Mindegyik kicsi, és szabad szemmel többnyire láthatatlan. Általában két általános kategóriába sorolják őket: prokarióta és eukarióta.
A prokariótákat egyes fajok protozoái vagy gombái képviselik. Néhányuk kolóniákban él, ahol minden egyed egyforma. Az élet teljes folyamata minden egyes sejtben lezajlik annak érdekében, hogy túlélje.
A prokarióta szervezeteknek nincs membránhoz kötött magja és sejtszervecskéi. Ezek általában baktériumok és cianobaktériumok, például E. coli, szalmonella, nostocs stb.
Az eukarióták egy sor sejtből állnak, amelyek túlélése egymástól függ. Magjuk és más, membránokkal elválasztott organellumjuk van. Ezek többnyire vízi paraziták vagy gombák és algák.
E csoportok minden képviselője eltérő méretű. A legkisebb baktérium mindössze 300 nanométer hosszú. Az egysejtű szervezeteknek általában speciális flagellák vagy csillók vannak, amelyek részt vesznek a mozgásukban. Egyszerű testük van, kifejezett alapvető jellemzőkkel. A táplálkozás általában az élelmiszer felszívódásának (fagocitózisának) folyamatában megy végbe, és a sejt speciális organellumában raktározódik.
Az egysejtűek évmilliárdok óta uralják a Föld életformáját. Az evolúció azonban a legegyszerűbb egyedektől a bonyolultabb egyedek felé megváltoztatta az egész tájat, mivel biológiailag fejlett kapcsolatok kialakulásához vezetett. Emellett új fajok megjelenése vezetett a kialakulásáhozúj környezet változatos ökológiai kölcsönhatásokkal.
Többsejtű élőlények
A többsejtű albirodalom fő jellemzője az, hogy egy egyedben nagyszámú sejt található. Össze vannak rögzítve, így egy teljesen új szervezet jön létre, amely sok származtatott részből áll. Legtöbbjük speciális műszerek nélkül is látható. A növények, halak, madarak és állatok egyetlen ketrecből jönnek ki. A többsejtű albirodalomba tartozó összes lény új egyedeket hoz létre két ellentétes ivarsejtből képződő embriókból.
Az egyén vagy az egész szervezet bármely része, amelyet nagyszámú összetevő határoz meg, összetett, magasan fejlett szerkezet. A többsejtű élőlények albirodalmában az osztályozás egyértelműen elkülöníti azokat a funkciókat, amelyekben az egyes részecskék ellátják a feladatukat. Létfontosságú folyamatokban vesznek részt, így támogatják az egész szervezet létezését.
Subkingdom Multicellular latinul úgy hangzik, mint a Metazoa. Egy összetett szervezet kialakításához a sejteket azonosítani kell, és másokhoz kell kapcsolódni. Csak körülbelül egy tucat protozoon látható szabad szemmel egyenként. A fennmaradó közel kétmillió látható egyed többsejtű.
A többsejtű állatok az egyedek egyesítésével jönnek létre kolóniák, filamentumok vagy halmozódás útján. A többsejtűek egymástól függetlenül fejlődtek ki, mint a Volvox és néhány zászlós zöldalgák.
A többsejtűek, vagyis korai primitív fajai albirodalmának jele a csontok, héjak és más kemény testrészek hiánya volt. Ezért nyomaik a mai napig nem maradtak fenn. Kivételt képeznek a szivacsok, amelyek még mindig a tengerekben és óceánokban élnek. Lehetséges, hogy maradványaikat néhány ősi kőzetben találják meg, például a Grypania spiralisban, amelynek kövületeit a korai proterozoikum korszakból származó feketepala legrégebbi rétegeiben találták meg.
Az alábbi táblázatban a többsejtű albirodalom a maga teljes változatosságában látható.
Bonyolult kapcsolatok jöttek létre a protozoonok evolúciója, valamint a sejtek csoportokra osztódási és szövetek és szervek szerveződési képességének megjelenése következtében. Számos elmélet magyarázza azokat a mechanizmusokat, amelyek révén az egysejtű szervezetek kialakulhattak.
A felbukkanás elméletei
Ma három fő elmélet létezik a többsejtű albirodalom kialakulásáról. A szincitiális elmélet összefoglalása, hogy ne menjünk bele a részletekbe, néhány szóban leírható. Lényege abban rejlik, hogy egy primitív szervezet, amelynek sejtjében több mag is volt, végül mindegyiket belső membránnal elválaszthatja. Például számos sejtmag tartalmaz penészgombát, valamint egy csillós cipőt, ami megerősíti ezt az elméletet. A tudomány számára azonban nem elegendő a több mag. Sokféleségük elméletének megerősítéséhez a legegyszerűbb eukarióta jól fejlett állattá történő vizuális átalakulása szükséges.
A kolóniaelmélet azt mondja, hogy az azonos fajhoz tartozó különböző organizmusokból álló szimbiózis ezek megváltozásához és tökéletesebb lények megjelenéséhez vezetett. Haeckel az első tudós, aki 1874-ben bemutatta ezt az elméletet. A szerveződés bonyolultsága abból adódik, hogy a sejtek egyben maradnak, nem pedig szétválnak az osztódás során. Erre az elméletre példákat láthatunk az olyan protozoon metazoáknál, mint az eudorina vagy volvax nevű zöldalgák. A fajtól függően akár 50 000 sejtet is tartalmazó kolóniákat alkotnak.
A kolóniaelmélet ugyanazon fajhoz tartozó különböző organizmusok fúzióját javasolja. Ennek az elméletnek az az előnye, hogy megfigyelték, hogy táplálékhiány idején az amőbák kolóniává csoportosulnak, amely egységként költözik új helyre. Néhány ilyen amőba kissé eltér egymástól.
A szimbiózis elmélet azt sugallja, hogy az első lény a többsejtű albirodalomból a különböző primitív lények közösségének köszönhetően jelent meg, amelyek különböző feladatokat láttak el. Ilyen kapcsolatok vannak például a bohóchal és a tengeri kökörcsin vagy szőlő között, amelyek a dzsungel fáin élősködnek.
A probléma azonban ezzel az elmélettel az, hogy nem ismert, hogy a különböző egyedek DNS-e hogyan kerülhet be egyetlen genomba.
Például a mitokondriumok és a kloroplasztiszok lehetnek endoszimbionták (szervezetek a testben). Ez rendkívül ritkán fordul elő, és az endoszimbionták genomja még akkor is megtartja a különbségeket egymás között. Külön szinkronizálják DNS-üket a gazdafaj mitózisa során.
Két vagy három szimbiotikusa zuzmót alkotó egyedeknek, bár túlélésükben egymástól függenek, külön kell szaporodniuk, majd újra kombinálódniuk, hogy ismét egyetlen szervezetet alkossanak.
Más elméletek, amelyek a többsejtű albirodalom kialakulását is figyelembe veszik:
- GK-PID elmélet. Körülbelül 800 millió évvel ezelőtt egyetlen molekulában, az úgynevezett GK-PID-ben bekövetkezett enyhe genetikai változás lehetővé tette az egyének számára, hogy egyetlen sejtből egy bonyolultabb struktúrába lépjenek.
- A vírusok szerepe. Nemrég felismerték, hogy a vírusoktól kölcsönzött gének döntő szerepet játszanak a szövetek, szervek osztódásában, sőt az ivaros szaporodásban, a petesejt és a spermium fúziójában is. Megtalálták az első syncytin-1 fehérjét, amely vírusról emberre terjedt. A méhlepényt és az agyat elválasztó intercelluláris membránokban található. A második fehérjét 2007-ben azonosították, és az EFF1 nevet kapta. Segít a fonálférgek bőrének kialakításában, és a teljes FF fehérjecsalád része. Dr. Felix Rey, a párizsi Pasteur Institut munkatársa megépítette az EFF1 szerkezet 3D-s elrendezését, és megmutatta, hogy ez köti össze a részecskéket. Ez a tapasztalat megerősíti azt a tényt, hogy a legkisebb részecskék összes ismert fúziója molekulákká vírus eredetű. Azt is sugallja, hogy a vírusok létfontosságúak voltak a belső struktúrák kommunikációjában, és nélkülük nem jöhetett volna létre a többsejtű szivacstípus albirodalom kolóniája.
Ezek az elméletek, mint sok más, amit a híres tudósok továbbra is kínálnak, nagyon érdekesek. Azonban egyikük sem tud egyértelműen és egyértelműen válaszolnia kérdésre: hogyan jöhetett létre ilyen hatalmas fajok sokfélesége egyetlen sejtből, amely a Földről származik? Vagy: miért döntöttek úgy az egyedülálló egyének, hogy egyesülnek és együtt kezdenek létezni?
Talán eltelik néhány év, és az új felfedezések választ adhatnak majd ezekre a kérdésekre.
Szervek és szövetek
Az összetett organizmusoknak olyan biológiai funkcióik vannak, mint a védelem, a keringés, az emésztés, a légzés és a szexuális szaporodás. Bizonyos szervek, például a bőr, a szív, a gyomor, a tüdő és a reproduktív rendszer végzik. Számos különböző típusú cellából állnak, amelyek együttműködve bizonyos feladatokat hajtanak végre.
Például a szívizomban nagyszámú mitokondrium található. Adenozin-trifoszfátot termelnek, melynek köszönhetően a vér folyamatosan mozog a keringési rendszerben. A bőrsejtekben viszont kevesebb a mitokondrium. Ehelyett sűrű fehérjékkel rendelkeznek, és keratint termelnek, amely megvédi a lágy belső szöveteket a sérülésektől és a külső tényezőktől.
Reprodukció
Míg az összes protozoa kivétel nélkül ivartalanul szaporodik, a többsejtű albirodalom közül sokan az ivaros szaporodást részesítik előnyben. Az ember például egy összetett szerkezet, amelyet két egyedi sejt, úgynevezett petesejt és spermium fúziója hoz létre. Egy petesejt fúziója a spermium ivarsejtjével (az ivarsejtek egy kromoszómakészletet tartalmazó speciális nemi sejtek) zigóta kialakulásához vezet.
A zigóta genetikai anyagot tartalmazspermiumokat és petesejteket egyaránt. Osztódása egy teljesen új, különálló szervezet kialakulásához vezet. A sejtek fejlődése és osztódása során a génekben lefektetett program szerint csoportokba kezdenek differenciálódni. Ez lehetővé teszi számukra, hogy teljesen különböző funkciókat hajtsanak végre, annak ellenére, hogy genetikailag azonosak egymással.
Így a test összes szerve és szövete, amely idegeket, csontokat, izmokat, inakat, vért képez – mind egy zigótából keletkezett, amely két egyetlen ivarsejt összeolvadása következtében jelent meg.
Metazoan előny
A többsejtű élőlények albirodalmának számos jelentős előnye van, amelyeknek köszönhetően ezek uralják bolygónkat.
Mivel az összetett belső szerkezet lehetővé teszi a méretnövelést, segíti a magasabb rendű struktúrák és többféle funkciójú szövetek kialakulását is.
A nagy szervezetek rendelkeznek a legjobb védekezéssel a ragadozók ellen. Emellett nagyobb a mobilitásuk, ami lehetővé teszi számukra, hogy jobb lakóhelyekre vándoroljanak.
Van még egy vitathatatlan előnye a többsejtű albirodalomnak. Valamennyi fajának közös jellemzője a meglehetősen hosszú élettartam. A sejttest minden oldalról ki van téve a környezetnek, és minden károsodása az egyed halálához vezethet. A többsejtű szervezet akkor is fennmarad, ha az egyik sejt elpusztul vagy megsérül. A DNS megkettőzése szintén előny. A részecskék testen belüli megoszlása lehetővé teszi a sérültek gyorsabb növekedését és helyreállításátszövetek.
Osztásakor egy új cella másolja a régit, ami lehetővé teszi a kedvező tulajdonságok elmentését a következő generációk számára, illetve azok idővel történő javítását. Más szavakkal, a megkettőzés lehetővé teszi olyan tulajdonságok megtartását és adaptálását, amelyek javítják egy organizmus túlélését vagy alkalmasságát, különösen az állatvilágban, a többsejtű szervezetek albirodalmában.
A többsejtű élőlények hátrányai
Az összetett szervezeteknek vannak hátrányai is. Például érzékenyek a különféle betegségekre, amelyek összetett biológiai összetételükből és funkcióikból adódnak. A protozoonokban éppen ellenkezőleg, nincs elég fejlett szervrendszer. Ez azt jelenti, hogy minimálisra csökkentik a veszélyes betegségek kockázatát.
Fontos megjegyezni, hogy a többsejtű élőlényekkel ellentétben a primitív egyedek képesek ivartalanul szaporodni. Ez segít nekik, hogy ne pazarolják erőforrásaikat és energiáikat partnerkeresésre és szexuális tevékenységekre.
A legegyszerűbb élőlények is képesek diffúzió vagy ozmózis útján energiát felvenni. Ez megszabadítja őket attól, hogy élelmet keressenek, mozogjanak. Szinte bármi potenciális táplálékforrás lehet egy egysejtű lény számára.
Gerincesek és gerinctelenek
A besorolás kivétel nélkül az albirodalomban található összes többsejtű lényt két típusra osztja: gerincesekre (chordates) és gerinctelenekre.
A gerinctelenek nem rendelkeznek szilárd csontvázzal, míg a húrcsontoknak jól fejlett belső csontvázuk van, porcokból, csontokból és magasan fejlett agyvel, amelyet koponya véd. Gerincesekjól fejlett érzékszervekkel, kopoltyúkkal vagy tüdővel rendelkező légzőrendszerrel és fejlett idegrendszerrel rendelkeznek, ami még jobban megkülönbözteti őket primitívebb társaitól.
Mindkét állattípus más-más élőhelyen él, de a húrok a fejlett idegrendszernek köszönhetően képesek alkalmazkodni a szárazföldhöz, a tengerhez és a levegőhöz. Ugyanakkor a gerinctelenek is széles körben megtalálhatók, az erdőktől és sivatagoktól a barlangokig és a tengerfenéki iszapig.
Máig csaknem kétmillió faját azonosították a többsejtű gerinctelenek birodalmából. Ez a kétmillió az összes élőlény mintegy 98%-át teszi ki, vagyis a világon élő 100 organizmusfajból 98 gerinctelen. Az emberek a húrok családjába tartoznak.
A gerinceseket halakra, kétéltűekre, hüllőkre, madarakra és emlősökre osztják. A gerinc nélküli állatok olyan törzseket képviselnek, mint az ízeltlábúak, tüskésbőrűek, férgek, coelenterátumok és puhatestűek.
Az egyik legnagyobb különbség e fajok között a méretük. A gerinctelenek, például a rovarok vagy a coelenterates kicsik és lassúak, mert nem tudnak nagy testet és erős izmokat kialakítani. Van néhány kivétel, például a tintahal, amely elérheti a 15 métert is. A gerinceseknek univerzális támaszrendszerük van, ezért gyorsabban fejlődhetnek és nagyobbakká válhatnak, mint a gerinctelenek.
A akkordoknak is nagyon fejlett idegrendszerük van. Az idegrostok közötti speciális kapcsolat segítségével nagyon gyorsan tudnak reagálni környezetük változásaira, amihatározott előny.
A gerincesekhez képest a legtöbb gerinctelen állat egyszerű idegrendszert használ, és szinte teljesen ösztönösen viselkedik. Ez a rendszer legtöbbször jól működik, bár ezek a lények gyakran nem tudnak tanulni a hibáikból. Ez alól kivételt képeznek a polipok és közeli rokonaik, amelyek a gerinctelen világ legintelligensebb állatai közé tartoznak.
Minden akkordnak, mint tudjuk, van egy gerince. A többsejtű gerinctelenek alkirályságának sajátossága azonban a rokonaikkal való hasonlóság. Ez abban rejlik, hogy egy bizonyos életszakaszban a gerinceseknek is van egy rugalmas támasztóruda, a notochord, amely később gerincvé válik. Az első élet egyetlen sejtként alakult ki a vízben. A gerinctelenek voltak a kezdeti láncszem más élőlények evolúciójában. Fokozatos változásaik összetett, jól fejlett csontvázzal rendelkező lények megjelenéséhez vezettek.
Celiakia
Ma körülbelül tizenegyezer coelenterát-faj létezik. Ezek az egyik legrégebbi összetett állat, amely megjelent a Földön. A coelenterátumok legkisebbje nem látható mikroszkóp nélkül, a legnagyobb ismert medúza pedig 2,5 méter átmérőjű.
Tehát, nézzük meg közelebbről a többsejtű élőlények albirodalmát, a béltípust. Az élőhelyek főbb jellemzőinek leírását a vízi vagy tengeri környezet jelenléte határozhatja meg. Egyedül élnek, vagy kolóniákban, ahol megtehetikszabadon mozogni vagy egy helyen lakni.
A coelenterátumok testformáját "táskának" nevezik. A száj egy vakzsákhoz kapcsolódik, amelyet "gasztrovaszkuláris üregnek" neveznek. Ez a tasak az emésztés, a gázcsere folyamatában működik, és hidrosztatikus vázként működik. Az egyetlen nyílás szájként és végbélnyílásként is szolgál. A csápok hosszú, üreges szerkezetek, amelyeket élelmiszer mozgatására és elfogására használnak. Minden coelenterates csápja balekokkal van borítva. Speciális sejtekkel - nemocisztákkal - vannak felszerelve, amelyek mérgeket juttathatnak a zsákmányukba. A balekok lehetővé teszik a nagy zsákmány befogását is, amelyet az állatok a csápjuk visszahúzásával a szájukba helyeznek. A nematociszták felelősek az égési sérülésekért, amelyeket egyes medúza okoz az embereken.
A szubbirodalom állatai többsejtűek, mint például a koelenterátumok, mind intracelluláris, mind extracelluláris emésztéssel rendelkeznek. A légzés egyszerű diffúzióval történik. Ideghálózatuk van, amely az egész testre kiterjed.
Számos forma polimorfizmust mutat, azaz sokféle gént, amelyekben különböző típusú lények vannak jelen a kolóniában különböző funkciókra. Ezeket az egyedeket zooidoknak nevezik. A szaporodás nevezhető véletlenszerűnek (külső bimbózás) vagy ivarosnak (ivarsejtek képződése).
A medúzák például petéket és spermát termelnek, majd kiengedik a vízbe. Amikor egy tojást megtermékenyítenek, szabadon úszó, csillós lárvává fejlődik, úgynevezett planlává.
Tipikus példák a többsejtű típusú koelenterátok albirodalomra a hidrák,obelia, portugál hajó, vitorlás, aurelia medúza, fejmedúza, tengeri kökörcsin, korallok, tengeri toll, gorgoniák stb.
Növények
Az albirodalomban a többsejtű növények eukarióta szervezetek, amelyek képesek táplálkozni a fotoszintézissel. Az algákat eredetileg növényeknek tekintették, de mára a protisták közé sorolják őket, egy speciális csoportba, amelyet minden ismert fajból kizártak. A növények modern meghatározása olyan élőlényekre vonatkozik, amelyek elsősorban a szárazföldön (és néha a vízben) élnek.
A növények másik jellegzetessége a zöld pigment – a klorofill. A napenergia elnyelésére használják a fotoszintézis során.
Minden növénynek vannak haploid és diploid fázisai, amelyek jellemzik életciklusát. Nemzedékek váltakozásának nevezik, mivel minden fázis többsejtű.
Az alternatív generációk a sporofiták és a gametofiták nemzedékei. A gametofita fázisban ivarsejtek képződnek. A haploid ivarsejtek egyesülve zigótát alkotnak, amelyet diploid sejtnek neveznek, mivel teljes kromoszómakészlettel rendelkezik. Innen a sporofita nemzedék diploid egyedei nőnek.
A sporofiták a meiózis (osztódás) fázisán mennek keresztül, és haploid spórákat képeznek.
Tehát a többsejtű albirodalom röviden a Földön élő élőlények fő csoportjaként írható le. Ezek közé tartozik mindenki, akinek számos sejtje van, amelyek szerkezetükben és funkciójukban eltérőek, és egyetlen egységben vannak egyesítveszervezet. A legegyszerűbb többsejtű élőlények a koelenterátumok, a bolygó legösszetettebb és legfejlettebb állata pedig az ember.
