МНОГОКЛЕТЪЧНИ ОРГАНИЗМИ: ХАРАКТЕРИСТИКИ, ФУНКЦИИ И ПРИМЕРИ - БИОЛОГИЯ - 2025

А многоклетъчен организъм е едно живо същество, съставен от няколко клетки. Терминът многоклетъчен също се използва често. Органичните същества, които ни заобикалят и които можем да наблюдаваме с просто око, са многоклетъчни.

Най-забележимата характеристика на тази група организми е нивото на структурна организация, която притежават. Клетките са склонни да се специализират да изпълняват много специфични функции и са групирани в тъкани. С увеличаване на сложността тъканите образуват органи, а органите образуват системи.

Животните са многоклетъчни същества. Източник: pixabay.com

Концепцията е противоположна на тази на едноклетъчните организми, които са съставени от една клетка. Към тази група принадлежат бактериите, археите, протозоите и други. В тази голяма група организмите трябва да уплътнят всички основни функции за живот (хранене, размножаване, метаболизъм и др.) В една клетка.

Произход и еволюция

Многоклетъчността се е развила в различни родове еукариоти, което води до появата на растения, гъби и животни. Според доказателствата многоклетъчните цианобактерии възникват в началото на еволюцията и впоследствие други многоклетъчни форми се появяват независимо в различни еволюционни линии.

Както е очевидно, преминаването от едноклетъчна към многоклетъчна единица се е случило в началото на еволюцията и многократно. Поради тези причини е логично да се приеме, че многоклетъчността представлява силни селективни предимства за органичните същества. По-късно предимствата на това, че сте многоклетъчни ще бъдат обсъдени подробно.

За да се получи това явление, трябва да има няколко теоретични предположения: сраствания между съседните клетки, комуникация, сътрудничество и специализация между тях.

Предшественици на многоклетъчни организми

Изчислено е, че многоклетъчните организми са се развили от своите едноклетъчни предци преди около 1,7 милиарда години. В това събитие на предците някои едноклетъчни еукариотни организми образуват вид многоклетъчни агрегати, което изглежда еволюционен преход от организмите на клетка към многоклетъчните.

Днес наблюдаваме живи организми, които проявяват такъв модел на групиране. Например зелените водорасли от рода Volvox се асоциират с техните връстници, за да образуват колония. Смята се, че трябва да е имало предшественик, подобен на Volvox, който произхожда от днешните растения.

Увеличаването на специализацията на всяка клетка може да доведе колонията да бъде истински многоклетъчен организъм. Въпреки това може да се приложи и друго мнение за обяснение на произхода на едноклетъчните организми. За да обясним и двата начина, ще използваме два примера от настоящите видове.

Волвокацените

Тази група организми е съставена от клетъчни конфигурации. Например, организъм от рода Gonium се състои от плоска "чиния" от около 4 до 16 клетки, всяка със своя жълтеник. Родът Pandorina от своя страна представлява сфера от 16 клетки. Така намираме няколко примера, при които броят на клетките се увеличава.

Има родове, които проявяват интересен модел на диференциация: всяка клетка в колонията има „роля“, точно както се случва в организма. По-конкретно соматичните клетки се разделят от сексуалните клетки.

Dictyostelium

Друг пример за многоклетъчни аранжировки в едноклетъчните организми е открит в рода Dictyostelium. Жизненият цикъл на този организъм включва сексуална и асексуална фаза.

По време на асексуалния цикъл, самотна амеба се развива върху разлагащи се дървени трупи, захранва се с бактерии и се размножава чрез бинарно делене. Във времена на недостиг на храна значителен брой от тези амеби се слепват в стройно тяло, способно да се движи в тъмна и влажна среда.

И двата примера за живи видове биха могли да бъдат възможен индикатор за това как многоклетъчната е започнала в древни времена.

Предимства на това, че са многоклетъчни

Стадо слонове в Серенгети

Клетките са основната единица на живота и по-големите организми често се появяват като съвкупност от тези единици, а не като единична клетка, която се увеличава по размер.

Вярно е, че природата е експериментирала със сравнително големи едноклетъчни форми, като едноклетъчни морски водорасли, но тези случаи са редки и много случайни.

Едноклетъчните организми са били успешни в еволюционната история на живите същества. Те представляват повече от половината от общата маса живи организми и успешно са колонизирали най-екстремните среди. Какви са обаче предимствата на многоклетъчното тяло?

Оптимална повърхностна площ

Защо голям организъм, съставен от малки клетки, е по-добър от голям? Отговорът на този въпрос е свързан с повърхността.

Клетъчната повърхност трябва да може да медиира обмена на молекули от вътрешността на клетката към външната среда. С разделянето на клетъчната маса на малки единици, наличната повърхностна площ за метаболитна активност се увеличава.

Невъзможно е да се поддържа оптимално съотношение повърхност / маса, просто чрез увеличаване на размера на една клетка. Поради тази причина многоклетъчността е адаптивна черта, която позволява на организмите да се увеличават по размер.

специализация

От биохимична гледна точка много едноклетъчни организми са многостранни и са способни да синтезират почти всяка молекула, като се започне от много прости хранителни вещества.

За разлика от тях, клетките на многоклетъчен организъм са специализирани за редица функции и тези организми проявяват по-висока степен на сложност. Подобна специализация позволява функцията да се проявява по-ефективно - в сравнение с клетка, която трябва да изпълнява всички основни жизнени функции.

Освен това, ако една част от организма е засегната - или умре - това не се превръща в смърт на целия индивид.

Колонизация на ниши

Многоклетъчните организми са по-добре адаптирани към живота в определени среди, които биха били напълно недостъпни за едноклетъчните форми.

Най-необикновеният набор от адаптации включва тези, които позволиха колонизацията на земята. Докато едноклетъчните организми живеят предимно във водна среда, многоклетъчните форми успяват да колонизират сушата, въздуха и океаните.

разнообразие

Едно от последствията от съставянето на повече от една клетка е възможността да се представят в различни „форми“ или морфологии. Поради тази причина многоклетъчността се превръща в по-голямо разнообразие от органични същества.

В тази група живи същества откриваме милиони форми, специализирани системи на органи и модели на поведение. Това широко разнообразие увеличава типовете среди, които организмите са способни да експлоатират.

Вземете случая с членестоноги. Тази група представя огромно разнообразие от форми, които са успели да колонизират практически всички среди.

характеристики

Бръмбарите са същества с милиони клетки. Източник: flickr.com

организация

Многоклетъчните организми се характеризират предимно с представяне на йерархична организация на техните структурни елементи. Освен това те имат ембрионално развитие, жизнени цикли и сложни физиологични процеси.

По този начин живата материя представя различни нива на организация, където при изкачване от едно ниво на друго ние откриваме нещо качествено различно и то има свойства, които не са съществували на предишното ниво. По-високите нива на организация съдържат всички по-ниски. По този начин всяко ниво е компонент от по-висок ред.

Клетъчна диференциация

Видовете клетки, които изграждат многоклетъчни същества, са различни една от друга, тъй като те синтезират и натрупват различни видове РНК и протеинови молекули.

Те правят това, без да променят генетичния материал, тоест последователността на ДНК. Колкото и да са различни две клетки в един и същи индивид, те имат една и съща ДНК.

Това явление е доказано благодарение на поредица от класически експерименти, при които ядрото на напълно развита клетка на жаба се инжектира в яйцеклетка, чието ядро ​​е било отстранено. Новото ядро ​​е способно да ръководи процеса на развитие, а резултатът е нормална лъжичка.

Подобни експерименти са проведени и в растителни организми и при бозайници, като се получават същите заключения.

При хората например откриваме повече от 200 вида клетки с уникални характеристики по отношение на тяхната структура, функция и метаболизъм. Всички тези клетки се получават от една клетка, след оплождането.

Образуване на тъкан

Многоклетъчните организми са изградени от клетки, но те не са групирани на случаен принцип, за да образуват хомогенна маса. Напротив, клетките са склонни да се специализират, тоест изпълняват определена функция в организмите.

Клетките, които са подобни една на друга, се групират заедно на по-високо ниво на сложност, наречени тъкани. Клетките се държат заедно от специални протеини и клетъчни кръстовища, които осъществяват връзки между цитоплазмите на съседните клетки.

Тъкани при животни

При най-сложните животни откриваме серия тъкани, които се класифицират според функцията, която изпълняват и клетъчната морфология на техните компоненти в: мускулна, епителна, съединителна или съединителна и нервна тъкан.

Мускулната тъкан е изградена от контрактилни клетки, които успяват да трансформират химическата енергия в механична енергия и са свързани с мобилните функции. Те се класифицират в скелетни, гладки и сърдечни мускули.

Епителната тъкан е отговорна за лигавицата на органите и кухините. Те също са част от паренхима на много органи.

Съединителната тъкан е най-хетерогенен тип и нейната основна функция е сплотяването на различните тъкани, които съставляват органите.

И накрая, нервната тъкан е отговорна за оценката на вътрешните или външните стимули, които тялото получава и ги превежда в нервен импулс.

Метазоите обикновено имат тъканите си подредени по подобен начин. Въпреки това морските или порести гъби - които се считат за най-простите многоклетъчни животни - имат много конкретна схема.

Тялото на гъбата е набор от клетки, вградени в извънклетъчна матрица. Подкрепата идва от серия от малки (игловидни) спикули и протеини.

Тъкани в растенията

В растенията клетките се групират в тъкани, които изпълняват определена функция. Те имат особеността, че има само един вид тъкан, в който клетките могат активно да се делят, а това е меристематична тъкан. Останалите тъкани се наричат ​​възрастни и те са загубили способността да се делят.

Те са класифицирани като защитни тъкани, които, както подсказва името им, са отговорни за защитата на тялото от изсушаване и от всякакво механично износване. Това е класифицирано в епидермална и подостра тъкан.

Основните тъкани или паренхимът съставляват по-голямата част от тялото на растителния организъм и запълват вътрешността на тъканите. В тази група откриваме асимилиращия паренхим, богат на хлоропласти; до резервния паренхим, типичен за плодовете, корените и стъблата и провеждането на соли, вода и обработен сок.

Образуване на органи

При по-високо ниво на сложност откриваме органите. Един или повече видове тъкани са свързани, за да се създаде орган. Например сърцето и черният дроб на животните; и листата и стъблата на растенията.

Системно обучение

На следващото ниво имаме групирането на органи. Тези структури са групирани в системи, за да организират специфични функции и да работят координирано. Сред най-известните органи на организма имаме храносмилателната система, нервната система и кръвоносната система.

Формиране на организма

Като групираме органичните системи заедно, получаваме дискретен и независим организъм. Наборите от органи са способни да изпълняват всички жизненоважни функции, растеж и развитие, за да поддържат организма жив

Жизнени функции

Жизнената функция на органичните същества включва процесите на хранене, взаимодействие и възпроизводство. Многоклетъчните организми показват много разнородни процеси в жизнените си функции.

По отношение на храненето можем да разделим живите същества на автотрофи и хетеротрофи. Растенията са автотрофни, тъй като чрез фотосинтеза могат да получат собствена храна. Междувременно животните и гъбичките трябва активно да си набавят храната, така че те са хетеротрофи.

Възпроизвеждането също е много разнообразно. В растенията и животните има видове, способни да се размножават по полов или асексуален начин или да представят и двете репродуктивни модалности.

Примери

Лунна медуза. (Aurelia aurita). Автор: Alasdair flickr.com/photos/csakkarin

Най-видните многоклетъчни организми са растенията и животните. Всяко живо същество, което наблюдаваме с просто око (без да използваме микроскоп) са многоклетъчни организми.

Бозайник, морска медуза, насекомо, дърво, кактус - всичко това са примери за многоклетъчни същества.

В групата на гъбите има и многоклетъчни варианти, като гъбите, които често използваме в кухнята.

Препратки

1. Cooper, GM, & Hausman, RE (2004). Клетката: Молекулен подход. Медицинска наклада.
2. Furusawa, C., & Kaneko, K. (2002). Произход на многоклетъчни организми като неизбежна последица от динамичните системи. Анатомичният запис: Официална публикация на Американската асоциация на анатомистите, 268 (3), 327-342.
3. Gilbert SF (2000). Биология на развитието. Sinauer Associates.
4. Kaiser, D. (2001). Изграждане на многоклетъчен организъм. Годишен преглед на генетиката, 35 (1), 103-123.
5. Lodish, H., Berk, A., Zipursky, SL, Matsudaira, P., Baltimore, D., & Darnell, J. (2013). Молекулярно-клетъчна биология. КОЙ свободен.
6. Michod, RE, Viossat, Y., Solari, CA, Hurand, M., & Nedelcu, AM (2006). Еволюция на житейската история и произходът на многоклетъчността. Списание за теоретична биология, 239 (2), 257-272.
7. Rosslenbroich, B. (2014). Относно произхода на автономията: нов поглед върху основните преходи в еволюцията. Springer Science & Business Media.