МНОГОКЛЕТОЧНЫЕ ОРГАНИЗМЫ: ХАРАКТЕРИСТИКИ, ФУНКЦИИ И ПРИМЕРЫ - БИОЛОГИЯ - 2025

Многоклеточный организм представляет собой живое существо состоит из нескольких ячеек. Также часто используется термин многоклеточный. Органические существа, которые нас окружают и за которыми мы можем наблюдать невооруженным глазом, многоклеточны.

Наиболее примечательной характеристикой этой группы организмов является уровень структурной организации, которым они обладают. Клетки, как правило, специализируются на выполнении очень специфических функций и группируются в ткани. По мере того, как мы усложняемся, ткани образуют органы, а органы образуют системы.

Животные - многоклеточные существа. Источник: pixabay.com

Эта концепция противоположна концепции одноклеточных организмов, которые состоят из одной клетки. К этой группе относятся, среди прочего, бактерии, археи, простейшие. В этой большой группе организмы должны сосредоточить все основные жизненные функции (питание, размножение, обмен веществ и т. Д.) В одной клетке.

Происхождение и эволюция

Многоклеточность эволюционировала в различных линиях эукариот, что привело к появлению растений, грибов и животных. Согласно имеющимся данным, многоклеточные цианобактерии возникли на ранней стадии эволюции, а впоследствии другие многоклеточные формы появились независимо в разных эволюционных линиях.

Очевидно, что переход от одноклеточного к многоклеточному образованию происходил на ранних этапах эволюции и неоднократно. По этим причинам логично предположить, что многоклеточность представляет собой сильные селективные преимущества для органических существ. Позже мы подробно обсудим преимущества многоклеточности.

Чтобы получить этот феномен, должно было возникнуть несколько теоретических предположений: адгезии между соседними клетками, коммуникация, кооперация и специализация между ними.

Предшественники многоклеточных организмов

Подсчитано, что многоклеточные организмы произошли от своих одноклеточных предков около 1,7 миллиарда лет назад. В ходе этого наследственного события некоторые одноклеточные эукариотические организмы сформировали разновидности многоклеточных агрегатов, которые, по-видимому, представляют собой эволюционный переход от организмов клетки к многоклеточным.

Сегодня мы наблюдаем живые организмы, которые демонстрируют такую ​​структуру кластеров. Например, зеленые водоросли рода Volvox объединяются со своими сверстниками, образуя колонию. Считается, что должен был существовать предшественник, подобный Volvox, который возник сегодня на заводах.

Увеличение специализации каждой клетки может привести к тому, что колония станет настоящим многоклеточным организмом. Однако для объяснения происхождения одноклеточных организмов можно применить и другой взгляд. Чтобы объяснить оба способа, мы будем использовать два примера из существующих видов.

Вольвокаканы

Эта группа организмов состоит из конфигураций клеток. Например, организм рода Gonium состоит из плоской «пластинки», содержащей от 4 до 16 клеток, каждая со своим жгутиком. Род Pandorina, в свою очередь, представляет собой сферу из 16 клеток. Таким образом, мы находим несколько примеров, когда количество ячеек увеличивается.

Есть роды, которые демонстрируют интересный образец дифференциации: каждая клетка в колонии играет «роль», как и в организме. В частности, соматические клетки делятся от половых клеток.

Диктиостелиум

Другой пример многоклеточного устройства у одноклеточных организмов обнаружен в роде Dictyostelium. Жизненный цикл этого организма включает половую и бесполую фазы.

Во время бесполого цикла одиночная амеба развивается на гниющих бревнах, питается бактериями и размножается путем бинарного деления. Во времена нехватки пищи значительное количество этих амеб сливается в слизистое тело, способное перемещаться в темноте и влажной среде.

Оба примера живых видов могут быть возможным показателем того, как возникла многоклеточность в древние времена.

Преимущества многоклеточности

Стадо слонов в Серенгети

Клетки - основная единица жизни, и более крупные организмы часто появляются как совокупность этих единиц, а не как одна увеличивающаяся в размере клетка.

Это правда, что природа экспериментировала с относительно большими одноклеточными формами, такими как одноклеточные водоросли, но эти случаи редки и очень редки.

Одноклеточные организмы добились успеха в эволюционной истории живых существ. Они составляют более половины от общей массы живых организмов и успешно колонизировали самые экстремальные условия. Однако каковы преимущества многоклеточного тела?

Оптимальная площадь поверхности

Почему большой организм состоит из маленьких клеток лучше, чем большая клетка? Ответ на этот вопрос связан с площадью поверхности.

Поверхность клетки должна быть способна опосредовать обмен молекулами изнутри клетки во внешнюю среду. При разделении клеточной массы на мелкие единицы доступная площадь поверхности для метаболической активности увеличивается.

Невозможно поддерживать оптимальное соотношение поверхности к массе, просто увеличивая размер одной ячейки. По этой причине многоклеточность является адаптивной чертой, которая позволяет организмам увеличиваться в размерах.

специализация

С биохимической точки зрения многие одноклеточные организмы универсальны и способны синтезировать практически любую молекулу, начиная с очень простых питательных веществ.

Напротив, клетки многоклеточного организма специализированы для выполнения ряда функций, и эти организмы обладают более высокой степенью сложности. Такая специализация позволяет выполнять функцию более эффективно - по сравнению с клеткой, которая должна выполнять все основные жизненно важные функции.

Кроме того, если «часть» организма поражена или умирает, это не приводит к смерти всего человека.

Колонизация ниш

Многоклеточные организмы лучше приспособлены к жизни в определенных средах, которые были бы полностью недоступны для одноклеточных форм.

Самый необычный набор приспособлений включает те, которые позволили колонизировать землю. В то время как одноклеточные организмы живут в основном в водной среде, многоклеточные формы сумели колонизировать землю, воздух и океаны.

разнообразие

Одним из последствий того, что они состоят из более чем одной клетки, является возможность представить себя в разных «формах» или морфологиях. По этой причине многоклеточность приводит к большему разнообразию органических существ.

В этой группе живых существ мы находим миллионы форм, специализированных систем органов и моделей поведения. Это обширное разнообразие увеличивает количество типов окружающей среды, которые организмы способны использовать.

Возьмем, к примеру, членистоногих. Эта группа представляет собой огромное разнообразие форм, которым удалось колонизировать практически все среды обитания.

характеристики

Жуки - это существа с миллионами клеток. Источник: flickr.com

организация

Многоклеточные организмы характеризуются прежде всего иерархической организацией своих структурных элементов. Кроме того, у них есть эмбриональное развитие, жизненные циклы и сложные физиологические процессы.

Таким образом, живая материя представляет собой разные уровни организации, где, поднимаясь с одного уровня на другой, мы обнаруживаем нечто качественно иное, и оно обладает свойствами, которых не было на предыдущем уровне. Более высокие уровни организации содержат все нижние. Таким образом, каждый уровень является составной частью более высокого порядка.

Дифференциация клеток

Типы клеток, из которых состоят многоклеточные существа, отличаются друг от друга, поскольку они синтезируют и накапливают различные типы РНК и белковых молекул.

Они делают это без изменения генетического материала, то есть последовательности ДНК. Независимо от того, насколько разные клетки у одного человека, у них одинаковая ДНК.

Это явление было доказано благодаря серии классических экспериментов, в которых ядро ​​полностью развитой клетки лягушки вводят в яйцеклетку, ядро ​​которой было удалено. Новое ядро ​​способно направлять процесс развития, и в результате получается нормальный головастик.

Подобные эксперименты были проведены на растительных организмах и млекопитающих, и были получены те же выводы.

У людей, например, мы находим более 200 типов клеток с уникальными характеристиками с точки зрения их структуры, функции и метаболизма. Все эти клетки происходят из одной клетки после оплодотворения.

Образование ткани

Многоклеточные организмы состоят из клеток, но они не сгруппированы случайным образом для образования однородной массы. Напротив, клетки имеют тенденцию к специализации, то есть они выполняют определенную функцию в организме.

Клетки, которые похожи друг на друга, сгруппированы вместе на более высоком уровне сложности, называемом тканями. Клетки удерживаются вместе с помощью специальных белков и межклеточных соединений, которые обеспечивают связь между цитоплазмами соседних клеток.

Ткани животных

У более сложных животных мы находим ряд тканей, которые классифицируются в зависимости от выполняемой ими функции и клеточной морфологии их компонентов: мышечная, эпителиальная, соединительная или соединительная и нервная ткань.

Мышечная ткань состоит из сократительных клеток, которые способны преобразовывать химическую энергию в механическую и связаны с функциями подвижности. Они подразделяются на скелетные, гладкие и сердечные мышцы.

Эпителиальная ткань отвечает за выстилку органов и полостей. Они также входят в паренхиму многих органов.

Соединительная ткань - самый разнородный тип, и ее основная функция - сцепление различных тканей, составляющих органы.

Наконец, нервная ткань отвечает за восприятие внутренних или внешних раздражителей, которые получает организм, и за преобразование их в нервный импульс.

Ткани многоклеточных животных обычно устроены аналогичным образом. Однако морские или пористые губки, которые считаются простейшими многоклеточными животными, имеют очень специфическую схему.

Тело губки - это набор клеток, встроенных во внеклеточный матрикс. Поддержка исходит от серии крошечных (игольчатых) спикул и белков.

Ткани в растениях

У растений клетки сгруппированы в ткани, которые выполняют определенную функцию. Их особенность заключается в том, что существует только один тип ткани, в которой клетки могут активно делиться, и это меристематическая ткань. Остальные ткани называют взрослыми, и они утратили способность делиться.

Они классифицируются как защитные ткани, которые, как следует из названия, несут ответственность за защиту тела от высыхания и любого механического износа. Это подразделяется на эпидермальную и пробковую ткань.

Основные ткани или паренхима составляют большую часть тела растительного организма и заполняют внутреннюю часть тканей. В этой группе мы находим ассимилирующую паренхиму, богатую хлоропластами; к резервной паренхиме, типичной для плодов, корней и стеблей, а также к проводимости солей, воды и выработанного сока.

Формирование органа

На более высоком уровне сложности мы находим органы. Один или несколько типов тканей связаны, чтобы дать начало органу. Например, сердце и печень животных; и листья и стебли растений.

Системное обучение

На следующем уровне у нас есть группировка органов. Эти структуры сгруппированы в системы для управления конкретными функциями и скоординированной работы. Среди наиболее известных систем органов - пищеварительная система, нервная система и кровеносная система.

Формирование организма

Группируя системы органов вместе, мы получаем дискретный и независимый организм. Наборы органов способны выполнять все жизненно важные функции, рост и развитие, чтобы поддерживать организм в живых.

Жизненно важные функции

Жизненная функция органических существ включает процессы питания, взаимодействия и воспроизводства. Многоклеточные организмы демонстрируют очень разнородные процессы в рамках своих жизненных функций.

Что касается питания, мы можем разделить живые существа на автотрофов и гетеротрофов. Растения автотрофны, поскольку они могут добывать себе пищу посредством фотосинтеза. Между тем, животные и грибы должны активно добывать себе пищу, поэтому они гетеротрофы.

Репродукция тоже очень разнообразна. У растений и животных есть виды, способные к размножению половым или бесполым путем, либо к обоим репродуктивным модальностям.

Примеры

Лунная медуза. (Аурелия аурита). Автор: Alasdair flickr.com/photos/csakkarin

Наиболее известные многоклеточные организмы - это растения и животные. Любое живое существо, которое мы наблюдаем невооруженным глазом (без использования микроскопа), является многоклеточным организмом.

Млекопитающее, морская медуза, насекомое, дерево, кактус - все это примеры многоклеточных существ.

В группе грибов также есть многоклеточные варианты, такие как грибы, которые мы часто используем на кухне.

Ссылки

1. Купер, GM, и Хаусман, Р. Е. (2004). Клетка: молекулярный подход. Медицинская наклада.
2. Фурусава, К., и Канеко, К. (2002). Происхождение многоклеточных организмов как неизбежное следствие динамических систем. Анатомическая запись: официальное издание Американской ассоциации анатомов, 268 (3), 327-342.
3. Гилберт С.Ф. (2000). Биология развития. Sinauer Associates.
4. Кайзер, Д. (2001). Построение многоклеточного организма. Ежегодный обзор генетики, 35 (1), 103-123.
5. Лодиш, Х., Берк, А., Зипурски, С.Л., Мацудаира, П., Балтимор, Д., и Дарнелл, Дж. (2013). Молекулярная клеточная биология. WH Freeman.
6. Michod, RE, Viossat, Y., Solari, CA, Hurand, M., & Nedelcu, AM (2006). Эволюция жизненного цикла и происхождение многоклеточности. Журнал теоретической биологии, 239 (2), 257-272.
7. Россленбройх, Б. (2014). О происхождении автономии: новый взгляд на основные переходы в эволюции. Springer Science & Business Media.