Alle levende organismer er opdelt i underkongeriger af flercellede og encellede skabninger. Sidstnævnte er en enkelt celle og hører til de simpleste, mens planter og dyr er de strukturer, hvor en mere kompleks organisation har udviklet sig gennem århundreder. Antallet af celler varierer afhængigt af den sort, som individet tilhører. De fleste er så små, at de kun kan ses under et mikroskop. Celler dukkede op på Jorden for cirka 3,5 milliarder år siden.
I vores tid studeres alle de processer, der forekommer med levende organismer, af biologi. Det er denne videnskab, der beskæftiger sig med underriget af flercellede og encellede.
Encellede organismer
Unicellularitet bestemmes af tilstedeværelsen i kroppen af en enkelt celle, der udfører alle vitale funktioner. Den velkendte amøbe og ciliatskoen er primitive og samtidig de ældste livsformer,som er medlemmer af denne art. De var de første levende væsener, der levede på Jorden. Dette omfatter også grupper som sporozoer, sarkoder og bakterier. De er alle små og for det meste usynlige for det blotte øje. De er norm alt opdelt i to generelle kategorier: prokaryote og eukaryote.
Prokaryoter er repræsenteret af protozoer eller svampe fra nogle arter. Nogle af dem lever i kolonier, hvor alle individer er ens. Hele livets proces udføres i hver enkelt celle for at den kan overleve.
Prokaryote organismer har ikke membranbundne kerner og celleorganeller. Disse er norm alt bakterier og cyanobakterier såsom E. coli, salmonella, nostocs osv.
Eukaryoter består af en række celler, der er afhængige af hinanden for at overleve. De har en kerne og andre organeller adskilt af membraner. De er for det meste akvatiske parasitter eller svampe og alger.
Alle repræsentanter for disse grupper er forskellige i størrelse. Den mindste bakterie er kun 300 nanometer lang. Encellede organismer har norm alt specielle flageller eller cilia, der er involveret i deres bevægelse. De har en enkel krop med udt alte grundtræk. Ernæring forekommer som regel i processen med absorption (fagocytose) af mad og opbevares i særlige organeller i cellen.
Encellede har domineret livsformen på Jorden i milliarder af år. Udviklingen fra de enkleste til mere komplekse individer har dog ændret hele landskabet, da det har ført til fremkomsten af biologisk avancerede forhold. Derudover førte fremkomsten af nye arter til dannelsennyt miljø med forskelligartede økologiske interaktioner.
Flercellede organismer
Det vigtigste kendetegn ved det flercellede underrige er tilstedeværelsen af et stort antal celler i et individ. De er spændt sammen og skaber derved en helt ny organisation, som består af mange afledte dele. De fleste af dem kan ses uden særlige instrumenter. Planter, fisk, fugle og dyr kommer ud af et enkelt bur. Alle væsner, der er inkluderet i det flercellede underrige, regenererer nye individer fra embryoner, der er dannet af to modsatte kønsceller.
Enhver del af et individ eller en hel organisme, som er bestemt af et stort antal komponenter, er en kompleks, højt udviklet struktur. I underriget af flercellede organismer adskiller klassifikationen klart de funktioner, hvor hver af de enkelte partikler udfører sin opgave. De er engageret i vitale processer og understøtter således eksistensen af hele organismen.
Subkingdom Multicellular på latin lyder som Metazoa. For at danne en kompleks organisme skal celler identificeres og knyttes til andre. Kun omkring et dusin protozoer kan ses individuelt med det blotte øje. De resterende næsten to millioner synlige individer er flercellede.
Flercellede dyr skabes ved at kombinere individer gennem dannelsen af kolonier, filamenter eller aggregering. Flercellet udviklet sig uafhængigt, ligesom Volvox og nogle flagellære greensalger.
Et tegn på det flercellede underrige, det vil sige dets tidlige primitive arter, var fraværet af knogler, skaller og andre hårde dele af kroppen. Derfor har deres spor ikke overlevet den dag i dag. Undtagelserne er svampe, der stadig lever i havene og oceanerne. Måske findes deres rester i nogle gamle klipper, såsom Grypania spiralis, hvis fossiler blev fundet i de ældste lag af sort skifer, der dateres tilbage til den tidlige proterozoiske æra.
I nedenstående tabel er det flercellede underrige præsenteret i al dets mangfoldighed.
Komplekse relationer opstod som et resultat af udviklingen af protozoer og fremkomsten af cellers evne til at dele sig i grupper og organisere væv og organer. Der er mange teorier, der forklarer de mekanismer, hvorved encellede organismer kunne have udviklet sig.
Teorier om emergence
I dag er der tre hovedteorier om fremkomsten af det flercellede underrige. Et resumé af syncyti alteorien, for ikke at gå i detaljer, kan beskrives med få ord. Dens essens ligger i, at en primitiv organisme, som havde flere kerner i sine celler, til sidst kunne adskille hver af dem med en indre membran. For eksempel indeholder flere kerner en skimmelsvamp samt en ciliatsko, hvilket bekræfter denne teori. Men at have flere kerner er ikke nok for videnskaben. For at bekræfte teorien om deres mangfoldighed er en visuel transformation til et veludviklet dyr af den simpleste eukaryot nødvendig.
Kolonieteori siger, at symbiose, bestående af forskellige organismer af samme art, førte til deres forandring og fremkomsten af mere perfekte skabninger. Haeckel er den første videnskabsmand, der præsenterede denne teori i 1874. Kompleksiteten i organisationen opstår, fordi celler forbliver sammen, snarere end at blive trukket fra hinanden under deling. Eksempler på denne teori kan ses i sådanne protozoiske metazoer som grønne alger kaldet eudorina eller volvax. De danner kolonier, der tæller op til 50.000 celler afhængigt af arten.
Kolonieteori foreslår sammensmeltning af forskellige organismer af samme art. Fordelen ved denne teori er, at det er blevet observeret, at amøber under fødevaremangel klynger sig til en koloni, der flytter som en enhed til et nyt sted. Nogle af disse amøber er lidt anderledes.
Symbioseteorien antyder, at det første væsen fra det flercellede underrige dukkede op på grund af fællesskabet af forskellige primitive skabninger, der udførte forskellige opgaver. Sådanne forhold er for eksempel til stede mellem klovnefisk og søanemoner eller vinstokke, der snylter træer i junglen.
Problemet med denne teori er imidlertid, at det ikke vides, hvordan forskellige individers DNA kan indgå i et enkelt genom.
For eksempel kan mitokondrier og kloroplaster være endosymbionter (organismer i kroppen). Dette sker ekstremt sjældent, og selv da bevarer genomerne af endosymbionter forskelle indbyrdes. De synkroniserer separat deres DNA under værtsartsmitose.
To eller tre symbiotiskede individer, der udgør laven, skal, selvom de er afhængige af hinanden for at overleve, formere sig separat og derefter rekombinere for at danne en enkelt organisme igen.
Andre teorier, der også overvejer fremkomsten af det flercellede underrige:
- GK-PID-teori. For omkring 800 millioner år siden kan en lille genetisk ændring i et enkelt molekyle kaldet GK-PID have gjort det muligt for individer at flytte fra en enkelt celle til en mere kompleks struktur.
- Virusernes rolle. Det er for nylig blevet erkendt, at gener lånt fra vira spiller en afgørende rolle i delingen af væv, organer og endda i seksuel reproduktion, i sammensmeltningen af æg og sæd. Det første syncytin-1-protein blev fundet, som blev overført fra en virus til en person. Det findes i de intercellulære membraner, der adskiller moderkagen og hjernen. Det andet protein blev identificeret i 2007 og fik navnet EFF1. Det hjælper med at danne huden på nematode-rundorme og er en del af hele FF-proteinfamilien. Dr. Felix Rey ved Institut Pasteur i Paris byggede et 3D-layout af EFF1-strukturen og viste, at det er det, der binder partiklerne sammen. Denne erfaring bekræfter det faktum, at alle kendte fusioner af de mindste partikler til molekyler er af viral oprindelse. Det tyder også på, at vira var afgørende for kommunikationen af interne strukturer, og uden dem ville det ikke have været muligt for en koloni af underriget af den flercellede svampetype.
Alle disse teorier, ligesom mange andre, som berømte videnskabsmænd fortsætter med at tilbyde, er meget interessante. Ingen af dem kan dog svare klart og utvetydigttil spørgsmålet: hvordan kunne sådan en stor variation af arter komme fra en enkelt celle, der opstod på Jorden? Eller: hvorfor besluttede enkeltpersoner at forene sig og begyndte at eksistere sammen?
Måske vil der gå et par år, og nye opdagelser vil kunne give os svar på hvert af disse spørgsmål.
Organer og væv
Komplekse organismer har biologiske funktioner såsom beskyttelse, cirkulation, fordøjelse, åndedræt og seksuel reproduktion. De udføres af visse organer såsom hud, hjerte, mave, lunger og reproduktionssystem. De består af mange forskellige typer celler, der arbejder sammen for at udføre specifikke opgaver.
For eksempel har hjertemusklen et stort antal mitokondrier. De producerer adenosintrifosfat, takket være hvilket blod bevæger sig kontinuerligt gennem kredsløbssystemet. Hudceller har på den anden side færre mitokondrier. I stedet har de tætte proteiner og producerer keratin, som beskytter blødt indre væv mod skader og eksterne faktorer.
Reproduktion
Mens alle protozoer uden undtagelse formerer sig aseksuelt, foretrækker mange af det flercellede underrige seksuel reproduktion. Mennesker er for eksempel en kompleks struktur skabt af sammensmeltningen af to enkeltceller kaldet et æg og en sædcelle. Sammensmeltningen af en ægcelle med en kønscelle (gameter er specielle kønsceller, der indeholder ét sæt kromosomer) i en sædcelle fører til dannelsen af en zygote.
Zygote indeholder genetisk materialebåde sæd og æg. Dens opdeling fører til udviklingen af en helt ny, separat organisme. Under udviklingen og opdelingen af celler begynder de ifølge det program, der er fastlagt i generne, at differentiere sig i grupper. Dette vil yderligere give dem mulighed for at udføre helt forskellige funktioner, på trods af at de er genetisk identiske med hinanden.
Alle kroppens organer og væv, der danner nerver, knogler, muskler, sener, blod - de er alle opstået fra én zygote, som dukkede op på grund af sammensmeltningen af to enkelte kønsceller.
Metazoan-fordel
Der er flere store fordele ved underriget af flercellede organismer, takket være hvilket de dominerer vores planet.
Fordi den komplekse indre struktur tillader størrelsesforøgelse, hjælper den også med at udvikle højere ordens strukturer og væv med flere funktioner.
Store organismer har det bedste forsvar mod rovdyr. De har også større mobilitet, hvilket giver dem mulighed for at migrere til bedre steder at bo.
Der er endnu en ubestridelig fordel ved det flercellede underrige. Et fælles kendetegn for alle dens arter er en ret lang levetid. Cellekroppen er udsat for miljøet fra alle sider, og enhver skade på den kan føre til individets død. En flercellet organisme vil fortsætte med at eksistere, selvom en celle dør eller bliver beskadiget. DNA-duplikering er også en fordel. Opdelingen af partikler i kroppen tillader hurtigere vækst og reparation af beskadigedestoffer.
Under opdelingen kopierer en ny celle den gamle, hvilket giver dig mulighed for at gemme fordelagtige funktioner i de næste generationer, samt forbedre dem over tid. Med andre ord giver duplikering mulighed for fastholdelse og tilpasning af egenskaber, der vil forbedre en organismes overlevelse eller fitness, især i dyreriget, et underrige af flercellede organismer.
Ulemper ved flercellede organismer
Komplekse organismer har også ulemper. For eksempel er de modtagelige for forskellige sygdomme som følge af deres komplekse biologiske sammensætning og funktioner. I protozoer er der tværtimod ikke nok udviklede organsystemer. Det betyder, at deres risiko for farlige sygdomme er minimeret.
Det er vigtigt at bemærke, at i modsætning til flercellede organismer har primitive individer evnen til at formere sig aseksuelt. Dette hjælper dem til ikke at spilde ressourcer og energi på at finde en partner og seksuelle aktiviteter.
De enkleste organismer har også evnen til at optage energi ved diffusion eller osmose. Dette frigør dem fra behovet for at bevæge sig rundt for at finde mad. Næsten alt kan være en potentiel fødekilde for et encellet væsen.
Hvirveldyr og hvirvelløse dyr
Uden undtagelse opdeler klassifikationen alle flercellede skabninger, der er inkluderet i underriget, i to typer: hvirveldyr (chordater) og hvirvelløse dyr.
Hvirvelløse dyr har ikke et solidt skelet, mens chordater har et veludviklet indre skelet af brusk, knogler og en højtudviklet hjerne, der er beskyttet af et kranium. Hvirveldyrhar veludviklede sanseorganer, et åndedrætssystem med gæller eller lunger og et udviklet nervesystem, som yderligere adskiller dem fra deres mere primitive modstykker.
Begge typer dyr lever i forskellige habitater, men chordater kan takket være et udviklet nervesystem tilpasse sig land, hav og luft. Men hvirvelløse dyr findes også i en bred vifte, fra skove og ørkener til huler og havbundsmudder.
Til dato er næsten to millioner arter af underriget af flercellede hvirvelløse dyr blevet identificeret. Disse to millioner udgør omkring 98% af alle levende ting, det vil sige, at 98 ud af 100 arter af organismer, der lever i verden, er hvirvelløse dyr. Mennesker tilhører chordate-familien.
Hvirveldyr er opdelt i fisk, padder, krybdyr, fugle og pattedyr. Dyr uden rygrad repræsenterer phyla såsom leddyr, pighuder, orme, coelenterater og bløddyr.
En af de største forskelle mellem disse arter er deres størrelse. Invertebrater såsom insekter eller coelenterates er små og langsomme, fordi de ikke kan udvikle store kroppe og stærke muskler. Der er nogle få undtagelser, såsom blæksprutten, der kan blive 15 meter i længden. Hvirveldyr har et universelt støttesystem og kan derfor udvikle sig hurtigere og blive større end hvirvelløse dyr.
Chordates har også et højt udviklet nervesystem. Ved hjælp af en specialiseret forbindelse mellem nervefibre kan de reagere meget hurtigt på ændringer i deres miljø, hvilket giver demen klar fordel.
Sammenlignet med hvirveldyr bruger de fleste dyr uden rygrad et simpelt nervesystem og opfører sig næsten helt instinktivt. Dette system fungerer godt det meste af tiden, selvom disse væsner ofte ikke er i stand til at lære af deres fejl. Undtagelserne er blæksprutter og deres nære slægtninge, som anses for at være blandt de mest intelligente dyr i hvirvelløse dyrs verden.
Alle akkordater har, som vi ved, en rygrad. Et træk ved multicellulære hvirvelløse dyrs underrige er imidlertid ligheden med deres slægtninge. Det ligger i, at hvirveldyr på et bestemt tidspunkt i livet også har en fleksibel støttestang, notokorden, som senere bliver til rygsøjlen. Det første liv udviklede sig som enkeltceller i vand. Hvirvelløse dyr var det første led i udviklingen af andre organismer. Deres gradvise ændringer førte til fremkomsten af komplekse skabninger med et veludviklet skelet.
Celiacs
I dag er der omkring elleve tusinde arter af coelenterater. Disse er et af de ældste komplekse dyr, der dukkede op på jorden. Den mindste af coelenterater kan ikke ses uden et mikroskop, og den største kendte vandmand er 2,5 meter i diameter.
Så, lad os se nærmere på underriget af flercellede organismer, tarmtypen. Beskrivelsen af de vigtigste karakteristika for levesteder kan bestemmes af tilstedeværelsen af et vand- eller havmiljø. De lever alene eller i kolonier, der kanbevæg dig frit eller bo ét sted.
Kropsformen af coelenterater kaldes en "pose". Munden forbindes til en blind sæk kaldet det "gastrovaskulære hulrum". Denne sæk fungerer i processen med fordøjelse, gasudveksling og fungerer som et hydrostatisk skelet. Den enkelte åbning fungerer som både en mund og en anus. Tentakler er lange, hule strukturer, der bruges til at flytte og fange mad. Alle coelenterater har tentakler dækket med suger. De er udstyret med specielle celler - nemocyster, som kan sprøjte toksiner ind i deres bytte. Sugere tillader også indfangning af store byttedyr, som dyr placerer i deres mund ved at trække deres fangarme tilbage. Nematocyster er ansvarlige for de forbrændinger, nogle vandmænd påfører mennesker.
Dyr i underriget er flercellede, såsom coelenterater, har både intracellulær og ekstracellulær fordøjelse. Respiration sker ved simpel diffusion. De har et netværk af nerver, der strækker sig gennem hele kroppen.
Mange former udviser polymorfi, det vil sige en række gener, hvori forskellige typer skabninger er til stede i kolonien til forskellige funktioner. Disse individer kaldes zooider. Reproduktion kan kaldes tilfældig (ydre spirende) eller seksuel (dannelse af kønsceller).
Vandmænd producerer for eksempel æg og sæd og slipper dem derefter ud i vandet. Når et æg befrugtes, udvikler det sig til en fritsvømmende, cilieret larve kaldet en planla.
Typiske eksempler på underriget Multicellulære coelenterater er hydraer,obelia, portugisisk båd, sejlbåd, aurelia-vandmand, hovedvandmand, søanemoner, koraller, søpen, gorgonier osv.
Planter
I underriget Flercellede planter er eukaryote organismer, der kan ernære sig af fotosyntese. Alger blev oprindeligt betragtet som planter, men nu er de klassificeret som protister, en særlig gruppe, der er udelukket fra alle kendte arter. Den moderne definition af planter refererer til organismer, der primært lever på land (og nogle gange i vand).
Et andet karakteristisk træk ved planter er det grønne pigment - klorofyl. Det bruges til at absorbere solenergi under fotosyntese.
Hver plante har haploide og diploide faser, der karakteriserer dens livscyklus. Det kaldes generationsskifte, fordi alle faser i det er flercellede.
Alternative generationer er sporofytgenerationen og gametofytgenerationen. I gametofytfasen dannes gameter. De haploide kønsceller smelter sammen og danner en zygote, kaldet en diploid celle, fordi den har et komplet sæt kromosomer. Derfra vokser diploide individer af sporofytgenerationen.
Sporofytter gennemgår en fase med meiose (deling) og danner haploide sporer.
Så, det flercellede underrige kan kort beskrives som hovedgruppen af levende væsener, der bebor Jorden. Disse omfatter alle, der har et antal celler, forskellige i struktur og funktion og kombineret til en enkeltorganisme. Den simpleste af flercellede organismer er coelenterater, og det mest komplekse og udviklede dyr på planeten er mennesket.
