Примеры многоклеточных организмов

Примеры многоклеточных организмов

Какой организм сложнее: одно- или многоклеточный?

Ксюша Баранова 51 3 года назад Будущий медик, гимназистка. АВТОР ВОПРОСА ОДОБРИЛ ЭТОТ ОТВЕТ

Несмотря на кажущуюся очевидность вопроса, здесь есть над чем подумать. А правда, кого можно назвать сложно устроенным, а кого просто? Единственную клетку, которая несет ответственность за целый организм, или ансамбль клеток, каждая из которых выполняет лишь узкую функцию (ни для кого не секрет, клетки пищеварительной системы в основном занимаются перевариванием пищи, а костная ткань служит механической опорой и позволяет нам двигаться).

В первую очередь можно оттолкнуться от времени появления данных организмов на земле: чем позже они сформировались — тем они сложнее. В таком случае факты говорят в пользу многоклеточных. Но ведь сколько известно упростившихся в ходе эволюции организмов, а не наоборот. Таких множество.

Можно опереться на «качество жизни» одних и других, а именно оценить среднюю ее продолжительность. Логика такая: чем прогрессивнее организм, тем больший срок он проживет. Казалось бы известный факт, что высшие позвоночные живут под сотню лет, не оставит и тени сомнения. Но не все так просто. Если смертью считать уничтожение генетической информации конкретной особи, то найдутся простейшие, которые заставят сомневаться. Дело в том что многие из них сохраняют одну и ту же последовательность ДНК весьма долгий срок: в жизненном цикле любых одноклеточных есть митоз, а это значит, что особь делится надвое, без изменения генетической информации. Следовательно популяция по всем параметрам (даже по генетическим) схожих простейших может существовать очень продолжительное время.

Часто сложность определяют как функциональность. Никто не станет спорить, что у многоклеточных она в разы выше: количество обрабатываемых нервных импульсов, избирательность пищевого инстинкта, изощренные приспособления для защиты от кункурентов — все это достигнуто благодаря качественной и слаженной работе многоклеточного организма. Однако не правильнее ли будет определить функциональность на основную единицу всего живого — клетку. Разделите все процессы, происходящие в многоклеточном животном или растении, на количество его клеток и сравните те же цифры у одноклеточных. Боюсь, современная наука не в состоянии сделать такое сравнение. Наука вообще на данном этапе пока занимается подбором фактов об этом поистине знаменательном прорыве эволюции — появлении многоклеточности. Получить о нем представление можно и тогда уже составить свое собственное уникальное мнение на освещаемую тему.

Происхождение

Наиболее древними многоклеточными, известными в настоящее время, являются червеобразные организмы длиной до 12 см, обнаруженные в 2010 году в отложениях формации Francevillian B в Габоне. Их возраст оценивается в 2,1 млрд лет. Возраст около 1,9 млрд лет имеют организмы Grypania spiralis, предположительно эукариотические водоросли длиной до 10 мм, обнаруженные в отложениях железистой формации Негауни в шахте Эмпайр (англ.)русск. недалеко от города Маркетт (англ.)русск., штат Мичиган.

В целом же многоклеточность возникала в разных эволюционных линиях органического мира несколько десятков раз. По не вполне понятным причинам многоклеточность более характерна для эукариот, хотя среди прокариот тоже встречаются зачатки многоклеточности. Так, у некоторых нитчатых цианобактерий в нитях встречаются три типа четко дифференцированных клеток, а при движении нити демонстрируют высокий уровень целостности. Многоклеточные плодовые тела характерны для миксобактерий.

По современным данным основные предпосылки для появление многоклеточности, а именно:

  • белки-заполнители межклеточного пространства, разновидности коллагена и протеогликана;
  • «молекулярный клей» или «молекулярные заклёпки» для соединения клеток;
  • сигнальные вещества для обеспечения взаимодействия между клетками и т.д

возникли задолго до появления многоклеточности, но выполняли у одноклеточных другие функции. «Молекулярные заклёпки» предположительно применялись одноклеточными хищниками для захвата и удержания жертвы, а сигнальные вещества — для привлечения потенциальных жертв и отпугивания хищников.

Причиной появления многоклеточных организмов считают эволюционную целесообразность укрупнения размеров особей, которая позволяет более успешно противостоять хищникам, а также поглощать и переваривать более крупную жертву. Однако условия для массового появления многоклеточных появились только в Эдиакарском периоде, когда уровень кислорода в атмосфере достиг величины, позволяющей покрывать увеличивающиеся энергетические расходы на поддержание многоклеточности.

Грань между одноклеточными и многоклеточными

Не существует чёткой грани между одноклеточными и многоклеточными организмами. Многие одноклеточные обладают средствами для создания многоклеточных колоний, в то же время отдельные клетки некоторых многоклеточных организмов обладают способностью к самостоятельному существованию.

Губки

Губки — наиболее простые из многоклеточных существ. Значительную часть тела губки составляют опорные структуры на основе силикатов или карбоната кальция, переплетённые волокнами коллагена.

В начале XX века Генри ван Питерс Уилсон поставил классический эксперимент, во время которого он протирал тело губки через мелкое сито, разделяя его на отдельные клетки. Помещённые в стеклянную чашки и предоставленные самим себе эти амёбовидные клетки начинали группироваться в бесформенные комки красноватого цвета, которые затем обретали структуру и превращались в организм губки. Восстановление организма губки происходило и в том случае, если чашку помещалась только часть из первоначального количества клеток.

Хоанофлагелляты

Хоанофлагелляты — одноклеточные организмы, напоминающие по форме бокалы со жгутиками в середине. По своей анатомии они настолько сходны с клетками внутренней поверхности губок, что некоторое время их считали выродившимися губками, утратившими остальные типы клеток. Ошибочность этого взгляда установлена только после расшифровки геномов обоих организмов. У хоанофлагеллят имеются элементы молекулярных каскадов, обеспечивающие у многоклеточных взаимодействие между клетками, а также несколько типов молекулярных заклёпок и белки, подобные коллагену и протеогликану.

Подробное изучение хоанофлагеллят предприняла Николь Кинг из Калифорнийского университета в Беркли.

Бактерии

У многих бактерий, например, стрептококков, обнаружены белки, сходные с коллагеном и протеогликаном, однако не образующие канаты и пласты, как у животных. В стенках бактерий обнаружены сахара, входящие в состав протеогликанового комплекса, образующего хрящи.

Эволюционные эксперименты

Дрожжи

В экспериментах по эволюции многоклеточности, они были сделаны в 1902 году проведённых в 2012 году исследователями Университета Миннесоты под руководством Уильяма Рэтклиффа и Майкла Трависано, в качестве модельного объекта служили пекарские дрожжи. Эти одноклеточные грибы размножаются почкованием; по достижении материнской клеткой определённых размеров, от неё отделяется более мелкая дочерняя клетка и становится самостоятельным организмом. Дочерние клетки могут также слипаться друг с другом, образуя кластеры. Исследователи проводили искусственный отбор клеток, входящих в наиболее крупные кластеры. Критерием отбора была скорость оседания кластеров на дно резервуара. Прошедшие фильтр отбора кластеры вновь культивировались, и среди снова отбирались наиболее крупные.

Со временем дрожжевые кластеры начинали вести себя как единые организмы: после ювенильной стадии, когда происходил рост клеток, следовала стадия размножения, в процессе которой кластер делился на большую и малую части. При этом клетки, находившиеся на границе, погибали, позволяя разойтись родительскому и дочернему кластерам.

Эксперимент занял 60 дней. В итоге получились индивидуальные скопления дрожжевых клеток, которые жили и умирали как единый организм.

Сами исследователи не считают эксперимент чистым, так как дрожжи в прошлом имели многоклеточных предков, от которых могли унаследовать некоторые механизмы многоклеточности.

Водоросли Chlamydomonas reinhardtii

В 2013 году группа исследователей Университета Миннесоты под руководством Уильяма Рэтклиффа, ранее известная эволюционными экспериментами с дрожжами, провела аналогичные опыты с одноклеточными водорослями Chlamydomonas reinhardtii. 10 культур этих организмов культивировали в течение 50 поколений, время от времени центрифугируя их и отбирая наиболее крупные кластеры. Через 50 поколений в одной из культур развились многоклеточные скопления с синхронизацией жизненных циклов отдельных клеток. Оставаясь вместе в течение нескольких часов, кластеры затем расходились на отдельные клетки, которые, оставаясь внутри общей слизистой оболочки, начинали делиться и образовывать новые кластеры.

В отличие от дрожжей, хламидомонады никогда не имели многоклеточных предков и не могли унаследовать от них механизмы многоклеточности, тем не менее, в результате искусственного отбора в течение нескольких десятков поколений, примитивная многоклеточность появляется и у них. Однако в отличие от дрожжевых кластеров, которые в процессе почкования оставались единым организмом, кластеры хламидомонад при размножении разделяются на отдельные клетки. Это свидетельствует о том, что механизмы многоклеточности могли возникать независимо в различных группах одноклеточных и варьировать от случая к случаю.

Примечания

  1. Abderrazak El Albani et al. Large colonial organisms with coordinated growth in oxygenated environments 2.1 Gyr ago. — Nature, 2010. — Т. 466. — С. 100-104. — DOI:10.1038/nature09166. (в платном доступе). Изложение на русском языке: Марков А. Многоклеточные организмы, возможно, появились свыше 2 млрд лет назад на сайте «Элементы».
  2. Han, T.-M. & Runnegar, B. Megascopic eukaryotic algae from the 2.1-billion-year-old Negaunee Iron-Formation, Michigan. Science 257, 232—235 (1992) (Abstract)
  3. Шубин Н., с. 170—172.
  4. Шубин Н., с. 182.
  5. Шубин Н., с. 175.
  6. Шубин Н., с. 179—180.
  7. 1 2 3 4 5 Biologists Replicate Key Evolutionary Step in Life on Earth // National Science Foundation . (дата обращения: 03.01.2014). Изложение на русском языке: Стасевич К. Одноклеточные могли превратиться в многоклеточных за пару месяцев // КомпьюЛента . (дата обращения: 03.01.2014).
  8. 1 2 Alga takes first evolutionary leap to multicellularity // New Scientist . (дата обращения: 03.01.2014). Изложение на русском языке: Стасевич К. Одноклеточные водоросли смогли превратиться в многоклеточные // КомпьюЛента . (дата обращения: 03.01.2014).
  9. Ratcliff, W.C. et al. Experimental evolution of an alternating uni- and multicellular life cycle in Chlamydomonas reinhardtii. Nat. Commun. 4:2742 doi: 10.1038/ncomms3742 (2013).

Животные — группа живых организмов, которые включает в себя более одного миллиона идентифицированных и миллионы видов, которые еще не известны науке. Ученые подсчитали, что число всех видов животных, которые уже открыты и еще предстоит открыть, составляет от 3 до 30 миллионов.

Животные делятся на более чем тридцати групп (количество групп варьируется в зависимости от различных мнений и последних филогенетических исследований).

Для целей сайта Природа Мира, мы сосредоточимся на шести наиболее известных группах животных: амфибии, птицы, рыбы, беспозвоночные, млекопитающие и рептилии. Мы также взглянем на многие менее известные группы, некоторые из которых описаны ниже.

Для начала, давайте рассмотрим, кто такие животные, а также перечислим некоторые характеристики, которые отличают их от других организмов, таких как растения, грибы, простейшие, бактерий и археи.

Кто такие животные?

Животные — это разнообразная группа живых организмов, которые включают много подгрупп, такие как членистоногие, хордовые, кишечнополостные, иглокожие, моллюски, губки и т.д. Они также включать в себя широкий спектр менее известных существ, таких как плоские черви, коловратки, пластинчатые и тихоходки. Эти группы животных могут показаться довольно странными для тех, кто не изучал курс зоологии, но животные, с которыми мы наиболее знакомы, относятся к другим группам. Например, насекомые, ракообразные, паукообразные, мечехвосты, все члены членистоногих, амфибии, птицы, рептилии, млекопитающие, рыбы и все члены хордовых. Также не стоит упомянуть медуз, кораллы, анемоны и всех членов книдарий.

Подавляющее разнообразие живых организмов, которые классифицируются как животные делают невыполнимой задачу обобщения в отдельные группы. Но есть несколько общих характеристик животных, доля которых описывает большинство членов определенной группы. Эти общие характеристики включают в себя многоклеточность, специализация тканей, передвижение, гетеротрофность и половое размножение.

Многоклеточных животных объединяет то, что их тело состоит более чем из одной клетки. За исключением губок, животные имеют органы, которые дифференцировались в ткани и выполняют определенные функции. Эти ткани, в свою очередь, организованы в системы органов. Животные не имеют жестких стенок клеток, характерных для растений.

Животные также подвижные (они способны передвигаться в пространстве). Тело большинства животных устроено таким образом, что голова располагается по направлению движения, а остальные части тела следует за ней. Конечно, большое разнообразие строений тела животных означает, что есть исключения из этого правила.

Животные гетеротрофы получают энергию за счет потребления других живых организмов. Большинство животных размножаются половым путем дифференцированных яиц и спермы. Кроме того, многие животные диплоидны (клетки взрослых содержат две копии своего генетического материала). Многоклеточные животные проходят различные стадии зародышевого развития: зигота, бластула, гаструла, нейрула, первичный органогенез и пренатальное развитие).

Животные могут быть самых разных размеров, от микроскопических, например, планктон до гигантских, например, синий кит. Они населяют практически все среды обитания на планете от полюсов до тропиков и от горных вершин до глубоких и темных океанических вод.

Животные, как полагают ученые, произошли от жгутиковых простейших, а самые старые останки животных датируются около 600 миллионов лет. Во время кембрийского периода (около 570 млн лет назад) большинство групп животных эволюционировали.

Классификация многоклеточных животных

Наиболее известные группы животных включают в себя:

Членистоногие (Arthropoda) — есть по меньшей мере один миллион известных науке членистоногих и много миллионов, которые еще предстоит открыть. Ученые подсчитали, что группа членистоногих может насчитывать до 30 миллионов видов (большинство из которых являются насекомыми). Эта группа включает следующих членов: многоножки, пауки, клещи, мечехвосты, скорпионы, насекомые и ракообразные. Членистоногие симметричны и имеют сегментированный организм, экзоскелет, сочлененные придатки, а также многочисленные пары ног и специализированные конечности.

Хордовые (Chordata) — на земле обитает около 75000 известных видов хордовых. Члены этой группы включают позвоночных, оболочников и бесчерепных. Хордовые имеют хорду, которая присутствует на протяжении всего или хотя бы определенного периода жизненного цикла животного.

Стрекающие, или книдарии (Cnidaria) — науке известно около 11000 видов стрекающих животных. Члены этой группы включают медуз, кораллы, морские анемоны и гидры. Книдарии являются радиально симметричными и имеют гастроваскулярную полость с единственным отверстием, которое окружено щупальцами.

Иглокожие (Echinodermata) — открыто около 6000 видов иглокожих населяющих нашу планету сегодня. К членам этой группы относятся морские звёзды, морские лилии, морские ежи, офиуры и морские огурцы. Иглокожие являются радиально симметричными и имеют эндоскелет, состоящий из известковых пластин.

Моллюски (Mollusca) — сегодня нам известно более 100000 видов моллюсков. Группа включает следующие классы: двустворчатые, брюхоногие, головоногие, лопатоногие, ямкохвостые, бороздчатобрюхие, моноплакофоры и панцирные моллюски. Моллюски имеют мягкое тело, которое состоит из трех основных частей: ноги, висцеральной массы и мантии с системой органов.

Кольчатые черви (Annelida) — тип насчитывает около 12000 описаных видов обитающих на нашей планете. Эта группа включает многощетинковых и малощетинковых червей, пиявок и мизостомид. Кольчатые черви симметричны, а тело состоит из области головы и хвоста, а также средней области из множества повторяющихся сегментов.

Губки (Porifera) — сегодня на Земле, по крайней мере, обитает около 10000 видов губок. Члены этой группы включают известковых губок, обыкновенных губок, шестилучевых губок. Губки являются примитивными многоклеточными животными, которые не имеют пищеварительной, кровеносной и нервной системы.

Другие группы животных

Некоторые из менее известных групп животных включают в себя:

Щетинкочелюстные, или морские стрелки (Chaetognatha) — группа морских животных из 120 известных науке видов. К членам этой группы относятся хищные морские черви. Щетинкочелюстные обитают в разных морских водах, включая мелкие прибрежные районы. Они встречаются во всех климатических регионах, от тропиков до полярных областей.

Мшанки (Ectoprocta, или Bryozoa) — известно около 5000 видов мшанок. Группа включает в себя крошечных (около 1—3 мм) водных беспозвоночных, которые питаются микроорганизмами путем фильтрации воды.

Гребневики (Ctenophora) — тип морских животных, которая насчитывает около 100 известных видов. Члены этой группы имеют реснитчатые гребни, используемые при плавании. Большинство гребневиков являются хищниками и питаются планктоном.

Плоские черви (Plathelminthes, или Platyhelminthes) — тип беспозвоночных животных, численностью около 20000 видов. Члены этой группы делятся на следующие классы: моногенеи, ленточные черви, амфилиниды, гирокотилиды, трематоды, аспидогастры. Плоские черви являются мягкотелыми беспозвоночными, не имеющими полости тела, кровеносной и дыхательной систем. Кислород и питательные вещества проходят через стенки их тела путем диффузии. Это влияет на структуру тела плоских червей и по этой причине они плоские.

Брюхоресничные черви, или гастротрихи (Gastrotricha) — тип беспозвоночных, который насчитывает около 500 известных видов. Большинство видов брюхоресничных червей — пресноводные, хотя есть небольшое количество морских и наземных видов. Гастротрихи — микроскопические животные с прозрачными органами и ресничками на животе.

Волосатики (Nematomorpha) — тип беспозвоночных, который насчитывает около 325 видов. В личиночной стадии, волосатики паразитируют на других животных, таких как жуки, тараканы и ракообразные. Взрослые особи не нуждаются в хозяине, чтобы выжить.

Полухордовые (Hemichordata) — тип беспозвоночных животных, насчитывающий около 100 известных видов. Полухордовые делятся на следующие классы: кишечнодышащие и перистожаберные.

Форониды (Phoronida) — тип морских беспозвоночных, который включает в себя около 20 известных видов. Они присасываются к твердой поверхности на дне и питаются микроорганизмами, прилипающими до их щупалец.

Плеченогие, или брахиоподы (Brachiopoda) — тип морских беспозвоночных животных, который объединяет около 350 видов. Плеченогие с виду напоминают моллюсков, хотя анатомическое строение не имеет ничего общего с моллюсками. Брахиоподы обитают в холодных водах полярных регионов и глубинах океана.

Лорициферы (Loricifera) — группа морских беспозвоночных, которая состоит приблизительно из 10 видов. Члены этой группы являются крошечными (во многих случаях, микроскопические) животными, обитающими в морских отложениях.

Киноринхи (Kinorhyncha) — класс беспозвоночных, объединяющий около 150 видов животных. Как и лорициферы, киноринхи обитают в морских отложениях.

Гнастомулиды (Gnathostomulida) — тип беспозвоночных животных, который насчитывает около 100 известных науке видов. Это небольшие морские животные, обитающие в мелких прибрежных водах. Гнастомулиды способны выживать в условиях с низким содержанием кислорода.

Ортонектиды (Orthonectida) — тип морских беспозвоночных животных, который включает более 20 ныне живущих видов.

Пластинчатые (Placozoa) — малочисленный тип крошечных морских животных, который включает только два известных вида: Trichoplax adhaerens и Treptoplax retan. Пластинчатые являются простейшей формой непаразитарных многоклеточных животных.

Приапулиды (Priapulida) — группа морских животных, объеденяющая 18 ныне живущих видов. Членами этой группы являются морские черви, обитающие в иловых отложениях на мелководье.

Немертины (Nemertea) — тип беспозвоночных животных, который насчитывает около 1150 известных видов. Большинство представителей немертин, обитают в донных отложениях или прикрепляются к твердым поверхностям, например, камням и ракушкам. Немертины являются хищниками, питающиеся беспозвоночными, такими как, кольчатые черви, моллюски и ракообразные.

Коловратки (Rotifera) — тип крошечных беспозвоночных, в состав которого входит около 2000 видов. Большинство членов этой группы обитают в пресноводных водоемах, хотя несколько видов можно встретить в морской среде.

Круглые черви, или нематоды (Nematoda или Nematodes) — тип беспозвоночных животных, включающий более 24000 видов. Нематоды обитают в морских, пресноводных и наземных средах обитания и встречаются от тропиков до полярных регионов. Многие виды круглых червей — паразиты.

Сипункулиды (Sipuncula или Sipunculida) — тип морских беспозвоночных, объединяющий около 150 описанных видов. Члены этой группы морских червей, обитают на мелководье в приливной зоне.

Онихофоры, или первичнотрахейные, или бархатные черви (Onychophora) — тип беспозвоночных животных, который насчитывает около 110 видов. Бархатные черви имеют длинное, сегментированное тело и многочисленные пары конечностей.

Тихоходки (Tardigrada) — тип водных микроскопических животных, объединяющий более 1000 описанных видов.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *