Характерные признаки многоклеточных животных

Cтраница 1

Многоклеточные организмы часто бывают очень сложными, но их построение осуществляется при помощи весьма ограниченного набора различных форм клеточной активности. Клетки растут и делятся. Они создают силы, позволяющие им передвигаться и изменять свою форму. Они дифференцируются, т.е. начинают или прекращают синтез определенных веществ, кодируемых геномом. Они выделяют в окружающую среду или образуют на своей поверхности вещества, влияющие на активность соседних клеток. В этой главе мы попытаемся объяснить, каким образом реализация различных форм клеточной активности в нужное время и в нужном месте приводит к образованию целостного организма.

Многоклеточные организмы состоят из множества клеток различных типов, выполняющих разные функции. К примеру, одни клетки специализируются на выполнении внутренних работ, то есть физиологических функций, другие осуществляют внешние сношения организма - экологические функции. Эти клетки отличаются не только по функциональным возможностям, но и по конституции, а также по устойчивости и восприимчивости к микробам. Например, возбудители столбняка поражают клетки нервной системы, но клетки покровных и других тканей устойчивы к их натиску.

Многоклеточные организмы наряду с рассмотренными внутриклеточными механизмами имеют надклеточные - гормональные механизмы регуляции О.в. Гормональная регуляция координирует О.в. в разл. Гормональная регуляция О.в. у растений осуществляется группой фитогормонов, напр, ауксинами и гиббереллинами. Гормональную регуляцию О.в. у животных осуществляет эндокринная система, источниками гормонов в к-рой являются центр, и переферич. Характер управляющих связей в этой системе иллюстрирует механизм поддержания концентрации глюкозы в крови на постоянном уровне. Так, повышение концентрации глюкозы в крови увеличивает продукцию инсулина, к-рый стимулирует клетки на усиленное потребление глюкозы. Возникающий при этом дефицит глюкозы приводит к увеличению продукции др. пептидного гормона-глюкагона, к-рый стимулирует восстановление концентрации глюкозы благодаря расщеплению гликогена в клетках.

Многоклеточные организмы могут существовать только потому, что имеются определенные взаимодействия между клетками, приводящие, с одной стороны, к объединению клеток и, с другой стороны, к исключению чуждых для данного организма или данной ткани клеток. Такие взаимодействия зависят обычно от двух типов веществ: биополимеров, локализованных на поверхности клетки, и внеклеточных биополимеров; и те и другие вещества, по-видимому, обычно являются углеводсодержащими биополимерами.

Многоклеточные организмы встречаются в разных группах эубактерий, но наиболее высокоорганизованная многоклеточность присуща двум группам: актиномицетам и цианобактериям. В пределах последней особенно хорошо прослеживаются все этапы формирования многоклеточное, вплоть до наиболее сложного ее выражения в мире прокариот.

Выздоровевший многоклеточный организм или резистентные (защищенные от данного вируса) одноклеточные организмы сами не болеют, но обычно не могут полностью воспрепятствовать проникновению вирусов и их воспроизводству. Дело в том, что иммунная система хозяина сопротивляется вредоносному действию, только превосходящему некоторый порог. Вот где, похоже, проявляется заинтересованность вируса в упрощении собственной организации и стремле-1 ние доверить свои обязанности клеткам хозяина.

Каждый многоклеточный организм, каждая ткань, состоящая из отдельных клеток, нуждается в механизмах, обеспечивающих межклеточные взаимодействия. Важное значение имеют процессы коммуникации клеток ЦНС. Главная задача их заключается в обработке и передаче информации, закодированной в виде электрических сигналов.

Все многоклеточные организмы возникают из одной клетки и проходят некоторые стадии роста.

У многоклеточных организмов на всем протяжении их формирования и роста идут интенсивные процессы клеточного деления, многие из которых сопровождаются дифференцировкой. Рост органов, а следовательно, и обеспечивающее этот рост клеточное деление должны идти лишь до известного предела. После этого клеточные деления должны либо вообще прекратиться, либо осуществляться по мере необходимости. Например, клетки эпидермиса (наружный слой клеток кожного покрова) должны делиться лишь по мере гибели части из них в результате механических или иных повреждений. Новые эритроциты должны образовываться путем многостадийной дифференцировки стволовых клеток по мере разрушения эритроцитов в ходе их функционирования. В-лимфоциты должны образовываться в значительном числе из соответствующих клонов по мере развития иммунного ответа.

У многоклеточных организмов важнейшим элементом пространственной организации биохимических процессов является распределение их между разными типами клеток, а также межклеточные взаимодействия. Многие процессы происходят фактически лишь с участием высокоорганизованного конгломерата клеток.

Схема поперечного сечения реснички.

У многоклеточных организмов часто различные внутренние полости и протоки покрыты слоями мерцательного эпителия, образованного ресничками. В зтих органах все реснички движутся одновременно, создавая ток жидкости. Обычно сокращения ресничек совершаются очень быстро - от 10 до 17 раз в секунду.

Функционирование многоклеточного организма, каким является высшее растение, есть результат взаимодействия ряда регуляторных систем, которые схематически могут быть расположены в следующей усложняющейся последовательности: регуляторы клетки (гена, хромосомы, ядра, цитоплазмы), ткани и, наконец, регуляторы целого организма. Эти своеобразные этажи регуляции представляют собой схему для изучения регуляторных систем в биологическом объекте. Согласованное функционирование регуляторных систем на всех этажах иерархической лестницы целого организма поддерживает его нормальную жизнедеятельность и обеспечивает его ответную реакцию на воздействие внешней среды. Регуляторные системы более высоких этажей организма представляют собой механизмы, эволюционно сформированные на основе систем управления низших этажей, однако у этих высоких этажей появляются и специфические, только им присущие особенности регуляции. Так, способность координации роста органов, регулируемая у целого растения с помощью комплекса фитогормонов, это та специфическая система, которая присуща главным образом только верхнему, организмен-ному уровню регуляции. При переходе от нижнего уровня к верхнему старые механизмы регуляции не исчезают, а совершенствуются, что приводит к возникновению качественно новых систем управления, одной из которых и является гормональный механизм, функционирующий в растении. Формирование таких специфических метаболитов, как гормоны, есть одно из звеньев эволюции регуляторных систем.

Клетки многоклеточных организмов имеют строгую специализацию и специфичность. Эта специализация проявляется в строении самих клеток и в их функциях. Специфические различия между клетками обусловливаются присутствием различных веществ или относительными количествами, в которых эти вещества находятся в клетках, скоростью их взаимодействия и структурой клетки. Строгая специализация клеток необходима для выполнения многочисленных функций живого организма. Красные кровяные клетки человека содержат гемоглобин, который передает кислород другим клеткам. Внешние клетки кожи содержат механически прочные, эластичные, нерастворимые белки, которые обеспечивают защиту от ударов и от проникновения химических веществ. Нервные клетки приспособлены для передачи быстрых импульсов. Мышечные клетки содержат соединения, способные изменять линейные размеры и тем самым вызывать сокращения волокон мышцы.

Характерные признаки многоклеточных животных

Многоклеточные организмы (Metazoa ) - это организмы, состоящие из совокупности клеток, группы которых специализируются на выполнении определенных функций, создавая качественно новые структуры: ткани, органы, системы органов. В большинстве случаев благодаря такой специализации отдельные клетки не могут существовать вне организма. Подцарство Многоклеточные насчитывает около ЗО типов. Организация строения и жизнедеятельности многоклеточных животных отличается многими признаками от организации одноклеточных.

■ В связи с появлением органов, формируется полость тела - пространство между органами, который обеспечивает их взаимосвязь. Полость может быть первичной вторичной и смешанной.

■ В связи с осложнением образа жизни формируется радиальная (лучевая ) или двусторонняя (билатеральная ) симметрия, что дает основания разделять многоклеточных животных радиальносиметричних и двобичносиметричних.

■ С ростом потребностей в пище возникают эффективные средства перемещения, которые позволяют проводить активный поиск пищи, приводит к появлению опорно-двигательной системы.

■ многоклеточных животных требуется гораздо больше пищи, чем одноклеточным, и поэтому большинство животных переходит к питанию твердой органической пищей, что приводит к возникновению пищеварительной системы.

■ В большинстве организмов внешние покровы непроницаемы, поэтому обмен веществ между организмом и средой происходит через ограниченные участки его поверхности, что приводит к возникновению дыхательной системы.

■ С увеличением размеров появляется кровеносная система, которая разносит кровь благодаря работе сердца или пульсирующих сосудов.

■ Формируются выделительные системы для вывода продуктов обмена

■ Возникают регуляторные системы - нервная и эндокринная, которые координируют работу всего организма.

■ В связи с появлением нервной системы появляются новые формы раздражительности - рефлексы.

■ Развитие многоклеточных организмов из одной клетки - это длительный и сложный процесс, в связи с чем усложняются жизненные циклы, которые непременно будут включать ряд стадий: зигота - зародыш - личинка (малыш ) - молодое животное - взрослое животное - половозрелая животное - стареющая животное - умерло животное.

Общие признаки строения и жизнедеятельности представителей типа Губки

Губки - многоклеточные двухслойные радиально или асимметричные животные, тело которых пронизано порами. К типу принадлежит около 5000 видов пресноводных и морских губок. Подавляющее большинство этих видов населяет тропические и субтропические моря, где встречаются на глубинах до 500 м. Однако, среди губок встречаются и глубоководные формы, которые находили на глубине 10 000 - 11 000 м (например, морские ершики ). В Черном море обитает 29 видов, в пресных водоемах Украины - 10 видов. Губки принадлежат к самым примитивным многоклеточным организмам, так как в них ткани и органы четко не выражены, хотя клетки выполняют различные функции. Главной причиной, препятствующей массовому распространению губок, является отсутствие соответствующего субстрата. Большинство губок не могут жить на илистом дне, поскольку частицы ила закупоривают поры, что приводит к гибели животного. Большое влияние на распространение имеют соленость и подвижность воды, температура. Самыми общими признаками губок являются: 1 ) наличие пор в стенках тела 2 ) отсутствие тканей и органов; 3 ) наличие скелета в виде игл или волокон; 4 ) хорошо развита регенерация и др.

С пресноводных форм распространенная губка-бодяга (Spongilla lacustris), которая живет на каменистых почвах водоемов. Зеленый цвет обусловлен наличием в протоплазме их клеток водорослей.

особенности строения

Тело многоклеточное, имеет стебельчатых, кустистые, цилиндрическую, воронкообразную форму, но чаще всего в виде мешка или бокала. Губки ведут прикрепленный образ жизни, поэтому в их теле снизу есть основа для прикрепления к субстрату, а сверху - отверстие (устья ), который ведет к а Триольный (парагастральнои ) полости. Стенки тела пронизаны множеством пор, через которые вода поступает в эту полость тела. Стенки тела образованы из двух слоев клеток: наружного - пинакодермы и внутреннего - хоанодермы. Между этими слоями есть бесструктурная студенистое вещество - мезоглея , в которой содержатся клетки. Размеры тела губок - от нескольких миллиметров до 1,5 м (губка кубок Нептуна ).

Строение губки: 1 - устья; 2 - пинакодерма; 3 - хоанодерма; 4 - пора; 5 - мезоглея; 6 - археоцит; 7 - основание; 8 - трехосный ветвь; 9 - атриального полость; 10 - спикулы; 11 - амебоциты; 12 - коленцит; 13 - пороцит; 14 - пинакоцит

Разнообразие клеток губок и их функции

клетки	Расположение	функции
Пинакоциты	Пинакодерма	Плоские клетки, которые образуют покровный эпителий
Пороциты	Пинакодерма	Клетки с внутриклеточным каналом-временем, способные сокращаться и открывать или закрывать его
хоаноциты	Хоанодерма	Цилиндрические клетки с длинным жгутиком, которые создают поток воды и способны поглощать питательные частицы и передавать их в мезоглею
Коленциты	мезоглея	Неподвижные звездчатые клетки, которые являются соединительнотканными опорными элементами
Склероциты	мезоглея	Клетки, из которых развиваются скелетные образования губок - спикулы
	мезоглея	Клетки, соединяются между собой с помощью отростков и обеспечивают некоторое сокращение тела губок
амебоциты	мезоглея	Подвижные клетки, которые осуществляют переваривания пищи и разнесения питательных веществ по телу губки
Археоциты	мезоглея	Резервные клетки, которые способны превращаться во все другие клетки и давать начало половым клеткам

Особенности организации губок сводятся к трем основным типам:

АСКОН - тело с парагастральною полостью, которая выстилается хоаноцитами (в известняковых губок)

сикон - тело с утолщенными стенками, в которые выпячиваются участки парагаст- ральной полости, образуя жгутиковые кармашки (в стеклянных губок)

лейкон - тело с толстыми стенками, в которых различают небольшие жгутиковые камеры (в обычных губок).

Покровы. Тело покрыто плоским эпителием, образованным пинакоцитамы.

Полость тела называется парагастральною и выстилается хоаноцитами.

Особенности процессов жизнедеятельности

Опора обеспечивается скелетом, может быть известняковым (спикул с СаСО3), кремниевым (спикул с SiO2) или роговым (из коллагеновых волокон и вещества спонгина, которая содержит значительное количество йода).

Движение. Взрослые губки не способны к активному движению и ведут прикрепленный образ жизни. Какие-то незначительные сокращения тела осуществляются благодаря миоцитов, которые таким образом могут реагировать на раздражение. К перемещений внутри тела благодаря псевдоподию способны амебоциты. Личинки губок, в отличие от взрослых особей, способные энергично перемещаться в воде благодаря согласованной работе жгутиков, которые в большинстве случаев почти полностью покрывают поверхность тела.

Питание в губок пассивное и осуществляется с помощью непрерывного потока воды через тело. Благодаря ритмичной работе жгутиков хооноцитив вода поступает в поры, попадает в парагастральну полость и через устья выводится наружу. Взвешенные в воде отмершие остатки животных и растений, а также микроорганизмы увлекаются хоаноцитами, передаются амебоцитам, где перевариваются и разносятся ими по всему телу.

Пищеварения у губок внутриклеточное. Интересы амебоцитами питательных частиц происходит путем фагоцитоза. Непереваренные остатки выбрасываются в полость тела и выводятся наружу.

Транспортировка веществ внутри тела осуществляется амебоцитами.

Дыхание происходит всей поверхностью тела. Для дыхания используется растворенный в воде кислород, который поглощается всеми клетками. Углекислый газ также выводится в растворенном состоянии.

Выделение непереваренных остатков и продуктов обмена происходит вместе с водой через устья.

Регуляция процессов осуществляется с участием клеток, которые способны сокращаться или совершать движения - пороцитив, миоцитов, хоаноциты. Интеграция же процессов на уровне организма почти не развита.

Раздражительность. Губки очень слабо реагируют даже на самые сильные раздражения, а передачи их от одного участка к другому почти незаметна. Это свидетельствует об отсутствии у губок нервной системы.

Размножение бесполое и половое. Бесполое размножение осуществляется внешним и внутренним почкованием, фрагментацией, продольным разделением и др. В случае внешнего почкования дочерняя особь образуется на материнской и содержит, как правило, все виды клеток. В редких форм почка отделяется (например, в морской апельсина ), а в колониальных - сохраняет связь с материнским организмом. В губки-бодяги и в других пресноводных губок, кроме внешнего, наблюдается и внутреннее почкования. У нее во второй половине лета при снижении температуры воды с археоцитив образуются внутренние почки - геммулы. На зиму тело бодяги отмирает, а геммулы опускается на дно и, защищена оболочкой, зимует. Весной из нее развивается новая губка. В результате фрагментации тело губки распадается на части, каждая из которых при благоприятных условиях дает начало новому организму. Половое размножение происходит с участием гамет, которые образуются из археоцитив в мезоглеи. Большинство губок - гермафродиты (иногда раздельнополые). В случае полового размножения зрелый сперматозоид одной губки выходит из мезоглеи через устья и с потоком воды попадает в полость другой, где с помощью амебоцитов доставляется к зрелой яйцеклетки.

Развитие косвенный (с преобразованием). Дробление зиготы и формирования личинки происходит в основном внутри материнского организма. Личинка, которая имеет жгутики, выходит через устья в окружающую среду, прикрепляется к субстрату и превращается во взрослую губку.

Регенерация хорошо развита. Губки имеют очень высокий уровень регенерации, что обеспечивает воспроизведение целого самостоятельного организма даже с самого кусочка тела губки. Для губок присущ и соматический эмбриогенез - формирование, развитие новой особи из клеток тела, не приспособленных для размножения. Если пропустить губку через сито, то можно получить фильтрат, содержащий живые отдельные клетки. Эти клетки сохраняют жизнедеятельность несколько дней и с помощью псевдоподий активно перемещаются и собираются в группы. Эти группы через 6-7 дней превращаются в маленькие губки.

Одноклеточные организмы должны быть автономными системами и вмещать в своем крошечном объеме все, что необходимо для их поведенческого репертуара. Зато у них нет особых трудностей со связью между отдельными частями клетки. В процессе эволюции многоклеточных организмов спектр поведения расширяется, и им приходится решать все более сложные организационные проблемы. Возникает надобность в какой-то системе быстрой внутренней сигнализации, чтобы координировать деятельность клеток в различных частях одного организма. Главным средством межклеточной связи у наиболее примитивных многоклеточных форм, по-видимому, служила химическая сигнализация. Вещество, выделяемое одной клеткой и служащее, например, сигналом к сокращению, могло достаточно быстро диффундировать в другие клетки, заставляя их тоже сокращаться. Такие химические сигналы были возможными предшественниками нынешних гормонов. Один из самых интригующих аспектов биохимической эволюции - близкое сходство многих гормонов с веществами, которые служат в нервной системе медиаторами; оно может означать, что последние ведут свое происхождение от гормонов.

Многоклеточность делает возможной специализацию. Отдельные свойства и фукнции могут распределяться между различными клетками: одни клетки выполняют, например, сократительную функцию, другие специализируются на синтезе и секреции сигнальных веществ, в третьих, расположенных на поверхности тела, сосредоточены рецепторы, реагирующие на химические воздействия (подобно рецепторам глюкозы у бактерий) или даже на свет.

Система сигнализации путем диффузии различных веществ удобна для мелких организмов, но ее возможности ограниченны: диффузия на большие расстояния занимает много времени и малоэффективна, так как сигнал не может быть направлен настолько точно, чтобы достигнуть именно той клетки, для которой он предназначен. Если же, с другой стороны, сигнализирующая клетка приобретает форму, которая позволяет ей прийти в соприкосновение с клеткой-мишенью, то химический сигнал может быть непосредственно передан через «синаптическую» щель между клетками. Это обеспечивает направленность, но не решает проблему передачи сигнала с одного конца генерирующей его клетки на другой, которые теперь разделены довольно большим расстоянием.

В этом случае большое значение приобретают электрические свойства клетки. Наличие электрического заряда на наружных клеточных мембранах - всеобщая особенность живых клеток. Такой заряд, создающий мембранный потенциал, обусловлен присутствием во внутриклеточной жидкости (цитоплазме) различных растворенных солей, образующих электрически заряженные ионы - Na + , К + , Са 2+ , Сl - и т. д. (например, из хлористого натрия, NaCl, образуются положительно заряженные ионы натрия, Na + , и отрицательно заряженные ионы хлора, Сl -). Однако внутриклеточная среда отличается от наружной среды более высокой концентрацией калия и более низкой концентрацией натрия. В клетках содержатся также белки, а входящие в их состав аминокислоты тоже несут электрические заряды. Таким образом, ионный состав жидкостей по обе стороны клеточной мембраны различен, и в результае на мембране создается разность потенциалов порядка 70 милливольт с отрицательным полюсом внутри (рис. 7.1).

Рис. 7.1. Мембранный потенциал покоя. Если на поверхность нервного волокна (или любой другой клетки) наложены два регистрирующих электрода, разность потенциалов между ними отсутствует. То же самое наблюдается, если оба электрода введены внутрь волокна. Но если один из них находится на поверхности, а другой внутри, то внутри волокна регистрируется потенциал около -70 милливольт по отношению к поверхности. Это мембранный потенциал покоя; он обусловлен биохимическими и физическими свойствами мембраны, которые приводят к различиям в концентрациях натрия, калия и других ионов по обе ее стороны.

Рис. 7.2. Потенциал действия. Способность генерировать потенциал действия - уникальное свойство возбудимых клеток, таких, как нейроны. Если аксон нервной клетки подвергнуть электрической, механической или химической стимуляции, свойства мембраны в месте раздражения быстро изменяются. Из наружной среды в аксон входят ионы натрия, и это приводит к быстрому скачку потенциала от -70 до + 40 милливольт; затем поступление ионов натрия внутрь прекращается, и они выводятся наружу, пока не установится первоначальная разность потенциалов. Этот кратковременный сдвиг потенциала виден на приведенной кривой; он распространяется вдоль по аксону подобно волне, которая обычно возникает в месте отхождения аксона от тела клетки и доходит до выходного синапса, где вызывает освобождение нейромедиатора; медиатор диффундируют через синаптическую щель и таким образом передает постинаптической клетке нервный сигнал.

Нервные клетки (нейроны), как и все другие, обладают таким мембранным «потенциалом покоя». Но они отличаются уникальным свойством своей мембраны, которая у них возбудима, т. е. быстро становится проницаемой для ионов натрия, находящихся во внеклеточной среде, в ответ на соответствующий сигнал - на небольшое местное изменение ионных концентраций по обе ее стороны. Поступление в клетку ионов натрия приводит к деполяризации мембраны, потенциал на которой изменяется с минус 70 милливольт до плюс 40 милливольт. Это генерирует в клеточной мембране волну электрической активности, называемую потенциалом действия (рис. 7.2), которая за несколько миллисекунд распространяется по аксону от тела клетки до ее выходного синапса. Потенциал действия в свою очередь служит сигналом для высвобождения в синаптическую щель нейромедиатора, вызывающего реакцию другого нейрона. Эволюция клеток, обладающих потенциалами действия и системами химической сигнализации на своих окончаниях, возможно, лежала в основе формирования нервной системы современного типа.

Рис. 7.3. Гидра. Обратите внимание на диффузную нервную сеть во всем теле. ионы натрия, Na + и отрицательно заряженные ионы хлора, Сl -). Однако внутриклеточная среда отличается от наружной среды более высокой концентрацией калия и более низкой концентрацией натрия. В клетках содержатся также белки, а входящие в их состав аминокислоты тоже несут электрические заряды. Таким образом, ионный состав жидкостей по обе стороны клеточной мембраны различен, и в результае на мембране создается разность потенциалов порядка 70 милливольт с отрицательным полюсом внутри (рис. 7.1).

Примером организма с примитивной нервной системой может служить крошечная гидра, живущая в наших водоемах (рис. 7.3). Гидры прикрепляются к камням или водным растениям на дне пруда или ручья, и их щупальца совершают волнообразные движения около ротового отверстия. В случае прикосновения к нему животное, подобно актинии, сжимается в комочек. Гидры питаются мельчайшими организмами, проплывающими мимо щупалец, причем предварительно выбрасывают специальные ядовитые нити для обездвиживания добычи, которая затем проталкивается щупальцами в рот. Это сложное поведение требует механизмов для обнаружения добычи или опасности, принятия решения и соответствующей реакции - атаки или сжатия в шарообразный комок. Такими механизмами служат чувствительные, секреторные и мышечные клетки и прежде всего вся сеть поверхностных клеток, объединенная электрической сигнализацией и способная координировать поведение гидры.

Отдельные клетки этой сети несколько отличаются от нейронов более сложно организованных животных, так как функции сети лишены специфичности или направленности. Если подвергнуть раздражению любую часть тела, то от этого места во все стороны пойдет волна возбуждения, которая в конце концов охватит всю нервную сеть. Нервная система гидры напоминает такую систему телефонной связи, в которой вас рано или поздно соединят со всеми другими абонентами, какой бы номер вы ни набрали. Напротив, важнейшей чертой высокоразвитой нервной системы является специфичность, наличие определенного набора соединений, благодаря которым сигнал, возникающий в какой-либо сенсорной клетке, проходит строго определенный путь и достигает определенной эффектор ной клетки: это нечто вроде «частной» линии связи, в основном изолированной от множества других нейронов нервной системы.

«Частные линии» и нервная система

«Частные линии» такого типа, а значит и настоящая нервная система, появляются у организмов более сложных, чем гидра, - у планарий, или плоских червей. Положите в ручей кусочек сырого мяса, и через несколько часов он будет облеплен поедающими его мелкими, плоскими, черного цвета червячками. Это планарии. В отличие от гидры тело планарий имеет хорошо различимые головной и хвостовой концы, а поведение этих животных значительно сложнее. Важнее всего то, что у них есть специфическая система межнейронных связей, и если перерезать ведущие к мышце нервные волокна, данная мышца будет парализована. Кроме того, если у гидры примитивные нервные клетки довольно равномерно распределены по всему телу, то у планарий размещение их иное. Нейроны располагаются группами, в которых клетки связаны короткими аксонами и дендритами; каждая группа имеет хорошо заметные входные и выходные нервные тракты. Некоторые клетки группы принимают сигналы, поступающие по входным путям, другие дают начало выходным путям, а третьи (интернейроны) обеспечивают связь между первыми и вторыми. Таким образом, эти группы нейронов, называемые ганглиями, содержат все основные элементы настоящей нервной системы (рис. 7.4).

Рис. 7.4. Планария. У этого организма нервная система имеет форму лестницы и хорошо выражен головной конец тела.

Благодаря четкому выделению головного и хвостового концов тела у планарий хорошо выражено чувство направления, перемещения вперед или назад, чего нет у гидры. Очевидно, что животному гораздо важнее иметь подробную информацию о том месте, куда оно направляется, нежели о том, которое оно покинуло. Не удивительно поэтому, что помимо рта в головном отделе у планарий сосредоточены органы чувств, в том числе светочувствительные глазные ямки. Анализ информации, поступающей от этих органов, осуществляется в группе головных ганглиев, которую можно считать прототипом мозга. С такой относительно сложной организацией нервной системы связано значительное расширение репертуара адаптивного поведения. Планарий избегают света и склонны перемещаться на затемненные участки, реагируют на прикосновение и стремятся сохранить контакт нижней поверхностью тела с твердым субстратом, находят корм и предпочитают двигаться против течения.

Отличия от колониальности

Следует отличать многоклеточность и колониальность . У колониальных организмов отсутствуют настоящие дифференцированные клетки, а следовательно, и разделение тела на ткани. Граница между многоклеточностью и колониальностью нечеткая. Например, вольвокс часто относят к колониальным организмам, хотя в его "колониях" есть четкое деление клеток на генеративные и соматические. Выделение смертной "сомы" А. А. Захваткин считал важным признаком многоклеточности вольвокса. Кроме дифференциации клеток, для многоклеточных характерен и более высокий уровень интеграции, чем для колониальных форм.

Происхождение

Многоклеточные животные, возможно, появились на Земле 2,1 миллиарда лет назад , вскоре после «кислородной революции». Многоклеточные животные - монофилетическая группа . 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 .

Онтогенез

Развитие многих многоклеточных организмов начинается с одной клетки (например, зиготы у животных или споры в случае гаметофитов высших растений). В этом случае большинство клеток многоклеточного организма имеют одинаковый геном . При вегетативном размножении , когда организм развивается из многоклеточного фрагмента материнского организма, как правило, также происходит естественное клонирование .

У некоторых примитивных многоклеточных (например, клеточных слизевиков и миксобактерий) возникновение многоклеточных стадий жизненного цикла происходит принципиально иначе - клетки, часто имеющие сильно различающиеся генотипы, объединяются в единый организм.

Эволюция

Искусственные многоклеточные организмы

В настоящее время нет информации о создании по-настоящему многоклеточных искусственных организмов, однако проводятся эксперименты по созданию искусственных колоний одноклеточных.

В 2009 году Равилем Фахруллиным из Казанского (Приволжского) государственного университета (Татарстан , Россия) и Весселином Пауновым из Университета Халла (Йоркшир , Великобритания) были получены новые биологические структуры, получившие название «целлосомы» (англ. cellosome ) и представлявшие собой искусственно созданные колонии одноклеточных. Слой дрожжевых клеток наносили на кристаллы арагонита и кальцита , используя в качестве связующего полимерные электролиты, затем кристаллы растворяли кислотой и получали полые замкнутые целлосомы, сохранявшие форму использованного шаблона. В полученных целлосомах дрожжевые клетки сохраняли активность в течение двух недель при температуре 4 °C .

В 2010 году те же исследователи в сотрудничестве с Университетом Северной Каролины объявили о создании нового искусственного колониального организма, получившего название «дрожжесома» (англ. yeastosome ). Организмы получались путём самосборки на пузырьках воздуха, служивших в качестве шаблона .

Примечания

См. также

Wikimedia Foundation . 2010 .

Смотреть что такое "Многоклеточный организм" в других словарях:

- (позднелат. organismus от позднелат. organizo устраиваю, сообщаю стройный вид, от др. греч. ὄργανον орудие) живое тело, обладающее совокупностью свойств, отличающих его от неживой материи. Как отдельная особь организм… … Википедия

организм - ЭМБРИОЛОГИЯ ЖИВОТНЫХ ОРГАНИЗМ – биологическая единица, имеющая характерные анатомические и физиологические признаки. Организм может состоять из единственной клетки (одноклеточный организм), из множества одинаковых клеток (колониальный организм)… … Общая эмбриология: Терминологический словарь

ОРГАНИЗМ - ОРГАНИЗМ, совокупность взаимодействующих органов, образующих животное или растение. Самое слово О. происходит от греческого organon, т. е. произведение, орудие. Впервые повидимому Аристотель назвал живые существа организмами, т. к. по его… … Большая медицинская энциклопедия

Ая, ое. Биол. Состоящий из большого количества клеток (2.К.). М. организм. М ые растения. М ые животные … Энциклопедический словарь

многоклеточный - ая, ое.; биол. состоящий из большого количества клеток II Многокле/точный организм. М ые растения. М ые животные … Словарь многих выражений

Одноклеточные эукариотические организмы состоят из одной клетки. Некоторые систематики выделяют их в отдельное царство. К ним относятся одноклеточные зеленые водоросли (хламидомонада, хлорелла), одноклеточные животные (амеба обыкновенная, инфузория туфелька) и др.

Многоклеточные организмы состоят из большого числа клеток дифференцированных по строению и функциям. Совокупность клеток многоклеточного организма, сходных по строению и функциям, называется тканью. У животных выделяют покровную ткань, мышечную, соединительную, нервную.

Ткани, выполняющие общие функции, занимающие в организме определенное местоположение, образуют органы. Примерами органов могут служить сердце, мозг, печень и т. д.

Органы, выполняющие общие функции и имеющие общее происхождение, образуют системы органов. Пищеварительная, опорно-двигательная, нервная и другие системы функционируют в тесной взаимосвязи, обеспечивая целостность организма и поддержание постоянства внутренней среды - гомеостаза. Регуляция осуществляется посредством нервной системы и гуморальной (жидкостной) регуляции, в том числе путем выработки специальных веществ - гормонов, оказывающих влияние не на все, а только на определенные клетки, обеспечивающие нужную реакцию.

Так, в момент опасности, под влиянием симпатического отдела вегетативной нервной системы уменьшается перистальтика кишечника, активизируется работа сердца, суживается просвет кровеносных сосудов. Кора надпочечников выделяет гормон адреналин, также увеличивающий силу и частоту сердечных сокращений, работоспособность мышц. Таким образом, в мобилизации возможностей организма принимают участие все важнейшие системы органов.

2. Питание растений (минеральное, воздушное). Передвижение веществ в растении, его причины. Предложите опыт, с помощью которого можно доказать значение корневого давления в передвижении воды в растении.

Растения являются автотрофами. Образование в зеленых частях растений органических веществ из неорганических, главным образом углекислого газа и воды, в процессе фотосинтеза, называют воздушным питанием. Для нормального существования растениям также необходимо поступление растворов минеральных солей - минеральное питание. Всасывание растворенных веществ корнями и их дальнейшее продвижение в листья осуществляется благодаря двум факторам:

корневое давление - за счет более высокой концентрации растворенных веществ в клетках корня, чем в почве;
испарение воды листьями.

Передвижение минеральных веществ осуществляется по проводящим тканям, у цветковых растений эту роль выполняют сосуды и трахеиды древесины.

Доказать наличие корневого давления можно, срезав стебель комнатного растения и надев на пенек короткую резиновую трубку, из которой через некоторое время начнет сочиться вода.

3. Раскройте механизм вдоха и выдоха, значение чистоты атмосферного воздуха как фактора здоровья. Почему отравление угарным газом опасно для здоровья? Как оказать первую помощь при отравлении угарным газом и спасении утопающего?

Вдох осуществляется при увеличении объема грудной клетки. Это происходит за счет сокращения межреберных мышц, поднимающих ребра, и сокращения диафрагмы, уменьшения ее выпуклости. Низкое давление в плевральной полости способствует тому, что легкие следуют за расширением грудной клетки и в них поступает воздух. При выдохе ребра опускаются, диафрагма поднимается, вытесняя воздух из легких.

Чистота атмосферного воздуха является решающим фактором в деле сохранения здоровья человека, так как вредные примеси могут не только раздражать органы дыхания, вызывать кашель, удушье, аллергическую реакцию, но и проникать в кровь. Систематическое вдыхание некоторых веществ приводит к профессиональным заболеваниям, например, к силикозу у шахтеров.

Угарный газ при вдыхании образует прочное соединение с гемоглобином эритроцитов, что делает невозможным перенос кровью кислорода. При этом наступает быстрая смерть от удушья. Симптомами отравления являются головокружение, звон в ушах, слабость, одышка, ослабление пульса, тошнота, рвота, потеря сознания. До прибытия скорой помощи пострадавшего необходимо вынести на свежий воздух, дать кислородную маску, что способствует удалению из крови угарного газа. Дать понюхать нашатырный спирт, обложить грелками, дать крепкий горячий чай или кофе, проводить искусственное дыхание, растирание тела. С учетом того, что потеря сознания и смерть может наступить через довольно большой промежуток времени, лиц, которые могли вдыхать угарный газ, например, при пожаре, нельзя оставлять без присмотра.

При оказании первой помощи утопающему нужно позаботиться об удалении из дыхательных путей воды и ила. После чего делается искусственное дыхание, а в случае отсутствия пульса - непрямой массаж сердца, с силой надавливая ладонью на область сердца в ритме около 60 раз в минуту.