VÍCEBUNĚČNÉ ORGANISMY: VLASTNOSTI, FUNKCE A PŘÍKLADY - BIOLOGIE - 2025

Mnohobuněčný organismus je živá bytost skládá z několika buněk. Často se také používá termín mnohobuněčný. Organické bytosti, které nás obklopují a které můžeme pozorovat pouhým okem, jsou mnohobuněčné.

Nejvýznamnější charakteristikou této skupiny organismů je úroveň strukturální organizace, kterou vlastní. Buňky mají tendenci se specializovat na provádění velmi specifických funkcí a jsou seskupeny do tkání. Jak se zvětšuje složitost, tkáně tvoří orgány a orgány vytvářejí systémy.

Zvířata jsou mnohobuněčné bytosti. Zdroj: pixabay.com

Tento koncept je v rozporu s konceptem jednobuněčných organismů, které se skládají z jediné buňky. Do této skupiny patří mimo jiné bakterie, archaea, protozoa. V této velké skupině musí organismy zhutňovat všechny základní funkce života (výživa, reprodukce, metabolismus atd.) V jedné buňce.

Původ a vývoj

Mnohobuněčnost se vyvinula v různých liniích eukaryot, což vedlo ke vzniku rostlin, hub a zvířat. Podle důkazů vznikly mnohobuněčné cyanobakterie na počátku evoluce a následně se na různých vývojových liniích objevily samostatně další mnohobuněčné formy.

Jak je zřejmé, přechod z jednobuněčné do mnohobuněčné entity nastal na počátku evoluce a opakovaně. Z těchto důvodů je logické předpokládat, že vícebuněčnost představuje pro organické bytosti silné selektivní výhody. Později budou podrobně diskutovány výhody mnohobuněčných výhod.

K získání tohoto jevu muselo dojít k několika teoretickým předpokladům: adheze mezi sousedními buňkami, komunikace, spolupráce a specializace mezi nimi.

Prekurzory mnohobuněčných organismů

Odhaduje se, že mnohobuněčné organismy se vyvinuli z jejich jednobuněčných předků asi před 1,7 miliardami let. V této předkové události některé jednobuněčné eukaryotické organismy vytvořily druh mnohobuněčných agregátů, který se zdá být evolučním přechodem z organismů buňky do mnohobuněčných.

Dnes pozorujeme živé organismy, které vykazují takový shlukovací vzorec. Například zelené řasy rodu Volvox se spojí se svými vrstevníky a vytvoří kolonii. Předpokládá se, že musí existovat předchůdce podobný společnosti Volvox, který vznikl v dnešních závodech.

Zvýšení specializace každé buňky by mohlo vést k tomu, že kolonie bude skutečným mnohobuněčným organismem. Lze však použít i jiný pohled k vysvětlení původu jednobuněčných organismů. K vysvětlení obou způsobů použijeme dva příklady ze současných druhů.

Volvocaceans

Tato skupina organismů se skládá z buněčných konfigurací. Například organismus rodu Gonium sestává z ploché "desky" asi 4 až 16 buněk, každá s bičíkem. Rod Pandorina je sférou 16 buněk. Najdeme tedy několik příkladů, kde se počet buněk zvyšuje.

Existují rody, které vykazují zajímavý vzorec diferenciace: každá buňka v kolonii má „roli“, stejně jako v organismu. Konkrétně se somatické buňky dělí od sexuálních buněk.

Dictyostelium

Další příklad mnohobuněčných uspořádání v jednobuněčných organismech se nachází v rodu Dictyostelium. Životní cyklus tohoto organismu zahrnuje sexuální a asexuální fázi.

Během asexuálního cyklu se solitérní améba vyvíjí na rozpadajících se polenech, živí se bakteriemi a reprodukuje se binárním štěpením. V době nedostatku potravin se velké množství těchto améb spojuje do slizkého těla schopného pohybu v temném a vlhkém prostředí.

Oba příklady živých druhů by mohly být možným ukazatelem toho, jak mnohobuněčnost začala ve starověku.

Výhody, že jsou mnohobuněčné

Stádo slonů v Serengeti

Buňky jsou základní jednotkou života a větší organismy se často objevují jako agregáty těchto jednotek a ne jako jedna buňka, která se zvětšuje.

Je pravda, že příroda experimentovala s relativně velkými jednobuněčnými formami, jako jsou jednobuněčné mořské řasy, ale tyto případy jsou vzácné a velmi příležitostné.

Jednobuněčné organismy byly úspěšné v evoluční historii živých věcí. Představují více než polovinu celkové hmotnosti živých organismů a úspěšně kolonizují nejextrémnější prostředí. Jaké jsou však výhody mnohobuněčného těla?

Optimální plocha povrchu

Proč je velký organismus složený z malých buněk lepší než velká buňka? Odpověď na tuto otázku souvisí s povrchovou plochou.

Povrch buněk musí být schopen zprostředkovat výměnu molekul z vnitřku buňky do vnějšího prostředí. Rozdělením buněčné hmoty na malé jednotky se zvětší dostupná povrchová plocha pro metabolickou aktivitu.

Je nemožné udržet optimální poměr povrchu k hmotnosti jednoduše zvýšením velikosti jedné buňky. Z tohoto důvodu je mnohobuněčnost adaptivní vlastností, která umožňuje organismům zvětšit velikost.

Specializace

Z biochemického hlediska je mnoho jednobuněčných organismů univerzální a schopné syntetizovat prakticky jakoukoli molekulu počínaje velmi jednoduchými živinami.

Na rozdíl od toho jsou buňky mnohobuněčného organismu specializovány na řadu funkcí a tyto organismy vykazují vyšší stupeň složitosti. Taková specializace umožňuje, aby funkce probíhala efektivněji - ve srovnání s buňkou, která musí vykonávat všechny základní vitální funkce.

Navíc, pokud je zasažena „část“ organismu - nebo zemře - nepřekládá se to k smrti celého jednotlivce.

Kolonizace výklenků

Mnohobuněčné organismy jsou lépe přizpůsobeny životu v určitých prostředích, která by byla pro jednobuněčné formy zcela nepřístupná.

Mezi nejpozoruhodnější sady adaptací patří ty, které umožnily kolonizaci země. Zatímco jednobuněčné organismy žijí většinou ve vodném prostředí, mnohobuněčným formám se podařilo kolonizovat zemi, vzduch a oceány.

Rozmanitost

Jedním z důsledků toho, že se skládá z více než jedné buňky, je možnost představit se v různých „formách“ nebo morfologiích. Z tohoto důvodu se mnohobunělost projevuje ve větší rozmanitosti organických bytostí.

V této skupině živých bytostí najdeme miliony forem, specializovaných orgánových systémů a vzorců chování. Tato rozsáhlá rozmanitost zvyšuje typy prostředí, které jsou organismy schopny využívat.

Vezměte si případ členovců. Tato skupina představuje ohromnou rozmanitost forem, kterým se podařilo kolonizovat prakticky všechna prostředí.

vlastnosti

Brouci jsou bytosti s miliony buněk. Zdroj: flickr.com

Organizace

Mnohobuněčné organismy jsou charakterizovány především představením hierarchické organizace jejich strukturálních prvků. Kromě toho mají embryonální vývoj, životní cykly a komplexní fyziologické procesy.

Živá hmota tak představuje různé úrovně organizace, kde při vzestupu z jedné úrovně na druhou najdeme něco kvalitativně odlišného a má vlastnosti, které na předchozí úrovni neexistovaly. Vyšší úrovně organizace obsahují všechny nižší. Každá úroveň je tedy součástí vyššího řádu.

Buněčná diferenciace

Typy buněk, které tvoří mnohobuněčné bytosti, se od sebe liší, protože syntetizují a akumulují různé typy molekul RNA a proteinů.

Dělají to beze změny genetického materiálu, tj. Sekvence DNA. Nicméně různé dvě buňky jsou u stejného jednotlivce, mají stejnou DNA.

Tento jev byl prokázán díky řadě klasických experimentů, ve kterých je jádro plně vyvinuté buňky žáby vstříknuto do vajíčka, jehož jádro bylo odstraněno. Nové jádro je schopné řídit vývojový proces a výsledkem je normální blázen.

Podobné experimenty byly provedeny v rostlinných organismech a savcích, přičemž byly získány stejné závěry.

Například u lidí najdeme více než 200 typů buněk s jedinečnými charakteristikami, pokud jde o jejich strukturu, funkci a metabolismus. Všechny tyto buňky jsou po oplodnění získány z jediné buňky.

Tkáňová tvorba

Mnohobuněčné organismy jsou tvořeny buňkami, ale ty nejsou náhodně seskupeny, aby vytvořily homogenní hmotu. Naopak, buňky mají tendenci se specializovat, to znamená, že plní specifickou funkci uvnitř organismů.

Buňky, které jsou si navzájem podobné, jsou seskupeny dohromady na vyšší úrovni složitosti nazývané tkáně. Buňky jsou drženy pohromadě speciálními proteiny a buněčnými spojeními, které vytvářejí spojení mezi cytoplazmy sousedních buněk.

Tkáně u zvířat

U nejsložitějších zvířat najdeme řadu tkání, které jsou klasifikovány podle funkce, kterou plní, a buněčné morfologie jejich složek: svalová, epiteliální, pojivová nebo pojivová a nervová tkáň.

Svalová tkáň je tvořena kontraktilními buňkami, které dokážou transformovat chemickou energii na mechanickou energii a jsou spojeny s mobilními funkcemi. Jsou rozděleny do kosterních, hladkých a srdečních svalů.

Epiteliální tkáň je zodpovědná za výstelku orgánů a dutin. Jsou také součástí parenchymu mnoha orgánů.

Pojivová tkáň je nejvíce heterogenním typem a její hlavní funkcí je soudržnost různých tkání, které tvoří orgány.

Konečně, nervová tkáň je zodpovědná za ocenění vnitřních nebo vnějších podnětů, které tělo přijímá, a převádí je do nervového impulsu.

Metazoané mají obvykle své tkáně uspořádány podobným způsobem. Mořské nebo pórovité houby - které jsou považovány za nejjednodušší mnohobuněčná zvířata - však mají velmi zvláštní schéma.

Tělo houby je sada buněk uložených v extracelulární matrici. Podpora pochází ze série malých (jehlicovitých) spicul a proteinů.

Tkáně v rostlinách

V rostlinách jsou buňky seskupeny do tkání, které plní specifickou funkci. Mají zvláštnost, že existuje pouze jeden typ tkáně, ve které se buňky mohou aktivně dělit, a to je meristematická tkáň. Ostatní tkáně se nazývají dospělí a ztratili schopnost dělit se.

Jsou klasifikovány jako ochranné tkaniny, které, jak napovídá jejich název, jsou odpovědné za ochranu těla před vysycháním a mechanickým opotřebením. Toto je klasifikováno do epidermální a suberózní tkáně.

Základní tkáně nebo parenchym tvoří většinu těla rostlinného organismu a vyplňují vnitřní část tkání. V této skupině najdeme asimilační parenchym, bohatý na chloroplasty; do rezervního parenchymu, typické pro ovoce, kořeny a stonky a vedení solí, vody a zpracované mízy.

Tvorba orgánů

Na vyšší úrovni složitosti najdeme orgány. Jeden nebo více typů tkání jsou spojeny, aby vznikl orgán. Například srdce a játra zvířat; a listy a stonky rostlin.

Školení systémů

Na další úrovni máme seskupení orgánů. Tyto struktury jsou seskupeny do systémů, které organizují specifické funkce a pracují koordinovaně. Mezi nejznámější orgánové systémy máme zažívací systém, nervový systém a oběhový systém.

Formování organismu

Seskupením orgánových systémů získáme diskrétní a nezávislý organismus. Sady orgánů jsou schopny plnit všechny životně důležité funkce, růst a vývoj, aby udržely organismus naživu

Vitální funkce

Životní funkce organických bytostí zahrnuje procesy výživy, interakce a reprodukce. Mnohobuněčné organismy vykazují v rámci svých životních funkcí velmi heterogenní procesy.

Z hlediska výživy můžeme živé věci rozdělit na autotrofy a heterotrofy. Rostliny jsou autotrofní, protože mohou získat vlastní jídlo pomocí fotosyntézy. Zvířata a houby se mezitím musí aktivně stravovat, takže se jedná o heterotrofy.

Reprodukce je také velmi pestrá. V rostlinách a zvířatech existují druhy, které jsou schopny se rozmnožovat sexuálním nebo asexuálním způsobem nebo prezentovat obě reprodukční modality.

Příklady

Měsíc medúzy. (Aurelia aurita). Autor: Alasdair flickr.com/photos/csakkarin

Nejvýznamnějšími mnohobuněčnými organismy jsou rostliny a zvířata. Každá živá bytost, kterou pozorujeme pouhým okem (bez použití mikroskopu), jsou mnohobuněčné organismy.

Savci, mořští medúzy, hmyz, strom, kaktusy, to vše jsou příklady mnohobuněčných bytostí.

Ve skupině hub jsou také mnohobuněčné varianty, jako jsou houby, které často používáme v kuchyni.

Reference

1. Cooper, GM a Hausman, RE (2004). Buňka: Molekulární přístup. Medicinska naklada.
2. Furusawa, C., & Kaneko, K. (2002). Původ mnohobuněčných organismů jako nevyhnutelný důsledek dynamických systémů. Anatomický záznam: Úřední publikace Americké asociace anatomů, 268 (3), 327-342.
3. Gilbert SF (2000). Vývojová biologie. Sinauer Associates.
4. Kaiser, D. (2001). Budování mnohobuněčného organismu. Roční přehled genetiky, 35 (1), 103-123.
5. Lodish, H., Berk, A., Zipursky, SL, Matsudaira, P., Baltimore, D., & Darnell, J. (2013). Biologie molekulárních buněk. WH freeman.
6. Michod, RE, Viossat, Y., Solari, CA, Hurand, M. a Nedelcu, AM (2006). Evoluce dějin života a původ mnohobuněčnosti. Journal of teoretická biologie, 239 (2), 257-272.
7. Rosslenbroich, B. (2014). K původu autonomie: nový pohled na hlavní přechody v evoluci. Springer Science & Business Media.