Wszystkie żywe organizmy są tradycyjnie podzielone na dwie grupy - jednokomórkowe i wielokomórkowe. Człowiek jest wielokomórkowy. Jednak osoba zawiera kilka kilogramów mikroorganizmów, więc nie można nazwać osoby po prostu wielokomórkową, ale raczej symbiozą organizmu wielokomórkowego i organizmów jednokomórkowych!
Postanowiłem rozpocząć moją opowieść o człowieku od najmniejszej rzeczy – od żywej komórki.
Siedzę tutaj, patrzę na ten obraz i zdaję sobie sprawę, że nawet w biologii i medycynie nie ma nic poza mitami, uproszczonymi pomysłami, diagramami, obrazami… które w ogóle nie odpowiadają rzeczywistości, ale które kształtują nasz światopogląd, nasze „ rozumienie” porządku świata, całkowicie fałszywe, bardzo odległe od rzeczywistości.
To co widzicie na zdjęciu to tylko bardzo uproszczony schemat, cóż, bardzo uproszczony schemat!!! Czy na mapie moskiewskiego metra można odczuć skalę miasta? Zorientuj się, jakie to miasto, jaka jest jego struktura? Nie, oczywiście, traci się to, co najważniejsze – poczucie ogromnej metropolii. Żywa komórka, w porównaniu z jej podziałami strukturalnymi, koreluje dokładnie w taki sam sposób, jak na przykład wielkość Kremla (rdzenia komórki) z resztą miasta. Nasze wyobrażenia o żywej komórce są konstruowane w podobny sposób, jak gdybyśmy patrzyli na Moskwę z satelity. Wraz z pojawieniem się nowoczesnych metod badawczych szczegółowość badania komórki można już porównać do dobrej fotografii lotniczej!
Oto prawdziwe zdjęcia żywych komórek... 
Rozdzielczość jest mniej więcej taka sama...
Dlaczego porównuję komórkę z miastem, ale dlatego, że tylko miasto może porównywać się z żywą komórką pod względem złożoności i wszechstronności.
Komórka ma rdzeń niczym MIASTO w mieście – think tank, kontrolę i dokumentację wszystkiego, co się dzieje – cząsteczki DNA, w których zapisane są technologie produkcji i samoreprodukcji! Tak, komórka żyje po coś, na pewno coś robi, wykonuje jakieś ogólne zadanie!
Zrobię liryczną dygresję...
Mikroorganizmy jednokomórkowe można bardzo warunkowo uznać za takie, w rzeczywistości są jak ławica ryb, która przestrzega ogólnych praw i działa jak jedna całość. Drobnoustroje łączą się w społeczności z innymi drobnoustrojami, nakładając swoje właściwości na nowe, wspólne, a działania komórek podporządkowane są jakiemuś wspólnemu zadaniu, najczęściej przetrwaniu.
U człowieka wszystkie komórki łączą się w jeden organizm - osobę, dlatego komórki są wyspecjalizowane, to znaczy mają różne zadania i bardzo często ta sama komórka wykonuje kilka różnych zadań! Dlatego porównuję komórkę do miasta, w którym są różne zakłady i fabryki.Komórka robi coś dla wewnętrznej konsumpcji, żeby się utrzymać, ale w zasadzie komórka produkuje coś na korzyść organizmu jako całości.
Do ogniwa cały czas napływają surowce, a produkty produkcyjne i odpady są wywożone, podobnie jak pociągi, samochody i inne pojazdy, wszystko jest sprawdzane na wejściu, kontrolowane znacznie poważniej niż na naszych lotniskach! Za to wszystko odpowiedzialna jest błona komórkowa.
Jest to schematyczne przedstawienie błony komórkowej z kanalikami transportowymi i jest w rzeczywistości jedynie przypuszczeniem i jest uproszczone.
Tak wygląda fragment komórki stykający się z inną komórką... gruba ściana to błona komórkowa wielokrotnie złożona jak harmonijka... czarne kropki to najprawdopodobniej gotowe produkty w „magazynach”
Przez błonę komórkową regulującą pracę komórki nieustannie docierają polecenia, są to różne rozkazy, począwszy od tych prostych – „daj więcej węgla”, po zmianę produktów i przejście na nową jakość!
I oczywiście błona stanowi ochronę przed środowiskiem zewnętrznym, które na zewnątrz komórki może być bardzo agresywne – na przykład, jeśli pamiętasz odczucia w jamie ustnej podczas wymiotów… to jest to zawartość żołądka, z którą komórki ściany żołądka stykają się i nie są trawione, kebab popijany winem jest trawiony, a komórki pracują w tym środowisku!
Ale komórka nie jest głupim pracownikiem, komórki też wysyłają sygnały – raportują z wykonanej pracy, wysyłają prośby o zasoby, zgłaszają szkody, koordynują wspólne działania… Nauka nie do końca wie, jak to się dzieje.
Sama komórka nie wisi w powietrzu i wszystko w jej wnętrzu wypełnione jest cieczą, ale tak naprawdę nie tylko wodą, ale wyraźnie ustrukturyzowanym roztworem, w którym cząsteczki ułożone są w określonej kolejności i jest to zmiana położenia cząsteczki w przestrzeni, które mają ładunek semantyczny, nie do końca wiemy, jak to się dzieje, ile substancji transportuje się wewnątrz komórek, jakie prądy tam krążą i jak to wszystko się porusza, ale wszystko jest w ruchu!
Prawdopodobnie, gdyby można było zajrzeć do żywej komórki, tak jak kosmonauci przeglądają swoje supermoce i widzą gazetę w rękach danej osoby, obraz wydawałby się nie mniej złożony i interesujący - wszyscy gdzieś się spieszą, samochody, ludzie wchodzą, wychodzą do domów i co tam robią.
Tak naprawdę nadal nie da się obejrzeć żywych komórek w takiej rozdzielczości… zdjęcia, które pokazałem, to wycinek! Komórki zamraża się w układzie, a następnie wykonuje się ultracienki skrawek i poddaje go badaniu. No cóż, to tak, jakby napełnić miasto ciekłym azotem, a potem wielką piłą odciąć je w razie potrzeby i spróbować zrozumieć, jak w tym mieście żyją na przykład lekarze albo kierowcy metra, którzy być może nawet nie dostaną się na tę ranę! :::=)))
Podsumowując, chciałbym, abyś spróbował wyobrazić sobie, jak dana osoba składa się z tych komórek! Czy potrafisz sobie wyobrazić odległości w skali komórkowej, na przykład na kosmkach żołądka i komórkach tkanki kostnej w prawym palcu lewej stopy??? To prawdopodobnie dalej niż z Ziemi do Proxima Centauri!
Ale wszystko to jest ze sobą powiązane i rządzi się tymi samymi prawami! Co więcej, w skali czasu to prawie wieczność!!!
Otóż to. Bardzo trudno napisać prostymi słowami o niewyobrażalnie skomplikowanym systemie - CZŁOWIEK! Cały wszechświat!
Ciało zwierząt wielokomórkowych składa się z dużej liczby komórek o zróżnicowanej budowie i funkcji, które utraciły swoją niezależność, gdyż stanowią jeden, integralny organizm.
Organizmy wielokomórkowe można podzielić na dwie duże grupy. Zwierzęta bezkręgowe to zwierzęta dwuwarstwowe o symetrii promieniowej, których ciało tworzą dwie tkanki: ektoderma, która pokrywa ciało z zewnątrz, i endoderma, która tworzy narządy wewnętrzne - gąbki i koelenteraty. Obejmuje również płaskie, okrągłe, pierścienice, stawonogi, mięczaki i szkarłupnie, dwustronnie symetryczne i promieniste organizmy trójwarstwowe, które oprócz ekto- i endodermy mają również mezodermę, która w procesie indywidualnego rozwoju daje początek mięśniom i tkance łącznej . Do drugiej grupy zaliczają się wszystkie zwierzęta posiadające szkielet osiowy: strunę grzbietową lub kręgosłup.
Zwierzęta wielokomórkowe
Współenteruje. Hydra słodkowodna.
Budowa – symetria promieniowa, ektoderma, endoderma, podeszwa, macki.
Ruch – Skurcz komórek mięśniowo-skórnych, przyczepienie podeszwy do podłoża.
Odżywianie - Macki, usta, jelita, jama z komórkami trawiennymi. Drapieżnik. Zabija kłujące komórki trucizną.
Oddychanie – Tlen rozpuszczony w wodzie przenika całą powierzchnię ciała.
Rozmnażanie - Hermafrodyty. Seksualny: komórki jajowe + plemniki = komórka jajowa. Aseksualny: początkujący.
Układ krążenia – Nie.
Eliminacja – Resztki jedzenia usuwa się przez usta.
Układ nerwowy – Splot nerwowy komórek nerwowych.
Płazińce. Biała planaria.
Glisty. Ludzka glista.
Annelidy. Dżdżownica.
Budowa – Na zewnątrz wydłużona, śluzowata skóra w kształcie robaka, wewnątrz rozcięta jama ciała, długość 10–16 cm, 100–180 segmentów.
Ruch – Skurcz worka skórno-mięśniowego, śluzu, elastycznego włosia.
Odżywianie – Usta gardło przełyk żołądek jelito odbyt. Żywi się cząstkami świeżych lub rozkładających się roślin.
Oddychanie – dyfuzja tlenu po całej powierzchni ciała.
Rozmnażanie - Hermafrodyty. Wymiana śluzu plemników z kokonem jaj młodych robaków.
Układ krążenia – Układ krążenia zamknięty: naczynia włosowate, naczynia pierścieniowe, naczynia główne: grzbietowe i brzuszne.
Wydalanie – Metanefrydia jamy ciała (lejek z rzęskami) kanaliki wydalnicze.
Układ nerwowy – Nerwy, zwoje, łańcuch nerwowy, pierścień okołogardłowy. Wrażliwe komórki w skórze.
Miękkie. Skorupiak. Rdestnica pospolita.
Struktura – Miękkie ciało zamknięte w spiralnej skorupie = tułów + noga.
Ruch – Umięśniona noga.
Odżywianie – Usta, gardło, język z zębami = tarka, żołądek, jelita, wątroba, odbyt.
Oddychanie – Otwór oddechowy. Płuco.
Rozmnażanie - Hermafrodyty. Zapłodnienie krzyżowe.
Układ krążenia nie jest zamknięty. Naczynia płucno-sercowe Jama ciała.
Wydalanie – nerki.
Układ nerwowy – okołogardłowe skupisko węzłów nerwowych.
Stawonogi. Skorupiaki. Rak.
Budowa – + brzuch.
Ruch – Cztery pary nóg kroczących, 5 par nóg brzusznych + płetwa ogonowa do pływania.
Odżywianie - szczęka, jama ustna, gardło, przełyk, żołądek, odcinek z zębami chitynowymi, aparat filtrujący, jelita, pokarm. gruczoł - odbyt.
Oddychanie - skrzela.
Rozmnażanie – dwupienne. Jaja na odwłokach przed wykluciem. Podczas wzrostu charakterystyczne jest zrzucanie chityny. Istnieje stadium larwalne naupliusa.
Układ krążenia – Niezamknięty. Serce – naczynia krwionośne – jama ciała.
Wydalanie - Gruczoły z kanałem wydalniczym u podstawy czułków.
Układ nerwowy – Pierścień okołogardłowy = węzeł nadgardłowy i podgardłowy, brzuszny przewód nerwowy. Narząd dotyku i węchu jest podstawą krótkich czułków. Narządy wzroku to dwoje oczu złożonych.
Stawonogi. Pajęczaki. Krzyżowy pająk.
Struktura – głowotułów + odwłok.
Ruch - Cztery pary nóg, 3 pary brodawek pajęczynówek na brzuchu, gruczoły pajęczynówkowe do tkania sieci rybackiej.
Odżywianie – Usta = szczęki z jadem i pazury. Trucizna to wstępne trawienie na zewnątrz organizmu. Przełyk – żołądek, jelita, odbyt.
Oddychanie - W jamie brzusznej znajduje się para worków płucnych z fałdami. Dwie wiązki otworów oddechowych tchawicy.
Rozmnażanie – dwupienne. Jajka w kokonie - młode pająki
Układ krążenia – Niezamknięty. Serce – naczynia krwionośne – jama ciała
Wydalanie – naczynia malpischiańskie
Układ nerwowy – pary zwojów + łańcuch brzuszny. Narządami wzroku są proste oczy.
Stawonogi. Owady. Włókno.
Struktura – Głowa + klatka piersiowa + brzuch (8 segmentów)
Ruch – 3 pary nóg z twardymi pazurami, para skrzydeł, para elytry
Odżywianie – Usta = warga górna + 4 szczęki + warga dolna przełyk, żołądek z chitynowymi zębami, jelita, odbyt
Oddychanie – Przetchlinki na brzusznych odcinkach tchawicy, wszystkich narządach i tkankach
Rozmnażanie – samice: jajniki, jajowody, pojemniki na plemniki.
Samce: 2 jądra, nasieniowody, kanał, metamorfoza całkowita.
Układ krążenia nie jest zamknięty. Serce z zastawkami, naczyniami, jamą ciała.
Wydalanie – Naczynia Malpish w jamie ciała, ciało tłuste.
Układ nerwowy – pierścień okołogardłowy + łańcuch brzuszny. Mózg. 2 oczy złożone, narządy węchowe - 2 czułki z płytkami na końcu.
szkarłupnie.
Struktura – kształt ciała w kształcie gwiazdy, kuli lub człowieka. Słabo rozwinięty szkielet. Dwie warstwy powłoki - zewnętrzna jest jednowarstwowa, wewnętrzna to włóknista tkanka łączna z elementami szkieletu wapiennego.
Ruch – Poruszaj się powoli za pomocą kończyn, rozwijają się mięśnie.
Odżywianie - Otwór ustny, krótki przełyk, jelito, odbyt.
Oddychanie - skrzela, powłoki ciała przy udziale układu wodno-naczyniowego.
Rozmnażanie – dwa naczynia pierścieniowe. Jedna otacza usta, druga odbyt. Istnieją naczynia promieniste.
Układ krążenia – Żadnych specjalnych. Wydalanie następuje przez ściany kanałów układu wodno-naczyniowego.
Dyskrecja – narządy płciowe mają różną budowę. Większość szkarłupni jest dwupienna, ale niektóre są hermafrodytami. Rozwój następuje poprzez szereg złożonych przemian. Larwy pływają w słupie wody, podczas metamorfozy zwierzęta uzyskują symetrię promieniową.
Układ nerwowy - Układ nerwowy ma budowę promieniową: promieniowe sznury nerwowe rozciągają się od pierścienia nerwu okołogardłowego w zależności od liczby osób w organizmie.
Różnice od kolonializmu
Należy to rozróżnić wielokomórkowość I kolonialność. Organizmom kolonialnym brakuje prawdziwie zróżnicowanych komórek, a co za tym idzie podziału organizmu na tkanki. Granica między wielokomórkowością a kolonialnością jest niejasna. Na przykład Volvox jest często klasyfikowany jako organizm kolonialny, chociaż w jego „koloniach” występuje wyraźny podział komórek na generatywne i somatyczne. A. A. Zakhvatkin uważał wydzielanie śmiertelnej „somy” za ważny znak wielokomórkowości Volvox. Oprócz różnicowania komórek organizmy wielokomórkowe charakteryzują się także wyższym stopniem integracji niż formy kolonialne.
Pochodzenie
Zwierzęta wielokomórkowe mogły pojawić się na Ziemi 2,1 miliarda lat temu, wkrótce po „rewolucji tlenowej”. Zwierzęta wielokomórkowe są grupą monofiletyczną. Ogólnie rzecz biorąc, wielokomórkowość pojawiła się kilkadziesiąt razy w różnych liniach ewolucyjnych świata organicznego. Z nie do końca jasnych powodów wielokomórkowość jest bardziej charakterystyczna dla eukariontów, chociaż podstawy wielokomórkowości można znaleźć także wśród prokariotów. Tak więc u niektórych sinic nitkowatych we włóknach znajdują się trzy rodzaje wyraźnie zróżnicowanych komórek, a podczas ruchu włókna wykazują wysoki poziom integralności. Wielokomórkowe owocniki są charakterystyczne dla myksobakterii.
Ontogeneza
Rozwój wielu organizmów wielokomórkowych rozpoczyna się od pojedynczej komórki (na przykład zygot u zwierząt lub zarodników w przypadku gametofitów roślin wyższych). W tym przypadku większość komórek organizmu wielokomórkowego ma ten sam genom. W przypadku rozmnażania wegetatywnego, gdy organizm rozwija się z wielokomórkowego fragmentu organizmu matecznego, zwykle dochodzi również do klonowania naturalnego.
W niektórych prymitywnych organizmach wielokomórkowych (na przykład komórkowych śluzowcach i myksobakteriach) pojawienie się wielokomórkowych etapów cyklu życiowego następuje w zasadniczo inny sposób - komórki, często o bardzo różnych genotypach, łączą się w jeden organizm.
Ewolucja
Sztuczne organizmy wielokomórkowe
Obecnie nie ma informacji o stworzeniu prawdziwie wielokomórkowych sztucznych organizmów, ale prowadzone są eksperymenty mające na celu stworzenie sztucznych kolonii organizmów jednokomórkowych.
W 2009 roku Ravil Fakhrullin z Kazania (Rejon Wołgi) State University (Tatarstan, Rosja) i Vesselin Paunov z University of Hull (Yorkshire, UK) uzyskali nowe struktury biologiczne zwane „cellosomami” (eng. celosom) i były sztucznie utworzonymi koloniami organizmów jednokomórkowych. Na kryształy aragonitu i kalcytu nałożono warstwę komórek drożdży, stosując jako spoiwo elektrolity polimerowe, następnie kryształy rozpuszczono w kwasie i otrzymano puste w środku celosomy, które zachowały kształt zastosowanej matrycy. W powstałych celosomach komórki drożdży pozostały aktywne przez dwa tygodnie w temperaturze 4°C.
W 2010 roku ci sami badacze we współpracy z Uniwersytetem Karoliny Północnej ogłosili utworzenie nowego sztucznego organizmu kolonialnego zwanego „drożdżakiem”. drożdżosom). Organizmy uzyskano poprzez samoorganizację na pęcherzykach powietrza, które posłużyły za matrycę.
Notatki
Zobacz też
Fundacja Wikimedia. 2010.
- Funkcja wielowartościowa
- Buzdygan wieloostrzowy
Zobacz, co oznacza „organizm wielokomórkowy” w innych słownikach:
Organizm- (późno łac. organizmus z późn. łac. organizo układa, nadaje smukły wygląd, z innego greckiego. ὄργανον narzędzie) żywe ciało, które ma zestaw właściwości odróżniających je od materii nieożywionej. Jako odrębny, indywidualny organizm... ... Wikipedia
organizm- ORGANIZM EMBRIOLOGII ZWIERZĄT jest jednostką biologiczną posiadającą charakterystyczne cechy anatomiczne i fizjologiczne. Organizm może składać się z pojedynczej komórki (organizm jednokomórkowy) lub z wielu identycznych komórek (organizm kolonialny)... ... Embriologia ogólna: Słownik terminologiczny
ORGANIZM- ORGANIZM, zbiór oddziałujących na siebie narządów tworzących zwierzę lub roślinę. Samo słowo O. pochodzi od greckiego organon, czyli produkt, instrument. Najwyraźniej Arystoteles po raz pierwszy nazwał istoty żywe organizmami, gdyż według niego... ... Wielka encyklopedia medyczna
wielokomórkowy- och, och. Biol. Składa się z dużej liczby komórek (2.K.). M. organizm. Moje rośliny. Moje zwierzęta... słownik encyklopedyczny
wielokomórkowy- och, och.; biol. składający się z dużej liczby komórek II Organizm wielokomórkowy/precyzyjny. Moje rośliny. Moje zwierzęta... Słownik wielu wyrażeń
Wszystkie żywe organizmy są podzielone na podkrólestwa stworzeń wielokomórkowych i jednokomórkowych. Te ostatnie stanowią jedną komórkę i należą do najprostszych, natomiast rośliny i zwierzęta to te struktury, w których na przestrzeni wieków wykształciła się bardziej złożona organizacja. Liczba komórek różni się w zależności od odmiany, do której należy osobnik. Większość z nich jest tak mała, że można je zobaczyć jedynie pod mikroskopem. Komórki pojawiły się na Ziemi około 3,5 miliarda lat temu.
Obecnie wszystkie procesy zachodzące w organizmach żywych są badane przez biologię. Nauka ta zajmuje się subkrólestwem organizmów wielokomórkowych i jednokomórkowych.
Jednokomórkowe organizmy
O jednokomórkowości decyduje obecność w organizmie pojedynczej komórki, która spełnia wszystkie funkcje życiowe. Dobrze znane ameby i orzęski pantoflowe to prymitywne i jednocześnie najstarsze formy życia reprezentujące ten gatunek. Byli pierwszymi żywymi stworzeniami, które żyły na Ziemi. Obejmuje to również grupy takie jak Sporozoans, Sarcodaceae i bakterie. Wszystkie są małe i przeważnie niewidoczne gołym okiem. Zwykle dzieli się je na dwie ogólne kategorie: prokariotyczne i eukariotyczne.
Prokarioty są reprezentowane przez pierwotniaki lub niektóre gatunki grzybów. Część z nich żyje w koloniach, gdzie wszystkie osobniki są takie same. Cały proces życiowy odbywa się w każdej pojedynczej komórce, aby mogła przetrwać.
Organizmy prokariotyczne nie mają jąder i organelli komórkowych związanych z błoną. Są to zazwyczaj bakterie i sinice, takie jak E. coli, Salmonella, Nostoca itp.
Wszyscy przedstawiciele tych grup różnią się wielkością. Najmniejsza bakteria ma tylko 300 nanometrów długości. Organizmy jednokomórkowe mają zwykle specjalne wici lub rzęski, które biorą udział w ich ruchu. Mają prosty korpus z wyraźnymi podstawowymi cechami. Odżywianie z reguły zachodzi w procesie wchłaniania (fagocytozy) pożywienia i jest przechowywane w specjalnych organellach komórkowych.
Organizmy jednokomórkowe dominują jako forma życia na Ziemi od miliardów lat. Jednak ewolucja od najprostszych do bardziej złożonych osobników zmieniła cały krajobraz, ponieważ doprowadziła do pojawienia się biologicznie wyewoluowanych połączeń. Ponadto pojawienie się nowych gatunków stworzyło nowe środowiska o różnorodnych interakcjach ekologicznych.
Organizmy wielokomórkowe
Główną cechą podkrólestwa metazoan jest obecność dużej liczby komórek u jednego osobnika. Łączy się je ze sobą, tworząc w ten sposób zupełnie nową organizację, która składa się z wielu pochodnych części. Większość z nich można zobaczyć bez specjalnego sprzętu. Z jednej komórki powstają rośliny, ryby, ptaki i zwierzęta. Wszystkie stworzenia należące do podkrólestwa organizmów wielokomórkowych regenerują nowe osobniki z zarodków powstałych z dwóch przeciwnych gamet.
Każda część jednostki lub całego organizmu, na którą składa się duża liczba składników, jest złożoną, wysoko rozwiniętą strukturą. W podkrólestwie organizmów wielokomórkowych klasyfikacja wyraźnie rozdziela funkcje, w jakich każda z poszczególnych cząstek spełnia swoje zadanie. Angażują się w procesy życiowe, wspierając w ten sposób egzystencję całego organizmu.
Podkrólestwo Wielokomórkowe po łacinie brzmi jak Metazoa. Aby utworzyć złożony organizm, komórki muszą zostać zidentyfikowane i połączone z innymi. Gołym okiem można zobaczyć pojedynczo zaledwie kilkanaście pierwotniaków. Pozostałe prawie dwa miliony widocznych osobników to osobniki wielokomórkowe.
Zwierzęta wielokomórkowe powstają w wyniku połączenia osobników poprzez tworzenie kolonii, włókien lub agregacji. Organizmy wielokomórkowe rozwijały się niezależnie, jak Volvox i niektóre wiciowce zielone.
Znakiem metazoanów podkrólestwa, czyli ich wczesnych prymitywnych gatunków, był brak kości, muszli i innych twardych części ciała. Dlatego do dziś nie zachował się po nich żaden ślad. Wyjątkiem są gąbki, które nadal żyją w morzach i oceanach. Być może ich pozostałości odnaleziono w niektórych starożytnych skałach, jak np. Grypania spiralis, której skamieniałości odnaleziono w najstarszych warstwach czarnych łupków datowanych na wczesną erę proterozoiku.
W poniższej tabeli przedstawiono wielokomórkowe subkrólestwo w całej jego różnorodności.
Złożone relacje powstały w wyniku ewolucji pierwotniaków i pojawienia się zdolności komórek do dzielenia się na grupy oraz organizowania tkanek i narządów. Istnieje wiele teorii wyjaśniających mechanizmy ewolucji organizmów jednokomórkowych.
Teorie pochodzenia
Obecnie istnieją trzy główne teorie pochodzenia wielokomórkowego subkrólestwa. Krótkie podsumowanie teorii syncytialnej, bez wchodzenia w szczegóły, można opisać w kilku słowach. Jego istotą jest to, że prymitywny organizm, który miał w swoich komórkach kilka jąder, mógł ostatecznie oddzielić każde z nich wewnętrzną błoną. Na przykład kilka jąder zawiera grzyby pleśniowe, a także orzęski pantofelka, co potwierdza tę teorię. Jednak posiadanie kilku jąder nie jest wystarczające dla nauki. Aby potwierdzić teorię ich mnogości, konieczne jest wykazanie transformacji najprostszego eukarionta w dobrze rozwinięte zwierzę.
Teoria kolonii mówi, że symbioza, składająca się z różnych organizmów tego samego gatunku, doprowadziła do ich zmiany i pojawienia się bardziej zaawansowanych stworzeń. Haeckel był pierwszym naukowcem, który wprowadził tę teorię w 1874 roku. Złożoność organizacji wynika z tego, że komórki podczas podziału pozostają razem, a nie oddzielają się. Przykłady tej teorii można zaobserwować u takich pierwotniaków wielokomórkowych organizmów jak zielone algi zwane Eudorina czy Volvaxa. W zależności od gatunku tworzą kolonie liczące do 50 000 komórek.
Teoria kolonii proponuje fuzję różnych organizmów tego samego gatunku. Zaletą tej teorii jest to, że w okresach niedoboru pożywienia ameby grupują się w kolonię, która jako całość przemieszcza się w nowe miejsce. Niektóre z tych ameb nieznacznie się od siebie różnią.
Problem z tą teorią polega jednak na tym, że nie wiadomo, w jaki sposób DNA różnych osób może zostać włączone do pojedynczego genomu.
Na przykład mitochondria i chloroplasty mogą być endosymbiontami (organizmami w organizmie). Zdarza się to niezwykle rzadko i nawet wtedy genomy endosymbiontów zachowują różnice między sobą. Oddzielnie synchronizują swoje DNA podczas mitozy gatunku żywiciela.
Dwa lub trzy symbiotyczne osobniki tworzące porost, chociaż w celu przetrwania są od siebie zależne, muszą rozmnażać się oddzielnie, a następnie ponownie połączyć, ponownie tworząc jeden organizm.
Inne teorie, które również uwzględniają pojawienie się subkrólestwa metazoańskiego:
- Teoria GK-PID. Około 800 milionów lat temu niewielka zmiana genetyczna w pojedynczej cząsteczce zwanej GK-PID mogła umożliwić osobnikom przejście z pojedynczej komórki do bardziej złożonej struktury.
- Rola wirusów. Niedawno odkryto, że geny zapożyczone od wirusów odgrywają kluczową rolę w podziale tkanek, narządów, a nawet w rozmnażaniu płciowym podczas fuzji komórki jajowej i plemnika. Stwierdzono, że pierwsze białko, syncytyna-1, jest przenoszone z wirusa na ludzi. Występuje w błonach międzykomórkowych oddzielających łożysko od mózgu. Drugie białko zidentyfikowano w 2007 roku i nazwano EFF1. Pomaga w tworzeniu skóry nicieni glisty i jest częścią całej rodziny białek FF. Dr Felix Rey z Instytutu Pasteura w Paryżu zbudował model 3D struktury EFF1 i wykazał, że to ona wiąże ze sobą cząsteczki. To doświadczenie potwierdza fakt, że wszystkie znane fuzje drobnych cząstek w cząsteczki mają pochodzenie wirusowe. Sugeruje to również, że wirusy były niezbędne do komunikacji struktur wewnętrznych, a bez nich pojawienie się kolonii w podkrólestwie gąbek wielokomórkowych byłoby niemożliwe.
Wszystkie te teorie, a także wiele innych, które nadal proponują znani naukowcy, są bardzo interesujące. Żadne z nich nie jest jednak w stanie jasno i jednoznacznie odpowiedzieć na pytanie: w jaki sposób z jednej komórki powstałej na Ziemi mogła powstać tak ogromna różnorodność gatunków? Albo: dlaczego samotne jednostki zdecydowały się zjednoczyć i zacząć współistnieć?
Być może za kilka lat nowe odkrycia będą w stanie dać nam odpowiedź na każde z tych pytań.
Narządy i tkanki
Organizmy złożone pełnią funkcje biologiczne, takie jak obrona, krążenie, trawienie, oddychanie i rozmnażanie płciowe. Wykonują je określone narządy, takie jak skóra, serce, żołądek, płuca i układ rozrodczy. Składają się z wielu różnych typów komórek, które współpracują ze sobą, aby wykonywać określone zadania.
Na przykład mięsień sercowy ma dużą liczbę mitochondriów. Wytwarzają trifosforan adenozyny, który zapewnia ciągły przepływ krwi w układzie krążenia. Przeciwnie, komórki skóry mają mniej mitochondriów. Zamiast tego mają gęste białka i wytwarzają keratynę, która chroni miękkie tkanki wewnętrzne przed uszkodzeniami i czynnikami zewnętrznymi.
Reprodukcja
Podczas gdy wszystkie proste organizmy bez wyjątku rozmnażają się bezpłciowo, wiele metazoanów z podkrólestwa preferuje rozmnażanie płciowe. Na przykład ludzie to bardzo złożone struktury powstałe w wyniku połączenia dwóch pojedynczych komórek zwanych komórką jajową i plemnikiem. Połączenie jednego jaja z gametą (gamety to specjalne komórki płciowe zawierające jeden zestaw chromosomów) plemnika prowadzi do powstania zygoty.
Zygota zawiera materiał genetyczny zarówno plemnika, jak i komórki jajowej. Jej podział prowadzi do powstania zupełnie nowego, odrębnego organizmu. W trakcie rozwoju i podziału komórki, zgodnie z programem zapisanym w genach, zaczynają różnicować się w grupy. To dodatkowo pozwoli im pełnić zupełnie odmienne funkcje, mimo że są genetycznie identyczne.
Zatem wszystkie narządy i tkanki ciała tworzące nerwy, kości, mięśnie, ścięgna, krew - wszystkie powstały z jednej zygoty, która pojawiła się w wyniku połączenia dwóch pojedynczych gamet.
Przewaga wielokomórkowa
Istnieje kilka głównych zalet podkrólestwa organizmów wielokomórkowych, dzięki którym dominują na naszej planecie.
Ponieważ złożona struktura wewnętrzna pozwala na zwiększenie rozmiaru, pomaga również w rozwoju struktur i tkanek wyższego rzędu o wielu funkcjach.
Duże organizmy mają lepszą ochronę przed drapieżnikami. Mają też większą mobilność, co pozwala im migrować do korzystniejszych miejsc do życia.
Podkrólestwo wielokomórkowe ma jeszcze jedną niezaprzeczalną zaletę. Wspólną cechą wszystkich jego gatunków jest dość długa oczekiwana długość życia. Ciało komórki jest wystawione na działanie środowiska ze wszystkich stron, a wszelkie jego uszkodzenia mogą prowadzić do śmierci osobnika. Organizm wielokomórkowy będzie nadal istnieć, nawet jeśli jedna komórka umrze lub ulegnie uszkodzeniu. Duplikacja DNA jest również zaletą. Podział cząstek w organizmie pozwala na szybszy wzrost i naprawę uszkodzonych tkanek.
Nowa komórka podczas swojego podziału kopiuje starą, co pozwala zachować korzystne cechy w kolejnych pokoleniach, a także z czasem je udoskonalać. Innymi słowy, powielanie pozwala na zachowanie i adaptację cech, które poprawią przeżycie lub sprawność organizmu, szczególnie w królestwie zwierząt, podkrólestwie metazoanów.
Wady wielokomórkowe
Złożone organizmy mają również wady. Są na przykład podatne na różne choroby wynikające z ich złożonego składu biologicznego i funkcji. Przeciwnie, pierwotniakom brakuje rozwiniętych układów narządów. Oznacza to, że ryzyko zapadnięcia na niebezpieczne choroby jest zminimalizowane.
Należy zauważyć, że w przeciwieństwie do organizmów wielokomórkowych osobniki prymitywne mają zdolność rozmnażania się bezpłciowo. Pomaga im to nie marnować zasobów i energii na znalezienie partnera i aktywność seksualną.
Pierwotniaki mają również zdolność pobierania energii poprzez dyfuzję lub osmozę. Dzięki temu nie muszą się przemieszczać w poszukiwaniu pożywienia. Prawie wszystko może być potencjalnym źródłem pożywienia dla jednokomórkowego stworzenia.
Kręgowce i bezkręgowce
Klasyfikacja dzieli wszystkie stworzenia wielokomórkowe bez wyjątku na podkrólestwo na dwa gatunki: kręgowce (akordany) i bezkręgowce.
Bezkręgowce nie mają twardej ramy, podczas gdy struny mają dobrze rozwinięty wewnętrzny szkielet chrząstki, kości i wysoko rozwinięty mózg, który jest chroniony przez czaszkę. Kręgowce mają dobrze rozwinięte narządy zmysłów, układ oddechowy ze skrzelami lub płucami oraz rozwinięty układ nerwowy, co dodatkowo odróżnia je od ich bardziej prymitywnych odpowiedników.
Obydwa typy zwierząt żyją w różnych siedliskach, ale strunowce dzięki rozwiniętemu układowi nerwowemu potrafią przystosować się do lądu, morza i powietrza. Jednak bezkręgowce występują również w szerokim zakresie, od lasów i pustyń po jaskinie i błoto dna morskiego.
Do chwili obecnej zidentyfikowano prawie dwa miliony gatunków podkrólestwa bezkręgowców wielokomórkowych. Te dwa miliony stanowią około 98% wszystkich żywych istot, czyli 98 na 100 gatunków organizmów żyjących na świecie to bezkręgowce. Ludzie należą do rodziny strunowców.
Kręgowce dzielą się na ryby, płazy, gady, ptaki i ssaki. Zwierzęta bez kręgosłupa obejmują gromady, takie jak stawonogi, szkarłupnie, robaki, koelenteraty i mięczaki.
Jedną z największych różnic między tymi gatunkami jest ich wielkość. Bezkręgowce, takie jak owady lub koelenteraty, są małe i powolne, ponieważ nie mogą rozwinąć dużych ciał i silnych mięśni. Istnieje kilka wyjątków, takich jak kalmary, które mogą osiągnąć 15 metrów długości. Kręgowce mają uniwersalny system wsparcia, dzięki czemu mogą rozwijać się szybciej i osiągać większe rozmiary niż bezkręgowce.
Struny mają również wysoko rozwinięty układ nerwowy. Dzięki wyspecjalizowanym połączeniom między włóknami nerwowymi potrafią bardzo szybko reagować na zmiany w otoczeniu, co daje im wyraźną przewagę.
W porównaniu z kręgowcami większość zwierząt bez kręgosłupa ma prosty układ nerwowy i zachowuje się niemal całkowicie instynktownie. Taki system sprawdza się w większości przypadków, choć istoty te często nie potrafią uczyć się na swoich błędach. Wyjątkiem są ośmiornice i ich bliscy krewni, uważani za jedne z najinteligentniejszych zwierząt świata bezkręgowców.
Jak wiemy, wszystkie akordy mają kręgosłup. Jednak cechą podkrólestwa wielokomórkowych zwierząt bezkręgowych jest ich podobieństwo do swoich krewnych. Polega to na tym, że na pewnym etapie życia kręgowce posiadają także elastyczny pręt podtrzymujący, strunę grzbietową, która później staje się kręgosłupem. Pierwsze życie rozwinęło się w postaci pojedynczych komórek w wodzie. Bezkręgowce były początkowym ogniwem w ewolucji innych organizmów. Ich stopniowe zmiany doprowadziły do powstania złożonych stworzeń o dobrze rozwiniętych szkieletach.
Współenteruje
Obecnie istnieje około jedenastu tysięcy gatunków koelenteratów. Są to jedne z najstarszych złożonych zwierząt, jakie pojawiły się na ziemi. Najmniejszego z koelenteratów nie można zobaczyć bez mikroskopu, a największa znana meduza ma średnicę 2,5 metra.
Przyjrzyjmy się zatem bliżej podkrólestwu organizmów wielokomórkowych, takich jak koelenteraty. Opis głównych cech siedlisk można określić na podstawie obecności środowiska wodnego lub morskiego. Żyją samotnie lub w koloniach, które mogą się swobodnie przemieszczać lub mieszkać w jednym miejscu.
Kształt ciała koelenteratów nazywany jest „torbą”. Usta łączą się ze ślepym workiem zwanym jamą żołądkowo-naczyniową. Worek ten pełni funkcję szkieletu hydrostatycznego, trawienia, wymiany gazowej. Pojedynczy otwór służy zarówno jako usta, jak i odbyt. Macki to długie, puste w środku struktury służące do przenoszenia i chwytania pożywienia. Wszystkie koelenteraty mają macki pokryte przyssawkami. Wyposażone są w specjalne komórki - nemocysty, które mogą wstrzykiwać swojej ofierze toksyny. Przyssawki pozwalają im także schwytać dużą zdobycz, którą zwierzęta wkładają do pyska, wycofując macki. Nematocysty są odpowiedzialne za oparzenia, jakie niektóre meduzy powodują u ludzi.
Zwierzęta subkrólestwa są wielokomórkowe, takie jak koelenteraty, i mają trawienie zarówno wewnątrzkomórkowe, jak i zewnątrzkomórkowe. Oddychanie zachodzi na drodze prostej dyfuzji. Mają sieć nerwów rozprzestrzeniającą się po całym ciele.
Wiele form wykazuje polimorfizm, czyli różnorodność genów, w przypadku których w kolonii występują różne typy stworzeń, pełniące różne funkcje. Osoby te nazywane są zooidami. Rozmnażanie można nazwać losowym (pączkowanie zewnętrzne) lub seksualnym (tworzenie gamet).
Na przykład meduzy składają jaja i plemniki, a następnie wypuszczają je do wody. Po zapłodnieniu jajo rozwija się w swobodnie pływającą larwę rzęskową zwaną planlą.
Typowymi przykładami podkrólestwa Wielokomórkowe koelenteraty to hydra, obelia, portugalski okręt wojenny, żaglica, meduza aurelia, meduza kapuściana, ukwiały, koralowce, zagrody morskie, gorgonie itp.
Rośliny
W subkrólestwie Rośliny wielokomórkowe to organizmy eukariotyczne, które są w stanie odżywiać się w procesie fotosyntezy. Glony pierwotnie uważano za rośliny, ale obecnie zalicza się je do protistów, czyli specjalnej grupy wykluczonej ze wszystkich znanych gatunków. Współczesna definicja roślin odnosi się do organizmów żyjących głównie na lądzie (a czasem w wodzie).
Kolejną charakterystyczną cechą roślin jest zielony pigment - chlorofil. Służy do pochłaniania energii słonecznej w procesie fotosyntezy.
Każda roślina ma fazy haploidalne i diploidalne, które charakteryzują jej cykl życiowy. Nazywa się to przemianą pokoleń, ponieważ wszystkie jego fazy są wielokomórkowe.
Pokolenia naprzemienne to pokolenie sporofitów i pokolenie gametofitów. W fazie gametofitu powstają gamety. Haploidalne gamety łączą się, tworząc zygotę, zwaną komórką diploidalną, ponieważ zawiera ona kompletny zestaw chromosomów. Stamtąd wyrastają diploidalne osobniki pokolenia sporofitów.
Sporofity przechodzą fazę mejozy (podziału) i tworzą haploidalne zarodniki.
Życie na Ziemi pojawiło się miliardy lat temu i od tego czasu organizmy żywe stają się coraz bardziej złożone i różnorodne. Istnieje wiele dowodów na to, że całe życie na naszej planecie ma wspólne pochodzenie. Chociaż mechanizm ewolucji nie jest jeszcze w pełni poznany przez naukowców, sam jego fakt nie budzi wątpliwości. Ten post dotyczy ścieżki rozwoju życia na Ziemi od najprostszych form do człowieka, tak jak nasi odlegli przodkowie wiele milionów lat temu. Od kogo zatem pochodzi człowiek?
Ziemia powstała 4,6 miliarda lat temu z chmury gazu i pyłu otaczającej Słońce. W początkowym okresie istnienia naszej planety warunki na niej nie były zbyt komfortowe - w otaczającej ją przestrzeni kosmicznej wciąż unosiło się mnóstwo śmieci, które nieustannie bombardowały Ziemię. Uważa się, że 4,5 miliarda lat temu Ziemia zderzyła się z inną planetą, w wyniku czego powstał Księżyc. Początkowo Księżyc znajdował się bardzo blisko Ziemi, ale stopniowo się oddalał. Z powodu częstych zderzeń w tym czasie powierzchnia Ziemi znajdowała się w stanie stopionym, miała bardzo gęstą atmosferę, a temperatury powierzchni przekraczały 200°C. Po pewnym czasie powierzchnia stwardniała, utworzyła się skorupa ziemska i pojawiły się pierwsze kontynenty i oceany. Najstarsze zbadane skały mają 4 miliardy lat.
1) Najstarszy przodek. Archeony.
Życie na Ziemi pojawiło się według współczesnych wyobrażeń 3,8–4,1 miliarda lat temu (najwcześniejsze znalezione ślady bakterii datowane są na 3,5 miliarda lat). Jak dokładnie powstało życie na Ziemi, nie zostało jeszcze wiarygodnie ustalone. Ale prawdopodobnie już 3,5 miliarda lat temu istniał organizm jednokomórkowy, który miał wszystkie cechy właściwe wszystkim współczesnym żywym organizmom i był wspólnym przodkiem ich wszystkich. Od tego organizmu wszyscy jego potomkowie odziedziczyli cechy strukturalne (wszystkie składają się z komórek otoczonych błoną), sposób przechowywania kodu genetycznego (w cząsteczkach DNA skręconych w podwójną helisę), sposób magazynowania energii (w cząsteczkach ATP) itp. Od tego wspólnego przodka Istnieją trzy główne grupy organizmów jednokomórkowych, które istnieją do dziś. Najpierw bakterie i archeony podzieliły się między sobą, a następnie z archeonów - organizmów, których komórki posiadają jądro, wyewoluowały eukarionty.
Archaea prawie się nie zmieniły przez miliardy lat ewolucji; najstarsi przodkowie człowieka prawdopodobnie wyglądali mniej więcej tak samo
Choć archeony dały początek ewolucji, wiele z nich przetrwało do dziś w niemal niezmienionym stanie. I nie jest to zaskakujące - od czasów starożytnych archeony zachowały zdolność przetrwania w najbardziej ekstremalnych warunkach - przy braku tlenu i światła słonecznego, w agresywnym - kwaśnym, słonym i zasadowym środowisku, na wysokich poziomach (niektóre gatunki czują się świetnie nawet w wrzącą wodą) i w niskich temperaturach, pod wysokim ciśnieniem, są również w stanie odżywiać się szeroką gamą substancji organicznych i nieorganicznych. Ich odlegli, wysoce zorganizowani potomkowie wcale nie mogą się tym pochwalić.
2) Eukarionty. Wiciowce.
Przez długi czas ekstremalne warunki na planecie uniemożliwiały rozwój złożonych form życia, a królowały bakterie i archeony. Około 3 miliardy lat temu na Ziemi pojawiły się sinice. Zaczynają wykorzystywać proces fotosyntezy do pochłaniania węgla z atmosfery, uwalniając przy tym tlen. Uwolniony tlen jest najpierw zużywany przez utlenianie skał i żelaza w oceanie, a następnie zaczyna gromadzić się w atmosferze. 2,4 miliarda lat temu następuje „katastrofa tlenowa” - gwałtowny wzrost zawartości tlenu w atmosferze ziemskiej. To prowadzi do dużych zmian. Dla wielu organizmów tlen okazuje się szkodliwy i wymierają, zastępując je tymi, które wręcz przeciwnie, wykorzystują tlen do oddychania. Zmienia się skład atmosfery i klimatu, staje się znacznie chłodniejszy na skutek spadku emisji gazów cieplarnianych, ale pojawia się warstwa ozonowa, chroniąca Ziemię przed szkodliwym promieniowaniem ultrafioletowym.
Około 1,7 miliarda lat temu eukarionty wyewoluowały z archeonów – organizmów jednokomórkowych, których komórki miały bardziej złożoną strukturę. W szczególności ich komórki zawierały jądro. Jednak powstające eukarionty miały więcej niż jednego poprzednika. Na przykład mitochondria, podstawowe składniki komórek wszystkich złożonych organizmów żywych, wyewoluowały z wolno żyjących bakterii przechwyconych przez starożytne eukarionty.
Istnieje wiele odmian jednokomórkowych eukariontów. Uważa się, że wszystkie zwierzęta, a zatem i ludzie, pochodzą od organizmów jednokomórkowych, które nauczyły się poruszać za pomocą wici znajdującej się z tyłu komórki. Wici pomagają również filtrować wodę w poszukiwaniu pożywienia.
Choanoflagellates pod mikroskopem, jak uważają naukowcy, z takich stworzeń pochodziły kiedyś wszystkie zwierzęta
Niektóre gatunki wiciowców żyją zjednoczone w koloniach; uważa się, że z takich kolonii wiciowców pierwotniaków wyrosły kiedyś pierwsze zwierzęta wielokomórkowe.
3) Rozwój organizmów wielokomórkowych. Bilateria.
Około 1,2 miliarda lat temu pojawiły się pierwsze organizmy wielokomórkowe. Jednak ewolucja wciąż postępuje powoli, a w dodatku rozwój życia jest utrudniony. Tak więc 850 milionów lat temu rozpoczęło się globalne zlodowacenie. Planeta jest pokryta lodem i śniegiem od ponad 200 milionów lat.
Dokładne szczegóły ewolucji organizmów wielokomórkowych nie są niestety znane. Wiadomo jednak, że po pewnym czasie pierwsze zwierzęta wielokomórkowe podzieliły się na grupy. Gąbki i gąbki blaszkowate, które przetrwały do dziś bez żadnych specjalnych zmian, nie mają odrębnych narządów i tkanek oraz nie filtrują składników odżywczych z wody. Koelenteraty nie są dużo bardziej złożone, mają tylko jedną jamę i prymitywny układ nerwowy. Wszystkie inne bardziej rozwinięte zwierzęta, od robaków po ssaki, należą do grupy bilateria, a ich cechą wyróżniającą jest dwustronna symetria ciała. Nie wiadomo dokładnie, kiedy pojawiła się pierwsza bilateria, prawdopodobnie miało to miejsce niedługo po zakończeniu globalnego zlodowacenia. Powstanie dwustronnej symetrii i pojawienie się pierwszych grup zwierząt dwustronnych nastąpiło prawdopodobnie między 620 a 545 milionami lat temu. Znaleziska skamieniałych odcisków pierwszego bilateria sięgają 558 milionów lat temu.
Kimberella (odcisk, wygląd) – jeden z pierwszych odkrytych gatunków Bilateria
Wkrótce po ich pojawieniu się bilateria dzieli się na protostomy i deuterostomy. Prawie wszystkie bezkręgowce pochodzą od protostomów - robaków, mięczaków, stawonogów itp. Ewolucja deuterostomów prowadzi do pojawienia się szkarłupni (takich jak jeżowce i gwiazdy), hemichordanów i strunowców (w tym ludzi).
Niedawno odnaleziono szczątki stworzeń tzw Saccorhytus koronarius.Żyli około 540 milionów lat temu. Wszystko wskazuje na to, że to małe (o wielkości zaledwie około 1 mm) stworzenie było przodkiem wszystkich zwierząt deuterostomicznych, a zatem i ludzi.
Saccorhytus koronarius
4) Pojawienie się akordów. Pierwsza ryba.
540 milionów lat temu następuje „eksplozja kambryjska” - w bardzo krótkim czasie pojawia się ogromna liczba różnych gatunków zwierząt morskich. Fauna tego okresu została dobrze poznana dzięki łupkom z Burgess w Kanadzie, gdzie zachowały się pozostałości ogromnej liczby organizmów z tego okresu.
Niektóre zwierzęta kambryjskie, których szczątki odnaleziono w łupkach z Burgess
W łupkach odkryto wiele niesamowitych zwierząt, niestety dawno wymarłych. Ale jednym z najciekawszych znalezisk było odkrycie szczątków małego zwierzęcia zwanego pikaia. Zwierzę to jest najwcześniejszym znalezionym przedstawicielem typu strunowców.
Pikaya (pozostaje, rysunek)
Pikaia miała skrzela, proste jelita i układ krążenia, a także małe macki w pobliżu pyska. To niewielkie zwierzątko, wielkości ok. 4 cm, wyglądem przypomina współczesne lancety.
Nie trzeba było długo czekać, aż ryba się pojawiła. Za pierwsze znalezione zwierzę, które można sklasyfikować jako ryba, uważa się Haikouichthys. Był jeszcze mniejszy od Pikaiyi (tylko 2,5 cm), ale miał już oczy i mózg.
Tak wyglądało Haykowihthys
Pikaia i Haikouihthys pojawiły się między 540 a 530 milionami lat temu.
W ślad za nimi w morzach wkrótce pojawiło się wiele większych ryb.
Pierwsza ryba kopalna
5) Ewolucja ryb. Ryby pancerne i wczesne kościste.
Ewolucja ryb trwała dość długo i początkowo nie były one wcale dominującą grupą organizmów żywych w morzach, jak ma to miejsce dzisiaj. Wręcz przeciwnie, musieli uciekać przed tak dużymi drapieżnikami jak skorupiaki. Pojawiły się ryby, w których głowa i część ciała były chronione muszlą (uważa się, że czaszka później rozwinęła się z takiej muszli).
Pierwsze ryby były pozbawione szczęk, prawdopodobnie żywiły się drobnymi organizmami i szczątkami organicznymi, ssąc i filtrując wodę. Zaledwie około 430 milionów lat temu pojawiła się pierwsza ryba ze szczękami - placodermy, czyli ryba pancerna. Ich głowę i część tułowia pokrywała kostna skorupa pokryta skórą.
Starożytna ryba skorupowa
Część ryb pancernych urosła do dużych rozmiarów i zaczęła prowadzić drapieżny tryb życia, jednak dalszy krok w ewolucji nastąpił dzięki pojawieniu się ryb kostnych. Można przypuszczać, że wspólny przodek ryb chrzęstno-kostnych zamieszkujących współczesne morza pochodzi od ryb pancernych, a same ryby pancerne, akantody, które pojawiły się mniej więcej w tym samym czasie, a także prawie wszystkie ryby bezszczękowe później wymarły.
Entelognathus primordialis – prawdopodobna forma pośrednia między rybami pancernymi i kostnymi, żyła 419 milionów lat temu
Za pierwszą odkrytą rybę kostną, a zatem za przodka wszystkich kręgowców lądowych, w tym człowieka, uważany jest Guiyu Oneiros, który żył 415 milionów lat temu. W porównaniu do drapieżnych ryb pancernych, które osiągały długość 10 m, ryba ta była niewielka - zaledwie 33 cm.
Guiyu Oneiros
6) Ryby wypływają na ląd.
Podczas gdy ryby w morzu nadal ewoluowały, rośliny i zwierzęta innych klas dotarły już do lądu (ślady obecności na nim porostów i stawonogów odkryto już 480 milionów lat temu). Ale w końcu ryby również zaczęły zagospodarowywać ziemię. Z pierwszych ryb kostnych powstały dwie klasy - płetwiaste i płetwiaste. Większość współczesnych ryb ma płetwy promieniowe i są one doskonale przystosowane do życia w wodzie. Natomiast ryby płetwiaste przystosowały się do życia w płytkich wodach i małych zbiornikach słodkowodnych, w wyniku czego ich płetwy wydłużyły się, a pęcherz pławny stopniowo zamienił się w prymitywne płuca. W rezultacie ryby te nauczyły się oddychać powietrzem i pełzać po lądzie.
Eustenopteron ( ) to jedna ze kopalnych ryb płetwiastych, uważana za przodka kręgowców lądowych. Ryby te żyły 385 milionów lat temu i osiągnęły długość 1,8 m.
Eustenopteron (rekonstrukcja)
- kolejna ryba płetwiasta, uważana za prawdopodobną pośrednią formę ewolucji ryb w płazy. Mogła już oddychać płucami i czołgać się na ląd.
Panderichthys (rekonstrukcja)
Tiktaalik, którego szczątki znaleziono sprzed 375 milionów lat, był jeszcze bliższy płazom. Miał żebra i płuca, mógł obracać głowę niezależnie od ciała.
Tiktaalik (rekonstrukcja)
Jednymi z pierwszych zwierząt, które nie były już klasyfikowane jako ryby, ale jako płazy, były ichtiostegi. Żyli około 365 milionów lat temu. Te małe zwierzęta, mierzące około metra długości, choć zamiast płetw miały już łapy, nadal z trudem poruszały się na lądzie i prowadziły półwodny tryb życia.
Ichtiostega (rekonstrukcja)
W momencie pojawienia się kręgowców na lądzie nastąpiło kolejne masowe wymieranie - dewon. Zaczęło się około 374 milionów lat temu i doprowadziło do wyginięcia prawie wszystkich ryb bezszczękowych, ryb pancernych, wielu koralowców i innych grup organizmów żywych. Niemniej jednak pierwsze płazy przetrwały, choć przystosowanie się do życia na lądzie zajęło im mniej więcej ponad milion lat.
7) Pierwsze gady. Synapsydy.
Okres karboński, który rozpoczął się około 360 milionów lat temu i trwał 60 milionów lat, był bardzo sprzyjający dla płazów. Znaczna część lądu była pokryta bagnami, klimat był ciepły i wilgotny. W takich warunkach wiele płazów nadal żyło w wodzie lub w jej pobliżu. Jednak około 340-330 milionów lat temu niektóre płazy zdecydowały się eksplorować bardziej suche miejsca. Rozwinęły mocniejsze kończyny, bardziej rozwinięte płuca, a ich skóra wręcz przeciwnie, wyschła, aby nie stracić wilgoci. Aby jednak naprawdę długo żyć z dala od wody, konieczna była kolejna ważna zmiana, ponieważ płazy, podobnie jak ryby, rozmnażały się, a ich potomstwo musiało rozwijać się w środowisku wodnym. A około 330 milionów lat temu pojawiły się pierwsze owodniowce, czyli zwierzęta zdolne do składania jaj. Skorupka pierwszych jaj była jeszcze miękka i nie twarda, jednakże można je było już złożyć na lądzie, co oznacza, że potomstwo mogło już pojawić się poza zbiornikiem, omijając stadium kijanki.
Naukowcy nadal nie są pewni klasyfikacji płazów z okresu karbonu i tego, czy niektóre gatunki kopalne należy uznać za wczesne gady, czy też za płazy, które nabyły jedynie pewne cechy gadzie. Tak czy inaczej, te pierwsze gady lub gadzie płazy wyglądały mniej więcej tak:
Westlotiana to małe zwierzę o długości około 20 cm, łączące w sobie cechy gadów i płazów. Żył około 338 milionów lat temu.
A potem wczesne gady rozdzieliły się, tworząc trzy duże grupy zwierząt. Paleontolodzy rozróżniają te grupy na podstawie budowy czaszki - liczby otworów, przez które mogą przejść mięśnie. Na zdjęciu od góry do dołu znajdują się czaszki anapsyd, synapsyd I diapsyd:
Jednocześnie anapsydy i diapsydy są często łączone w grupę zauropsydy. Wydawać by się mogło, że różnica jest zupełnie nieistotna, jednak dalsza ewolucja tych grup poszła zupełnie innymi drogami.
Zauropsydy dały początek bardziej zaawansowanym gadom, w tym dinozaurom, a następnie ptakom. Z synapsydów wyrosła gałąź jaszczurek zwierzęcych, a następnie ssaki.
300 milionów lat temu rozpoczął się okres permu. Klimat stał się bardziej suchy i zimniejszy, a na lądzie zaczęły dominować wczesne synapsydy - pelikozaury. Jednym z pelikozaurów był Dimetrodon, który osiągał długość do 4 metrów. Na plecach miał duży „żagiel”, który pomagał regulować temperaturę ciała: szybko schłodzić w przypadku przegrzania lub odwrotnie, szybko się ogrzać, wystawiając plecy na słońce.
Uważa się, że ogromny Dimetrodon jest przodkiem wszystkich ssaków, a zatem i człowieka.
8) Cynodonty. Pierwsze ssaki.
W połowie permu terapsydy wyewoluowały z pelikozaurów, bardziej przypominających zwierzęta niż jaszczurki. Terapsydy wyglądały mniej więcej tak:
Typowy terapeuta okresu permu
W okresie permu powstało wiele gatunków terapsydów, dużych i małych. Ale 250 milionów lat temu następuje potężny kataklizm. Z powodu gwałtownego wzrostu aktywności wulkanicznej wzrasta temperatura, klimat staje się bardzo suchy i gorący, duże obszary lądu są wypełnione lawą, a atmosfera wypełniona jest szkodliwymi gazami wulkanicznymi. Następuje Wielkie Wymieranie Permu, największe masowe wymieranie gatunków w historii Ziemi, wymiera aż 95% gatunków morskich i około 70% gatunków lądowych. Ze wszystkich terapeutów przetrwała tylko jedna grupa - cynodonty.
Cynodonty były przeważnie małymi zwierzętami, od kilku centymetrów do 1-2 metrów. Wśród nich były zarówno drapieżniki, jak i zwierzęta roślinożerne.
Cynognat to gatunek drapieżnego cynodonta, który żył około 240 milionów lat temu. Miał około 1,2 metra długości i był jednym z możliwych przodków ssaków.
Jednak po poprawie klimatu cynodontom nie było przeznaczone przejęcie planety. Inicjatywę przejęły diapsydy - dinozaury wyewoluowały z małych gadów, które wkrótce zajęły większość nisz ekologicznych. Cynodonty nie mogły z nimi konkurować, miażdżyły je, musiały chować się w dziurach i czekać. Zemsta zajęła dużo czasu.
Jednak cynodonty przetrwały najlepiej, jak mogły i nadal ewoluowały, upodabniając się coraz bardziej do ssaków:
Ewolucja cynodontów
Wreszcie pierwsze ssaki wyewoluowały z cynodontów. Były małe i prawdopodobnie prowadziły nocny tryb życia. Niebezpieczna egzystencja wśród dużej liczby drapieżników przyczyniła się do silnego rozwoju wszystkich zmysłów.
Megazostrodon jest uważany za jednego z pierwszych prawdziwych ssaków.
Megazostrodon żył około 200 milionów lat temu. Jego długość wynosiła zaledwie około 10 cm, megazostrodon żywił się owadami, robakami i innymi małymi zwierzętami. Prawdopodobnie on lub inne podobne zwierzę było przodkiem wszystkich współczesnych ssaków.
Dalszą ewolucję – od pierwszych ssaków do człowieka – rozważymy w.