כל היצורים החיים מחולקים לתת-ממלכות של יצורים רב-תאיים וחד-תאיים. האחרונים הם תא בודד ושייכים לפשוטים ביותר, בעוד שצמחים ובעלי חיים הם אותם מבנים שבהם התפתח ארגון מורכב יותר במשך מאות שנים. מספר התאים משתנה בהתאם לזן שאליו משתייך האדם. רובם כל כך קטנים שאפשר לראות אותם רק במיקרוסקופ. תאים הופיעו על פני כדור הארץ לפני כ-3.5 מיליארד שנים.
בתקופתנו, כל התהליכים המתרחשים עם אורגניזמים חיים נחקרים בביולוגיה. המדע הזה הוא שעוסק בתת-ממלכת הרב-תאית והחד-תאית.
אורגניזמים חד-תאיים
חד-תאיות נקבעת על ידי נוכחות בגוף של תא בודד שמבצע את כל הפונקציות החיוניות. האמבה הידועה ונעל הריסים הן פרימיטיביות ובו בזמן, צורות החיים העתיקות ביותר,שהם בני המין הזה. הם היו היצורים החיים הראשונים שחיו על פני כדור הארץ. זה כולל גם קבוצות כמו ספורוזואנים, סרקודות וחיידקים. כולם קטנים ובעיקר בלתי נראים לעין בלתי מזוינת. הם בדרך כלל מחולקים לשתי קטגוריות כלליות: פרוקריוטים ואיקריוטים.
פרוקריוטים מיוצגים על ידי פרוטוזואה או פטריות ממינים מסוימים. חלקם חיים במושבות, שבהן כל הפרטים זהים. כל תהליך החיים מתבצע בכל תא בודד על מנת שהוא ישרוד.
לאורגניזמים פרוקריוטיים אין גרעינים קשורים לקרום ואברוני תאים. בדרך כלל מדובר בחיידקים וציאנובקטריות כמו E. coli, סלמונלה, נוסטוקס וכו'.
אאוקריוטים מורכבים מסדרה של תאים התלויים זה בזה לצורך הישרדותם. יש להם גרעין ואברונים אחרים המופרדים על ידי ממברנות. הם בעיקר טפילים מימיים או פטריות ואצות.
כל הנציגים של הקבוצות הללו שונים בגודלם. אורכו של החיידק הקטן ביותר הוא רק 300 ננומטר. לאורגניזמים חד-תאיים יש בדרך כלל דגלים או ריסים מיוחדים המעורבים בתנועתם. יש להם גוף פשוט עם תכונות בסיסיות בולטות. תזונה, ככלל, מתרחשת בתהליך ספיגה (פגוציטוזיס) של מזון ומאוחסנת באברונים מיוחדים של התא.
חד-תאיים שלטו בצורת החיים על פני כדור הארץ במשך מיליארדי שנים. עם זאת, האבולוציה מהפרטים הפשוטים ביותר למורכבים יותר שינתה את הנוף כולו מכיוון שהובילה להופעתם של מערכות יחסים מתקדמות מבחינה ביולוגית. בנוסף, הופעתם של מינים חדשים הובילה להיווצרותסביבה חדשה עם אינטראקציות אקולוגיות מגוונות.
אורגניזמים רב-תאיים
המאפיין העיקרי של תת-הממלכה הרב-תאית הוא נוכחותם של מספר רב של תאים בפרט אחד. הם מהודקים יחד, ובכך יוצרים ארגון חדש לחלוטין, המורכב מחלקים נגזרים רבים. את רובם ניתן לראות ללא כל מכשירים מיוחדים. צמחים, דגים, ציפורים ובעלי חיים יוצאים מכלוב אחד. כל היצורים הכלולים בתת-הממלכה הרב-תאית מחדשים פרטים חדשים מעוברים הנוצרים משתי גמטות מנוגדות.
כל חלק של פרט או אורגניזם שלם, הנקבע על ידי מספר רב של מרכיבים, הוא מבנה מורכב ומפותח מאוד. בתת-ממלכת האורגניזמים הרב-תאיים, הסיווג מפריד בבירור בין הפונקציות שבהן כל אחד מהחלקיקים הבודדים מבצע את משימתו. הם עוסקים בתהליכים חיוניים, ובכך תומכים בקיומו של האורגניזם כולו.
Subkingdom Multicellular בלטינית נשמע כמו Metazoa. כדי ליצור אורגניזם מורכב, יש לזהות תאים ולחבר אותם לאחרים. רק כתריסר פרוטוזואה ניתן לראות בנפרד בעין בלתי מזוינת. כמעט שני מיליון הפרטים הנותרים הנראים הם רב-תאיים.
בעלי חיים ריבוי תאיים נוצרים על ידי שילוב של פרטים באמצעות היווצרות מושבות, חוטים או צבירה. הרב-תאי התפתח באופן עצמאי, כמו וולוקס וכמה ירקות דגלנייםאצות.
סימן לתת-ממלכת הרב-תאית, כלומר המינים הפרימיטיביים המוקדמים שלה, היה היעדר עצמות, קונכיות וחלקים קשים אחרים בגוף. לכן עקבותיהם לא שרדו עד היום. יוצאי הדופן הם ספוגים שעדיין חיים בים ובאוקיינוסים. אולי השרידים שלהם נמצאים בכמה סלעים עתיקים, כמו Grypania spiralis, שמאובניו נמצאו בשכבות העתיקות ביותר של פצלי שחור המתוארכים לתקופה הפרוטרוזואיקונית המוקדמת.
בטבלה למטה, תת-הממלכה הרב-תאית מוצגת על כל מגווןה.
יחסים מורכבים נוצרו כתוצאה מהתפתחות הפרוטוזואה והופעת היכולת של תאים להתחלק לקבוצות ולארגן רקמות ואיברים. ישנן תיאוריות רבות המסבירות את המנגנונים שבאמצעותם יכלו אורגניזמים חד-תאיים להתפתח.
תיאוריות של התהוות
היום, קיימות שלוש תיאוריות עיקריות להופעתה של תת-הממלכה הרב-תאית. ניתן לתאר בכמה מילים תקציר של התיאוריה הסינציציאלית, כדי לא להיכנס לפרטים. המהות שלו טמונה בעובדה שאורגניזם פרימיטיבי, שהיו לו כמה גרעינים בתאיו, יכול בסופו של דבר להפריד כל אחד מהם באמצעות קרום פנימי. לדוגמה, כמה גרעינים מכילים פטריית עובש, כמו גם נעל ריסת, מה שמאשר את התיאוריה הזו. עם זאת, גרעינים מרובים אינם מספיקים למדע. כדי לאשר את התיאוריה של ריבוי שלהם, יש צורך בשינוי חזותי לחיה מפותחת מהאיקריוט הפשוט ביותר.
תיאוריית המושבות אומרת שסימביוזה, המורכבת מאורגניזמים שונים מאותו מין, הובילה לשינוי שלהם ולהופעת יצורים מושלמים יותר. האקל הוא המדען הראשון שהציג תיאוריה זו ב-1874. המורכבות של הארגון נובעת מכיוון שתאים נשארים יחד, במקום להיפרד במהלך החלוקה. דוגמאות לתיאוריה זו ניתן לראות במטאזואים פרוטוזואים כמו אצות ירוקות הנקראות יודורינה או וולוואקס. הם יוצרים מושבות המונה עד 50,000 תאים בהתאם למין.
תיאוריית המושבות מציעה היתוך של אורגניזמים שונים מאותו מין. היתרון של תיאוריה זו הוא שנצפה שבזמן מחסור במזון, אמבות מתקבצות למושבה שנעה כיחידה למקום חדש. חלק מהאמבות הללו שונות במקצת.
תיאוריית הסימביוזה מציעה שהיצור הראשון מתת-הממלכה הרב-תאית הופיע בשל קהילת היצורים הפרימיטיביים השונים שביצעו משימות שונות. יחסים כאלה קיימים, למשל, בין דגי ליצנים ושושנות ים או גפנים שטפילות עצים בג'ונגל.
עם זאת, הבעיה עם התיאוריה הזו היא שלא ידוע כיצד ניתן לכלול את ה-DNA של פרטים שונים בגנום בודד.
לדוגמה, מיטוכונדריה וכלורופלסטים יכולים להיות אנדוסימביונטים (אורגניזמים בגוף). זה קורה לעתים רחוקות ביותר, וגם אז הגנום של האנדוסימביונים שומר על הבדלים בינם לבין עצמם. הם מסנכרנים בנפרד את ה-DNA שלהם במהלך מיטוזת מינים מארח.
שתיים או שלוש סימביוטיותהפרטים המרכיבים את החזזית, על אף שהם תלויים זה בזה לצורך הישרדותם, חייבים להתרבות בנפרד ולאחר מכן לשלב מחדש כדי ליצור שוב אורגניזם יחיד.
תיאוריות אחרות ששוקלות גם את הופעתה של תת-הממלכה הרב-תאית:
- תיאוריית GK-PID. לפני כ-800 מיליון שנה, ייתכן ששינוי גנטי קל במולקולה אחת בשם GK-PID אפשר לפרטים לעבור מתא בודד למבנה מורכב יותר.
- תפקידם של וירוסים. לאחרונה הוכר כי לגנים השאולים מנגיפים תפקיד מכריע בחלוקת רקמות, איברים, ואפילו ברבייה מינית, בהתמזגות של ביצית וזרע. נמצא חלבון סינציטין-1 הראשון, שהועבר מנגיף לאדם. הוא נמצא בקרומים הבין-תאיים המפרידים בין השליה למוח. החלבון השני זוהה ב-2007 ושמו EFF1. זה עוזר ליצור את העור של תולעים עגולות נמטודות והוא חלק מכל משפחת חלבוני ה-FF. ד"ר פליקס ריי במכון פסטר בפריז בנה פריסה תלת מימדית של מבנה EFF1 והראה שזה מה שמחבר את החלקיקים יחד. ניסיון זה מאשש את העובדה שכל ההיתוכים הידועים של החלקיקים הקטנים ביותר למולקולות הם ממקור ויראלי. כמו כן עולה כי נגיפים היו חיוניים לתקשורת של מבנים פנימיים, ובלעדיהם לא הייתה מתאפשרת מושבה של תת-הממלכה מסוג הספוג הרב-תאי.
כל התיאוריות הללו, כמו רבות אחרות שמדענים מפורסמים ממשיכים להציע, מעניינות מאוד. עם זאת, אף אחד מהם לא יכול לענות בצורה ברורה וחד משמעיתלשאלה: איך יכול להיות שמגוון עצום כזה של מינים מגיע מתא בודד שמקורו בכדור הארץ? או: מדוע יחידים בודדים החליטו להתאחד ולהתחיל להתקיים ביחד?
אולי יעברו כמה שנים, ותגליות חדשות יוכלו לתת לנו תשובות לכל אחת מהשאלות האלה.
איברים ורקמות
לאורגניזמים מורכבים יש פונקציות ביולוגיות כמו הגנה, זרימת דם, עיכול, נשימה ורבייה מינית. הם מבוצעים על ידי איברים מסוימים כגון העור, הלב, הקיבה, הריאות ומערכת הרבייה. הם מורכבים מסוגים רבים ושונים של תאים הפועלים יחד לביצוע משימות ספציפיות.
לדוגמה, בשריר הלב יש מספר רב של מיטוכונדריה. הם מייצרים אדנוזין טריפוספט, שבזכותו הדם נע ברציפות דרך מערכת הדם. לתאי עור, לעומת זאת, יש פחות מיטוכונדריה. במקום זאת, יש להם חלבונים צפופים ומייצרים קרטין, המגן על רקמות פנימיות רכות מנזק וגורמים חיצוניים.
רפרודוקציה
בעוד שכל הפרוטוזואה ללא יוצא מן הכלל מתרבים באופן א-מיני, רבים מתת-הממלכה הרב-תאית מעדיפים רבייה מינית. בני אדם, למשל, הם מבנה מורכב שנוצר מהתמזגות של שני תאים בודדים הנקראים ביצית וזרע. היתוך של תא ביצית אחד עם גמטה (גמטות הם תאי מין מיוחדים המכילים סט אחד של כרומוזומים) של זרע מוביל ליצירת זיגוטה.
זיגוטה מכילה חומר גנטיגם זרע וגם ביציות. החלוקה שלו מובילה להתפתחות של אורגניזם חדש לגמרי, נפרד. במהלך הפיתוח והחלוקה של התאים, לפי התוכנית שנקבעה בגנים, הם מתחילים להתמיין לקבוצות. זה עוד יאפשר להם לבצע פונקציות שונות לחלוטין, למרות העובדה שהם זהים גנטית זה לזה.
לפיכך, כל האיברים והרקמות של הגוף היוצרים עצבים, עצמות, שרירים, גידים, דם - כולם צמחו מזיגוטה אחת, שהופיעה עקב איחוי שני גמטות בודדות.
יתרון מטאזואן
יש כמה יתרונות מרכזיים של תת-ממלכת האורגניזמים הרב-תאיים, שבזכותם הם שולטים בכוכב הלכת שלנו.
מכיוון שהמבנה הפנימי המורכב מאפשר הגדלת גודל, הוא גם עוזר לפתח מבנים ורקמות מסדר גבוה עם מספר פונקציות.
לאורגניזמים גדולים יש את ההגנה הטובה ביותר מפני טורפים. יש להם גם ניידות רבה יותר, מה שמאפשר להם להגר למקומות טובים יותר לחיות בהם.
יש עוד יתרון אחד שאין עליו עוררין של תת-הממלכה הרב-תאית. מאפיין משותף לכל מיניו הוא תוחלת חיים ארוכה למדי. גוף התא חשוף לסביבה מכל עבר, וכל פגיעה בו עלולה להוביל למותו של הפרט. אורגניזם רב תאי ימשיך להתקיים גם אם תא אחד ימות או ייפגע. שכפול DNA הוא גם יתרון. חלוקת החלקיקים בתוך הגוף מאפשרת צמיחה ותיקון מהירים יותר של פגומיםבדים.
במהלך חלוקתו, תא חדש מעתיק את הישן, מה שמאפשר לשמור תכונות חיוביות בדורות הבאים, כמו גם לשפר אותם לאורך זמן. במילים אחרות, שכפול מאפשר שמירה והתאמה של תכונות שישפרו את ההישרדות או הכושר של אורגניזם, במיוחד בממלכת החי, תת-ממלכה של אורגניזמים רב-תאיים.
חסרונות של אורגניזמים רב-תאיים
לאורגניזמים מורכבים יש גם חסרונות. לדוגמה, הם רגישים למחלות שונות הנובעות מהרכבם ותפקודם הביולוגיים המורכבים. בפרוטוזואה, להיפך, אין מספיק מערכות איברים מפותחות. המשמעות היא שהסיכון שלהם למחלות מסוכנות ממוזער.
חשוב לציין שבניגוד לאורגניזמים רב-תאיים, לאנשים פרימיטיביים יש יכולת להתרבות באופן א-מיני. זה עוזר להם לא לבזבז משאבים ואנרגיה על מציאת בן זוג ופעילויות מיניות.
לאורגניזמים הפשוטים ביותר יש גם את היכולת לקלוט אנרגיה על ידי דיפוזיה או אוסמוזה. זה משחרר אותם מהצורך לנוע כדי למצוא מזון. כמעט כל דבר יכול להיות מקור מזון פוטנציאלי ליצור חד תאי.
חולייתנים וחסרי חוליות
ללא יוצא מן הכלל, הסיווג מחלק את כל היצורים הרב-תאיים הכלולים בתת-הממלכה לשני סוגים: חולייתנים (קורדטים) וחסרי חוליות.
לחסרי חוליות אין שלד מוצק, בעוד לקורדיטים יש שלד פנימי מפותח של סחוס, עצם ומוח מפותח מאוד המוגן על ידי גולגולת. בעלי חוליותבעלי איברי חישה מפותחים, מערכת נשימה עם זימים או ריאות, ומערכת עצבים מפותחת, מה שמבדיל אותם עוד יותר מעמיתיהם הפרימיטיביים יותר.
שני סוגי החיות חיים בבתי גידול שונים, אבל הקורדיטים, הודות למערכת עצבים מפותחת, יכולים להסתגל ליבשה, לים ולאוויר. עם זאת, חסרי חוליות נמצאים גם במגוון רחב, מיערות ומדבריות ועד למערות ובוץ בקרקעית הים.
עד היום זוהו כמעט שני מיליון מינים של תת-הממלכה של חסרי חוליות רב-תאיים. שני המיליונים הללו מהווים כ-98% מכלל היצורים החיים, כלומר, 98 מתוך 100 מינים של אורגניזמים החיים בעולם הם חסרי חוליות. בני אדם שייכים למשפחת הקורדיאטים.
חולייתנים מחולקים לדגים, דו-חיים, זוחלים, ציפורים ויונקים. בעלי חיים ללא עמודי שדרה מייצגים פילה כגון פרוקי רגליים, אכולי עור, תולעים, קוולנטרטים ורכיכות.
אחד ההבדלים הגדולים ביותר בין המינים הללו הוא הגודל שלהם. חסרי חוליות דוגמת חרקים או קוולנטרטים הם קטנים ואיטיים מכיוון שהם אינם יכולים לפתח גופים גדולים ושרירים חזקים. ישנם כמה יוצאי דופן, כמו הדיונון, שאורכו יכול להגיע ל-15 מטרים. לחולייתנים יש מערכת תמיכה אוניברסלית, ולכן יכולים להתפתח מהר יותר ולהיות גדולים יותר מחסרי חוליות.
לChordates יש גם מערכת עצבים מפותחת מאוד. בעזרת חיבור מיוחד בין סיבי עצב, הם יכולים להגיב מהר מאוד לשינויים בסביבתם, מה שמעניק להםיתרון ברור.
בהשוואה לבעלי חוליות, רוב בעלי החיים חסרי עמוד השדרה משתמשים במערכת עצבים פשוטה ומתנהגים באופן אינסטינקטיבי כמעט לחלוטין. מערכת זו עובדת טוב רוב הזמן, אם כי יצורים אלו לרוב אינם מסוגלים ללמוד מהטעויות שלהם. יוצאי הדופן הם תמנונים וקרוביהם הקרובים, הנחשבים בין בעלי החיים האינטליגנטים ביותר בעולם חסרי החוליות.
לכל האקורדייטים, כידוע, יש עמוד שדרה. עם זאת, תכונה של תת הממלכה של חסרי חוליות רב-תאיים היא הדמיון עם קרוביהם. זה טמון בעובדה שבשלב מסוים של החיים, לחולייתנים יש גם מוט תמיכה גמיש, ה-notochord, שהופך מאוחר יותר לעמוד השדרה. החיים הראשונים התפתחו כתאים בודדים במים. חסרי חוליות היו החוליה הראשונית באבולוציה של אורגניזמים אחרים. השינויים ההדרגתיים שלהם הובילו להופעתם של יצורים מורכבים עם שלד מפותח היטב.
צליאקים
היום יש כאחד-עשר אלף מינים של קוולנטרטים. אלה הם אחד מבעלי החיים המורכבים העתיקים ביותר שהופיעו על פני כדור הארץ. לא ניתן לראות את הקטן מבין ה-coelenterates ללא מיקרוסקופ, והמדוזה הידועה הגדולה ביותר היא בקוטר של 2.5 מטר.
אז, בואו נסתכל מקרוב על תת-הממלכה של האורגניזמים הרב-תאיים, סוג המעי. ניתן לקבוע את התיאור של המאפיינים העיקריים של בתי גידול על ידי נוכחות של סביבה מימית או ימית. הם חיים לבד או במושבות שיכולותלנוע בחופשיות או לגור במקום אחד.
צורת הגוף של coelenterates נקראת "תיק". הפה מתחבר לשק עיוור הנקרא "חלל גסטרו-וסקולרי". שק זה מתפקד בתהליך העיכול, החלפת גזים ופועל כשלד הידרוסטטי. הפתח היחיד משמש גם כפה וגם כפי הטבעת. מחושים הם מבנים ארוכים וחלולים המשמשים להזזה ולכידת מזון. לכל ה-coelenterates יש מחושים מכוסים פראיירים. הם מצוידים בתאים מיוחדים - נמוציסטים, שיכולים להחדיר רעלים לטרף שלהם. פראיירים מאפשרים גם לכידת טרף גדול, שבעלי חיים מניחים בפיהם על ידי נסיגת המחושים שלהם. נמטוציסטים אחראים לכוויות שכמה מדוזות גורמות לבני אדם.
בעלי החיים של תת-הממלכה הם רב-תאיים, כגון coelenterates, בעלי עיכול תוך-תאי וגם חוץ-תאי. הנשימה מתרחשת על ידי דיפוזיה פשוטה. יש להם רשת של עצבים המשתרעת בכל הגוף.
צורות רבות מפגינות פולימורפיזם, כלומר מגוון של גנים שבהם קיימים סוגים שונים של יצורים במושבה לתפקודים שונים. אנשים אלו נקראים זוואידים. רבייה יכולה להיקרא אקראית (ניצנים חיצוניים) או מינית (יצירת גמטות).
מדוזות, למשל, מייצרות ביצים וזרע ואז משחררות אותם למים. כאשר ביצית מופרית, היא מתפתחת לזחל שוחה חופשי עם ריסים הנקרא פלנה.
דוגמאות אופייניות לתת-ממלכה ה-coelenterates מסוג רב-תאיים הן הידרות,אובליה, סירה פורטוגזית, סירת מפרש, מדוזה אורליה, מדוזה ראש, שושנת ים, אלמוגים, מכלאת ים, גורגוניאים וכו'.
צמחים
בתת-ממלכה צמחים רב-תאיים הם אורגניזמים אוקריוטיים שיכולים להאכיל מפוטוסינתזה. אצות נחשבו במקור לצמחים, אך כעת הן מסווגות כפרוטיסטים, קבוצה מיוחדת שאינה נכללת מכל המינים המוכרים. ההגדרה המודרנית של צמחים מתייחסת לאורגניזמים שחיים בעיקר ביבשה (ולפעמים במים).
תכונה ייחודית נוספת של צמחים היא הפיגמנט הירוק - כלורופיל. הוא משמש לקליטת אנרגיה סולארית במהלך פוטוסינתזה.
לכל צמח יש שלבים הפלואידים ודיפלואידים המאפיינים את מחזור החיים שלו. זה נקרא חילופי דורות כי כל השלבים בו הם רב-תאיים.
דורות חלופיים הם דור הספורופיטים ודור הגמטופיטים. בשלב הגמטופיטים נוצרים גמטים. הגמטות הפלואידיות מתמזגות ויוצרות זיגוטה, הנקראת תא דיפלואידי מכיוון שיש לה קבוצה שלמה של כרומוזומים. משם גדלים פרטים דיפלואידים מדור הספורופיטים.
ספורופיטים עוברים שלב של מיוזה (חלוקה) ויוצרים נבגים הפלואידים.
לכן, ניתן לתאר בקצרה את תת-הממלכה הרב-תאית כקבוצה העיקרית של יצורים חיים המאכלסים את כדור הארץ. אלה כוללים את כל מי שיש לו מספר תאים, שונים במבנה ובתפקוד ומשולבים ליחידאורגניזם. האורגניזמים הרב-תאיים הפשוטים ביותר הם coelenterates, והחיה המורכבת והמפותחת ביותר על פני כדור הארץ היא האדם.
