معلومة

كيف تطارد الحيوانات المفترسة أحادية الخلية الخلايا الأخرى؟


من وجهة نظري ، فقد لوحظ أن الكائنات وحيدة الخلية تتجنب وتطارد الطعام المحتمل أو الكائنات الحية الأخرى.

وكيف تحقيق ذلك؟ ليس لديهم عيون أو آذان أو جهاز عصبي. ما أفهمه هو أن التفاعلات الكيميائية متضمنة بطريقة ما.

كيف تطارد الحيوانات المفترسة أحادية الخلية الخلايا الأخرى؟ ماذا يحدث على المستوى الكيميائي؟

يحرر:للمساعدة في الاحتفاظ بسؤال أكثر تقييدًا ، فإن الكائن أحادي الخلية الذي أفكر فيه هو Paramecium


يعد الكشف عن التدرج اللوني للأنواع الكيميائية والحركة وفقًا له استراتيجية تستخدمها الخلايا المفردة لتتبع هدف عبر الفضاء. هناك العديد من استراتيجيات الحركة التي تعتمد على الخلية وبيئتها ، ولكن هناك مشكلة شائعة تتمثل في أنه بينما يمكن للخلايا أن تشعر بتركيز المواد الكيميائية ، فإنها لا تستطيع الشعور بتدرجها (الاتجاه الذي تزداد فيه) لأنها صغيرة جدًا في الحجم. للاعتماد على اختلاف التركيز من جانب والآخر. اكتشف هوارد بيرج وزملاؤه آلية تسمح للخلايا المفردة بالتحرك نحو زيادة مناطق التركيز من خلال مزيج من أخذ عينات التركيز والحركة. انظر صفحة الويب الخاصة به ، http://www.rowland.harvard.edu/labs/bacteria/projects/track.php


الافتراس

الافتراس هو تفاعل بيولوجي حيث كائن حي واحد المفترس، يقتل ويأكل كائنًا آخر ، هو ضحية. إنها واحدة من عائلة من سلوكيات التغذية الشائعة التي تشمل التطفل والتطفل الدقيق (الذي لا يقتل عادة العائل) والتطفل (الذي يحدث دائمًا في النهاية). وهي تختلف عن النبش على الفريسة الميتة ، على الرغم من أن العديد من الحيوانات المفترسة تتداخل أيضًا مع الحيوانات العاشبة ، حيث أن الحيوانات المفترسة للبذور والحيوانات المفترسة المدمرة هي مفترسات.

قد تبحث الحيوانات المفترسة بنشاط عن فريسة أو تلاحقها أو تنتظرها ، وغالبًا ما تكون مخفية. عند اكتشاف الفريسة ، يقوم المفترس بتقييم ما إذا كان سيهاجمها. قد يتضمن ذلك نصب كمين أو مطاردة افتراس ، أحيانًا بعد مطاردة الفريسة. إذا نجح الهجوم ، فإن المفترس يقتل الفريسة ويزيل أي أجزاء غير صالحة للأكل مثل الصدفة أو الأشواك ويأكلها.

يتم تكييف الحيوانات المفترسة وغالبًا ما تكون متخصصة بدرجة عالية في الصيد ، مع وجود حواس حادة مثل الرؤية أو السمع أو الرائحة. تمتلك العديد من الحيوانات المفترسة ، الفقارية واللافقارية ، مخالب أو فكًا حادًا للقبض على فرائسها وقتلها وتقطيعها. تشمل التعديلات الأخرى التقليد الخفي والعدواني الذي يعمل على تحسين كفاءة الصيد.

للافتراس تأثير انتقائي قوي على الفريسة ، وتقوم الفريسة بتطوير تكيفات ضد الجراثيم مثل تلوين التحذير ، ونداءات الإنذار والإشارات الأخرى ، والتمويه ، وتقليد الأنواع المحمية جيدًا ، والأشواك الدفاعية والمواد الكيميائية. في بعض الأحيان ، يجد المفترس والفريسة أنفسهم في سباق تسلح تطوري ، ودورة من التكيفات والتكيفات المضادة. كان الافتراس محركًا رئيسيًا للتطور منذ العصر الكمبري على الأقل.


كيف الخلايا بناء الكائنات الحية

يُظهر تصوير الخلايا الحية البيئة الديناميكية ومدى حركة الخلية التي تحدث عندما يتشكل الحبل الشوكي الناشئ في جنين الزرد النامي. فيديو: توني تساي / شون ميغاسون.

تحت المجهر ، تبدو الساعات القليلة الأولى من حياة كل كائن متعدد الخلايا فوضوية بشكل متناقض. بعد الإخصاب ، تنقسم بويضة وحيدة الخلية هادئة مرة بعد مرة ، لتصبح بسرعة حفرة مزعجة بصريًا من الخلايا التي تتسابق للحصول على مكان داخل الجنين الذي ينمو بسرعة.

ومع ذلك ، في خضم هذا الهرج الظاهر ، تبدأ الخلايا في التنظيم الذاتي. سرعان ما تظهر الأنماط المكانية ، والتي تعمل كأساس لبناء الأنسجة والأعضاء والتركيبات التشريحية المتقنة من المخ إلى أصابع القدم وكل شيء بينهما. لعقود من الزمان ، درس العلماء هذه العملية بشكل مكثف ، والتي تسمى التشكل ، لكنها لا تزال غامضة من نواح كثيرة.

الآن ، اكتشف الباحثون في كلية الطب بجامعة هارفارد ومعهد العلوم والتكنولوجيا (IST) في النمسا آلية تحكم رئيسية تستخدمها الخلايا للتنظيم الذاتي في التطور الجنيني المبكر. النتائج المنشورة في علم في 2 أكتوبر ، إلقاء الضوء على عملية أساسية للحياة متعددة الخلايا وفتح طرق جديدة لتحسين استراتيجيات هندسة الأنسجة والأعضاء.

دراسة تكوين الحبل الشوكي في أجنة الزرد ، كشف فريق بقيادة شون ميجاسون ، أستاذ بيولوجيا الأنظمة في معهد بلافاتنيك في HMS ، أن أنواعًا مختلفة من الخلايا تعبر عن مجموعات فريدة من جزيئات الالتصاق من أجل الفرز الذاتي أثناء التشكل. تحدد "رموز الالتصاق" هذه الخلايا التي تفضل البقاء على اتصال ، ومدى قوتها في ذلك ، حتى مع حدوث إعادة ترتيب خلوية واسعة النطاق في الجنين النامي.

وجد الباحثون أن رموز الالتصاق يتم تنظيمها بواسطة المورفوجينات ، وهي جزيئات الإشارة الرئيسية المعروفة منذ فترة طويلة بأنها تتحكم في مصير الخلية وتشكيل الأنماط قيد التطوير. تشير النتائج إلى أن التفاعل بين مورفوجينات وخصائص الالتصاق يسمح للخلايا بالتنظيم بالدقة والاتساق المطلوبين لبناء كائن حي.

من واحد كثير

صمام أمان

الواقع الهندسي

قال ميجاسون ، المؤلف المشارك المشارك في الدراسة: "إن هدف مختبري هو فهم مبادئ التصميم الأساسية للشكل البيولوجي". تمثل النتائج التي توصلنا إليها طريقة جديدة للتعامل مع مسألة التشكل ، والتي تعد واحدة من أقدم وأهم في علم الأجنة. نحن نرى هذا على أنه قمة جبل الجليد لمثل هذه الجهود ".

قال المؤلفون إن نظرة ثاقبة حول كيفية تنظيم الخلايا ذاتيًا في التطور المبكر يمكن أن تساعد أيضًا في جهود هندسة الأنسجة والأعضاء للاستخدامات السريرية مثل الزرع.

قال المؤلف الرئيسي للدراسة توني تساي ، الزميل البحثي في ​​بيولوجيا الأنظمة في معهد بلافاتنيك: "إن بناء أنسجة اصطناعية لأغراض البحث أو التطبيقات الطبية هو هدف بالغ الأهمية ، ولكن حاليًا إحدى أكبر المشاكل هي عدم الاتساق". "هناك درس واضح للتعلم من فهم الهندسة العكسية وكيف تكون الخلايا في الجنين النامي قادرة على بناء مكونات كائن حي بطريقة قوية وقابلة للتكاثر."

علم غامض

بقيادة تساي وبالتعاون مع Carl-Philipp Heisenberg وزملاؤه في IST Austria ، نظر فريق البحث أولاً في أحد أكثر الأطر رسوخًا للتشكل ، نموذج العلم الفرنسي.

في هذا النموذج ، يتم إطلاق مورفوجينات من مصادر محلية في الجنين ، مما يعرض الخلايا القريبة إلى مستويات أعلى من جزيء الإشارة من الخلايا البعيدة. كمية المورفوجين التي تتعرض لها الخلية تنشط البرامج الخلوية المختلفة ، لا سيما تلك التي تحدد مصير الخلية. تدرجات تركيز المورفوجينات "ترسم" الأنماط على مجموعات من الخلايا ، مما يستدعي شرائط الألوان المميزة للعلم الفرنسي.

هذا النموذج له حدود ، مع ذلك. استخدمت الدراسات السابقة من مختبر Megason التصوير بالخلايا الحية وتتبع الخلية الواحدة في أجنة الزرد الكاملة لإظهار أن إشارات مورفوجين يمكن أن تكون صاخبة وغير دقيقة ، لا سيما عند حدود "العلم". بالإضافة إلى ذلك ، تنقسم الخلايا الموجودة في الجنين النامي وتتحرك باستمرار ، مما قد يؤدي إلى تشويش إشارة المورفوجين. ينتج عن هذا نقش أولي مختلط لأنواع الخلايا.

ومع ذلك ، تصنف الخلايا نفسها إلى أنماط دقيقة ، حتى مع بداية صاخبة ، وفي الدراسة الحالية ، شرع الفريق في فهم كيفية القيام بذلك. ركزوا على فرضية تم اقتراحها منذ أكثر من 50 عامًا ، تُعرف بالالتصاق التفاضلي. يشير هذا النموذج إلى أن الخلايا تلتصق بأنواع معينة من الخلايا الأخرى ، وتقوم بالفرز الذاتي بطريقة مشابهة لكيفية فصل الزيت والخل بمرور الوقت. لكن كان هناك القليل من الأدلة على أن هذا يلعب دورًا في الزخرفة.

اختبار شد الحبل الخلوي. فيديو: توني تساي / شون ميغاسون

للتحقيق ، طور ميجاسون وتساي وزملاؤهم طريقة لقياس القوة التي بواسطتها تلتصق الخلايا ببعضها البعض. وضعوا خليتين فرديتين معًا ثم سحبوا كل خلية بضغط شفط متحكم فيه بدقة من ماصتين مجهريتين. سمح هذا للباحثين بقياس الكمية الدقيقة للقوة اللازمة لفصل الخلايا عن بعضها. من خلال تحليل ثلاث خلايا في وقت واحد ، يمكنهم أيضًا تحديد تفضيلات الالتصاق.

استخدم الفريق هذه التقنية لدراسة نمذجة ثلاثة أنواع مختلفة من الخلايا العصبية السلفية المشاركة في بناء الحبل الشوكي الناشئ في أجنة الزرد.

كشفت التجارب أن الخلايا من النوع المماثل تلتصق ببعضها بقوة وبشكل تفضيلي. لتحديد جينات ترميز جزيء الالتصاق ذات الصلة ، قام الباحثون بتحليل ملف تعريف التعبير الجيني لكل نوع من الخلايا باستخدام تسلسل الحمض النووي الريبي. ثم استخدموا تقنية CRISPR-Cas9 لمنع التعبير عن الجينات المرشحة ، واحدًا تلو الآخر. إذا تعطل تكوين النمط ، قاموا بتطبيق مقايسة السحب لمعرفة مقدار مساهمة الجزيء في الالتصاق.

كود التصاق

ثلاثة جينات -N- كاديرين, كادرين 11 و بروتوكادرين 19- ظهرت كأساسيات الزخرفة العادية. كان التعبير عن مجموعات مختلفة ومستويات مختلفة من هذه الجينات مسؤولاً عن الاختلافات في تفضيل الالتصاق ، وهو ما يمثل ما أطلق عليه الفريق رمز الالتصاق. كان هذا الرمز فريدًا لكل نوع من أنواع الخلايا وحدد الخلايا الأخرى التي يظل كل نوع خلية متصلاً بها أثناء التشكل.

قال تساي: "يتم التعبير عن جزيئات الالتصاق الثلاثة التي نظرنا إليها بكميات مختلفة في كل نوع من الخلايا". تستخدم الخلايا هذا الرمز للالتزام بشكل تفضيلي بالخلايا من نوعها ، وهو ما يسمح لأنواع الخلايا المختلفة بالانفصال أثناء تكوين النمط. لكن الخلايا تحافظ أيضًا على مستوى معين من الالتصاق بأنواع الخلايا الأخرى حيث يتعين عليها التعاون لتشكيل الأنسجة. من خلال تجميع قواعد التفاعل المحلية هذه معًا ، يمكننا إلقاء الضوء على الصورة العالمية ".

نظرًا لأن رمز الالتصاق خاص بنوع الخلية ، افترض الباحثون أنه من المحتمل أن يتم التحكم فيه من خلال نفس العمليات التي تحدد مصير الخلية - أي إشارات المورفوجين. لقد نظروا في كيفية حدوث اضطرابات لأحد أكثر المورفوجينات شهرة ، القنفذ الصوتي (Shh)، نوع الخلية المصابة والتعبير الجيني لجزيء الالتصاق المقابل.

كشفت التحليلات أن كلا من نوع الخلية والتعبير الجيني لجزيء الالتصاق كانا مترابطين بشكل كبير ، سواء في المستوى أو الموقع المكاني. كان هذا صحيحًا عبر الحبل الشوكي الناشئ بالكامل ، حيث تغيرت أنماط التعبير الجيني لنوع الخلية وجزيء الالتصاق معًا استجابة للاختلافات في صه نشاط.

قال ميجاسون: "ما وجدناه هو أن هذا المورفوجين لا يتحكم في مصير الخلية فحسب ، بل يتحكم في التصاق الخلية". يعطي نموذج العلم الفرنسي رسمًا تقريبيًا ، ثم يشكل الالتصاق التفاضلي النمط الدقيق. يبدو أن الجمع بين هذه الاستراتيجيات المختلفة هو كيفية بناء الخلايا لأنماط في الفضاء والوقت ثلاثي الأبعاد بينما يتشكل الجنين ".


محتويات

الخلايا من نوعين: حقيقية النواة ، والتي تحتوي على نواة ، وبدائية النواة ، والتي لا تحتوي على ذلك. بدائيات النوى هي كائنات وحيدة الخلية ، في حين أن حقيقيات النوى يمكن أن تكون أحادية الخلية أو متعددة الخلايا.

خلايا بدائية النواة

تشمل بدائيات النوى البكتيريا والعتائق ، وهما اثنان من مجالات الحياة الثلاثة. كانت الخلايا بدائية النواة هي الشكل الأول للحياة على الأرض ، وتتميز بوجود عمليات بيولوجية حيوية بما في ذلك إشارات الخلية. إنها أبسط وأصغر من الخلايا حقيقية النواة ، وتفتقر إلى النواة والعضيات الأخرى المرتبطة بالغشاء. يتكون الحمض النووي للخلية بدائية النواة من كروموسوم دائري واحد على اتصال مباشر مع السيتوبلازم. تسمى المنطقة النووية في السيتوبلازم بالنيوكليويد. معظم بدائيات النوى هي الأصغر بين جميع الكائنات الحية التي يتراوح قطرها بين 0.5 و 2.0 ميكرومتر. [13]

تتكون الخلية بدائية النواة من ثلاث مناطق:

  • يُحيط بالخلية غلاف الخلية - الذي يتكون عمومًا من غشاء بلازما مغطى بجدار خلوي يمكن ، بالنسبة لبعض البكتيريا ، تغطيته بطبقة ثالثة تسمى كبسولة. على الرغم من أن معظم بدائيات النوى لها غشاء خلوي وجدار خلوي ، إلا أن هناك استثناءات مثل الميكوبلازما (البكتيريا) و ثيرموبلازما (العتيقة) التي تمتلك فقط طبقة غشاء الخلية. يعطي الغلاف صلابة للخلية ويفصل داخل الخلية عن بيئتها ، ويعمل كمرشح واقي. يتكون جدار الخلية من الببتيدوغليكان في البكتيريا ، ويعمل كحاجز إضافي ضد القوى الخارجية. كما أنه يمنع الخلية من التوسع والانفجار (انحلال خلوي) من الضغط الاسموزي بسبب بيئة منخفضة التوتر. تحتوي بعض الخلايا حقيقية النواة (الخلايا النباتية والخلايا الفطرية) أيضًا على جدار خلوي.
  • يوجد داخل الخلية المنطقة السيتوبلازمية التي تحتوي على الجينوم (DNA) والريبوسومات وأنواع مختلفة من الشوائب. [4] توجد المادة الوراثية بحرية في السيتوبلازم. يمكن أن تحمل بدائيات النوى عناصر DNA خارج الصبغية تسمى البلازميدات ، والتي عادة ما تكون دائرية. تم التعرف على البلازميدات البكتيرية الخطية في عدة أنواع من البكتيريا اللولبية ، بما في ذلك أعضاء من الجنس بوريليا بشكل ملحوظ بوريليا برغدورفيرية، الذي يسبب مرض لايم. [14] على الرغم من عدم تكوين نواة ، فإن الحمض النووي يتكثف في النواة. تقوم البلازميدات بتشفير جينات إضافية ، مثل الجينات المقاومة للمضادات الحيوية.
  • من الخارج ، مشروع الأسواط والشعر من سطح الخلية. هذه هياكل (غير موجودة في جميع بدائيات النوى) مصنوعة من بروتينات تسهل الحركة والتواصل بين الخلايا.

الخلايا حقيقية النواة

النباتات والحيوانات والفطريات وعفن الوحل والبروتوزوا والطحالب كلها حقيقية النواة. هذه الخلايا أكبر بنحو خمسة عشر مرة من بدائيات النوى النموذجية ويمكن أن تكون أكبر بألف مرة من حيث الحجم. السمة المميزة الرئيسية لحقيقيات النوى مقارنة بدائيات النوى هي التجزئة: وجود عضيات مرتبطة بالغشاء (مقصورات) حيث تحدث أنشطة محددة. والأهم من بينها نواة الخلية ، [4] وهي عضية تضم الحمض النووي للخلية. تعطي هذه النواة اسم حقيقيات النوى ، والذي يعني "النواة الحقيقية (النواة)". تشمل الاختلافات الأخرى ما يلي:

  • يشبه غشاء البلازما غشاء بدائيات النوى في الوظيفة ، مع وجود اختلافات طفيفة في التكوين. قد تكون جدران الخلايا موجودة أو غير موجودة.
  • يتم تنظيم الحمض النووي حقيقيات النوى في جزيء خطي واحد أو أكثر ، يسمى الكروموسومات ، والتي ترتبط ببروتينات الهيستون. يتم تخزين كل الحمض النووي الصبغي في نواة الخلية ، ويفصله غشاء عن السيتوبلازم. [4] بعض العضيات حقيقية النواة مثل الميتوكوندريا تحتوي أيضًا على بعض الحمض النووي.
  • العديد من الخلايا حقيقية النواة مهدبة بالأهداب الأولية. تلعب الأهداب الأولية أدوارًا مهمة في التحسس الكيميائي ، والتحسس الميكانيكي ، والتحسس الحراري. وبالتالي يمكن "النظر إلى كل هدب على أنه هوائيات خلوية حسية تنسق عددًا كبيرًا من مسارات الإشارات الخلوية ، وأحيانًا تقارن الإشارة بالحركة الهدبية أو بدلاً من ذلك مع انقسام الخلايا والتمايز." [15]
  • يمكن أن تتحرك حقيقيات النوى المتحركة باستخدام أهداب متحركة أو سوط. الخلايا المتحركة غائبة في الصنوبريات والنباتات المزهرة. [16] سوط حقيقيات النوى أكثر تعقيدًا من سوط بدائيات النوى. [17]

تحتوي جميع الخلايا ، سواء كانت بدائية النواة أو حقيقية النواة ، على غشاء يغلف الخلية ، وينظم ما يتحرك للداخل والخارج (قابل للاختراق بشكل انتقائي) ، ويحافظ على الجهد الكهربائي للخلية. داخل الغشاء ، يحتل السيتوبلازم معظم حجم الخلية. تمتلك جميع الخلايا (باستثناء خلايا الدم الحمراء التي تفتقر إلى نواة الخلية ومعظم العضيات لاستيعاب أقصى مساحة للهيموجلوبين) الحمض النووي ، والمواد الوراثية للجينات ، والحمض النووي الريبي ، الذي يحتوي على المعلومات اللازمة لبناء بروتينات مختلفة مثل الإنزيمات ، وهي الآلية الأساسية للخلية . هناك أيضًا أنواع أخرى من الجزيئات الحيوية في الخلايا. تسرد هذه المقالة المكونات الخلوية الأساسية ، ثم تصف بإيجاز وظيفتها.

غشاء

غشاء الخلية ، أو غشاء البلازما ، هو غشاء بيولوجي يحيط بسيتوبلازم الخلية. في الحيوانات ، غشاء البلازما هو الحد الخارجي للخلية ، بينما في النباتات وبدائيات النوى عادة ما يكون مغطى بجدار خلوي. يعمل هذا الغشاء على فصل الخلية عن البيئة المحيطة بها وحمايتها ، وهو مصنوع في الغالب من طبقة مزدوجة من الدهون الفوسفورية ، وهي أمفيفيليك (جزئيًا كارهة للماء وجزئيًا للماء). ومن ثم ، فإن الطبقة تسمى طبقة ثنائية الفوسفوليبيد ، أو أحيانًا غشاء فسيفساء سائل. يوجد داخل هذا الغشاء بنية جزيئية كبيرة تسمى porosome البوابة الإفرازية الشاملة في الخلايا ومجموعة متنوعة من جزيئات البروتين التي تعمل كقنوات ومضخات تنقل جزيئات مختلفة داخل وخارج الخلية. [4] الغشاء شبه نافذ ، ومنفذ بشكل انتقائي ، حيث يمكنه إما السماح للمادة (الجزيء أو الأيون) بالمرور بحرية ، أو بالمرور من خلاله إلى مدى محدود أو عدم المرور من خلاله على الإطلاق. تحتوي أغشية سطح الخلية أيضًا على بروتينات مستقبلية تسمح للخلايا باكتشاف جزيئات الإشارات الخارجية مثل الهرمونات.

الهيكل الخلوي

يعمل الهيكل الخلوي على تنظيم والحفاظ على شكل الخلية العضيات في مكانها يساعد أثناء الالتقام الخلوي ، وامتصاص المواد الخارجية بواسطة الخلية ، والحركة الخلوية ، وفصل الخلايا الوليدة بعد انقسام الخلية وتحريك أجزاء من الخلية في عمليات النمو والحركة . يتكون الهيكل الخلوي حقيقيات النوى من الأنابيب الدقيقة والخيوط الوسيطة والألياف الدقيقة. تُعرف الخيوط الوسيطة في الهيكل الخلوي للخلايا العصبية بالخيوط العصبية. هناك عدد كبير من البروتينات المرتبطة بها ، كل منها يتحكم في بنية الخلية عن طريق توجيه الشعيرات وتجميعها ومحاذاةها. [4] لم تتم دراسة الهيكل الخلوي بدائية النواة جيدًا ولكنه يشارك في الحفاظ على شكل الخلية والقطبية والحركة الخلوية. [19] إن بروتين الوحدة الفرعية للألياف الدقيقة هو بروتين أحادي صغير يسمى الأكتين. الوحدة الفرعية للأنابيب الدقيقة هي جزيء خافت يسمى توبولين. الخيوط الوسيطة هي بوليمرات غير متجانسة تختلف وحداتها الفرعية باختلاف أنواع الخلايا في الأنسجة المختلفة. لكن بعض بروتينات الوحدة الفرعية من الخيوط الوسيطة تشمل فيمنتين ، ديسمين ، لامين (لامين أ ، ب ، ج) ، كيراتين (كيراتين متعدد الحمضية وقاعدية) ، بروتينات الخيوط العصبية (NF – L ، NF – M).

المادة الوراثية

يوجد نوعان مختلفان من المواد الجينية: الحمض النووي الريبي منقوص الأكسجين (DNA) والحمض النووي الريبي (RNA). تستخدم الخلايا الحمض النووي لتخزين المعلومات على المدى الطويل. يتم ترميز المعلومات البيولوجية الموجودة في الكائن الحي في تسلسل الحمض النووي الخاص به. [4] يستخدم الحمض النووي الريبي لنقل المعلومات (على سبيل المثال ، mRNA) والوظائف الأنزيمية (مثل RNA الريبوسومي). تستخدم جزيئات نقل الحمض النووي الريبي (الحمض النووي الريبي) لإضافة الأحماض الأمينية أثناء ترجمة البروتين.

يتم تنظيم المادة الوراثية بدائية النواة في كروموسوم بكتيري دائري بسيط في المنطقة النووية من السيتوبلازم.تنقسم المادة الوراثية حقيقية النواة إلى جزيئات خطية مختلفة [4] تسمى الكروموسومات داخل نواة منفصلة ، وعادة ما تحتوي على مادة وراثية إضافية في بعض العضيات مثل الميتوكوندريا والبلاستيدات الخضراء (انظر نظرية التعايش الداخلي).

تحتوي الخلية البشرية على مادة وراثية موجودة في نواة الخلية (الجينوم النووي) وفي الميتوكوندريا (جينوم الميتوكوندريا). في البشر ، ينقسم الجينوم النووي إلى 46 جزيء دنا خطي يسمى الكروموسومات ، بما في ذلك 22 زوجًا من الكروموسومات المتجانسة وزوج من الكروموسومات الجنسية. جينوم الميتوكوندريا هو جزيء دنا دائري متميز عن الحمض النووي. على الرغم من أن الحمض النووي للميتوكوندريا صغير جدًا مقارنة بالكروموسومات النووية ، [4] فإنه يرمز لـ 13 بروتينًا تشارك في إنتاج طاقة الميتوكوندريا و tRNAs معينة.

يمكن أيضًا إدخال المادة الوراثية الأجنبية (الحمض النووي الأكثر شيوعًا) بشكل مصطنع إلى الخلية من خلال عملية تسمى تعداء. يمكن أن يكون هذا عابرًا ، إذا لم يتم إدخال الحمض النووي في جينوم الخلية ، أو مستقرًا ، إذا كان كذلك. تقوم بعض الفيروسات أيضًا بإدخال مادتها الجينية في الجينوم.

العضيات

العضيات هي أجزاء من الخلية يتم تكييفها و / أو تخصصها لأداء وظيفة حيوية واحدة أو أكثر ، مماثلة لأعضاء الجسم البشري (مثل القلب والرئة والكلى ، حيث يؤدي كل عضو وظيفة مختلفة). [4] تحتوي كل من الخلايا حقيقية النواة والخلايا بدائية النواة على عضيات ، لكن العضيات بدائية النواة تكون عمومًا أبسط ولا ترتبط بالغشاء.

توجد عدة أنواع من العضيات في الخلية. البعض (مثل النواة وجهاز جولجي) عادة ما يكون انفراديًا ، في حين أن البعض الآخر (مثل الميتوكوندريا والبلاستيدات الخضراء والبيروكسيسومات والليزوزومات) يمكن أن يكون متعددًا (مئات إلى آلاف). العصارة الخلوية هي السائل الجيلاتيني الذي يملأ الخلية ويحيط بالعضيات.

حقيقيات النوى

  • نواة الخلية: مركز معلومات الخلية ، نواة الخلية هي العضية الأكثر وضوحا الموجودة في خلية حقيقية النواة. يحتوي على كروموسومات الخلية ، وهو المكان الذي يحدث فيه تقريبًا كل تكاثر الحمض النووي وتخليق الحمض النووي الريبي (النسخ). النواة كروية ومنفصلة عن السيتوبلازم بغشاء مزدوج يسمى الغلاف النووي. يعزل الغلاف النووي الحمض النووي للخلية ويحميها من الجزيئات المختلفة التي يمكن أن تلحق الضرر ببنيتها أو تتداخل مع معالجتها. أثناء المعالجة ، يتم نسخ الحمض النووي أو نسخه إلى RNA خاص يسمى messenger RNA (mRNA). ثم يتم نقل هذا الرنا المرسال خارج النواة ، حيث يتم ترجمته إلى جزيء بروتين معين. النواة هي منطقة متخصصة داخل النواة حيث يتم تجميع وحدات الريبوسوم الفرعية. في بدائيات النوى ، تتم معالجة الحمض النووي في السيتوبلازم. [4]
  • الميتوكوندريا والبلاستيدات الخضراء: توليد الطاقة للخلية. الميتوكوندريا هي عضيات ذاتية التكاثر تحدث بأعداد وأشكال وأحجام مختلفة في السيتوبلازم لجميع الخلايا حقيقية النواة. [4] يحدث التنفس في الميتوكوندريا الخلوية ، والتي تولد طاقة الخلية عن طريق الفسفرة المؤكسدة ، باستخدام الأكسجين لإطلاق الطاقة المخزنة في المغذيات الخلوية (المتعلقة عادة بالجلوكوز) لتوليد ATP. تتكاثر الميتوكوندريا بالانشطار الثنائي ، مثل بدائيات النوى. لا يمكن العثور على البلاستيدات الخضراء إلا في النباتات والطحالب ، وهي تلتقط طاقة الشمس لتكوين الكربوهيدرات من خلال عملية التمثيل الضوئي.
  • الشبكة الأندوبلازمية: الشبكة الإندوبلازمية (ER) هي شبكة نقل للجزيئات المستهدفة لتعديلات معينة ووجهات محددة ، مقارنة بالجزيئات التي تطفو بحرية في السيتوبلازم. يحتوي ER على شكلين: ER الخام ، الذي يحتوي على ريبوسومات على سطحه تفرز البروتينات في ER ، و ER الأملس ، الذي يفتقر إلى الريبوسومات. [4] تلعب ER السلس دورًا في عزل الكالسيوم وإطلاقه.
  • جهاز جولجي: تتمثل الوظيفة الأساسية لجهاز جولجي في معالجة وتعبئة الجزيئات الكبيرة مثل البروتينات والدهون التي يتم تصنيعها بواسطة الخلية.
  • الجسيمات الحالة والبيروكسيسومات: الليزوزومات تحتوي على إنزيمات هضمية (هيدرولازات حمضية). يهضمون العضيات الزائدة أو المهترئة وجزيئات الطعام والفيروسات أو البكتيريا المبتلعة. تحتوي البيروكسيسومات على إنزيمات تخلص الخلية من البيروكسيدات السامة. لا يمكن للخلية أن تستوعب هذه الإنزيمات المدمرة إذا لم تكن موجودة في نظام مرتبط بالغشاء. [4]
  • جسيم مركزي: منظم الهيكل الخلوي: ينتج الجسيم المركزي الأنابيب الدقيقة للخلية - وهي مكون رئيسي في الهيكل الخلوي. يوجه النقل عبر جهاز الطوارئ وجهاز جولجي. تتكون Centrosomes من مركزين ، ينفصلان أثناء انقسام الخلية ويساعدان في تكوين المغزل الانقسامي. يوجد جسيم مركزي واحد في الخلايا الحيوانية. توجد أيضًا في بعض خلايا الفطريات والطحالب.
  • فجوات: فجوات عزل منتجات النفايات وفي الخلايا النباتية تخزن المياه. غالبًا ما توصف بأنها مساحة مملوءة بالسوائل وتحيط بها غشاء. بعض الخلايا أبرزها الأميبا، لديها فجوات مقلصة ، يمكنها ضخ الماء خارج الخلية إذا كان هناك الكثير من الماء. عادة ما تكون فجوات الخلايا النباتية والخلايا الفطرية أكبر من تلك الموجودة في الخلايا الحيوانية.

حقيقيات النوى وبدائية النواة

  • الريبوسومات: الريبوسوم هو مركب كبير من جزيئات الحمض النووي الريبي والبروتين. [4] تتكون كل واحدة من وحدتين فرعيتين ، وتعمل كخط تجميع حيث يتم استخدام الحمض النووي الريبي من النواة لتخليق البروتينات من الأحماض الأمينية. يمكن العثور على الريبوسومات إما عائمة بحرية أو مرتبطة بغشاء (الشبكة الإندوبلازمية الخشنة في حقيقيات النوى ، أو غشاء الخلية في بدائيات النوى). [20]

تحتوي العديد من الخلايا أيضًا على هياكل موجودة كليًا أو جزئيًا خارج غشاء الخلية. هذه الهياكل ملحوظة لأنها غير محمية من البيئة الخارجية بواسطة غشاء الخلية شبه القابل للنفاذ. من أجل تجميع هذه الهياكل ، يجب نقل مكوناتها عبر غشاء الخلية عن طريق عمليات التصدير.

جدار الخلية

العديد من أنواع الخلايا بدائية النواة وحقيقية النواة لها جدار خلوي. يعمل جدار الخلية على حماية الخلية ميكانيكيًا وكيميائيًا من بيئتها ، وهو طبقة إضافية من الحماية لغشاء الخلية. أنواع مختلفة من الخلايا لها جدران خلوية تتكون من مواد مختلفة. تتكون جدران الخلايا النباتية بشكل أساسي من السليلوز ، وتتكون جدران الخلايا الفطرية من الكيتين وجدران الخلايا البكتيرية تتكون من الببتيدوغليكان.

بدائية النواة

كبسولة

توجد كبسولة هلامية في بعض البكتيريا خارج غشاء الخلية وجدار الخلية. قد تكون الكبسولة عديد السكاريد كما هو الحال في المكورات الرئوية أو المكورات السحائية أو عديد الببتيد عصيات الجمرة الخبيثة أو حمض الهيالورونيك كما في العقديات. لا يتم تمييز الكبسولات ببروتوكولات تلطيخ عادية ويمكن اكتشافها بالحبر الهندي أو الميثيل الأزرق مما يسمح بتباين أعلى بين الخلايا للمراقبة. [21]: 87

الأسواط

الأسواط هي عضيات للتنقل الخلوي. يمتد السوط البكتيري من السيتوبلازم عبر غشاء (أغشية) الخلية وينبثق عبر جدار الخلية. فهي عبارة عن زوائد طويلة وسميكة تشبه الخيوط ، وبروتين في الطبيعة. تم العثور على نوع مختلف من السوط في العتائق ونوع مختلف في حقيقيات النوى.

فيمبريا

fimbria (جمع fimbriae المعروف أيضًا باسم بيلوس ، جمع الشعيرة) عبارة عن خيوط قصيرة رفيعة تشبه الشعر توجد على سطح البكتيريا. يتكون Fimbriae من بروتين يسمى بيلين (مستضد) وهو مسؤول عن ارتباط البكتيريا بمستقبلات محددة على الخلايا البشرية (التصاق الخلية). هناك أنواع خاصة من الشعيرات تشارك في الاقتران البكتيري.

تكرار

يتضمن انقسام الخلية خلية واحدة (تسمى أ الخلية الأم) ينقسم إلى خليتين ابنتيتين. هذا يؤدي إلى نمو الكائنات متعددة الخلايا (نمو الأنسجة) والتكاثر (التكاثر الخضري) في الكائنات وحيدة الخلية. تنقسم الخلايا بدائية النواة عن طريق الانشطار الثنائي ، بينما تخضع الخلايا حقيقية النواة عادة لعملية انقسام نووي ، تسمى الانقسام الخيطي ، يليها انقسام الخلية ، يسمى الانقسام الخلوي. قد تخضع الخلية ثنائية الصبغة أيضًا للانقسام الاختزالي لإنتاج خلايا أحادية الصيغة الصبغية ، عادةً أربعة. تعمل الخلايا أحادية الصيغة الصبغية بمثابة أمشاج في الكائنات متعددة الخلايا ، وتندمج لتكوين خلايا ثنائية الصبغيات جديدة.

يحدث تكرار الحمض النووي ، أو عملية تكرار جينوم الخلية ، [4] دائمًا عندما تنقسم الخلية من خلال الانقسام أو الانشطار الثنائي. يحدث هذا خلال المرحلة S من دورة الخلية.

في الانقسام الاختزالي ، يتم تكرار الحمض النووي مرة واحدة فقط ، بينما تنقسم الخلية مرتين. يحدث تكرار الحمض النووي فقط قبل الانقسام الاختزالي I. لا يحدث تكرار الحمض النووي عندما تنقسم الخلايا في المرة الثانية ، في الانقسام الاختزالي II. [22] النسخ المتماثل ، مثل جميع الأنشطة الخلوية ، يتطلب بروتينات متخصصة لأداء المهمة. [4]

إصلاح الحمض النووي

بشكل عام ، تحتوي خلايا جميع الكائنات الحية على أنظمة إنزيمية تفحص الحمض النووي الخاص بها بحثًا عن الأضرار وتنفذ عمليات الإصلاح عند اكتشاف الأضرار. [23] تطورت عمليات الإصلاح المتنوعة في كائنات حية تتراوح من البكتيريا إلى البشر. يشير الانتشار الواسع لعمليات الإصلاح هذه إلى أهمية الحفاظ على الحمض النووي الخلوي في حالة غير تالفة من أجل تجنب موت الخلايا أو أخطاء النسخ المتماثل بسبب الأضرار التي قد تؤدي إلى حدوث طفرة. بكتريا قولونية البكتيريا هي مثال مدروس جيدًا لكائن خلوي له عمليات إصلاح DNA متنوعة ومحددة جيدًا. وتشمل هذه: (1) إصلاح استئصال النوكليوتيدات ، (2) إصلاح عدم تطابق الحمض النووي ، (3) الانضمام إلى نهايات غير متجانسة لفواصل الشرائط المزدوجة ، (4) إصلاح إعادة الارتباط و (5) إصلاح يعتمد على الضوء (تنشيط ضوئي).

النمو والتمثيل الغذائي

بين الانقسامات الخلوية المتتالية ، تنمو الخلايا من خلال عمل التمثيل الغذائي الخلوي. استقلاب الخلية هو العملية التي تقوم بها الخلايا الفردية بمعالجة جزيئات المغذيات. الأيض له قسمان متميزان: الهدم ، حيث تقوم الخلية بتفكيك الجزيئات المعقدة لإنتاج الطاقة وتقليل الطاقة ، والأيض ، حيث تستخدم الخلية الطاقة وتقليل الطاقة لبناء جزيئات معقدة وأداء وظائف بيولوجية أخرى. يمكن تقسيم السكريات المعقدة التي يستهلكها الكائن الحي إلى جزيئات سكر أبسط تسمى السكريات الأحادية مثل الجلوكوز. بمجرد دخول الخلية ، يتم تكسير الجلوكوز لتكوين الأدينوزين ثلاثي الفوسفات (ATP) ، [4] وهو جزيء يمتلك طاقة متاحة بسهولة ، من خلال مسارين مختلفين.

تخليق البروتين

الخلايا قادرة على تصنيع بروتينات جديدة ضرورية لتعديل الأنشطة الخلوية والحفاظ عليها. تتضمن هذه العملية تكوين جزيئات بروتينية جديدة من لبنات بناء الأحماض الأمينية بناءً على المعلومات المشفرة في DNA / RNA. يتكون تخليق البروتين بشكل عام من خطوتين رئيسيتين: النسخ والترجمة.

النسخ هو العملية التي يتم فيها استخدام المعلومات الجينية في الحمض النووي لإنتاج حبلا تكميلية من الحمض النووي الريبي. ثم تتم معالجة حبلا RNA هذا لإعطاء الرنا المرسال (mRNA) ، والذي يكون حرا في الهجرة عبر الخلية. ترتبط جزيئات الرنا المرسال بمجمعات بروتين-رنا تسمى الريبوسومات الموجودة في العصارة الخلوية ، حيث تُترجم إلى تسلسلات عديد الببتيد. يتوسط الريبوسوم في تكوين تسلسل متعدد الببتيد بناءً على تسلسل الرنا المرسال. يرتبط تسلسل mRNA مباشرة بتسلسل عديد الببتيد عن طريق الارتباط بنقل جزيئات محول RNA (tRNA) في جيوب ربط داخل الريبوسوم. ثم ينثني البولي ببتيد الجديد في جزيء بروتين وظيفي ثلاثي الأبعاد.

الحركة

يمكن أن تتحرك الكائنات أحادية الخلية للعثور على الطعام أو الهروب من الحيوانات المفترسة. تشمل الآليات الشائعة للحركة الأسواط والأهداب.

في الكائنات متعددة الخلايا ، يمكن للخلايا أن تتحرك أثناء عمليات مثل التئام الجروح والاستجابة المناعية ورم خبيث سرطاني. على سبيل المثال ، في التئام الجروح عند الحيوانات ، تنتقل خلايا الدم البيضاء إلى موقع الجرح لقتل الكائنات الحية الدقيقة التي تسبب العدوى. تتضمن حركية الخلية العديد من المستقبلات ، والتشابك ، والتجميع ، والربط ، والالتصاق ، والمحرك ، والبروتينات الأخرى. [24] تنقسم العملية إلى ثلاث خطوات - نتوء الحافة الأمامية للخلية ، التصاق الحافة الأمامية وفك الالتصاق في جسم الخلية ومؤخرتها ، وتقلص الهيكل الخلوي لسحب الخلية للأمام. كل خطوة مدفوعة بالقوى الفيزيائية الناتجة عن أجزاء فريدة من الهيكل الخلوي. [25] [26]

الملاحة والتحكم والاتصال

في أغسطس 2020 ، وصف العلماء طريقة واحدة للخلايا - خاصة خلايا العفن اللزج والفأر - الخلايا المشتقة من سرطان البنكرياس - قادرة على التنقل بكفاءة عبر الجسم وتحديد أفضل الطرق من خلال متاهات معقدة: توليد التدرجات بعد تحطيم الجاذبات الكيميائية المنتشرة والتي تمكينهم من الشعور بتقاطعات المتاهة القادمة قبل الوصول إليها ، بما في ذلك حول الزوايا. [27] [28] [29]


حقائق ممتعة عن شقائق النعمان البحرية!

شقائق النعمان البحرية هي كائنات رائعة وقد جذبت اهتمام الباحثين ومحبي المحيط منذ فترة طويلة. لديهم العديد من الخصائص الفريدة بما في ذلك علاقاتهم التكافلية مع الكائنات الحية المختلفة بالإضافة إلى بعض قدرات التجديد الرائعة.

متعلق بقنديل البحر والمرجان

كعضو في شعبة Cnidaria ، ترتبط شقائق النعمان البحرية بالشعاب المرجانية وقنديل البحر وشقائق النعمان التي تعيش في الأنبوب و Hydra spp. عندما ينظر المرء إلى شكل سليلة المرجان أو الوجود السيئ السمعة للخلايا العينية في قنديل البحر ، فإن هذا ليس مفاجئًا بشكل مفرط.

تنتمي جميع شقائق النعمان البحرية إلى فئة Anthozoa ، والتي يوجد منها ثلاث فئات فرعية: Octocorallia و Ceriantharia و Hexacorallia. تنتمي إلى هذا الأخير رتبة Actiniaria وجميع عائلات شقائق النعمان البحرية البالغ عددها 45 عائلة. العلاقات النشوء والتطور داخل فئة Anthozoa ليست مفهومة جيدًا ، لا سيما ضمن هذه الفئات الفرعية الثلاثة. في الواقع ، يشير تحليل الحمض النووي الأخير إلى أن بعض أنواع شقائق النعمان قد توجد بالفعل خارج رتبة الأكتيناريا. هذا فقط يسلط الضوء على تعقيد دراسة العلاقات النشوء والتطور ، خاصة في الأنواع التي لا تحتوي فعليًا على أجزاء صلبة يمكن حفظها في السجل الأحفوري.

الخلايا Cnidocytes و Nemadocystes

يشبه إلى حد كبير قناديل البحر ، التي تشتهر بقدرتها على & # 8216sting & # 8217 فرائسها والحيوانات المفترسة المحتملة ، تمتلك شقائق النعمان البحرية خلايا cnidocytes & # 8211 المتخصصة & # 8216 sting cells & # 8217. يوجد داخل كل خلية نائية عضيات (هياكل صغيرة تشبه الأعضاء) تُعرف باسم الأكياس الخيطية. هذه هي & # 8216 stingers & # 8217 وفي شقائق النعمان موجودة في الغالب في منطقة القرص الفموي وكذلك المخالب.

داخل كل خلية نائية ، تحتوي الكيسة النيماتوسية على العديد من الخيوط الملتفة والشائكة. على الجزء الخارجي من الخلية العصبية ، يوجد هيكل شبيه بالشعر يُعرف باسم scnidocils. هذه الهياكل حساسة للمس ، وبمجرد لمسها ، تحفز الأكياس الخيطية على فك اللفائف واختراق فرائسها (أو المفترس). في كثير من الحالات ، تقوم هذه الأكياس الخيطية أيضًا بإيصال سموم تعرف باسم السموم الشعاعية ، والتي يمكنها شل حركة الضحية.

السموم الأكتينية شديدة السمية لأنواع الأسماك والقشريات التي تفترسها. ومع ذلك ، فإن Amphiprioninae (clownfish) ، وهي سمكة صغيرة ذات نطاقات بألوان مختلفة ، لا تتأثر بلسعة شقائق النعمان المضيفة وتحمي نفسها من الحيوانات المفترسة بين مخالبها. العديد من الأنواع الأخرى لها تكيفات مماثلة وهي أيضًا غير متأثرة.

في قاعدة اللوامس في بعض الأنواع توجد أعضاء مستطيلة ، قابلة للنفخ ، تشبه اللوامس تعرف باسم أكروهاجي. هذه مسلحة بالخلايا العصبية وتستخدم لدرء شقائق النعمان الأخرى.

معظم شقائق النعمان البحرية غير ضارة للإنسان ، ولكن توجد بعض الأنواع شديدة السمية. أكتينوديندرون أربوريوم, فيلوديسكوس سيموني ، و Stichodactyla spp. ، على سبيل المثال ، من المعروف أنها تسبب إصابات خطيرة وقد تكون قاتلة للبشر.

مملوءة بالكلور

بالإضافة إلى تكافلهم مع كلوونفيش وأنواع أخرى محصنة ضد الخلايا اللاذعة لشقائق النعمان ، فإنهم معروفون أيضًا بعلاقة تكافلية أخرى تتشكل مع النباتات. في الواقع ، غالبًا ما تُلاحظ الطحالب وحيدة الخلية المعروفة باسم zooxanthellae و zoochlorellae وهي تعيش داخل الخلايا الجلدية لشقائق النعمان. تتركز هذه عادةً في أطراف مخالبها والأجزاء الأخرى المواجهة للأعلى من أجسام شقائق النعمان.

من المعروف أن هذه العلاقة تعود بالنفع المتبادل على كلا النوعين ، حيث تتجنب الطحالب أن تستهلكها الأنواع العاشبة لأنها تطفو في البحر بينما يستطيع شقائق النعمان الاستفادة من بعض الأكسجين الذي تنتجه خلايا الطحالب بالإضافة إلى طاقتها في شكل الجلسرين والجلوكوز والألانين. يشكل هذا مكملًا مهمًا لنظام شقائق النعمان الذي يعتبر آكلة اللحوم بطريقة أخرى ، وذلك باستخدام الخلايا اللاذعة لشل واستهلاك أنواع مختلفة من الفرائس.


خواص الحياة

الشكل 1. تمثل فراشة العاهل هذه بنية عالية التنظيم تتكون من الخلايا والأنسجة والأعضاء وأنظمة الأعضاء

تشترك جميع الكائنات الحية في العديد من الخصائص أو الوظائف الرئيسية: الترتيب ، والحساسية أو الاستجابة للبيئة ، والتكاثر ، والنمو والتنمية ، والتنظيم ، والتوازن ، ومعالجة الطاقة. عند النظر إليها معًا ، تعمل هذه الخصائص على تحديد الحياة.

ترتيب

الكائنات الحية عبارة عن هياكل عالية التنظيم ومنسقة تتكون من خلية واحدة أو أكثر. حتى الكائنات الحية وحيدة الخلية البسيطة جدًا معقدة بشكل ملحوظ: داخل كل خلية ، تشكل الذرات جزيئات هذه بدورها تشكل عضيات الخلية وشوائب خلوية أخرى.

في الكائنات متعددة الخلايا (الشكل 1) ، تشكل الخلايا المماثلة الأنسجة. الأنسجة ، بدورها ، تتعاون لتكوين أعضاء (هياكل جسم ذات وظيفة مميزة). تعمل الأعضاء معًا لتشكيل أجهزة الأعضاء.

الحساسية أو الاستجابة للمنبهات

الشكل 2: أوراق هذا النبات الحساس (ميموزا بوديكا) سوف تتدلى على الفور وتنطوي عند لمسها. بعد بضع دقائق ، يعود النبات إلى طبيعته.

الكائنات الحية تستجيب لمحفزات متنوعة. على سبيل المثال ، يمكن للنباتات أن تنحني نحو مصدر الضوء ، أو تتسلق الأسوار والجدران ، أو تستجيب للمس (الشكل 2). حتى البكتيريا الصغيرة يمكنها التحرك باتجاه المواد الكيميائية أو بعيدًا عنها (وهي عملية تسمى انجذاب كيميائي) أو ضوء (انجذاب ضوئي). تعتبر الحركة نحو الحافز استجابة إيجابية ، بينما الابتعاد عن المنبه يعتبر استجابة سلبية.

شاهد هذا الفيديو لترى كيف تستجيب النباتات للمنبهات - من الفتح إلى الضوء ، إلى التفاف اللحن حول فرع ، إلى اصطياد الفريسة.

التكاثر

تتكاثر الكائنات وحيدة الخلية عن طريق تكرار الحمض النووي الخاص بها أولاً ، ثم تقسيمه بالتساوي مع استعداد الخلية للانقسام لتشكيل خليتين جديدتين. غالبًا ما تنتج الكائنات متعددة الخلايا خلايا سلالة إنجابية متخصصة تشكل أفرادًا جددًا. عندما يحدث التكاثر ، تنتقل الجينات التي تحتوي على الحمض النووي إلى ذرية الكائن الحي & # 8217s. تضمن هذه الجينات أن النسل سينتمي إلى نفس النوع وسيكون له خصائص متشابهة ، مثل الحجم والشكل.

النمو والتنمية

الشكل 3. على الرغم من عدم تشابه اثنين ، فقد ورثت هذه الجراء الجينات من كلا الوالدين وتشترك في العديد من الخصائص نفسها.

تنمو الكائنات الحية وتتطور باتباع تعليمات محددة مشفرة بواسطة جيناتها. توفر هذه الجينات تعليمات من شأنها توجيه نمو الخلايا وتطورها ، مما يضمن أن نوعًا & # 8217 شابًا (الشكل 3) سينمو لإظهار العديد من نفس الخصائص مثل والديها.

اللائحة

حتى أصغر الكائنات الحية معقدة وتتطلب آليات تنظيمية متعددة لتنسيق الوظائف الداخلية ، والاستجابة للمنبهات ، والتعامل مع الضغوط البيئية. مثالان على الوظائف الداخلية التي يتم تنظيمها في الكائن الحي هما نقل المغذيات وتدفق الدم. تؤدي الأعضاء (مجموعات الأنسجة التي تعمل معًا) وظائف محددة ، مثل حمل الأكسجين في جميع أنحاء الجسم ، وإزالة الفضلات ، وتوصيل العناصر الغذائية إلى كل خلية ، وتبريد الجسم.

التوازن

الشكل 4. الدببة القطبية (Ursus maritimus) والثدييات الأخرى التي تعيش في المناطق المغطاة بالجليد تحافظ على درجة حرارة أجسامها عن طريق توليد الحرارة وتقليل فقد الحرارة من خلال الفراء السميك وطبقة كثيفة من الدهون تحت جلدها.

من أجل العمل بشكل صحيح ، تحتاج الخلايا إلى ظروف مناسبة مثل درجة الحرارة المناسبة ، ودرجة الحموضة ، والتركيز المناسب للمواد الكيميائية المتنوعة. ومع ذلك ، قد تتغير هذه الشروط من لحظة إلى أخرى. الكائنات الحية قادرة على الحفاظ على الظروف الداخلية ضمن نطاق ضيق بشكل مستمر تقريبًا ، على الرغم من التغيرات البيئية ، من خلال الاستتباب (حرفيا & # 8220steady state & # 8221) —قدرة الكائن الحي على الحفاظ على ظروف داخلية ثابتة. على سبيل المثال ، يحتاج الكائن الحي إلى تنظيم درجة حرارة الجسم من خلال عملية تعرف باسم التنظيم الحراري. الكائنات الحية التي تعيش في المناخات الباردة ، مثل الدب القطبي (الشكل 4) ، لها هياكل جسدية تساعدها على تحمل درجات الحرارة المنخفضة والحفاظ على حرارة الجسم. الهياكل التي تساعد في هذا النوع من العزل تشمل الفراء والريش والدهون. في المناخات الحارة ، تمتلك الكائنات الحية طرقًا (مثل العرق عند البشر أو تلهث الكلاب) تساعدها على التخلص من حرارة الجسم الزائدة.

معالجة الطاقة

تستخدم جميع الكائنات الحية مصدرًا للطاقة لأنشطتها الأيضية. بعض الكائنات الحية تلتقط الطاقة من الشمس وتحولها إلى طاقة كيميائية في الغذاء (التمثيل الضوئي) ، والبعض الآخر يستخدم الطاقة الكيميائية في الجزيئات التي تأخذها كغذاء (التنفس الخلوي).

الشكل 5. كندور كاليفورنيا (جيمنيوجيبس كاليفورنيانوس) يستخدم الطاقة الكيميائية المشتقة من الطعام لتشغيل الرحلة. الكندور في كاليفورنيا من الأنواع المهددة بالانقراض هذا الطائر له علامة جناح تساعد علماء الأحياء على التعرف على الفرد.


يومض ساطعًا عند الضغط عليه بإحكام: كيف تضيء الكائنات أحادية الخلية المحيطات

يشرح البحث كيف يولد كائن بحري أحادي الخلية الضوء كاستجابة للتحفيز الميكانيكي ، مما يضيء الأمواج المتكسرة في الليل.

كل بضع سنوات ، تقوم مجموعة من الكائنات الحية الدقيقة تسمى دينوفلاجيلات بتحويل السواحل حول العالم من خلال إضفاء وهج أزرق مخيف على الأمواج المتكسرة. كان الإزهار المذهل هذا العام في جنوب كاليفورنيا مثالاً صارخًا بشكل خاص. في دراسة جديدة نشرت في المجلة رسائل المراجعة البدنية، حدد الباحثون الفيزياء الأساسية التي تؤدي إلى إنتاج الضوء في نوع واحد من هذه الكائنات الحية.

طور الفريق الدولي ، بقيادة جامعة كامبريدج ، أدوات تجريبية فريدة تعتمد على المعالجة الدقيقة والتصوير عالي السرعة لتصور إنتاج الضوء على مستوى الخلية الواحدة. لقد أظهروا كيف أن كائنًا وحيد الخلية من النوع Pyrocystis lunula ينتج وميضًا من الضوء عندما يتشوه جدار الخلية بفعل القوى الميكانيكية. من خلال التجارب المنهجية ، وجدوا أن سطوع الفلاش يعتمد على كل من عمق التشوه ومعدل فرضه.

يُعرف هذا السلوك ، المعروف باسم استجابة "اللزوجة المطاطية" ، في العديد من المواد المعقدة مثل السوائل ذات البوليمرات المعلقة. في حالة الكائنات الحية مثل Pyrocystis lunula ، والمعروفة باسم dinoflagellates ، ترتبط هذه الآلية على الأرجح بالقنوات الأيونية ، وهي بروتينات متخصصة موزعة على غشاء الخلية. عندما يتم الضغط على الغشاء ، تنفتح هذه القنوات ، مما يسمح للكالسيوم بالانتقال بين الأجزاء الموجودة في الخلية ، مما يؤدي إلى سلسلة كيميائية حيوية تنتج الضوء.

قال البروفيسور ريموند غولدشتاين ، أستاذ شلمبرجير للأنظمة الفيزيائية المعقدة في قسم الرياضيات التطبيقية و الفيزياء النظرية الذي قاد البحث.

قال الدكتور مازيار جلال ، المؤلف الأول للورقة البحثية: "تكشف النتائج التي توصلنا إليها عن الآلية الفيزيائية التي يؤدي من خلالها تدفق السوائل إلى إنتاج الضوء وإظهار مدى أناقة اتخاذ القرار على مستوى الخلية الواحدة".

لطالما كان التلألؤ البيولوجي محل اهتمام البشرية منذ آلاف السنين ، حيث إنه مرئي مثل وهج الأمواج المتكسرة ليلا في المحيط أو شرارة اليراعات في الغابة. كتب العديد من المؤلفين والفلاسفة عن التلألؤ البيولوجي ، من أرسطو إلى شكسبير ، الذين كتبوا في هاملت عن `` النار غير الفعالة '' لدودة التوهج في إشارة إلى إنتاج الضوء بدون حرارة:

لوخزها وخزها. أجرة لك جيدا دفعة واحدة.

تظهر الدودة المضيئة أن ماتين قريب ،

و 'الجن ليبهت ناره غير فعالة.

Adieu، adieu، adieu. تذكرنى."

ومع ذلك ، فإن التلألؤ البيولوجي في المحيط ليس "غير فعال". في المقابل ، يتم استخدامه للدفاع والهجوم والتزاوج. في حالة الدينوفلاجيلات ، يستخدمون الإنتاج الخفيف لتخويف الحيوانات المفترسة.

تظهر نتائج الدراسة الحالية أنه عندما يكون تشوه جدار الخلية صغيرًا ، تكون شدة الضوء صغيرة بغض النظر عن سرعة عمل المسافة البادئة ، كما أنها تكون صغيرة أيضًا عندما تكون المسافة البادئة كبيرة ولكن يتم تطبيقها ببطء. فقط عندما يكون كل من السعة والمعدل كبيرًا ، يتم تعظيم شدة الضوء. طورت المجموعة نموذجًا رياضيًا كان قادرًا على شرح هذه الملاحظات من الناحية الكمية ، واقترحوا أن هذا السلوك يمكن أن يعمل كمرشح لتجنب ومضات الضوء الزائفة من الظهور.

في غضون ذلك ، يخطط الباحثون لتحليل توزيع القوى بشكل أكثر كميًا على الخلايا بأكملها في تدفق السوائل ، وهي خطوة نحو فهم التنبؤ بالضوء في السياق البحري.

كان الأعضاء الآخرون في فريق البحث هم باحث ما بعد الدكتوراه H & eacutel & egravene de Maleprade ، وزار الطلاب نيكو شراما من معهد ماكس بلانك للديناميات والتنظيم الذاتي في G & oumlttingen بألمانيا وأنطوان دود من & Egravecole Polytechnique في فرنسا ، والأستاذ الزائر كريستوف روفاستي من معهد الفيزياء في نيس ، فرنسا.

تم دعم العمل من قبل مبادرة الأحياء الدقيقة البحرية لمؤسسة جوردون وبيتي مور ، وصندوق كرسي شلمبرجير ، ووكالة الأبحاث الوطنية الفرنسية ، وويلكوم ترست.


رؤى مثيرة للاهتمام من جاموس الماء!

جاموس الماء ليس مجرد بقر مسالم من آسيا & # 8211 هو أيضًا مثال ممتاز للعديد من المفاهيم البيولوجية المهمة.

ذوات الحوافر متساوية الأصابع: جاموس الماء والحيتان

أولاً ، يعمل الطين كحاجز مادي لحماية جاموس الماء من لدغ الحشرات. لا تحمل الحشرات القارضة العديد من الأمراض فحسب ، بل إنها تسبب أيضًا حكة والتهابًا مزعجين & # 8211 حتى عندما تكون بشرتك سميكة مثل جاموس الماء & # 8217s!

ثانيًا ، يوفر الطين الرطب راحة فعالة ضد الحرارة السائدة في المناطق المدارية. سوف يتدحرج جاموس الماء في الوحل ، ويغطي نفسه بشكل فعال. عندما يتبخر الماء من الوحل ، فإنه يبرد الطين المتبقي. بالإضافة إلى ذلك ، فإنه يحافظ على جلد الجاموس & # 8217s بعيدًا عن أشعة الشمس المباشرة. هذا يحمي الجاموس من قدر كبير من الحرارة والأضرار التي تسببها الأشعة فوق البنفسجية.

تطور التدجين

في حين أن جاموس الماء البري معرض لخطر الانقراض ، فإن جاموس الماء المنزلي ليس كذلك. مثل الحيوانات الأليفة الأخرى ، تم تغيير جاموس الماء عبر آلاف السنين من التطور المشترك مع البشر. مثل الكلاب التي لا تزال تشبه الذئاب ، لا تزال جاموس الماء تشبه نظيراتها البرية. ومع ذلك ، نظرًا لطبيعتها الأكثر قابلية للانقياد ، فإن جواميس المياه المحلية هي الحيوان العامل المفضل للعديد من المزارعين في أجزاء من آسيا والشرق الأوسط.

حقيقة أن جميع أنواع جاموس المياه البرية مهددة بالانقراض ليست مفاجأة. النظير البري للبقرة & # 8211 المعروف باسم أوروش & # 8211 انقرض الآن تمامًا على مستوى العالم. ومع ذلك ، يفوق عدد الأبقار تقريبًا جميع أنواع الحيوانات البرية إلى جانب بعض الحشرات. لقد عاشت العديد من الأنواع المستأنسة أكثر من نظيراتها البرية من خلال كونها ضرورية لثقافات معينة ، والتي تستمر في تكاثرها وحمايتها من الأذى.

جاموس مائي آسيوي مستأنس - هذا ليس صحيحًا بالنسبة لجميع الحيوانات الأليفة. لا تزال الخنازير الداجنة مرتبطة بشكل كبير بأقاربها البرية & # 8211 الخنازير الوحشية. تنتشر الخنازير الوحشية في الواقع في بعض أجزاء الولايات المتحدة وأمريكا الجنوبية بحيث يتم التعامل معها كأنواع من الآفات. قد يكون الحجم الأصغر للأنواع مثل الخنازير قد ساهم في بقائها على قيد الحياة في العصر البشري & # 8211 منذ أن قضى البشر على آخر الأوروخ منذ العصور.


المحتجين الشبيهة بالحيوان: البروتوزوا

تسمى الطلائعيات الشبيهة بالحيوان بشكل شائع الكائنات الاوليه (المفرد ، البروتوزوان). تتكون معظم البروتوزوا من خلية واحدة. إنها تشبه الحيوانات لأنها غيرية التغذية وقادرة على الحركة. على الرغم من أن البروتوزوا ليست حيوانات ، إلا أنه يُعتقد أنها أسلاف الحيوانات.

علم البيئة من البروتوزوا

يتغذى البروتوزوا عمومًا عن طريق ابتلاع وهضم الكائنات الحية الأخرى. كمستهلكين ، لديهم أدوار مختلفة في سلاسل وشبكات الغذاء. بعضها مفترس. إنهم يفترسون الكائنات الحية وحيدة الخلية ، مثل البكتيريا. في الواقع ، تحافظ الحيوانات المفترسة على العديد من المجموعات البكتيرية تحت السيطرة. البروتوزوا الأخرى هي الحيوانات العاشبة. يرعون على الطحالب. لا يزال البعض الآخر متحللات. يستهلكون المواد العضوية الميتة. هناك أيضًا طفيليات طفيلية تعيش في أو على مضيفات حية. على سبيل المثال ، يعيش البروتوزوان الذي يسبب الملاريا داخل مضيف بشري. البروتوزوا هي أيضًا مصادر غذائية مهمة للعديد من الكائنات الحية الكبيرة ، بما في ذلك الحشرات والديدان.

تصنيف البروتوزوا

يمكن تصنيف البروتوزوا على أساس كيفية تحركها. كما هو موضح في طاولة أدناه ، تتحرك الأوليات بثلاث طرق مختلفة. فقط سبوروزوا لا يستطيع التحرك. لاحظ أن هذا التصنيف يعتمد فقط على الاختلافات في الحركة. لا يمثل العلاقات النشوء والتطور.


محتويات

من بين الشعب الحيوانية ، تعتبر Ctenophores أكثر تعقيدًا من الإسفنج ، وهي معقدة مثل الكائنات المجوفة (قنديل البحر ، وشقائق النعمان ، وما إلى ذلك) ، وأقل تعقيدًا من الكائنات الثنائية (التي تشمل جميع الحيوانات الأخرى تقريبًا). على عكس الإسفنج ، يمتلك كل من ctenophores و cnidarians: خلايا مرتبطة بوصلات بين الخلايا وأغشية قاعدية تشبه السجاد وعضلات الجهاز العصبي وبعضها يحتوي على أعضاء حسية. تتميز Ctenophores عن جميع الحيوانات الأخرى باحتوائها على أرومات كولوبلاست ، وهي لزجة وتلتزم بالفريسة ، على الرغم من عدم وجود عدد قليل من الأنواع الحاملة لها. [16] [17]

مثل الإسفنج و cnidarians ، تحتوي ctenophores على طبقتين رئيسيتين من الخلايا التي تحطيم طبقة وسطى من مادة تشبه الهلام ، والتي تسمى mesoglea في cnidarians و ctenophores الحيوانات الأكثر تعقيدًا لديها ثلاث طبقات خلوية رئيسية ولا توجد طبقة شبيهة بالهلام. ومن ثم تم وصف ctenophores و cnidarians تقليديا مزدوجا ، جنبا إلى جنب مع الإسفنج. [16] [18] يمتلك كل من ctenophores و cnidarians نوعًا من العضلات ينشأ ، في الحيوانات الأكثر تعقيدًا ، من طبقة الخلية الوسطى ، [19] ونتيجة لذلك تصنف بعض الكتب النصية الحديثة ctenophores على أنها ثلاثية الأرومات ، [20] بينما البعض الآخر لا يزالون يعتبرونها مزدوجة. [16] تحتوي الهلام المشط على أكثر من 80 نوعًا مختلفًا من الخلايا ، وهو ما يتجاوز الأعداد من المجموعات الأخرى مثل placozoans والإسفنج والحيوانات الملقحة وبعض الكائنات ثنائية التفرع العميقة. [21]

يتراوح حجمها من حوالي 1 ملليمتر (0.04 بوصة) إلى 1.5 متر (5 قدم) في الحجم ، [20] [22] ctenophores هي أكبر الحيوانات غير المستعمرة التي تستخدم الأهداب ("الشعر") كوسيلة رئيسية للتنقل. [20] تحتوي معظم الأنواع على ثمانية شرائح ، تسمى صفوف المشط ، والتي تمتد على طول أجسامها وتحمل شرائط تشبه المشط من الأهداب ، تسمى "ctenes" ، مكدسة على طول صفوف المشط بحيث عندما تنبض الأهداب ، فإن تلك الموجودة في كل مشط المس المشط أدناه. [20] اسم "ctenophora" يعني "مشط الحاملة" ، من اليونانية κτείς (شكل جذعي κτεν-) يعني "مشط" واللاحقة اليونانية -φορος معنى "تحمل". [23]

مقارنة مع مجموعات الحيوانات الرئيسية الأخرى
الإسفنج [24] [25] الكائنات المجوفة [16] [18] [26] كتنوفورس [16] [20] بيلاتيريا [16]
الخلايا العصبية لا نعم فقط في بعض الأنواع (يتم الحصول عليها عن طريق تناول الكائنات المجوفة) فقط في بعض الأنواع (يتم الحصول عليها عن طريق تناول الكائنات المجوفة)
ميكرو آر إن إيه نعم نعم لا نعم
جينات Hox لا نعم لا نعم
كولوبلاستس لا في معظم الأنواع [17] لا
أجهزة الهضم والدورة الدموية لا نعم
مسام الشرج لا نعم فقط في بعض الديدان المفلطحة
عدد طبقات الخلايا الرئيسية اثنان ، مع طبقة تشبه الهلام بينهما نقاش حول ما إذا كان اثنان [16] أو ثلاثة [19] [20] ثلاثة
الخلايا في كل طبقة مرتبطة ببعضها البعض لا ، باستثناء أن Homoscleromorpha لها أغشية قاعدية. [27] نعم: وصلات بين الخلايا والأغشية السفلية
الاعضاء الحسية لا نعم
عيون (على سبيل المثال ، عين) لا نعم لا نعم
عضو قمي لا نعم لا في الأنواع ذات اليرقات المهدبة الأولية
عدد الخلايا في طبقة "الهلام" الوسطى عديدة عدد قليل (لا ينطبق)
يمكن للخلايا الموجودة في الطبقات الخارجية التحرك إلى الداخل وتغيير الوظائف نعم لا (لا ينطبق)
الجهاز العصبي لا نعم بسيط بسيط إلى معقد
عضلات لا أحد في الغالب ظهاري عضلي في الغالب ظهاري عضلي معظمهم من الخلايا العضلية

بالنسبة لشعبة بها عدد قليل نسبيًا من الأنواع ، فإن ctenophores لديها مجموعة واسعة من مخططات الجسم. [20] يجب أن تكون الأنواع الساحلية قوية بما يكفي لتحمل الأمواج وجزيئات الرواسب الدوامة ، في حين أن بعض الأنواع المحيطية هشة للغاية بحيث يصعب للغاية التقاطها سليمة للدراسة. [17] بالإضافة إلى ذلك ، لا يتم الحفاظ على الأنواع المحيطية جيدًا ، [17] وهي معروفة بشكل أساسي من الصور الفوتوغرافية ومن ملاحظات المراقبين. [28] ومن ثم فقد تركز معظم الاهتمام حتى وقت قريب على ثلاثة أجناس ساحلية - الجنبة, Beroe و Mnemiopsis. [17] [29] ما لا يقل عن كتابين مدرسيين يستندان في توصيفهما ل ctenophores إلى cydippid الجنبة. [16] [20]

منذ جسم العديد من الأنواع تقريبيا متناظر شعاعيًا ، يكون المحور الرئيسي شفويًا إلى غير فموي (من الفم إلى الطرف المقابل). ومع ذلك ، نظرًا لأن اثنتين فقط من القنوات القريبة من الكيسة الحالة تنتهي في المسام الشرجية ، فإن ctenophores ليس لها تناظر المرآة ، على الرغم من أن العديد منها لها تناظر دوراني. بمعنى آخر ، إذا استدار الحيوان في نصف دائرة ، فسيبدو كما كان عندما بدأ. [30]

الميزات المشتركة تحرير

تحتوي شعبة Ctenophore على مجموعة واسعة من أشكال الجسم ، بما في ذلك platyctenids في أعماق البحار المسطحة ، حيث يفتقر البالغون من معظم الأنواع إلى الأمشاط ، والبيرويدات الساحلية ، التي تفتقر إلى مخالب وفريسة على ctenophores الأخرى باستخدام أفواه ضخمة مسلحة بمجموعات من الأهداب الكبيرة المتصلبة التي تعمل كأسنان.

تحرير طبقات الجسم

مثل أجسام الكائنات المجوفة (قنديل البحر ، شقائق النعمان ، إلخ) ، تتكون أجسام ctenophores من وسط سميك نسبيًا يشبه الهلام محصوراً بين ظهارتين ، طبقات من الخلايا مرتبطة بوصلات بين الخلايا وبغشاء سفلي ليفي تفرز. [16] [20] تحتوي ظهارة ctenophores على طبقتين من الخلايا بدلاً من واحدة ، وبعض الخلايا في الطبقة العليا بها عدة أهداب لكل خلية. [20]

تتكون الطبقة الخارجية من البشرة (الجلد الخارجي) من: الخلايا الحسية التي تفرز المخاط الذي يحمي الجسم والخلايا الخلالية التي يمكن أن تتحول إلى أنواع أخرى من الخلايا. في الأجزاء المتخصصة من الجسم ، تحتوي الطبقة الخارجية أيضًا على أرومات كولوبلاست ، توجد على طول سطح المجسات وتستخدم في التقاط الفريسة ، أو الخلايا التي تحمل أهداب كبيرة متعددة ، للتنقل. تحتوي الطبقة الداخلية من البشرة على شبكة عصبية وخلايا ظهارية عضلية تعمل كعضلات. [20]

يتكون التجويف الداخلي: فم يمكن أن تغلقه عضلات البلعوم ("الحلق") وهي منطقة أوسع في المركز تعمل كمعدة ونظام للقنوات الداخلية. تتفرع من خلال mesoglea إلى الأجزاء الأكثر نشاطًا للحيوان: الفم والبلعوم جذور المجسات ، إذا كانت موجودة على طول الجانب السفلي من كل صف مشط وأربعة فروع حول المجمع الحسي في الطرف البعيد من الفم - اثنان من هذه الفروع الأربعة تنتهي في مسام الشرج. السطح الداخلي للتجويف مبطن بظهارة ، المعدة. يحتوي الفم والبلعوم على أهداب وعضلات متطورة. في أجزاء أخرى من نظام القناة ، تختلف المعدة على الجانبين الأقرب إلى العضو الذي يزوده والأبعد عنه. يتكون الجانب الأقرب من خلايا مغذية طويلة تخزن العناصر الغذائية في فجوات (حجرات داخلية) ، وخلايا جرثومية تنتج بويضات أو حيوانات منوية ، وخلايا ضوئية تنتج تلألؤًا بيولوجيًا. الجانب الأبعد عن العضو مغطى بخلايا مهدبة تدور المياه عبر القنوات ، تتخللها وريدات مهدبة ، وهي مسام محاطة بزفتين من الأهداب وتتصل بالميسوجليا. [20]

التغذية والإفراز والتنفس التحرير

عندما تبتلع الفريسة ، يتم تسييلها في البلعوم بواسطة الإنزيمات والتقلصات العضلية للبلعوم. ينتقل الطين الناتج من خلال نظام القناة بضرب الأهداب ، ويتم هضمه بواسطة الخلايا الغذائية. قد تساعد الورود الهدبية في القنوات على نقل العناصر الغذائية إلى العضلات في الوسط. قد تخرج المسام الشرجية جزيئات صغيرة غير مرغوب فيها ، ولكن معظم المواد غير المرغوب فيها تتقيأ عن طريق الفم. [20]

لا يُعرف الكثير عن كيفية تخلص ctenophores من النفايات التي تنتجها الخلايا. قد تساعد الورود الهدبية في المعدة على إزالة الفضلات من الوسط ، وقد تساعد أيضًا في ضبط طفو الحيوان عن طريق ضخ الماء داخل أو خارج الميزوجليا. [20]

تحرير الحركة

يحمل السطح الخارجي عادة ثمانية صفوف مشط ، تسمى ألواح السباحة ، والتي تستخدم للسباحة. يتم توجيه الصفوف للتشغيل من بالقرب من الفم ("العمود الفموي") إلى الطرف المقابل ("القطب اللاأخلاقي") ، ويتم تباعدها بشكل أو بآخر بالتساوي حول الجسم ، [16] على الرغم من أن أنماط التباعد تختلف باختلاف الأنواع و في معظم الأنواع ، تمتد صفوف المشط فقط لجزء من المسافة من القطب اللاأفمي باتجاه الفم. تعمل "الأمشاط" (تسمى أيضًا "ctenes" أو "لوحات المشط") عبر كل صف ، ويتكون كل منها من آلاف الأهداب الطويلة بشكل غير عادي ، والتي يصل طولها إلى 2 ملم (0.079 بوصة). على عكس الأهداب والأسواط التقليدية ، التي لها بنية خيطية مرتبة في نمط 9 + 2 ، يتم ترتيب هذه الأهداب في نمط 9 + 3 ، حيث يُشتبه في أن يكون للخيوط المدمجة الإضافية وظيفة داعمة. [31] هذه الضربات عادة ما تجعل ضربة الدفع بعيدة عن الفم ، على الرغم من أنها يمكن أن تعكس الاتجاه. ومن ثم تسبح ctenophores عادة في الاتجاه الذي يأكل فيه الفم ، على عكس قنديل البحر. [20] عند محاولة الهروب من الحيوانات المفترسة ، يمكن لأحد الأنواع تسريع سرعته العادية ستة أضعاف.

من غير المؤكد كيف تتحكم ctenophores في طفوها ، لكن التجارب أظهرت أن بعض الأنواع تعتمد على الضغط الاسموزي للتكيف مع المياه ذات الكثافة المختلفة. [33] تتركز سوائل أجسامهم بشكل طبيعي مثل مياه البحر. إذا دخلت المياه معتدلة الملوحة أقل كثافة ، فإن الورد الهدبي في تجويف الجسم قد يضخ هذا في الوسط المتوسط ​​لزيادة حجمه وتقليل كثافته ، لتجنب الغرق. على العكس من ذلك ، إذا انتقلت من مياه البحر قليلة الملوحة إلى مياه البحر ذات القوة الكاملة ، فقد تضخ الوريدات المياه من الوسط المتوسط ​​لتقليل حجمها وزيادة كثافتها. [20]

تحرير الجهاز العصبي والحواس

ليس لدى Ctenophores دماغ أو جهاز عصبي مركزي ، ولكن بدلاً من ذلك لديها شبكة عصبية (تشبه إلى حد ما نسيج العنكبوت) تشكل حلقة حول الفم وتكون أكثر كثافة بالقرب من الهياكل مثل صفوف المشط والبلعوم واللوامس (إن وجدت) والمجمع الحسي أبعد من الفم. [20] تنشأ خلاياهم العصبية من نفس الخلايا السلفية مثل الخلايا الأروماتية. [34]

أكبر ميزة حسية منفردة هي العضو غير الفموي (في الطرف المقابل من الفم). مكونه الرئيسي هو الكيس الستاتوسي ، جهاز استشعار التوازن الذي يتكون من ستاتوليث ، حبة صغيرة من كربونات الكالسيوم ، مدعومة على أربع حزم من الأهداب ، تسمى "الموازن" ، والتي تستشعر اتجاهها. الكيس المتحرك محمي بقبة شفافة مصنوعة من أهداب طويلة غير متحركة. لا يحاول ctenophore تلقائيًا إبقاء statolith يستريح بالتساوي على جميع الموازين. بدلاً من ذلك ، يتم تحديد استجابته من خلال "مزاج" الحيوان ، وبعبارة أخرى ، الحالة العامة للجهاز العصبي. على سبيل المثال ، إذا كان ctenophore مع مجسات زائدة يلتقط فريسة ، فغالبًا ما يضع بعض صفوف المشط في الاتجاه المعاكس ، ويدور الفم باتجاه الفريسة. [20]

يدعم البحث الفرضية القائلة بأن اليرقات الهدبية في الكائنات المجوفة والثنائية تشترك في أصل قديم ومشترك. [35] ويشارك العضو القمي لليرقات في تكوين الجهاز العصبي. [36] لا يتماثل العضو اللاأفوي للهلام المشط مع العضو القمي في الحيوانات الأخرى ، وبالتالي فإن تكوين نظامها العصبي له أصل جنيني مختلف. [37]

تحتوي الخلايا العصبية والجهاز العصبي Ctenophore على كيمياء حيوية مختلفة مقارنة بالحيوانات الأخرى. على سبيل المثال ، يفتقرون إلى الجينات والإنزيمات اللازمة لتصنيع الناقلات العصبية مثل السيروتونين والدوبامين وأكسيد النيتريك والأوكتوبامين والنورأدرينالين وغيرها ، والتي يمكن رؤيتها في جميع الحيوانات الأخرى ذات الجهاز العصبي ، مع ترميز الجينات للمستقبلات لكل من هذه النواقل العصبية مفقودة. [38] وُجد أنها تستخدم L-glutamate كناقل عصبي ، ولديها مجموعة كبيرة بشكل غير عادي من مستقبلات الغلوتامات المؤثر في التقلص والجينات لتخليق الغلوتامات ونقله مقارنة بالميتازوان الأخرى. [39] المحتوى الجيني لجينات الجهاز العصبي هو أصغر ما يعرفه أي حيوان ، ويمكن أن يمثل الحد الأدنى من المتطلبات الجينية لنظام عصبي وظيفي. [40] لذلك ، إذا كانت ctenophores هي المجموعة الشقيقة لجميع metazoans الأخرى ، فقد يكون الجهاز العصبي قد فقد في الإسفنج و placozoans ، أو نشأ أكثر من مرة بين metazoans. [41]

تحرير Cydippids

Cydippid ctenophores لها أجسام مستديرة إلى حد ما ، وأحيانًا تكون كروية تقريبًا وأحيانًا أخرى أسطوانية أو بيضة الشكل على الساحل الشائع "عنب الثعلب البحري" ، الجنبة، أحيانًا يكون جسمه على شكل بيضة مع الفم عند الطرف الضيق ، [20] على الرغم من أن بعض الأفراد يكونون دائريين بشكل موحد أكثر. يمتد من الجانبين المعاكسين للجسم زوجًا من المجسات الطويلة النحيلة ، كل منها موضوعة في غمد يمكن سحبها إليه. [16] بعض أنواع cydippids لها أجسام مفلطحة بدرجات مختلفة بحيث تكون أوسع في مستوى المجسات. [20]

مجسات cydippid ctenophores عادة ما تكون مهدبة بخيمة ("مخالب صغيرة") ، على الرغم من أن بعض الأجناس لديها مخالب بسيطة بدون هذه الفروع الجانبية. اللوامس والخيمة مغطاة بكثافة بأرومة كولوبلاستية مجهرية تلتقط الفريسة بالالتصاق بها. الكولوبلاستس هي خلايا متخصصة على شكل عيش الغراب في الطبقة الخارجية من البشرة ، ولها ثلاثة مكونات رئيسية: رأس مقبب به حويصلات (غرف) تحتوي على ساق لاصق يثبّت الخلية في الطبقة السفلية من البشرة أو في الطبقة الوسطى و خيط حلزوني يلتف حول القصبة ويتصل بالرأس وجذر الساق. وظيفة الخيط اللولبي غير مؤكدة ، لكنها قد تمتص الإجهاد عندما تحاول الفريسة الهروب ، وبالتالي تمنع تمزق كولوباست. [20]

بالإضافة إلى الكولوبلاست ، أعضاء من الجنس هيكيليا، التي تتغذى بشكل أساسي على قنديل البحر ، تدمج الخلايا النيماتوسية اللاذعة لضحاياها في مخالبها الخاصة - بعض دودة البزاق التي تتغذى على القراصات تدمج بالمثل الخلايا النيماتوسية في أجسامها للدفاع. [42] وخيمة يوبلوكاميس تختلف اختلافًا كبيرًا عن تلك الموجودة في cydippids الأخرى: فهي تحتوي على عضلات مخططة ، وهي نوع من الخلايا غير معروف بخلاف ذلك في شعبة Ctenophora ويتم لفها عند استرخائها ، بينما تستطيل خيمة جميع ctenophores المعروفة الأخرى عند استرخائها. أوبلوكاميس تمتلك الخيمة ثلاثة أنواع من الحركة التي تُستخدم في التقاط الفريسة: قد تنطلق بسرعة كبيرة (في 40 إلى 60 مللي ثانية) يمكنها التملص ، مما قد يغري الفريسة بالتصرف مثل الديدان العوالق الصغيرة وتقوم بلف فريسة مستديرة. الحركة الفريدة هي حركة غير ملتفة مدعومة بانكماش العضلة المخططة. يتم إنتاج الحركة المتلألئة بواسطة العضلات الملساء ، ولكن من نوع متخصص للغاية. يتم الالتفاف حول الفريسة إلى حد كبير عن طريق عودة الخيمة إلى حالتها غير النشطة ، ولكن يمكن شد الملفات بواسطة العضلات الملساء. [43]

هناك ثمانية صفوف من الأمشاط تمتد من قرب الفم إلى الطرف المقابل ، ومتباعدة بالتساوي حول الجسم. [16] تنبض "الأمشاط" بإيقاع متقدم الزمن يشبه إلى حد ما إيقاع الموجة المكسيكية. [44] من كل موازن في الكيسة الحالة ، يمتد الأخدود الهدبي تحت القبة ثم ينقسم ليتصل بصفين مشط متجاورين ، وفي بعض الأنواع يمتد على طول صفوف المشط. هذا يشكل أ ميكانيكي نظام لنقل إيقاع النبض من الأمشاط إلى الموازن ، عن طريق الاضطرابات المائية الناتجة عن الأهداب. [45]

Lobates تحرير

يحتوي Lobata على زوج من الفصوص ، وهي امتدادات عضلية تشبه الكوب للجسم والتي تظهر خارج الفم. تنشأ مجساتها غير الواضحة من زوايا الفم ، وتجري في أخاديد ملتوية وتنتشر على السطح الداخلي للفصوص (بدلاً من أن تتخلف بعيدًا ، كما في Cydippida). بين الفصوص الموجودة على جانبي الفم ، يوجد لدى العديد من أنواع الفصوص أربع أذنين ، وهي نتوءات هلامية ذات أهداب تنتج تيارات مائية تساعد في توجيه الفريسة المجهرية نحو الفم. يمكّن هذا المزيج من الهياكل الفصوص من أن تتغذى باستمرار على فريسة العوالق المعلقة. [20]

تحتوي الفصوص على ثمانية صفوف مشط ، تنشأ في القطب غير الفخذي وعادة لا تمتد إلى ما وراء الجسم إلى الفصوص في الأنواع ذات (أربعة) أذنين ، والأهداب التي تحيط بالأذنين هي امتدادات للأهداب في أربعة من صفوف المشط. تكون معظم الفصوص سلبية تمامًا عند التحرك عبر الماء ، حيث تستخدم الأهداب الموجودة على صفوف المشط للدفع ، [20] على الرغم من ليوكوثيا لديه أذنين طويل ونشط تساهم حركاته أيضًا في الدفع. أعضاء فصوص الفصوص باثوسيرو و العين يمكنهم الهروب من الخطر عن طريق التصفيق بفصوصهم ، بحيث تدفعهم نفث الماء المطرود إلى الخلف بسرعة كبيرة. [46] على عكس cydippids ، يتم تنسيق حركات أمشاط الفصوص بواسطة الأعصاب بدلاً من الاضطرابات المائية الناتجة عن الأهداب ، ومع ذلك فإن الأمشاط الموجودة على نفس الصف تدق بنفس نمط الموجة المكسيكية مثل صفوف المشط المنسقة ميكانيكيًا من cydippids و beroids. [٤٥] قد يكون هذا قد مكّن الفصوص من أن تنمو بشكل أكبر من cydippids وأن يكون لها أشكال أقل شبيهة بالبيض. [44]

نوع غير عادي تم وصفه لأول مرة في عام 2000 ، Lobatolampea tetragona، تم تصنيفها على أنها فصوص ، على الرغم من أن الفصوص "بدائية" والجسم يشبه ميدوسا عندما يطفو ويشبه القرص عندما يستريح على قاع البحر. [28]

Beroids تحرير

لا تحتوي Beroida ، المعروفة أيضًا باسم Nuda ، على ملاحق تغذية ، ولكن البلعوم الكبير ، داخل الفم الكبير ويملأ معظم الجسم الشبيه بالأكياس ، يحمل "macrocilia" في نهاية الفم. هذه الحزم المندمجة المكونة من عدة آلاف من الأهداب الكبيرة قادرة على "عض" قطع الفريسة التي تكون كبيرة جدًا بحيث لا يمكن ابتلاعها بالكامل - دائمًا ما تكون الأهداب الأخرى تقريبًا. [47] أمام حقل macrocilia ، على "الشفاه" في الفم في بعض الأنواع Beroe، عبارة عن زوج من الشرائط الضيقة من الخلايا الظهارية اللاصقة على جدار المعدة والتي "تغلق" الفم عندما لا يتغذى الحيوان ، عن طريق تكوين وصلات بين الخلايا مع الشريط اللاصق المعاكس. يبسط هذا الإغلاق المحكم الجزء الأمامي من الحيوان عندما يلاحق فريسته. [48]

أشكال الجسم الأخرى تحرير

يحتوي Ganeshida على زوج من فصوص الفم الصغيرة وزوج من اللوامس. الجسم دائري وليس بيضاوي في المقطع العرضي ، ويمتد البلعوم على الأسطح الداخلية للفصوص. [20]

تم اكتشاف Thalassocalycida ، الذي تم اكتشافه في عام 1978 فقط من نوع واحد فقط ، [49] يشبه Medusa ، مع أجسام مختصرة في الاتجاه الفموي غير الفموي ، وصفوف مشط قصيرة على السطح الأبعد عن الفم ، تنشأ من قريب القطب اللاأخلاقي. يلتقطون الفريسة بحركات الجرس وربما باستخدام مجسّين قصيرين. [20]

Cestida ("حيوانات الحزام") هي حيوانات عوالق على شكل شريط ، مع الفم والعضو غير الفموي في منتصف الحواف المعاكسة للشريط. يوجد زوج من صفوف المشط على طول كل حافة غير أخلاقية ، وخيمة تنبثق من أخدود على طول حافة الفم ، والتي تتدفق للخلف عبر معظم سطح الجسم الشبيه بالجناح. يمكن أن تسبح Cestids عن طريق تمويج أجسادهم وكذلك عن طريق الضرب في صفوف المشط. هناك نوعان معروفان ينتشران في جميع أنحاء العالم في المياه الدافئة والحارة المعتدلة: Cestum veneris ("حزام الزهرة") هو من بين أكبر ctenophores - يصل طوله إلى 1.5 متر (4.9 قدم) ، ويمكن أن تتموج ببطء أو بسرعة كبيرة. متوازي Velamen، التي يبلغ طولها عادة أقل من 20 سم (0.66 قدم) ، يمكن أن تتحرك بشكل أسرع بكثير فيما وصف بأنه "حركة رمي". [20] [50]

تحتوي معظم Platyctenida على أجسام بيضاوية مفلطحة في الاتجاه الفموي اللاأفقي ، مع زوج من اللوامس الحاملة للخيمة على السطح اللاالفم. إنهم يتشبثون بالأسطح ويزحفون عليها عن طريق إفساد البلعوم واستخدامه "كقدم" عضلي. تفتقر جميع أنواع platyctenid المعروفة باستثناء نوع واحد إلى صفوف المشط. [20] عادة ما تكون Platyctenids ملونة بشكل غامض ، وتعيش على الصخور أو الطحالب أو أسطح أجسام اللافقاريات الأخرى ، وغالبًا ما يتم الكشف عنها من خلال مجساتها الطويلة مع العديد من الفروع الجانبية ، والتي تُرى تتدفق من الجزء الخلفي من ctenophore إلى التيار.

الاستنساخ والتنمية تحرير

يمكن للبالغين في معظم الأنواع تجديد الأنسجة التي تضررت أو تمت إزالتها ، [51] على الرغم من أن بلاتيكتينيدات فقط تتكاثر عن طريق الاستنساخ ، وتنقسم عن حواف شظايا أجسامها المسطحة التي تتطور إلى أفراد جدد. [20]

كان آخر سلف مشترك (LCA) من ctenophores خنثى. [52] بعضها عبارة عن خنثى في وقت واحد ، والتي يمكن أن تنتج كلًا من البويضات والحيوانات المنوية في نفس الوقت ، في حين أن البعض الآخر عبارة عن خنثى متسلسل ، حيث تنضج البويضات والحيوانات المنوية في أوقات مختلفة. من المعروف أن ثلاثة أنواع على الأقل قد طورت جنسين منفصلين (ثنائي الجنس) بلورات العين و Ocyropsis maculata في جنس Ocyropsis و باثوسيرو فوستيري في جنس باثوسيرو. [53] تقع الغدد التناسلية في أجزاء من شبكة القناة الداخلية تحت صفوف المشط ، ويتم إطلاق البويضات والحيوانات المنوية عبر المسام الموجودة في البشرة. يكون الإخصاب خارجيًا بشكل عام ، لكن الصفائح الأكتينية تستخدم الإخصاب الداخلي وتحافظ على البيض في غرف الحضنة حتى تفقس. في بعض الأحيان لوحظ الإخصاب الذاتي في أنواع من الجنس Mnemiopsis، [20] ويعتقد أن معظم الأنواع الخنثى هي ذاتية التخصيب. [17]

يتم تطوير البويضات المخصبة بشكل مباشر ولا يوجد شكل يرقات مميز. الأحداث من جميع المجموعات هي عوالق بشكل عام ، ومعظم الأنواع تشبه cydippids البالغة ، وتطور تدريجياً أشكال أجسامها البالغة أثناء نموها. في الجنس Beroeومع ذلك ، فإن الصغار لديهم أفواه كبيرة ويفتقرون ، مثل البالغين ، إلى كل من اللوامس وأغلفة المجسات. في بعض المجموعات ، مثل بلاتيكتينيدات المسطحة التي تعيش في القاع ، تتصرف الأحداث مثل اليرقات الحقيقية. إنهم يعيشون بين العوالق ، وبالتالي يشغلون مكانًا بيئيًا مختلفًا عن آبائهم ، ويصلون فقط إلى شكل البالغين من خلال تحول أكثر جذرية [20] بعد هبوطهم إلى قاع البحر. [17]

على الأقل في بعض الأنواع ، تظهر ctenophores الأحداث قادرة على إنتاج كميات صغيرة من البويضات والحيوانات المنوية بينما هم أقل بكثير من حجم البالغين ، وينتج البالغون البويضات والحيوانات المنوية طالما لديهم طعام كاف. إذا كان لديهم نقص في الطعام ، فإنهم يتوقفون أولاً عن إنتاج البويضات والحيوانات المنوية ، ثم يتقلص حجمهم. عندما تتحسن الإمدادات الغذائية ، فإنها تنمو مرة أخرى إلى الحجم الطبيعي ثم تستأنف التكاثر. هذه الميزات تجعل ctenophores قادرة على زيادة عدد سكانها بسرعة كبيرة. [17] أعضاء Lobata و Cydippida لديهم أيضًا شكل تكاثر يسمى التكسير مرحلتان ناضجتان جنسيًا ، أولاً على شكل يرقة ولاحقًا كأحداث وبالغين. خلال فترة وجودهم في اليرقة يكونون قادرين على إطلاق الأمشاج بشكل دوري. بعد انتهاء فترة اليرقات الإنجابية ، لن ينتجوا المزيد من الأمشاج مرة أخرى إلا بعد التحول. يبلغ عدد سكانها البويضة Mertensia في وسط بحر البلطيق أصبحت طفيلية ، وتتكون فقط من اليرقات الناضجة جنسيًا أقل من 1.6 ملم. [54] [55]

تحرير الألوان والتلألؤ البيولوجي

معظم ctenophores التي تعيش بالقرب من السطح تكون في الغالب عديمة اللون وتكاد تكون شفافة. ومع ذلك ، فإن بعض الأنواع الحية شديدة الاصطباغ ، على سبيل المثال الأنواع المعروفة باسم "Tortugas red" [56] (انظر الشكل التوضيحي هنا) ، والتي لم يتم وصفها رسميًا بعد. [17] تعيش Platyctenids بشكل عام مرتبطة بكائنات قاع البحر الأخرى ، وغالبًا ما يكون لها ألوان مماثلة لتلك الكائنات المضيفة. [17] القناة الهضمية من جنس أعماق البحار باثوسيرو أحمر ، مما يخفي التلألؤ البيولوجي لمجدافيات الأرجل التي ابتلعتها. [46]

تنتج صفوف المشط لمعظم ctenophores تأثير قوس قزح ، والذي لا ينتج عن تلألؤ بيولوجي ولكن بسبب تشتت الضوء أثناء تحرك الأمشاط. [17] [57] معظم الأنواع أيضًا ذات إضاءة حيوية ، ولكن الضوء عادة ما يكون أزرق أو أخضر ولا يمكن رؤيته إلا في الظلام. [17] ومع ذلك ، هناك بعض المجموعات المهمة ، بما في ذلك جميع أنواع platyctenids المعروفة والجنس cydippid الجنبة، غير قادرة على تلألؤ بيولوجي. [58]

عند بعض الأنواع ، بما في ذلك باثيكتينا تشوني, محطة Euplokamis و Eurhamphaea vexilligera، منزعجة ، فإنها تنتج إفرازات (حبر) تتلألأ بنفس الأطوال الموجية مثل أجسامهم. سوف يتألق الأحداث بشكل أكثر سطوعًا بالنسبة لحجم أجسامهم من البالغين ، الذين ينتشر لمعانهم على أجسامهم. لم يقترح التحقيق الإحصائي التفصيلي وظيفة التلألؤ الحيوي لـ ctenophores ولم ينتج عنه أي ارتباط بين لونه الدقيق وأي جانب من جوانب بيئات الحيوانات ، مثل العمق أو ما إذا كانوا يعيشون في المياه الساحلية أو وسط المحيط. [59]

في ctenophores ، يحدث التلألؤ البيولوجي عن طريق تنشيط البروتينات التي يتم تنشيطها بالكالسيوم والتي تسمى البروتينات الضوئية في الخلايا التي تسمى الخلايا الضوئية ، والتي غالبًا ما تكون محصورة في قنوات الطول التي تكمن وراء الصفوف الثمانية المشطية. في جينوم Mnemiopsis leidyi عشرة جينات تشفر البروتينات الضوئية. يتم التعبير عن هذه الجينات بشكل مشترك مع جينات opsin في الخلايا الضوئية النامية لـ Mnemiopsis leidyi، مما يزيد من احتمال أن يكون إنتاج الضوء وكشف الضوء يعملان معًا في هذه الحيوانات. [60]

تحرير التوزيع

تم العثور على Ctenophores في معظم البيئات البحرية: من المياه القطبية إلى المناطق الاستوائية بالقرب من السواحل وفي منتصف المحيط من المياه السطحية إلى أعماق المحيط. [17] الأفضل فهمًا هو الأجناس الجنبة, Beroe و Mnemiopsis، حيث أن هذه الأشكال الساحلية العوالق هي من بين أكثر الأشكال احتمالية للتجمع بالقرب من الشاطئ. [29] [46] لم يتم العثور على ctenophores في المياه العذبة.

في عام 2013 ، ctenophore البحرية Mnemiopsis leidyi تم تسجيله في بحيرة في مصر ، تم إدخاله عرضيًا عن طريق نقل زريعة البوري ، وكان هذا أول سجل من بحيرة حقيقية ، على الرغم من وجود أنواع أخرى في المياه قليلة الملوحة في البحيرات الساحلية ومصبات الأنهار. [61]

قد تكون Ctenophores وفيرة خلال أشهر الصيف في بعض المواقع الساحلية ، ولكن في أماكن أخرى ، فهي غير شائعة ويصعب العثور عليها.

في الخلجان حيث توجد بأعداد كبيرة جدًا ، قد يتحكم الافتراس من قبل ctenophores في مجموعات الكائنات الحية الصغيرة للعوالق الحيوانية مثل مجدافيات الأرجل ، والتي قد تقضي بخلاف ذلك على العوالق النباتية (نباتات العوالق) ، والتي تعد جزءًا حيويًا من سلاسل الغذاء البحرية.

تحرير الفريسة والحيوانات المفترسة

تقريبًا جميع ctenophores هي مفترسات - لا يوجد نباتيون وجنس واحد فقط طفيلي جزئيًا. [٤٦] إذا كان الطعام وفيرًا ، يمكنهم أن يأكلوا عشرة أضعاف وزنهم في اليوم. [62] بينما Beroe تتغذى بشكل رئيسي على ctenophores الأخرى ، وأنواع المياه السطحية الأخرى تتغذى على العوالق الحيوانية (حيوانات العوالق) تتراوح في الحجم من الميكروسكوب ، بما في ذلك يرقات الرخويات والأسماك ، إلى القشريات الصغيرة البالغة مثل مجدافيات الأرجل ، ومزدوجات الأرجل ، وحتى الكريل. أعضاء الجنس هيكيليا تفترس قنديل البحر ودمج الأكياس الخيطية لفرائسها (الخلايا اللاذعة) في مخالبها بدلاً من الأرومات الملاصقة. [17] تمت مقارنة Ctenophores بالعناكب في مجموعة واسعة من التقنيات لالتقاط الفريسة - بعضها يعلق بلا حراك في الماء باستخدام مخالبه كـ "شبكات" ، والبعض الآخر عبارة عن كائنات مفترسة كمائن مثل العناكب القافزة المالحة ، وبعضها يتدلى بقطرة لزجة في نهاية خيط رفيع ، كما تفعل العناكب. يفسر هذا التنوع النطاق الواسع لأشكال الجسم في شعبة تضم عددًا قليلاً من الأنواع. [46] "cydippid" ذو المجسين لامبيا يتغذى بشكل حصري على السالبيات ، والأقارب من نفاثات البحر التي تشكل مستعمرات عائمة شبيهة بالسلسلة الكبيرة ، وأحداث لامبيا تلتصق مثل الطفيليات بالسالمات التي تكون أكبر من أن تبتلعها. [46] أعضاء من جنس cydippid الجنبة و الفصوص بولينوبسيس غالبًا ما تصل إلى كثافات سكانية عالية في نفس المكان والزمان لأنهم متخصصون في أنواع مختلفة من الفرائس: الجنبة "تلتقط مخالبها الطويلة السباحين الأقوياء نسبيًا مثل مجدافيات الأرجل البالغة ، بينما بولينوبسيس يتغذى بشكل عام على السباحين الأصغر والأضعف مثل الروتيفر ويرقات الرخويات والقشريات. [63]

اعتاد أن يُنظر إلى Ctenophores على أنها "طريق مسدود" في سلاسل الأغذية البحرية لأنه كان يعتقد أن انخفاض نسبة المواد العضوية إلى الملح والماء جعلها نظامًا غذائيًا سيئًا للحيوانات الأخرى. غالبًا ما يكون من الصعب تحديد بقايا ctenophores في أحشاء الحيوانات المفترسة المحتملة ، على الرغم من أن الأمشاط تظل في بعض الأحيان سليمة لفترة كافية لتوفير دليل. تحقيق مفصل عن سمك السلمون الصديق ، Oncorhynchus كيتا، أظهر أن هذه الأسماك تهضم ctenophores أسرع 20 مرة من وزن متساوٍ من الجمبري ، وأن ctenophores يمكن أن توفر نظامًا غذائيًا جيدًا إذا كان هناك ما يكفي منها. تتغذى Beroids بشكل رئيسي على ctenophores الأخرى. بعض قناديل البحر والسلاحف تأكل كميات كبيرة من ctenophores ، وقنديل البحر قد يقضي مؤقتًا على مجموعات ctenophore. نظرًا لأن ctenophores وقناديل البحر غالبًا ما يكون لهما اختلافات موسمية كبيرة في السكان ، فإن معظم الأسماك التي تتغذى عليها تكون عمومية وقد يكون لها تأثير أكبر على السكان من أولئك الذين يتناولون الهلام. تم التأكيد على ذلك من خلال ملاحظة الأسماك العاشبة التي تتغذى عمدًا على العوالق الحيوانية الجيلاتينية أثناء الإزهار في البحر الأحمر. [64] يرقات بعض شقائق النعمان البحرية هي طفيليات على حشرات السيتوفور ، وكذلك يرقات بعض الديدان المفلطحة التي تتطفل على الأسماك عندما تصل إلى مرحلة البلوغ. [65]

تعديل التأثيرات البيئية

معظم الأنواع خنثى ، والأحداث من بعض الأنواع على الأقل قادرة على التكاثر قبل أن تصل إلى الحجم والشكل البالغ. هذا المزيج من الخنوثة والتكاثر المبكر يمكّن مجموعات صغيرة من النمو بمعدل متفجر.

قد يوازن Ctenophores النظم البيئية البحرية عن طريق منع الوفرة الزائدة من مجدافيات الأرجل من أكل جميع العوالق النباتية (نباتات العوالق) ، [66] والتي تعتبر المنتج البحري المهيمن للمواد العضوية من المكونات غير العضوية. [67]

من ناحية أخرى ، في أواخر الثمانينيات من القرن الماضي ، كان غرب المحيط الأطلسي Mnemiopsis leidyi تم إدخاله بالصدفة إلى البحر الأسود وبحر آزوف عبر خزانات السفن الصابورة ، وقد تم إلقاء اللوم عليه في التسبب في انخفاض حاد في صيد الأسماك عن طريق تناول كل من يرقات الأسماك والقشريات الصغيرة التي من شأنها إطعام الأسماك البالغة. [66] Mnemiopsis مجهز جيدًا لغزو مناطق جديدة (على الرغم من أن هذا لم يكن متوقعًا إلا بعد نجاحه في استعمار البحر الأسود) ، حيث يمكن أن يتكاثر بسرعة كبيرة ويتحمل نطاقًا واسعًا من درجات حرارة المياه والملوحة. [68] وقد زاد التأثير من خلال الصيد الجائر المزمن ، والتغذيات التي أعطت النظام البيئي بأكمله دفعة قصيرة المدى ، مما تسبب في Mnemiopsis زيادة عدد السكان بشكل أسرع من المعتاد [69] - وقبل كل شيء بسبب عدم وجود مفترسات فعالة على هذه ctenophores. [68] Mnemiopsis تمت السيطرة على السكان في تلك المناطق في نهاية المطاف من خلال الإدخال العرضي لـ Mnemiopsis-أكل ctenophore أمريكا الشمالية Beroe ovata، [70] وبتبريد المناخ المحلي من 1991 إلى 1993 ، [69] مما أدى إلى تباطؤ كبير في التمثيل الغذائي للحيوان. [68] ومع ذلك ، يبدو أنه من غير المحتمل استعادة وفرة العوالق في المنطقة إلى ما قبلMnemiopsis المستويات. [71]

في أواخر التسعينيات Mnemiopsis ظهرت في بحر قزوين. Beroe ovata وصل بعد فترة وجيزة ، ومن المتوقع أن يقلل ولكن لا يلغي تأثير Mnemiopsis هناك. Mnemiopsis وصل أيضًا إلى شرق البحر الأبيض المتوسط ​​في أواخر التسعينيات ويبدو الآن أنه يزدهر في بحر الشمال وبحر البلطيق. [17]

عدد الأنواع الحية المعروفة باسم ctenophore غير مؤكد لأن العديد من تلك التي تم تسميتها ووصفها رسميًا تبين أنها مطابقة للأنواع المعروفة تحت أسماء علمية أخرى. تقدر كلوديا ميلز أن هناك ما يقرب من 100 إلى 150 نوعًا صالحًا غير مكرر ، وأنه تم التعرف على 25 نوعًا آخر على الأقل ، معظمها من أشكال أعماق البحار ، على أنها مميزة ولكن لم يتم تحليلها بعد بتفاصيل كافية لدعم الوصف والتسمية الرسمية. [56]

تعديل التصنيف المبكر

جمع الكتاب الأوائل بين ctenophores و cnidarians في شعبة واحدة تسمى Coelenterata بسبب التشابه المورفولوجي بين المجموعتين. مثل الكائنات المجوفة ، تتكون أجسام ctenophores من كتلة من الهلام ، مع طبقة واحدة من الخلايا في الخارج وأخرى مبطنة للتجويف الداخلي. في ctenophores ، ومع ذلك ، فإن هذه الطبقات عبارة عن خليتين عميقتين ، في حين أن تلك الموجودة في الكائنات المجوفة ليست سوى خلية واحدة عميقة. يشبه Ctenophores أيضًا الكائنات المجوفة في الاعتماد على تدفق المياه عبر تجويف الجسم لكل من الهضم والتنفس ، وكذلك في وجود شبكة عصبية لامركزية بدلاً من الدماغ. اقترحت الدراسات الجينومية أن الخلايا العصبية في Ctenophora ، والتي تختلف في نواح كثيرة عن الخلايا العصبية الحيوانية الأخرى ، تطورت بشكل مستقل عن تلك الموجودة في الحيوانات الأخرى ، [72] وقد أقنع الوعي المتزايد بالاختلافات بين الهلام المشط والأخرى coelentarata في الآونة الأخيرة يصنف المؤلفان الاثنان على أنهما شعبتان منفصلتان. لطالما نوقش موقف ctenophores في شجرة العائلة التطورية للحيوانات ، ورأي الأغلبية في الوقت الحاضر ، استنادًا إلى علم الوراثة الجزيئي ، هو أن الكائنات الحية المجوفة والثنائية أكثر ارتباطًا ببعضها البعض أكثر من أي منهما إلى ctenophores.

تعديل التصنيف الحديث

يقسم التصنيف التقليدي ctenophores إلى فئتين ، أولئك الذين لديهم مخالب (Tentaculata) وأولئك الذين ليس لديهم (Nuda). تحتوي النودا على رتبة واحدة (Beroida) وعائلة (Beroidae) ، وجنسان ، Beroe (عدة أنواع) و نييس (نوع واحد). [56]

يتم تقسيم Tentaculata إلى ثمانية أوامر التالية: [56]

    ، حيوانات على شكل بيضة ذات مجسات طويلة [20] ، مع فصوص سميكة مزدوجة [20] ، الحيوانات المسطحة التي تعيش على قاع البحر أو بالقرب منه تفتقر معظمها إلى الأمشاط مثل البالغين ، وتستخدم البلعوم الخاصة بهم كمصاصين لربط أنفسهم بالأسطح [20] ] ، مع زوج من الفصوص الصغيرة حول الفم ، ولكن بلعوم ممتد مثل بلاتيكتينيدات [20] ، مع مجسات قصيرة و "مظلة" تشبه قنديل البحر [20] ، على شكل شريط وأكبر ctenophores [20]

على الرغم من أجسامهم الهشة والجيلاتينية ، إلا أن الأحافير التي يُعتقد أنها تمثل ctenophores - على ما يبدو بلا مخالب ولكن عدد صفوف المشط أكثر من الأشكال الحديثة - تم العثور عليها في Lagerstätten منذ أوائل العصر الكمبري ، منذ حوالي 515 مليون سنة. ومع ذلك ، خلص تحليل علم الوراثة الجزيئي الأخير إلى أن السلف المشترك نشأ منذ حوالي 350 مليون سنة قبل ± 88 مليون سنة ، متعارضًا مع التقديرات السابقة التي تشير إلى أنه حدث قبل 66 مليون سنة بعد انقراض العصر الطباشيري والباليوجيني. [73]

تحرير السجل الأحفوري

بسبب أجسامها الجيلاتينية الرخوة ، فإن ctenophores نادرة للغاية مثل الحفريات ، وقد تم العثور على الحفريات التي تم تفسيرها على أنها ctenophores فقط في lagerstätten ، الأماكن التي كانت البيئة فيها مناسبة بشكل استثنائي للحفاظ على الأنسجة الرخوة. حتى منتصف التسعينيات من القرن الماضي ، لم تُعرف سوى عينتان جيدتان بما يكفي للتحليل ، كلاهما عضو في مجموعة التاج ، من أوائل العصر الديفوني (Emsian). ثم تم العثور على ثلاثة أنواع مفترضة إضافية في بورغيس شيل وصخور كندية أخرى من نفس العمر ، منذ حوالي 505 مليون سنة في منتصف العصر الكمبري. كان الثلاثة يفتقرون إلى مخالب ولكن لديهم ما بين 24 و 80 صفًا مشطًا ، وهو عدد أكبر بكثير من الصفوف الثمانية النموذجية للأنواع الحية. يبدو أيضًا أن لديهم هياكل شبيهة بالأعضاء الداخلية على عكس أي شيء موجود في ctenophores الحية. أحد الأنواع الأحفورية التي تم الإبلاغ عنها لأول مرة في عام 1996 كان له فم كبير ، ويبدو أنه محاط بحافة مطوية قد تكون عضلية. [4] تشير الدلائل من الصين بعد عام إلى أن مثل هذه الحور ctenophores كانت منتشرة على نطاق واسع في الكمبري ، لكنها ربما كانت مختلفة تمامًا عن الأنواع الحديثة - على سبيل المثال ، تم تركيب صفوف مشط أحد الأحفوريات على دوارات بارزة. [74]

الإدياكاران يواندروميدا يمكن أن يمثل بشكل افتراضي مشط الهلام. [2] لديه تناظر ثمانية أضعاف ، مع ثمانية أذرع لولبية تشبه الصفوف الشبيهة بالمشط من Ctenophore. إذا كان بالفعل Ctenophore ، فإنه يضع المجموعة بالقرب من أصل Bilateria. [75] الكمبري المبكر لاطئة تشبه السعف الأحفوري ستروماتوفريس، من Chengjiang lagerstätte في الصين ويعود تاريخها إلى حوالي 515 مليون سنة ، تشبه إلى حد بعيد Vendobionta في فترة Ediacaran السابقة. دي جان شو وسيمون كونواي موريس وآخرون. وجدت في فروعها ما اعتبروه صفوفًا من الأهداب ، تستخدم لتغذية الترشيح. اقترحوا ذلك ستروماتوفريس كانت "عمة" تطورية لـ ctenophores ، وقد نشأت تلك ctenophores من حيوانات لاطئة أصبح أحفادها سباحين وغيرت الأهداب من آلية تغذية إلى نظام دفع. [76] الحفريات الأخرى التي يمكن أن تدعم فكرة أن ctenophores تطورت من أشكال لاطئة هي دينوميشوس و دايهوا سانكيونج، التي عاشت أيضًا في قاع البحر ، كانت بها هياكل عظمية عضوية ومخالب مغطاة بالأهداب تحيط بفمها ، على الرغم من عدم اتفاق الجميع حتى الآن على أن هذه كانت في الواقع عبارة عن جيلي مشط. [77]

تظهر الحفريات الكمبري التي يعود تاريخها إلى 520 مليون سنة أيضًا من تشنغجيانغ في الصين فئة منقرضة تمامًا من ctenophore ، تسمى "Scleroctenophora" ، والتي كان لها هيكل عظمي داخلي معقد مع أشواك طويلة. [78] كان الهيكل العظمي يدعم أيضًا ثماني لوحات رخوة ، والتي كان من الممكن استخدامها للسباحة وربما للتغذية. شكل واحد ، ثوماكتينا، لديه جسم انسيابي يشبه دودة السهم ويمكن أن يكون سباحًا رشيقًا. [5]

العلاقة بمجموعات الحيوانات الأخرى تحرير

تعتبر العلاقة التطورية للكتينوفورات ببقية ميتازوا مهمة جدًا لفهمنا للتطور المبكر للحيوانات وأصل تعدد الخلايا. لقد كان محور النقاش لسنوات عديدة. يُزعم أن Ctenophores هو النسب الشقيق لـ Bilateria ، [79] [80] أخت Cnidaria ، [81] [82] [83] [84] أخت Cnidaria و Placozoa و Bilateria ، [85] [86] ] [87] وأخت لكل الحيوانات الأخرى. [9] [88]

والتر جارستانج في كتابه أشكال اليرقات وآيات علم الحيوان الأخرى (Mülleria و Ctenophore) حتى عبرت عن نظرية مفادها أن ctenophores ينحدر من Neotenic موليريا يرقة polyclad.

أظهرت سلسلة من الدراسات التي نظرت في وجود وغياب أعضاء عائلات الجينات ومسارات الإشارات (على سبيل المثال ، الصناديق المثلية ، والمستقبلات النووية ، ومسار إشارات Wnt ، وقنوات الصوديوم) دليلًا متوافقًا مع السيناريوهين الأخيرين ، أن ctenophores إما أخت إلى Cnidaria و Placozoa و Bilateria أو أخت لكل أنواع الحيوانات الأخرى. [89] [90] [91] [92] دعمت العديد من الدراسات الحديثة التي تقارن جينومات ctenophores كاملة التسلسل مع جينومات حيوانية أخرى متسلسلة أيضًا ctenophores باعتبارها سلالة شقيقة لجميع الحيوانات الأخرى. [93] [26] [94] [95] يشير هذا الموقف إلى أن أنواع الخلايا العصبية والعضلية إما فقدت في سلالات الحيوانات الرئيسية (على سبيل المثال ، بوريفيرا وبلاكوزوا) أو تطورت بشكل مستقل في سلالة كتنوفور. [93]

جادل باحثون آخرون بأن وضع Ctenophora كأخت لجميع الحيوانات الأخرى هو شذوذ إحصائي ناتج عن ارتفاع معدل التطور في جينومات ctenophore ، وأن Porifera (الإسفنج) هي أول تصنيف حيواني متشعب بدلاً من ذلك. [87] [96] [97] [98] [99] على هذا النحو ، يبدو أن Ctenophora كليد ثنائي الطبقة القاعدية. بالاتفاق مع النقطة الأخيرة ، أظهر تحليل محاذاة تسلسل كبير جدًا على مقياس تصنيف metazoan (1719 بروتينًا بإجمالي حوالي 400000 موقع من الأحماض الأمينية) أن ctenophores تظهر باعتبارها ثاني أقدم سلالة حيوانية متفرعة ، والإسفنج مجموعة شقيقة لجميع الحيوانات متعددة الخلايا الأخرى. [8] أيضًا ، أظهرت الأبحاث التي أُجريت على جينات الميوسين ، التي تسمح للحيوان بإنتاج المخاط ، أن الإسفنج لم يكن موجودًا أبدًا في حين أن جميع الحيوانات الأخرى ، بما في ذلك الهلام المشط ، يبدو أنها تشترك في الجينات ذات الأصل المشترك. [100]

ومع ذلك ، ترفض دراسة أخرى بشدة الفرضية القائلة بأن الإسفنج هي المجموعة الشقيقة لجميع الحيوانات الأخرى الموجودة وتثبت وضع Ctenophora كمجموعة شقيقة لجميع الحيوانات الأخرى ، ويتم تفسير الخلاف مع الورقة المذكورة مؤخرًا من خلال المشكلات المنهجية في التحليلات في ذلك الشغل. [101] لا تمتلك أي من ctenophores أو الإسفنج مسارات HIF ، [102] وهي الشُعَب الحيوانية الوحيدة المعروفة التي تفتقر إلى أي جينات hox حقيقية. [26]

العلاقات داخل تحرير Ctenophora

نظرًا لأن جميع ctenophores الحديثة باستثناء ال beroids لها يرقات تشبه cydippid ، فقد افترض على نطاق واسع أن سلفهم المشترك الأخير يشبه أيضًا cydippids ، وله جسم على شكل بيضة وزوج من مخالب قابلة للسحب. خلص التحليل الصرفي البحت لريتشارد هاربيسون في عام 1985 إلى أن cydippids ليست أحادية النمط ، وبعبارة أخرى لا تحتوي فقط على أحفاد سلف واحد مشترك كان هو نفسه cydippid. وبدلاً من ذلك ، وجد أن العديد من عائلات cydippid كانت أكثر تشابهًا مع أعضاء من أوامر ctenophore الأخرى أكثر من غيرها من cydippids. كما اقترح أن آخر سلف مشترك ل ctenophores الحديث كان إما cydippid أو شبيه beroid. [104] أكد تحليل لتطور السلالات الجزيئي في عام 2001 ، باستخدام 26 نوعًا ، بما في ذلك 4 أنواع تم اكتشافها مؤخرًا ، أن السيديبيدات ليست أحادية الفصيلة وخلص إلى أن آخر سلف مشترك ل ctenophores الحديث كان مثل cydippid. ووجدت أيضًا أن الاختلافات الجينية بين هذه الأنواع كانت صغيرة جدًا - صغيرة جدًا لدرجة أن العلاقات بين Lobata و Cestida و Thalassocalycida ظلت غير مؤكدة. يشير هذا إلى أن آخر سلف مشترك ل ctenophores الحديث كان حديثًا نسبيًا ، وربما نجا من حدث انقراض العصر الطباشيري والباليوجيني قبل 65.5 مليون سنة بينما هلكت سلالات أخرى. عندما تم توسيع التحليل ليشمل ممثلين عن الشعب الأخرى ، خلص إلى أن الكائنات المجوفة أكثر ارتباطًا بالثنائيين من أي من المجموعتين إلى ctenophores ولكن هذا التشخيص غير مؤكد. [103] كليد بما في ذلك ميرتنسيا, كاريستيفان و يوبلوكاميس قد يكون النسب الشقيق لجميع ctenophores الأخرى. [105] [101]

أشارت أوقات الاختلاف المقدرة من البيانات الجزيئية إلى عدد مليون سنة تقريبًا منذ (ميا) تنوعت الواجهات الرئيسية: 350 ميا لـ Cydippida بالنسبة إلى Ctenophora الأخرى ، و 260 Mya لـ Platyctenida بالنسبة إلى Beroida و Lobata. [101]


شاهد الفيديو: ملخص الخلية وحدة بناء الكائن الحي (كانون الثاني 2022).