VEČCELIČNI ORGANIZMI: ZNAČILNOSTI, FUNKCIJE IN PRIMERI - BIOLOGIJA - 2025

Večcelična organizem je živo bitje, sestavljen iz več celic. Pogosto se uporablja tudi izraz večcelični. Organska bitja, ki nas obdajajo in ki jih lahko opazujemo s prostim očesom, so večcelična.

Najbolj opazna značilnost te skupine organizmov je raven strukturne organiziranosti, ki jo imajo. Celice so ponavadi specializirane za izvajanje zelo specifičnih funkcij in so razvrščene v tkiva. Ko povečujemo kompleksnost, tkiva tvorijo organe in organi tvorijo sisteme.

Živali so večcelična bitja. Vir: pixabay.com

Koncept je v nasprotju s konceptom enoceličnih organizmov, ki so sestavljeni iz ene same celice. V to skupino spadajo med drugim tudi bakterije, arheje, protozoje. V tej veliki skupini morajo organizmi združiti vse osnovne funkcije za življenje (prehrana, razmnoževanje, metabolizem itd.) V eni sami celici.

Poreklo in evolucija

Večceličnost se je razvila v različnih rovih evkariotov, kar je povzročilo pojav rastlin, gliv in živali. Po dokazih so večcelične cianobakterije nastale že zgodaj v evoluciji, nato pa so se druge večcelične oblike pojavile neodvisno v različnih evolucijskih rodovih.

Kot je razvidno, se je prehod iz enocelične v večcelične entitete zgodil že zgodaj v evoluciji in večkrat. Iz teh razlogov je logično domnevati, da večceličnost predstavlja močne selektivne prednosti za organska bitja. Kasneje bomo podrobnosti razpravljali o prednostih večceličnosti.

Za pridobitev tega pojava se je moralo pojaviti več teoretičnih predpostavk: adhezije med sosednjimi celicami, komunikacija, sodelovanje in specializacija med njimi.

Predhodniki večceličnih organizmov

Ocenjujejo, da so se večcelični organizmi razvili iz svojih enoceličnih prednikov pred približno 1,7 milijarde let. Pri tem dogodku so nekateri enocelični evkariontski organizmi tvorili vrsto večceličnih agregatov, ki se zdi kot evolucijski prehod iz organizmov celice v večcelične.

Danes opazujemo žive organizme, ki imajo takšen vzorec grozdenja. Na primer, zelene alge iz rodu Volvox se povezujejo z vrstniki in tvorijo kolonijo. Menijo, da je moral biti predhodnik podoben Volvoxu, ki je izviral današnje rastline.

Povečanje specializacije vsake celice bi lahko kolonijo povzročilo pravi večcelični organizem. Lahko pa se uporabi tudi drug pogled na razlago izvora enoceličnih organizmov. Za razlago obeh načinov bomo uporabili dva primera iz trenutnih vrst.

Volvokaceji

To skupino organizmov sestavljajo celične konfiguracije. Na primer, organizem iz rodu Gonium je sestavljen iz ploščate "plošče" z okoli 4 do 16 celic, od katerih ima vsaka svoj flagellum. Rod Pandorina je sfera 16 celic. Tako najdemo več primerov, kjer se število celic poveča.

Obstajajo rodovi, ki kažejo zanimiv vzorec diferenciacije: vsaka celica v koloniji ima "vlogo", tako kot se dogaja v organizmu. Konkretno, somatske celice se delijo od spolnih celic.

Dictyostelium

Drug primer večcelične ureditve pri enoceličnih organizmih najdemo v rodu Dictyostelium. Življenjski cikel tega organizma vključuje spolno in aseksualno fazo.

Med aseksualnim ciklom se samotna ameba razvija na razpadajočih hlodih, hrani z bakterijami in se razmnožuje z binarno cepitvijo. V času pomanjkanja hrane se veliko teh ameb združi v sluzasto telo, ki se lahko giblje v temnem in vlažnem okolju.

Oba primera živih vrst bi lahko bila znak, kako se je v starih časih začela večceličnost.

Prednosti, da je večcelična

Čreda slonov v Serengetiju

Celice so osnovna enota življenja, večji organizmi pa se pogosto pojavljajo kot agregati teh enot in ne kot ena sama celica, ki se poveča v velikosti.

Res je, da je narava eksperimentirala z razmeroma velikimi enoceličnimi oblikami, kot so enocelične morske alge, vendar so ti primeri redki in zelo občasni.

Enocelični organizmi so bili uspešni v evolucijski zgodovini živih bitij. Predstavljajo več kot polovico celotne mase živih organizmov in so uspešno kolonizirali najbolj ekstremna okolja. Kakšne pa so prednosti večceličnega telesa?

Optimalna površina

Zakaj je velik organizem, sestavljen iz majhnih celic, boljši od velike celice? Odgovor na to vprašanje je povezan s površino.

Celična površina mora biti sposobna posredovati pri izmenjavi molekul iz notranjosti celice v zunanjem okolju. Z delitvijo celične mase na majhne enote se poveča razpoložljiva površina za presnovno aktivnost.

Nemogoče je vzdrževati optimalno razmerje med površino in maso zgolj s povečanjem velikosti ene celice. Zaradi tega je večceličnost prilagodljiva lastnost, ki omogoča, da se organizmi povečajo v velikosti.

Specializacija

Z biokemičnega vidika so številni enocelični organizmi vsestranski in so sposobni sintetizirati skoraj vsako molekulo, začenši z zelo preprostimi hranili.

V nasprotju s tem so celice večceličnega organizma specializirane za številne funkcije in ti organizmi kažejo večjo stopnjo kompleksnosti. Takšna specializacija omogoča, da se funkcija zgodi bolj učinkovito - v primerjavi s celico, ki mora opravljati vse osnovne vitalne funkcije.

Poleg tega, če je prizadet "del" organizma - ali umre -, to ne pomeni smrti celotnega posameznika.

Kolonizacija niš

Večcelični organizmi so bolje prilagojeni na življenje v določenih okoljih, ki bi bila popolnoma nedostopna enoceličnim oblikam.

Najbolj izredni niz prilagoditev vključuje tiste, ki so omogočile kolonizacijo zemlje. Medtem ko enocelični organizmi živijo večinoma v vodnem okolju, je večceličnim oblikam uspelo kolonizirati kopno, zrak in oceane.

Raznolikost

Ena od posledic, ki jo sestavlja več celic, je možnost, da se predstavijo v različnih "oblikah" ali morfologijah. Zaradi tega se večceličnost pretvori v večjo raznolikost organskih bitij.

V tej skupini živih bitij najdemo milijone oblik, specializiranih organskih sistemov in vzorcev vedenja. Ta obsežna raznolikost povečuje vrste okolja, ki jih organizmi lahko izkoriščajo.

Vzemite primer členonožcev. Ta skupina predstavlja izjemno raznolikost oblik, ki jim je uspelo kolonizirati praktično vsa okolja.

značilnosti

Hrošči so bitja z milijoni celic. Vir: flickr.com

Organizacija

Za večcelične organizme je značilna predvsem predstavitev hierarhične organizacije njihovih strukturnih elementov. Poleg tega imajo embrionalni razvoj, življenjske cikle in zapletene fiziološke procese.

Na ta način se živa snov predstavlja na različnih ravneh organizacije, kjer pri vzponu z ene ravni na drugo najdemo nekaj kakovostno drugačnega in ima lastnosti, ki na prejšnji ravni niso obstajale. Višje ravni organizacije vsebujejo vse nižje. Tako je vsaka raven komponenta višjega reda.

Celična diferenciacija

Vrste celic, ki sestavljajo večcelična bitja, se med seboj razlikujejo, saj sintetizirajo in kopičijo različne vrste RNA in beljakovinskih molekul.

To storijo brez spreminjanja genskega materiala, torej zaporedja DNK. Ne glede na to, kako različni sta dve celici v istem posamezniku, imata isti DNK.

Ta pojav je bil dokazan s serijo klasičnih eksperimentov, kjer se jedro popolnoma razvite celice žabe vbrizga v jajčno celico, katere jedro so odstranili. Novo jedro je sposobno usmerjati razvojni proces, rezultat tega pa je običajna lutka.

Podobni poskusi so bili izvedeni v rastlinskih organizmih in pri sesalcih, pri čemer smo dobili enake zaključke.

Na primer pri ljudeh najdemo več kot 200 vrst celic z edinstvenimi značilnostmi glede na njihovo zgradbo, delovanje in presnovo. Vse te celice se po oploditvi pridobivajo iz ene same celice.

Tkivna tvorba

Večcelični organizmi so sestavljeni iz celic, ki pa niso razvrščeni naključno, da bi tvorili homogeno maso. Nasprotno, celice se ponavadi specializirajo, to pomeni, da v organizmih opravljajo določeno funkcijo.

Celice, ki so si med seboj podobne, so združene na višji stopnji zahtevnosti, imenovani tkiva. Celice so združene s posebnimi proteini in celičnimi stiki, ki povezujejo citoplazme sosednjih celic.

Tkiva pri živalih

Pri najbolj zapletenih živalih najdemo vrsto tkiv, ki so razvrščena glede na funkcijo, ki jo izpolnjujejo, in celično morfologijo njihovih komponent v: mišično, epitelijsko, vezno ali vezivno in živčno tkivo.

Mišično tkivo sestavljajo kontraktilne celice, ki jim uspe pretvoriti kemično energijo v mehansko energijo in so povezane z mobilnimi funkcijami. Razvrščamo jih v skeletne, gladke in srčne mišice.

Epitelijsko tkivo je odgovorno za obloge organov in votlin. So tudi del parenhima številnih organov.

Vezno tkivo je najbolj heterogeni tip, njegova glavna funkcija pa je kohezija različnih tkiv, ki sestavljajo organe.

Nazadnje je živčno tkivo odgovorno za cenjenje notranjih ali zunanjih dražljajev, ki jih telo prejme, in njihovo prevajanje v živčni impulz.

Metazoa imajo običajno svoja tkiva urejena na podoben način. Vendar pa imajo morske ali obodne spužve - ki veljajo za najpreprostejše večcelične živali - zelo posebno shemo.

Telo gobice je niz celic, vgrajenih v zunajcelični matriks. Podpora je vrsta drobnih (igličastih) zatičnic in beljakovin.

Tkiva v rastlinah

V rastlinah so celice združene v tkiva, ki izpolnjujejo določeno funkcijo. Njihova posebnost je, da obstaja samo ena vrsta tkiva, v kateri se celice lahko aktivno delijo, in to je meristematsko tkivo. Preostala tkiva se imenujejo odrasli in izgubila so sposobnost delitve.

Uvrščamo jih med zaščitne tkanine, ki so, kot že ime pove, odgovorne za zaščito telesa pred izsušitvijo in pred kakršno koli mehansko obrabo. Ta je razvrščena v epidermalno in suberozno tkivo.

Temeljna tkiva ali parenhima tvorijo večino telesa rastlinskega organizma in napolnijo notranjost tkiv. V tej skupini najdemo asimilacijski parenhim, bogat s kloroplasti; do rezervnega parenhima, značilnega za plodove, korenine in stebla ter prevodnost soli, vode in predelanega soka.

Tvorba organov

Na višji stopnji zahtevnosti najdemo organe. Ena ali več vrst tkiv je povezanih, da nastane organ. Na primer srce in jetra živali; ter listi in stebla rastlin.

Sistemsko usposabljanje

Na naslednji stopnji imamo razvrščanje organov. Te strukture so združene v sisteme za orkestriranje določenih funkcij in delujejo usklajeno. Med najbolj znanimi organi organov sodimo prebavni, živčni in ožilje.

Tvorba organizma

Če združimo organske sisteme skupaj, dobimo diskreten in neodvisen organizem. Niz organov lahko izvaja vse vitalne funkcije, rast in razvoj, da organizem ostane živ

Vitalne funkcije

Vitalna funkcija organskih bitij vključuje procese prehrane, interakcije in razmnoževanja. Večcelični organizmi kažejo zelo raznolike procese v svojih vitalnih funkcijah.

Glede prehrane lahko delimo živa bitja na avtotrofe in heterotrofe. Rastline so avtotrofne, saj lahko s fotosintezo pridobivajo svojo hrano. Živali in glive morajo medtem aktivno dobivati ​​hrano, zato so heterotrofi.

Razmnoževanje je tudi zelo pestro. V rastlinah in živalih obstajajo vrste, ki se lahko razmnožujejo na spolni ali aseksualni način ali predstavljajo oba reproduktivna načina.

Primeri

Luna meduze. (Aurelia aurita). Avtor: Alasdair flickr.com/photos/csakkarin

Najbolj izraziti večcelični organizmi so rastline in živali. Vsako živo bitje, ki ga opazujemo s prostim očesom (brez uporabe mikroskopa), so večcelični organizmi.

Sesalnik, morski meduz, žuželka, drevo, kaktus, vsi so primeri večceličnih bitij.

V skupini gob obstajajo tudi večcelične različice, kot so gobe, ki jih pogosto uporabljamo v kuhinji.

Reference

1. Cooper, GM in Hausman, RE (2004). Celica: Molekularni pristop. Medicinska naklada.
2. Furusawa, C., & Kaneko, K. (2002). Izvor večceličnih organizmov kot neizogibna posledica dinamičnih sistemov. Anatomski zapis: Uradna publikacija Ameriškega združenja anatomistov, 268 (3), 327–342.
3. Gilbert SF (2000). Razvojna biologija. Sinauer Associates.
4. Kaiser, D. (2001). Gradnja večceličnega organizma. Letni pregled genetike, 35 (1), 103-123.
5. Lodish, H., Berk, A., Zipursky, SL, Matsudaira, P., Baltimore, D., & Darnell, J. (2013). Molekularna celična biologija. WH freeman.
6. Michod, RE, Viossat, Y., Solari, CA, Hurand, M., & Nedelcu, AM (2006). Evolucija življenjske zgodovine in izvor večceličnosti. Časopis za teoretično biologijo, 239 (2), 257–272.
7. Rosslenbroich, B. (2014). O izvoru avtonomije: nov pogled na glavne prehode v evoluciji. Springer Science & Business Media.