Všechny živé organismy se dělí na podříše mnohobuněčných a jednobuněčných tvorů. Ty druhé jsou jedinou buňkou a patří k nejjednodušším, zatímco rostliny a zvířata jsou těmi strukturami, ve kterých se v průběhu staletí vyvinula složitější organizace. Počet buněk se liší v závislosti na odrůdě, ke které jedinec patří. Většina z nich je tak malá, že je lze vidět pouze pod mikroskopem. Buňky se na Zemi objevily přibližně před 3,5 miliardami let.
V naší době jsou všechny procesy, které se vyskytují u živých organismů, studovány biologií. Je to tato věda, která se zabývá podříší mnohobuněčných a jednobuněčných.
Jednobuněčné organismy
Unicelulárnost je dána přítomností jediné buňky v těle, která vykonává všechny životně důležité funkce. Známá améba a botník brvitý jsou primitivní a zároveň nejstarší formy života,kteří jsou příslušníky tohoto druhu. Byli prvními živými bytostmi, které žily na Zemi. Patří sem také skupiny jako sporozoany, sarkódy a bakterie. Všechny jsou malé a většinou pouhým okem neviditelné. Obvykle se dělí do dvou obecných kategorií: prokaryotické a eukaryotické.
Prokaryota jsou zastoupena prvoky nebo houbami některých druhů. Někteří z nich žijí v koloniích, kde jsou všichni jedinci stejní. Celý proces života se provádí v každé jednotlivé buňce, aby přežila.
Prokaryotické organismy nemají membránově vázaná jádra a buněčné organely. Obvykle se jedná o bakterie a sinice, jako je E. coli, salmonela, nostoky atd.
Eukaryota se skládají ze série buněk, jejichž přežití na sobě závisí. Mají jádro a další organely oddělené membránami. Jsou to většinou vodní parazité nebo houby a řasy.
Všichni zástupci těchto skupin se liší velikostí. Nejmenší bakterie je dlouhá pouhých 300 nanometrů. Jednobuněčné organismy mají obvykle zvláštní bičíky nebo řasinky, které se podílejí na jejich pohybu. Mají jednoduché tělo s výraznými základními rysy. Výživa se zpravidla vyskytuje v procesu absorpce (fagocytózy) potravy a je uložena ve speciálních organelách buňky.
Jednobuněčné dominují formě života na Zemi po miliardy let. Evoluce od nejjednodušších ke složitějším jedincům však změnila celou krajinu, protože vedla ke vzniku biologicky vyspělých vztahů. Kromě toho vznik nových druhů vedl ke vznikunové prostředí s různými ekologickými interakcemi.
Mnohobuněčné organismy
Hlavní charakteristikou mnohobuněčné podříše je přítomnost velkého počtu buněk v jednom jedinci. Jsou spojeny dohromady, čímž vzniká zcela nová organizace, která se skládá z mnoha odvozených částí. Většinu z nich lze vidět bez speciálních přístrojů. Rostliny, ryby, ptáci a zvířata vycházejí z jediné klece. Všichni tvorové zahrnutí do mnohobuněčného podříše regenerují nové jedince z embryí, která jsou vytvořena ze dvou protilehlých gamet.
Jakákoli část jednotlivce nebo celého organismu, která je určena velkým počtem složek, je složitá, vysoce vyvinutá struktura. V podříši mnohobuněčných organismů klasifikace jasně odděluje funkce, ve kterých každá z jednotlivých částic plní svůj úkol. Zapojují se do životně důležitých procesů, čímž podporují existenci celého organismu.
Subříšství Mnohobuněčné v latině zní jako Metazoa. Aby se vytvořil komplexní organismus, musí být buňky identifikovány a připojeny k ostatním. Pouhým okem lze jednotlivě vidět jen asi tucet prvoků. Zbývající téměř dva miliony viditelných jedinců jsou mnohobuněčné.
Pluuricelulární živočichové vznikají spojením jedinců prostřednictvím tvorby kolonií, vláken nebo agregace. Pluricelulární se vyvinuli nezávisle, jako Volvox a někteří bičíkoví zelenířasy.
Příznakem podříše mnohobuněčných, tedy jejích raných primitivních druhů, byla absence kostí, schránek a jiných tvrdých částí těla. Jejich stopy se proto dodnes nedochovaly. Výjimkou jsou houby, které stále žijí v mořích a oceánech. Možná se jejich pozůstatky nacházejí v některých starověkých horninách, jako je Grypania spiralis, jejíž fosilie byly nalezeny v nejstarších vrstvách černé břidlice pocházejících z raného proterozoického období.
V tabulce níže je mnohobuněčná podříše představena v celé její rozmanitosti.
Složité vztahy vznikly jako výsledek evoluce prvoků a objevení se schopnosti buněk dělit se do skupin a organizovat tkáně a orgány. Existuje mnoho teorií vysvětlujících mechanismy, kterými se jednobuněčné organismy mohly vyvinout.
Teorie vzniku
Dnes existují tři hlavní teorie vzniku mnohobuněčné subříše. Abychom nezacházeli do detailů, shrnutí syncyciální teorie lze popsat několika slovy. Jeho podstata spočívá v tom, že primitivní organismus, který měl v buňkách několik jader, mohl nakonec každé z nich oddělit vnitřní membránou. Například několik jader obsahuje plísňovou houbu a také brvitou botu, což potvrzuje tuto teorii. Mít více jader však pro vědu nestačí. K potvrzení teorie jejich mnohosti je nezbytná vizuální transformace do dobře vyvinutého zvířete nejjednoduššího eukaryota.
Teorie kolonií říká, že symbióza, skládající se z různých organismů stejného druhu, vedla k jejich změně a vzniku dokonalejších tvorů. Haeckel je prvním vědcem, který tuto teorii představil v roce 1874. Složitost organizace vzniká, protože buňky zůstávají pohromadě, spíše než aby se během dělení oddělovaly. Příklady této teorie lze vidět u prvoků, jako jsou zelené řasy zvané eudorina nebo volvax. Tvoří kolonie, které čítají až 50 000 buněk v závislosti na druhu.
Teorie kolonií navrhuje splynutí různých organismů stejného druhu. Výhodou této teorie je, že bylo pozorováno, že během nedostatku potravy se améby shlukují do kolonie, která se jako jednotka přesouvá na nové místo. Některé z těchto améb se mírně liší.
Teorie symbiózy naznačuje, že první tvor z mnohobuněčné subříše se objevil díky komunitě nepodobných primitivních tvorů, kteří vykonávali různé úkoly. Takové vztahy existují například mezi klaunem a mořskými sasankami nebo liánami, které parazitují na stromech v džungli.
Problém této teorie je však v tom, že není známo, jak může být DNA různých jedinců zahrnuta do jediného genomu.
Například mitochondrie a chloroplasty mohou být endosymbionty (organismy v těle). To se stává extrémně zřídka a i poté si genomy endosymbiontů mezi sebou zachovávají rozdíly. Samostatně synchronizují svou DNA během mitózy hostitelského druhu.
Dvě nebo tři symbiotickéjedinci, kteří tvoří lišejník, i když jsou na sobě závislí, pokud jde o přežití, se musí rozmnožovat odděleně a poté se znovu spojit, aby vytvořili jeden organismus.
Další teorie, které také uvažují o vzniku mnohobuněčné subříše:
- GK-PID teorie. Asi před 800 miliony let mohla mírná genetická změna v jediné molekule zvané GK-PID umožnit jednotlivcům přejít z jedné buňky do složitější struktury.
- Role virů. Nedávno bylo zjištěno, že geny vypůjčené z virů hrají klíčovou roli při dělení tkání, orgánů a dokonce i při sexuální reprodukci, při splynutí vajíčka a spermie. Byl nalezen první protein syncytin-1, který se přenesl z viru na člověka. Nachází se v mezibuněčných membránách, které oddělují placentu a mozek. Druhý protein byl identifikován v roce 2007 a pojmenován EFF1. Pomáhá formovat kůži hlístových červů a je součástí celé rodiny proteinů FF. Dr. Felix Rey z Institutu Pasteur v Paříži vytvořil 3D rozložení struktury EFF1 a ukázal, že to je to, co spojuje částice dohromady. Tato zkušenost potvrzuje fakt, že všechny známé fúze nejmenších částic do molekul jsou virového původu. To také naznačuje, že viry byly životně důležité pro komunikaci vnitřních struktur a bez nich by nebylo možné vytvořit kolonii podříše typu mnohobuněčné houby.
Všechny tyto teorie, stejně jako mnoho dalších, které slavní vědci nadále nabízejí, jsou velmi zajímavé. Žádný z nich však nedokáže jasně a jednoznačně odpovědětna otázku: jak mohla taková obrovská rozmanitost druhů pocházet z jediné buňky, která vznikla na Zemi? Nebo: proč se jednotliví jednotlivci rozhodli spojit a začít spolu existovat?
Možná uplyne několik let a nové objevy nám budou moci dát odpovědi na každou z těchto otázek.
Orgány a tkáně
Složité organismy mají biologické funkce, jako je ochrana, oběh, trávení, dýchání a sexuální rozmnožování. Provádějí je určité orgány, jako je kůže, srdce, žaludek, plíce a reprodukční systém. Skládají se z mnoha různých typů buněk, které spolupracují při provádění konkrétních úkolů.
Například srdeční sval má velké množství mitochondrií. Produkují adenosintrifosfát, díky kterému krev nepřetržitě proudí oběhovým systémem. Na druhé straně kožní buňky mají méně mitochondrií. Místo toho mají husté proteiny a produkují keratin, který chrání měkké vnitřní tkáně před poškozením a vnějšími faktory.
Reprodukce
Zatímco všichni prvoci bez výjimky se rozmnožují nepohlavně, mnoho z mnohobuněčné podříše dává přednost pohlavní reprodukci. Lidé jsou například složitou strukturou vytvořenou fúzí dvou samostatných buněk nazývaných vajíčko a spermie. Fúze jedné vaječné buňky s gametou (gamety jsou speciální pohlavní buňky obsahující jednu sadu chromozomů) spermie vede k vytvoření zygoty.
Zygota obsahuje genetický materiáljak spermie, tak vajíčka. Jeho rozdělení vede k vývoji zcela nového, samostatného organismu. Během vývoje a dělení buněk se podle programu stanoveného v genech začnou diferencovat do skupin. To jim dále umožní vykonávat zcela odlišné funkce, navzdory skutečnosti, že jsou navzájem geneticky totožné.
Tedy všechny orgány a tkáně těla, které tvoří nervy, kosti, svaly, šlachy, krev - všechny vznikly z jedné zygoty, která vznikla fúzí dvou samostatných gamet.
Výhoda metazoanů
Podříše mnohobuněčných organismů má několik hlavních výhod, díky kterým dominují naší planetě.
Protože složitá vnitřní struktura umožňuje zvětšení velikosti, pomáhá také rozvíjet struktury vyššího řádu a tkáně s více funkcemi.
Velké organismy mají nejlepší obranu proti predátorům. Mají také větší mobilitu, což jim umožňuje migrovat do lepších míst k životu.
Je tu ještě jedna nesporná výhoda mnohobuněčného subkrálovství. Společnou vlastností všech jeho druhů je poměrně dlouhá životnost. Buněčné tělo je vystaveno okolnímu prostředí ze všech stran a jakékoli jeho poškození může vést až ke smrti jedince. Mnohobuněčný organismus bude nadále existovat, i když jedna buňka zemře nebo je poškozena. Výhodou je také duplikace DNA. Rozdělení částic v těle umožňuje rychlejší růst a opravu poškozenýchtkaniny.
Během svého dělení nová buňka zkopíruje tu starou, což vám umožní uložit příznivé vlastnosti v dalších generacích a také je časem vylepšit. Jinými slovy, duplikace umožňuje uchování a adaptaci vlastností, které zlepší přežití nebo zdatnost organismu, zejména v živočišné říši, podříši mnohobuněčných organismů.
Nevýhody mnohobuněčných organismů
Složité organismy mají také nevýhody. Jsou například náchylné k různým chorobám vyplývajícím z jejich složitého biologického složení a funkcí. U prvoků naopak není dostatečně vyvinutých orgánových systémů. To znamená, že jejich rizika nebezpečných nemocí jsou minimalizována.
Je důležité si uvědomit, že na rozdíl od mnohobuněčných organismů mají primitivní jedinci schopnost rozmnožovat se nepohlavně. To jim pomáhá neplýtvat zdroji a energií na hledání partnera a sexuální aktivity.
Nejjednodušší organismy mají také schopnost přijímat energii difúzí nebo osmózou. To je osvobozuje od potřeby pohybovat se za potravou. Potenciálním zdrojem potravy pro jednobuněčného tvora může být téměř cokoli.
Obratlovci a bezobratlí
Bez výjimky rozděluje klasifikace všechny mnohobuněčné tvory zahrnuté v podříši na dva typy: obratlovce (strunatci) a bezobratlé.
Bezobratlí nemají pevnou kostru, zatímco strunatci mají dobře vyvinutou vnitřní kostru z chrupavek, kostí a vysoce vyvinutý mozek, který je chráněn lebkou. Obratlovcimají dobře vyvinuté smyslové orgány, dýchací systém se žábrami nebo plícemi a vyvinutý nervový systém, což je dále odlišuje od jejich primitivnějších protějšků.
Oba druhy zvířat žijí v různých stanovištích, ale strunatci se díky vyvinutému nervovému systému dokážou přizpůsobit zemi, moři i vzduchu. Bezobratlí se však také vyskytují v široké škále, od lesů a pouští po jeskyně a bahno na mořském dně.
K dnešnímu dni byly identifikovány téměř dva miliony druhů z podříše mnohobuněčných bezobratlých. Tyto dva miliony tvoří asi 98 % všeho živého, to znamená, že 98 ze 100 druhů organismů žijících na světě jsou bezobratlí. Lidé patří do rodiny strunatců.
Obratlovci se dělí na ryby, obojživelníky, plazy, ptáky a savce. Zvířata bez páteře představují kmeny, jako jsou členovci, ostnokožci, červi, koelenteráty a měkkýši.
Jedním z největších rozdílů mezi těmito druhy je jejich velikost. Bezobratlí, jako je hmyz nebo coelenterates, jsou malí a pomalí, protože si nemohou vyvinout velká těla a silné svaly. Existuje několik výjimek, jako je chobotnice, která může dosáhnout délky 15 metrů. Obratlovci mají univerzální podpůrný systém, a proto se mohou vyvíjet rychleji a být větší než bezobratlí.
Chordati mají také vysoce vyvinutý nervový systém. Pomocí specializovaného spojení mezi nervovými vlákny mohou velmi rychle reagovat na změny svého prostředí, které jim dávájednoznačná výhoda.
Ve srovnání s obratlovci používá většina bezpáteřních zvířat jednoduchý nervový systém a chová se téměř výhradně instinktivně. Tento systém většinou funguje dobře, i když se tato stvoření často nedokážou poučit ze svých chyb. Výjimkou jsou chobotnice a jejich blízcí příbuzní, kteří jsou považováni za nejinteligentnější zvířata ve světě bezobratlých.
Všechny strunatci, jak víme, mají páteř. Rysem podříše mnohobuněčných bezobratlých je však podobnost s jejich příbuznými. Spočívá v tom, že v určité fázi života mají obratlovci také pružnou opěrnou tyč, notochord, který se později stává páteří. První život se vyvinul jako jednotlivé buňky ve vodě. Bezobratlí byli počátečním článkem ve vývoji jiných organismů. Jejich postupné změny vedly ke vzniku složitých tvorů s dobře vyvinutou kostrou.
Celiaci
Dnes existuje asi jedenáct tisíc druhů koelenterátů. Jedná se o jedno z nejstarších komplexních zvířat, která se objevila na Zemi. Nejmenší z koelenterátů nelze vidět bez mikroskopu a největší známá medúza má průměr 2,5 metru.
Pojďme se tedy blíže podívat na podříši mnohobuněčných organismů, střevní typ. Popis hlavních charakteristik stanovišť může být určen přítomností vodního nebo mořského prostředí. Žijí sami nebo v koloniích, které mohouvolně se pohybovat nebo žít na jednom místě.
Tvar těla koelenterátů se nazývá „pytel“. Ústa se napojují na slepý vak nazývaný „gastrovaskulární dutina“. Tento vak funguje v procesu trávení, výměny plynů a působí jako hydrostatická kostra. Jediný otvor slouží jako ústa i řitní otvor. Chapadla jsou dlouhé, duté struktury používané k pohybu a zachycování potravy. Všechny koelenteráty mají chapadla pokrytá přísavkami. Jsou vybaveni speciálními buňkami – nemocysty, které dokážou do své kořisti vstřikovat toxiny. Přísavky také umožňují ulovit velkou kořist, kterou si zvířata vkládají do tlamy zatažením chapadel. Nematocysty jsou zodpovědné za popáleniny, které některé medúzy způsobují lidem.
Zvířata subříše jsou mnohobuněčná, jako jsou koelenteráty, mají intracelulární i extracelulární trávení. K dýchání dochází prostou difúzí. Mají síť nervů, které se táhnou po celém těle.
Mnoho forem vykazuje polymorfismus, tj. různé geny, ve kterých jsou v kolonii přítomny různé typy tvorů pro různé funkce. Tito jedinci se nazývají zooidi. Reprodukci lze nazvat náhodnou (vnější pučení) nebo sexuální (tvorba gamet).
Medúzy například produkují vajíčka a spermie a poté je vypouštějí do vody. Když je vajíčko oplodněno, vyvine se z něj volně plavající řasnatá larva zvaná planla.
Typickými příklady podříše mnohobuněčného typu koelenterátů jsou hydry,obelie, portugalský člun, plachetnice, medúza aurelia, medúza hlavatá, mořské sasanky, korály, mořské pero, gorgonie atd.
Rostliny
V podříši Mnohobuněčné rostliny jsou eukaryotické organismy, které se mohou živit fotosyntézou. Řasy byly původně považovány za rostliny, ale nyní jsou klasifikovány jako protistové, zvláštní skupina, která je vyloučena ze všech známých druhů. Moderní definice rostlin se odkazuje na organismy, které žijí primárně na souši (a někdy ve vodě).
Dalším charakteristickým rysem rostlin je zelené barvivo – chlorofyl. Používá se k absorpci sluneční energie během fotosyntézy.
Každá rostlina má haploidní a diploidní fáze, které charakterizují její životní cyklus. Říká se tomu střídání generací, protože všechny fáze v něm jsou mnohobuněčné.
Alternativní generace jsou generace sporofytů a generace gametofytů. Ve fázi gametofytů se tvoří gamety. Haploidní gamety se spojí a vytvoří zygotu, nazývanou diploidní buňka, protože má kompletní sadu chromozomů. Odtud rostou diploidní jedinci generace sporofytů.
Sporofyty procházejí fází meiózy (dělení) a tvoří haploidní spory.
Mnohobuněčnou podříši lze tedy stručně popsat jako hlavní skupinu živých bytostí, které obývají Zemi. Patří mezi ně každý, kdo má řadu buněk, které se liší strukturou a funkcí a jsou sloučeny do jedinéorganismus. Nejjednodušší z mnohobuněčných organismů jsou koelenteráty a nejsložitější a nejrozvinutější živočich na planetě je člověk.
