Všetky živé organizmy sa delia na podkráľovstvá mnohobunkových a jednobunkových tvorov. Posledne menované sú jedinou bunkou a patria k najjednoduchším, zatiaľ čo rastliny a zvieratá sú štruktúry, v ktorých sa v priebehu storočí vyvinula zložitejšia organizácia. Počet buniek sa líši v závislosti od odrody, do ktorej jedinec patrí. Väčšina z nich je taká malá, že ich možno vidieť iba pod mikroskopom. Bunky sa na Zemi objavili približne pred 3,5 miliardami rokov.
V našej dobe všetky procesy, ktoré sa vyskytujú v živých organizmoch, študuje biológia. Práve táto veda sa zaoberá podkráľovstvom mnohobunkových a jednobunkových.
Jednobunkové organizmy
Unicelulárnosť je určená prítomnosťou jedinej bunky v tele, ktorá vykonáva všetky životne dôležité funkcie. Známa améba a brvitá topánka sú primitívne a zároveň najstaršie formy života,ktorí sú členmi tohto druhu. Boli to prvé živé bytosti, ktoré žili na Zemi. Patria sem aj skupiny ako sporozoany, sarkódy a baktérie. Všetky sú malé a voľným okom väčšinou neviditeľné. Zvyčajne sa delia do dvoch všeobecných kategórií: prokaryotické a eukaryotické.
Prokaryoty sú zastúpené prvokmi alebo hubami niektorých druhov. Niektoré z nich žijú v kolóniách, kde sú všetky jedince rovnaké. Celý proces života prebieha v každej jednotlivej bunke, aby prežila.
Prokaryotické organizmy nemajú membránovo viazané jadrá a bunkové organely. Zvyčajne ide o baktérie a sinice ako E. coli, salmonela, nostoky atď.
Eukaryoty sa skladajú zo série buniek, ktorých prežitie závisí jedna od druhej. Majú jadro a ďalšie organely oddelené membránami. Sú to väčšinou vodné parazity alebo huby a riasy.
Všetci zástupcovia týchto skupín sa líšia veľkosťou. Najmenšia baktéria má dĺžku len 300 nanometrov. Jednobunkové organizmy majú zvyčajne špeciálne bičíky alebo riasinky, ktoré sa podieľajú na ich pohybe. Majú jednoduché telo s výraznými základnými črtami. Výživa sa spravidla vyskytuje v procese absorpcie (fagocytózy) potravy a je uložená v špeciálnych organelách bunky.
Jednobunkové dominujú forme života na Zemi už miliardy rokov. Evolúcia od najjednoduchších k zložitejším jednotlivcom však zmenila celú krajinu, pretože viedla k vzniku biologicky vyspelých vzťahov. Okrem toho vznik nových druhov viedol k vytvoreniunové prostredie s rôznymi ekologickými interakciami.
Mnohobunkové organizmy
Hlavnou charakteristikou mnohobunkovej podříše je prítomnosť veľkého počtu buniek v jednom jedincovi. Sú navzájom spojené, čím vytvárajú úplne novú organizáciu, ktorá sa skladá z mnohých odvodených častí. Väčšinu z nich je možné vidieť bez špeciálnych nástrojov. Rastliny, ryby, vtáky a zvieratá vychádzajú z jednej klietky. Všetky stvorenia zahrnuté v mnohobunkovom podkráľovstve regenerujú nových jedincov z embryí, ktoré sú vytvorené z dvoch protiľahlých gamét.
Akákoľvek časť jednotlivca alebo celého organizmu, ktorá je určená veľkým počtom komponentov, je zložitá, vysoko rozvinutá štruktúra. V čiastkovom kráľovstve mnohobunkových organizmov klasifikácia jasne oddeľuje funkcie, v ktorých každá z jednotlivých častíc plní svoju úlohu. Zapájajú sa do životne dôležitých procesov, čím podporujú existenciu celého organizmu.
Subkráľovstvo Mnohobunkové v latinčine znie ako Metazoa. Aby sa vytvoril komplexný organizmus, bunky musia byť identifikované a pripojené k iným. Voľným okom možno jednotlivo vidieť len asi tucet prvokov. Zvyšné takmer dva milióny viditeľných jedincov sú mnohobunkové.
Pluuricelulárne živočíchy vznikajú spojením jedincov vytváraním kolónií, filamentov alebo agregáciou. Pluricelulárny sa vyvinul nezávisle, ako Volvox a niektoré bičíkové zelenériasy.
Znakom podkráľovstva mnohobunkovcov, teda jeho raných primitívnych druhov, bola absencia kostí, schránok a iných tvrdých častí tela. Ich stopy sa preto dodnes nezachovali. Výnimkou sú huby, ktoré stále žijú v moriach a oceánoch. Možno sa ich pozostatky nachádzajú v niektorých starovekých horninách, ako je napríklad Grypania spiralis, ktorej fosílie sa našli v najstarších vrstvách čiernej bridlice, ktoré sa datujú do raného proterozoického obdobia.
V tabuľke nižšie je mnohobunkové podkráľovstvo prezentované v celej jeho rozmanitosti.
Komplexné vzťahy vznikli ako výsledok evolúcie prvokov a objavenia sa schopnosti buniek deliť sa do skupín a organizovať tkanivá a orgány. Existuje mnoho teórií vysvetľujúcich mechanizmy, ktorými sa jednobunkové organizmy mohli vyvinúť.
Teórie vzniku
Dnes existujú tri hlavné teórie vzniku mnohobunkovej subříše. Zhrnutie syncyciálnej teórie, aby sme nezachádzali do detailov, možno opísať niekoľkými slovami. Jeho podstata spočíva v tom, že primitívny organizmus, ktorý mal vo svojich bunkách viacero jadier, mohol časom každé z nich oddeliť vnútornou membránou. Napríklad niekoľko jadier obsahuje plesnivú hubu a tiež brvitú topánku, čo túto teóriu potvrdzuje. Mať viacero jadier však pre vedu nestačí. Na potvrdenie teórie ich mnohosti je potrebná vizuálna premena na dobre vyvinuté zviera najjednoduchšieho eukaryota.
Teória kolónií hovorí, že symbióza pozostávajúca z rôznych organizmov toho istého druhu viedla k ich zmene a vzniku dokonalejších tvorov. Haeckel je prvým vedcom, ktorý predstavil túto teóriu v roku 1874. Zložitosť organizácie vzniká preto, že bunky zostávajú pohromade a nie sú oddelené počas delenia. Príklady tejto teórie možno vidieť v takých prvokoch, ako sú zelené riasy nazývané eudorina alebo volvax. Tvoria kolónie, ktoré majú v závislosti od druhu až 50 000 buniek.
Teória kolónií navrhuje splynutie rôznych organizmov toho istého druhu. Výhodou tejto teórie je, že bolo pozorované, že počas nedostatku potravy sa améby zhlukujú do kolónie, ktorá sa ako jednotka presunie na nové miesto. Niektoré z týchto améb sú mierne odlišné.
Teória symbiózy naznačuje, že prvé stvorenie z mnohobunkového podkráľovstva sa objavilo vďaka komunite nepodobných primitívnych tvorov, ktoré vykonávali rôzne úlohy. Takéto vzťahy existujú napríklad medzi klaunmi a morskými sasankami alebo viničom, ktoré parazitujú na stromoch v džungli.
Problém tejto teórie je však v tom, že nie je známe, ako môže byť DNA rôznych jedincov zahrnutá do jedného genómu.
Napríklad mitochondrie a chloroplasty môžu byť endosymbionty (organizmy v tele). Stáva sa to veľmi zriedkavo a dokonca aj vtedy si genómy endosymbiontov medzi sebou zachovávajú rozdiely. Samostatne synchronizujú svoju DNA počas mitózy hostiteľských druhov.
Dva alebo tri symbiotickéjedinci, ktorí tvoria lišajník, hoci sú na sebe navzájom závislí, pokiaľ ide o prežitie, sa musia rozmnožovať oddelene a potom sa znova spojiť, aby vytvorili jeden organizmus.
Iné teórie, ktoré tiež uvažujú o vzniku mnohobunkového podkráľovstva:
- Teória GK-PID. Asi pred 800 miliónmi rokov mohla mierna genetická zmena v jedinej molekule nazývanej GK-PID umožniť jednotlivcom prejsť z jednej bunky do zložitejšej štruktúry.
- Úloha vírusov. Nedávno sa zistilo, že gény vypožičané z vírusov hrajú kľúčovú úlohu pri delení tkanív, orgánov a dokonca aj pri pohlavnom rozmnožovaní, pri splynutí vajíčka a spermie. Bol nájdený prvý proteín syncytín-1, ktorý sa preniesol z vírusu na človeka. Nachádza sa v medzibunkových membránach, ktoré oddeľujú placentu a mozog. Druhý proteín bol identifikovaný v roku 2007 a pomenovaný EFF1. Pomáha formovať pokožku hlístovcov a je súčasťou celej rodiny proteínov FF. Dr. Felix Rey z Pasteurovho inštitútu v Paríži vytvoril 3D rozloženie štruktúry EFF1 a ukázal, že to je to, čo spája častice dohromady. Táto skúsenosť potvrdzuje fakt, že všetky známe fúzie najmenších častíc do molekúl sú vírusového pôvodu. To tiež naznačuje, že vírusy boli životne dôležité pre komunikáciu vnútorných štruktúr a bez nich by kolónie podkráľovstva typu mnohobunkovej huby nebola možná.
Všetky tieto teórie, rovnako ako mnohé iné, ktoré slávni vedci naďalej ponúkajú, sú veľmi zaujímavé. Ani jeden z nich však nevie jednoznačne a jednoznačne odpovedaťna otázku: ako mohla taká obrovská rozmanitosť druhov pochádzať z jedinej bunky, ktorá vznikla na Zemi? Alebo: prečo sa jednotlivci rozhodli spojiť a začať existovať spolu?
Možno uplynie niekoľko rokov a nové objavy nám budú môcť dať odpovede na každú z týchto otázok.
Orgány a tkanivá
Komplexné organizmy majú biologické funkcie, ako je ochrana, obeh, trávenie, dýchanie a pohlavné rozmnožovanie. Vykonávajú ich určité orgány, ako je koža, srdce, žalúdok, pľúca a reprodukčný systém. Skladajú sa z mnohých rôznych typov buniek, ktoré spolupracujú pri vykonávaní konkrétnych úloh.
Napríklad srdcový sval má veľké množstvo mitochondrií. Produkujú adenozíntrifosfát, vďaka ktorému krv nepretržite prúdi obehovým systémom. Na druhej strane kožné bunky majú menej mitochondrií. Namiesto toho majú husté bielkoviny a produkujú keratín, ktorý chráni mäkké vnútorné tkanivá pred poškodením a vonkajšími faktormi.
Reprodukcia
Zatiaľ čo sa všetky prvoky bez výnimky rozmnožujú nepohlavne, mnohí z mnohobunkovej podkráľovstva uprednostňujú sexuálne rozmnožovanie. Ľudia sú napríklad komplexnou štruktúrou vytvorenou fúziou dvoch samostatných buniek nazývaných vajíčko a spermie. Fúzia jednej vaječnej bunky s gamétou (gaméty sú špeciálne pohlavné bunky obsahujúce jednu sadu chromozómov) spermie vedie k vytvoreniu zygoty.
Zygota obsahuje genetický materiálspermie aj vajíčka. Jeho rozdelenie vedie k vývoju úplne nového, samostatného organizmu. Počas vývoja a delenia sa bunky podľa programu stanoveného v génoch začínajú diferencovať do skupín. To im ďalej umožní vykonávať úplne odlišné funkcie, napriek tomu, že sú navzájom geneticky identické.
Všetky orgány a tkanivá tela, ktoré tvoria nervy, kosti, svaly, šľachy, krv – všetky vznikli z jednej zygoty, ktorá vznikla fúziou dvoch samostatných gamét.
Výhoda metazoa
Podkráľa mnohobunkových organizmov má niekoľko veľkých výhod, vďaka ktorým dominujú našej planéte.
Pretože zložitá vnútorná štruktúra umožňuje zväčšenie veľkosti, pomáha tiež rozvíjať štruktúry vyššieho rádu a tkanivá s viacerými funkciami.
Veľké organizmy majú najlepšiu obranu proti predátorom. Majú tiež väčšiu mobilitu, čo im umožňuje migrovať do lepších miest pre život.
Je tu ešte jedna nesporná výhoda mnohobunkového podkráľovstva. Spoločnou vlastnosťou všetkých jeho druhov je pomerne dlhá životnosť. Bunkové telo je vystavené prostrediu zo všetkých strán a každé jeho poškodenie môže viesť k smrti jedinca. Mnohobunkový organizmus bude naďalej existovať, aj keď jedna bunka zomrie alebo sa poškodí. Výhodou je aj duplikácia DNA. Rozdelenie častíc v tele umožňuje rýchlejší rast a opravu poškodenýchtkaniny.
Počas svojho delenia nová bunka skopíruje starú, čo vám umožní uložiť priaznivé vlastnosti v ďalších generáciách, ako aj časom ich vylepšiť. Inými slovami, duplikácia umožňuje uchovanie a prispôsobenie vlastností, ktoré zlepšia prežitie alebo kondíciu organizmu, najmä v živočíšnej ríši, podkráľovstve mnohobunkových organizmov.
Nevýhody mnohobunkových organizmov
Zložité organizmy majú aj nevýhody. Sú napríklad náchylné na rôzne ochorenia vyplývajúce z ich zložitého biologického zloženia a funkcií. Naopak, u prvokov nie je dostatočne vyvinutých orgánových systémov. To znamená, že ich riziká nebezpečných chorôb sú minimalizované.
Je dôležité poznamenať, že na rozdiel od mnohobunkových organizmov majú primitívni jedinci schopnosť rozmnožovať sa nepohlavne. Pomáha im to neplytvať zdrojmi a energiou na hľadanie partnera a sexuálne aktivity.
Najjednoduchšie organizmy majú tiež schopnosť prijímať energiu difúziou alebo osmózou. To ich oslobodzuje od potreby pohybovať sa za potravou. Potenciálnym zdrojom potravy pre jednobunkové stvorenie môže byť takmer čokoľvek.
Stavovce a bezstavovce
Bez výnimky klasifikácia rozdeľuje všetky mnohobunkové tvory zahrnuté do podkráľovstva na dva typy: stavovce (strunatce) a bezstavovce.
Bezstavovce nemajú pevnú kostru, zatiaľ čo strunatce majú dobre vyvinutú vnútornú kostru z chrupaviek, kostí a vysoko vyvinutý mozog, ktorý je chránený lebkou. Stavovcemajú dobre vyvinuté zmyslové orgány, dýchací systém so žiabrami alebo pľúcami a vyvinutý nervový systém, čo ich ešte viac odlišuje od ich primitívnejších náprotivkov.
Oba druhy živočíchov žijú v rôznych biotopoch, no strunatce sa vďaka vyvinutému nervovému systému dokážu prispôsobiť pevnine, moru a vzduchu. Bezstavovce sa však nachádzajú aj v širokom spektre, od lesov a púští až po jaskyne a bahno na morskom dne.
K dnešnému dňu boli identifikované takmer dva milióny druhov z podkráľa mnohobunkových bezstavovcov. Tieto dva milióny tvoria asi 98 % všetkých živých vecí, to znamená, že 98 zo 100 druhov organizmov žijúcich na svete sú bezstavovce. Ľudia patria do rodiny strunatcov.
Stavovce sa delia na ryby, obojživelníky, plazy, vtáky a cicavce. Zvieratá bez chrbtových kostí predstavujú kmeň, ako sú článkonožce, ostnokožce, červy, coelenteráty a mäkkýše.
Jedným z najväčších rozdielov medzi týmito druhmi je ich veľkosť. Bezstavovce ako hmyz alebo coelenteráty sú malé a pomalé, pretože si nedokážu vyvinúť veľké telá a silné svaly. Existuje niekoľko výnimiek, ako napríklad chobotnica, ktorá môže dosiahnuť dĺžku 15 metrov. Stavovce majú univerzálny podporný systém, a preto sa môžu vyvíjať rýchlejšie a stať sa väčšími ako bezstavovce.
Chordáty majú tiež vysoko vyvinutý nervový systém. Pomocou špecializovaného spojenia medzi nervovými vláknami dokážu veľmi rýchlo reagovať na zmeny vo svojom okolí, ktoré im dávajednoznačná výhoda.
V porovnaní so stavovcami používa väčšina zvierat bez chrbtice jednoduchý nervový systém a správajú sa takmer výlučne inštinktívne. Tento systém väčšinou funguje dobre, aj keď tieto stvorenia sa často nedokážu poučiť zo svojich chýb. Výnimkou sú chobotnice a ich blízki príbuzní, ktorí sú považovaní za najinteligentnejšie zvieratá vo svete bezstavovcov.
Všetky strunatce, ako vieme, majú chrbtovú kosť. Charakteristickým znakom podkráľa mnohobunkových bezstavovcov je však podobnosť s ich príbuznými. Spočíva v tom, že v určitom štádiu života majú stavovce aj pružnú nosnú tyč notochord, z ktorej sa neskôr stane chrbtica. Prvý život sa vyvinul ako samostatné bunky vo vode. Bezstavovce boli počiatočným článkom vo vývoji iných organizmov. Ich postupné zmeny viedli k vzniku zložitých tvorov s dobre vyvinutou kostrou.
Celiatici
Dnes existuje asi jedenásťtisíc druhov koelenterátov. Ide o jedno z najstarších komplexných zvierat, ktoré sa objavili na Zemi. Najmenší z coelenterátov nemožno vidieť bez mikroskopu a najväčšia známa medúza má priemer 2,5 metra.
Poďme sa teda bližšie pozrieť na podkráľovstvo mnohobunkových organizmov, črevný typ. Opis hlavných charakteristík biotopov možno určiť podľa prítomnosti vodného alebo morského prostredia. Žijú samostatne alebo v kolóniách, ktoré môžuvoľne sa pohybovať alebo bývať na jednom mieste.
Tvar tela koelenterátov sa nazýva „vak“. Ústa sa spájajú so slepým vakom nazývaným "gastrovaskulárna dutina". Tento vak funguje v procese trávenia, výmeny plynov a pôsobí ako hydrostatický skelet. Jediný otvor slúži ako ústa aj konečník. Tykadlá sú dlhé, duté štruktúry používané na pohyb a zachytávanie potravy. Všetky coelenteráty majú tykadlá pokryté prísavkami. Sú vybavené špeciálnymi bunkami - nemocystami, ktoré dokážu do svojej koristi vstrekovať toxíny. Prísavky umožňujú aj ulovenie veľkej koristi, ktorú si zvieratá vkladajú do tlamy stiahnutím chápadiel. Nematocysty sú zodpovedné za popáleniny, ktoré niektoré medúzy spôsobujú ľuďom.
Zvieratá podkráľovstva sú mnohobunkové, ako napríklad koelenteráty, majú intracelulárne aj extracelulárne trávenie. Dýchanie prebieha jednoduchou difúziou. Majú sieť nervov, ktoré sa tiahnu po celom tele.
Mnohé formy vykazujú polymorfizmus, to znamená rôzne gény, v ktorých sú v kolónii prítomné rôzne typy tvorov pre rôzne funkcie. Títo jedinci sa nazývajú zooidy. Rozmnožovanie sa môže nazývať náhodné (vonkajšie pučenie) alebo pohlavné (tvorba gamét).
Medúzy napríklad produkujú vajíčka a spermie a potom ich vypúšťajú do vody. Keď je vajíčko oplodnené, vyvinie sa z neho voľne plávajúca brvitá larva nazývaná planla.
Typickými príkladmi koelenterátov mnohobunkového typu sú hydry,obelia, portugalská loď, plachetnica, medúza aurelia, medúza hlavatá, morské sasanky, koraly, morské pero, gorgonie atď.
Rastliny
V sub-kráľovstve Mnohobunkové rastliny sú eukaryotické organizmy, ktoré sa môžu živiť fotosyntézou. Riasy boli pôvodne považované za rastliny, ale teraz sú klasifikované ako protisty, špeciálna skupina, ktorá je vylúčená zo všetkých známych druhov. Moderná definícia rastlín sa vzťahuje na organizmy, ktoré žijú primárne na zemi (a niekedy aj vo vode).
Ďalším charakteristickým znakom rastlín je zelený pigment – chlorofyl. Používa sa na absorbovanie slnečnej energie počas fotosyntézy.
Každá rastlina má haploidné a diploidné fázy, ktoré charakterizujú jej životný cyklus. Nazýva sa to striedanie generácií, pretože všetky fázy v ňom sú mnohobunkové.
Alternatívne generácie sú generácia sporofytov a generácia gametofytov. Vo fáze gametofytov sa tvoria gaméty. Haploidné gaméty sa spájajú a vytvárajú zygotu, ktorá sa nazýva diploidná bunka, pretože má kompletnú sadu chromozómov. Odtiaľ rastú diploidné jedince sporofytnej generácie.
Sporofyty prechádzajú fázou meiózy (delenia) a tvoria haploidné spóry.
Mnohobunkové podkráľovstvo teda možno stručne opísať ako hlavnú skupinu živých bytostí, ktoré obývajú Zem. Patria sem všetci, ktorí majú množstvo buniek, ktoré sa líšia štruktúrou a funkciou a sú spojené do jednejorganizmu. Najjednoduchším z mnohobunkových organizmov sú koelenteráty a najzložitejším a najrozvinutejším živočíchom na planéte je človek.
