Không có miệng và không có ruột • Sergey Glagolev • Các nhiệm vụ khoa học phổ biến về “Yếu tố” • Sinh học

Không có miệng và không có ruột

Nhiệm vụ

Hầu hết các động vật nuốt một ai đó hoặc một cái gì đó, và sau đó tiêu hóa thức ăn nuốt trong ruột. Nhưng nhiều loài động vật không có miệng và ruột. Whats những con vật này? Loại nào Làm thế nào họ có thể nhận và tiêu hóa thức ăn?


Mẹo 1

Bây giờ nó được chấp nhận để gọi động vật chỉ đa bào (Metazoa), do đó không có amip và ciliates có trong vấn đề.


Mẹo 2

Để trả lời câu hỏi của vấn đề, bạn cần nhớ thông tin từ khóa học về sinh lý học của con người về bản chất của sự tiêu hóa. Các enzym tiêu hóa phân hủy các phân tử thực phẩm thành các phân tử nhỏ hơn (ví dụ, các protein thành các axit amin). Ở người, quá trình này xảy ra trong khoang dạ dày và ruột (tiêu hóa ở bụng) và trên bề mặt tế bào biểu mô ruột (tiêu hóa qua đường tiêu hóa). Sau đó, các phân tử nhỏ (thức ăn tiêu hóa) được hấp thụ vào máu qua thành ruột. Vi khuẩn của ruột già đóng một vai trò quan trọng trong quá trình tiêu hóa của con người (ví dụ, chúng cung cấp một phần tiêu hóa chất xơ). Hãy suy nghĩ về những phương pháp dinh dưỡng có thể làm mà không có bất kỳ giai đoạn nào (hoặc không có ruột và miệng để thực hiện).


Mẹo 3

Câu trả lời sẽ khác nếu chúng ta chỉ xem xét giai đoạn trưởng thành hoặc toàn bộ vòng đời của động vật.


Giải pháp

Là động vật, chúng ta thường coi người lớn và người lớn – những người có thể sinh sản (đặc biệt là qua giới tính). Trong thực tế, đơn vị so sánh trong động vật học không phải là một cá thể trưởng thành hay thậm chí là sự phát triển của một sinh vật, mà là toàn bộ vòng đời của một loài (xem phần kết thúc).

Nhưng trước tiên, chúng ta thường nói về động vật "người lớn". Nó chỉ ra rằng trong số đó là đầy đủ của miệng và ruột! Đây là:

  • tất cả bọt biển và plakzoi (hai loại nguyên thủy đa bào);
  • một lớp lớn các loài cnidarians ký sinh – myxozoi, đã được sửa đổi do ký sinh trùng, cho đến gần đây chúng bị nhầm lẫn với những người bảo vệ;
  • ký sinh trùng của orthonectides không xương sống (xem thêm các orthonectides bí ẩn không nguyên thủy như trước đây đã nghĩ) và ký sinh trùng (symbionts?) sống trong thận của động vật thân mềm cephalopod – rhombozoids (xem Diciemids);
  • một trong các lớp giun tròn – sán dây (cestodes), ký sinh trùng đường ruột của động vật có xương sống;
  • Các đại diện giống như chì là loại cào.

Cách đây không lâu, hai loại động vật có thể được thêm vào danh sách này – pogonophores và vestimentiferers, nhưng bây giờ chúng được giảm xuống mức độ của một gia đình của giun tròn và được gọi là siboglinids.Thêm vào đó, có hàng tá giun tròn khác không có miệng và ruột – ví dụ, trong số các oligochaetes biển. Cũng có những loài như vậy trong số các loài giun dẹp khác – loài rùa (xem U. Dirks và cộng sự, 2012) và trematodes (phụ nữ sinh sản của một trong các thế hệ, sporocysts) bị tước miệng và ruột của chúng (xem N. Musat, 2006), nhuyễn thể hai mảnh vỏ (họ Solemyidae; xem F. Stewart, C. Cavanaugh, 2006).

Một nhóm tuyệt vời của động vật "beskishechnyh" – đại diện của động vật chân đốt, tôm càng đầu rễ (trong đó sacculina được biết đến nhiều nhất (xem chương "The Terror True" từ cuốn sách "Parasites" của Karl Zimmer). rằng "không xương" không phải là hiếm trong số các loài động vật.

Nhiều người trong số các nhóm được liệt kê của ruột và miệng không có ở bất kỳ giai đoạn phát triển. Đây là tapeworms, scrubbers, bọt biển và trihoplaks, rhombozoi và ortonectida. Đáng ngạc nhiên, chúng bao gồm sacculina. Thật đáng ngạc nhiên bởi vì ấu trùng của nó tương tự như ấu trùng chung của balanus, nauplii, có miệng và ruột đục. Nhưng ấu trùng sakkulin những cơ thể này thì không. Chúng không ăn gì cả cho đến khi chúng xâm nhập vào sinh vật chủ, cua. Ký sinh trùng xâm nhập vào cua, hoàn toàn mất đi sự xuất hiện và giống như một loài giáp xác – dưới hình thức một số ít các tế bào trông giống như ung thư hơn là động vật chân đốt.Những loại miệng và ruột!

Trong các trường hợp khác, ấu trùng có miệng và ruột, nhưng sau đó chúng bị giảm. Đây là trường hợp của động vật thân mềm hai mảnh vỏ, loài phù du, và, rõ ràng, đối với tuyến trùng đường ruột.

Làm thế nào để động vật như vậy ăn?

Nhiều người trong số họ là ký sinh trùng sống trong ruột của vật chủ (dây chuyền), trong máu của họ (sacculina) hoặc bên trong các mô và tế bào (myxozoi). Được bao bọc một phần bởi thực phẩm đã tiêu hóa – glucose, axit amin và các phân tử nhỏ khác. Những thực phẩm như vậy có thể được hút qua tích phân giống như cách tế bào người làm (xem. Chuyển chất qua màng tế bào). Sự tích hợp của nhiều loài động vật ký sinh trùng giống với biểu mô hút ruột của chúng – chúng được bao phủ bởi sự phát triển của vi nhung mao để tăng diện tích bề mặt.

Nhưng ngay cả trong một môi trường như máu hoặc ruột, ký sinh trùng thiếu chất dinh dưỡng sẵn có. Họ giữ lại các enzym tiêu hóa của riêng mình. Như một quy luật, chúng được cố định trên bề mặt của cơ thể ký sinh trùng – trong màng tế bào, trong glycocalyx hoặc trên lớp biểu bì. Vì vậy, tiêu hóa của chúng tương tự như của chúng tôi. Một số enzyme được tìm thấy trong glycocalyx cestode thuộc về vật chủ – ví dụ, amylases tuyến tụy hoạt động ở đó.Đôi khi ký sinh trùng tiết ra các enzym mạnh vào môi trường, gây ra sự cố mô – phân tích.

Pinocytosis và thực bào dường như đóng một vai trò quan trọng trong việc hấp thụ các chất tiêu hóa trong myxozoic. Những quan điểm cổ điển này được xác nhận bởi những thông tin gần đây về bộ gen của Myxozoic: hóa ra chúng có nhiều protein liên quan đến các dạng endocytosis khác nhau (xem Y. Yang và cộng sự, 2014). Trong cestodes, một phần của các chất cũng dường như hấp thụ bởi sự tế bào máu. Nhiều loại ký sinh trùng khác – nạo vét, tuyến trùng Mermitid, và tôm càng đầu rễ – quản lý để hấp thu chất dinh dưỡng thông qua các tích phân phủ lớp biểu bì.

Hình 1. Những nhánh "rễ" này – loài giáp xác Sacculina, phát triển bên trong cơ thể cua. Nó hấp thụ chất dinh dưỡng từ máu của cua thông qua một lớp biểu bì mỏng, được bao phủ bởi các quá trình vi mô. Đường tỷ lệ chiều dài 75 micron. Ảnh từ bài viết J. Goddard và cộng sự, 2005. Đặc trưng của máy chủ Sacculina carciniCua xanh châu Âu Carcinus maenas ở California

Tổ tiên của tất cả các nhóm động vật ký sinh gần như chắc chắn có miệng và ruột. Nhưng miếng bọt biển và trichoplex có thể bị tước đi ban đầu (mặc dù rất khó để chứng minh chính xác). Làm thế nào để những con vật ăn?

Trong bọt biển, tiêu hóa nội bào.Hầu như tất cả bọt biển đều ăn các hạt nhỏ – từ kích thước của các hạt virus đến 5 micromet. Các tế bào xốp nuốt và tiêu hóa các hạt thức ăn. Vai trò chính trong các tế bào cờ cổ điển này, tạo ra một dòng nước. Nhưng thực phẩm cũng có thể bị nuốt bởi các tế bào amoebocytes, gắn các giả của chúng vào môi trường bên ngoài. Một số bọt biển nuốt thức ăn và pinacocytes – tế bào integumentary.

Đáng ngạc nhiên, một số bọt biển đã trở thành kẻ săn mồi thực sự (có vẻ như chúng là loài động vật ăn thịt duy nhất không có miệng hoặc ruột). Lúc đầu, một miếng bọt biển được phát hiện trong một hang động nông ở Địa Trung Hải. Sau đó, hóa ra rằng khoảng một trăm loài bọt biển biển sâu cũng đang ăn thịt. Bọt biển như vậy không có một hệ thống các kênh hoặc các tế bào tạo ra dòng nước – chúng hoàn toàn từ chối lọc. Nhưng chúng có thời gian phát triển dài, bị hạn chế, được bao phủ bởi kim tiêm, spicules. Động vật giáp xác nhỏ "ngồi xuống" trên những cây kim này. Sau đó, các tế bào amíp thu thập dữ liệu đến nơi bắt giữ giáp xác và bao quanh nó. Đầu tiên, nó được tiêu hóa ngoại bào trong "buồng" hình thành; sau đó các bạch cầu riêng rẽ phagocytize và tiêu hóa các mảnh mồi.

Hình 2 Miếng bọt biển biển sâu Chondrocladia lyra. Ảnh từ bài viết Becky Oskin, Nhà văn cao cấp, 2012.Miếng bọt biển ăn thịt lạ lùng tìm thấy ở biển sâu

Trichoplax – một đại diện của các loại nhau thai – thức ăn trên vi khuẩn lam, tảo đơn bào và các tế bào của tảo của tảo đa bào. Bò bụng trên con mồi, nó "dính" các cạnh của cơ thể với chất nền và hơi cong phía sau. Vì vậy, một "ruột tạm thời" được hình thành dưới cơ thể của mình. Cho đến gần đây, người ta tin rằng các enzym tiêu hóa các tế bào tuyến với các tế bào được tiết ra vào khoang này (trong hình 3 chúng được chỉ định là "các tế bào tuyến").

Hình 3 Trong một bài báo gần đây, C. Smith và cộng sự, 2015. Các loại tế bào mới, Metazoan Neurosecretory, Trichoplax adhaerens ở Trichoplax, hai loại tế bào mới được mô tả: “tế bào có tinh thể” và “tế bào ưa mỡ”. Đó là thứ hai, rõ ràng, tiết ra các enzyme chịu trách nhiệm cho việc tiêu hóa nội tạng của Trichoplax.

Nhưng gần đây nó đã trở nên rõ ràng rằng cơ chế tiêu hóa ngoại bào của trichoplax phức tạp hơn: thức ăn được tiêu hóa bởi các enzyme tiết ra bởi một vài tế bào không có lá cờ (xem C. Smith và cộng sự, 2015. Phối hợp ăn hành vi trong Trichoplax, một con vật không có Synapse). Các tế bào "tuyến nội bào" có biểu tượng của biểu mô bụng, có lẽ, chỉ cảm thấy sự hiện diện của thức ăn và phát ra các chất báo hiệu điều chỉnh công việc của các tế bào "tiêu hóa". Trichopleks hấp thụ thức ăn quá chín, rõ ràng, với sự tham gia của pinocytosis.

Một cách khác để cho ăn trichoplax cũng đã được mô tả: nó có thể ném các tế bào con mồi trên lưng của nó bằng công việc của lá cờ.Sau đó, thông qua các lỗ trong biểu mô, chúng được bắt giữ bởi các quá trình của chúng và được tiêu hóa bởi các tế bào sợi bên trong. Vì vậy, có một tiêu hóa nội bào của trichoplax.

Bây giờ về phần còn lại của các loài động vật biển sống tự do không có xương sống – pogonofory và vestimentifera, oligochaeta và tuyến trùng. Trong một thời gian dài nó là một bí ẩn. Chất hữu cơ hòa tan trong biển quá ít; ngay cả khi nó được hấp thụ, nó cũng không đủ ngay cả với những tuyến trùng nhỏ và mỏng. Những gì để nói về trai lớn! Có lẽ trong một số bộ phận của cơ thể một cái gì đó phagocytes một cái gì đó? Người ta cho rằng họ ăn các loại thuốc epaulets sử dụng xúc tu, nhưng những dữ liệu này không được xác nhận.

Câu trả lời đến khi cơ chế cho ăn peteronophore westermentifer khổng lồ – rifti được phát hiện (xem V. V. Malakhov, "Vestimentifera – động vật tự dưỡng"). Hóa ra là ở vị trí của ruột họ phát triển một lồng tế bào khổng lồ – troposum.

Tế bào Trophosome được nhồi với vi khuẩn cộng sinh. Những vi khuẩn cộng sinh hóa học này làm ôxy hóa hydrogen sulfide thành lưu huỳnh và nhận năng lượng để tổng hợp chất hữu cơ. Riftii cung cấp chúng với hydrogen sulfide, carbon dioxide và oxy. Và sau đó một phần của symbionts được tiêu hóa …

Sau đó, chính xác vi khuẩn như vậy đã được tìm thấy trong động vật đáy biển biển ruột khác. Trong giun tròn và Pogonophora họ thường sống trong trofosome (ít nhất – trong khoang cơ thể, bên ngoài các tế bào); trong oligochaetes, trong tích phân; trong hai mảnh vỏ, trong mang lớn.

Có những lựa chọn khác. Ít nhất một loài Pogonophora cộng sinh – vi khuẩn methanotrophic (họ sử dụng khí metan như một nguồn năng lượng duy nhất và chất hữu cơ). Và sâu zombie được mở vào năm 2002 có dây đeo vai từ chi Osedax – dưới kết quả tự nhiên đặc biệt kornepodobnyh sống dị dưỡng vi khuẩn cộng sinh-(hình 4).

Hình 4 Loại giun Osedax – pogonophores bất thường sống trên bộ xương cá voi. Ở bên trái – nữ, bên phải – nam lùn. Cả hai giới đều thiếu miệng và ruột. Nữ trích xuất các chất dinh dưỡng từ xương bằng outgrowths kornepodobnyh trong đó sống vi khuẩn cộng sinh-. Hình ảnh từ sciencehubb.co.uk

Những con giun sống trong các bộ xương của cá voi (ít nhất – loài động vật biển khác và cá lớn) và các thức ăn chứa trong collagen xương. Xương gặm nhấm không có miệng và ruột không phải là một điều đơn giản như vậy! Gần đây người ta phát hiện ra rằng sâu phục hồi axit cho tan ma trận khoáng xương (xem. M. Tresguerres et al., 2013.Làm thế nào để có được vào xương: bơm proton và anhydrase carbonic trong xương chậu Osedax).

Thật kỳ lạ rằng trong trường hợp này, họ sử dụng các cơ chế tương tự như các tế bào – tế bào xương của mô xương người.

Đôi khi chỉ có một loại symbiont trong một loài vật chủ. Và đôi khi một số vi khuẩn khác nhau sống trong cơ thể của vật chủ – lên đến bốn (xem vi khuẩn cộng sinh đã thay thế giun biển với các cơ quan tiêu hóa và bài tiết, Elements, 19 tháng 9, 2006) lên đến sáu và thậm chí tám loài.

Bằng cách này, vi khuẩn có thể đóng một vai trò quan trọng trong dinh dưỡng của bọt biển. Bọt biển có nghĩa là nhồi với vi khuẩn, bao gồm cả quang hợp. Một miếng bọt biển ăn thịt gần đây đã được phát hiện, dường như nhận được một số thức ăn của nó từ vi khuẩn methanotrophic. Và một số bọt biển bên trong zoochlorella sống – tảo eukaryotic. Miếng bọt biển "nuôi dưỡng" các cộng sinh bên trong tế bào và tiêu hóa chúng một phần. Vi khuẩn cộng sinh cũng tồn tại trong trichoplax. Và gần đây, vi khuẩn sống trên bề mặt của cơ thể cestodes đã được mô tả (xem L. Poddubnaya, G. Izvekova, 2005. Phát hiện vi khuẩn liên quan đến tegument cestodes caryophyllidean). Có lẽ họ tham gia vào việc tiêu hóa các ký sinh trùng này.

Có những biểu tượng phản ứng quang học nào cho phép chủ nhân từ bỏ miệng và ruột không? Tôi không thể tìm thấy những ví dụ rõ ràng. Đúng, ruột non nhỏ Symsagittifera roscoffensissống trong cộng sinh với tảo zoochlorella là gần với điều này. Cô ấy không có ruột thực sự, và miệng và cổ họng của cô ấy không hoạt động như người lớn. Nhiều nhà khoa học tin rằng với chi phí của sự cộng sinh tương tự, ít nhất một số Vendobionts, đại diện của động vật Vendian cổ đại, cũng bị nuốt chửng từ miệng và ruột, ăn vào nó.

Cuối cùng, một số thú vật ruột có thể không ăn chút nào. Vì vậy, orthonectides “người lớn”, nam và nữ, không cho ăn sau khi rời khỏi cơ thể vật chủ với môi trường bên ngoài.


Lời nói

Bây giờ trở lại phần đầu của câu trả lời và nhìn vào vấn đề rộng hơn.

Ở hầu hết các loài động vật, chu kỳ sống bao gồm sinh sản hữu tính và ít nhất hai thế hệ – một thế hệ đa bào của các cá thể lưỡng bội và một thế hệ đơn bào của các khối u haploid. Vâng, vâng, các giao tử không phải là các tế bào của cơ thể chúng ta, mà là các sinh vật độc lập! Họ có một kiểu gen khác nhau; chúng thường sống trong nước (ví dụ, trong nhím biển hoặc polychaetes), và không có trong cơ thể của cha mẹ đa bào, như ở người; họ có hành vi phức tạp của riêng họ và số phận của chính họ. Tất cả các gam không có miệng và ruột. Và họ có những cách ăn uống khác nhau của riêng họ (bạn có thể nói về chúng một số thời gian khác).

Đối với thế hệ đa bào, thì trong các cá thể của nó, phát triển từ một hợp tử, ruột cũng xuất hiện rất xa ngay lập tức. Nó xảy ra trong quá trình gastrulation, và nó bắt đầu hoạt động sau đó. Làm thế nào để các loài động vật của thế hệ này có được năng lượng và các chất cần thiết cho sự tăng trưởng cho đến khi chúng không có miệng hoặc ruột? Hầu hết – do trữ lượng lòng đỏ tích tụ trong trứng. Ở nhiều loài động vật, ngay cả sau khi chúng rời khỏi trứng, ấu trùng không có miệng hoặc ruột và bắt đầu chỉ ăn sau khi biến thái. Một số – ví dụ, động vật có vú – "ký sinh trùng" trong cơ thể của thế hệ đa bào trước đó. Giống như ký sinh trùng thực, chúng tiêu hóa thành tử cung bằng các enzym tiêu hóa, thu hút các mạch máu của người mẹ và thay thế thành tế bào của chúng bằng các tế bào của chúng. Sau đó, "ký sinh trùng" tạo thành một hệ thống phức tạp của sự phát triển, qua đó nó hút thức ăn từ người mẹ (xem Phát triển của villi nhau thai). Chỉ sau đó nhiều lần là ruột (và thậm chí nhiều hơn nữa là miệng) được hình thành, và chúng bắt đầu hoạt động chỉ sau khi sinh.

Vì vậy, tất cả các loài động vật (trong giai đoạn đầu phát triển) không có miệng hoặc ruột. Có lẽ điều này một phần lặp đi lặp lại quá trình tiến hóa – rất có thể, hệ thống tiêu hóa thậm chí không phải là tổ tiên chung của động vật hiện đại. Chỉ ở một số giai đoạn tiến hóa sau đó, động vật mới phát triển một miệng và ruột.Và sau đó nhiều nhóm bị mất các cơ quan này – và không chỉ các ký sinh trùng.

Nói chung, một trong những “đạo đức” của truyền thuyết này là bạn có thể mất bất cứ thứ gì trong quá trình tiến hóa: không chỉ là miệng và ruột, mà còn cả vẻ đẹp và niềm tự hào của động vật đa bào – các hệ thần kinh và cơ bắp. Nhưng đối với một số nhà khoa học, cách xa động vật học, sự tiến hóa dường như vẫn đang leo lên "bậc thang của chúng sinh". Như chúng ta đã lưu ý trong một trong các nhiệm vụ trước đây, trên thực tế, hồi quy hình thái là một con đường tiến hóa rất phổ biến (xem vấn đề "Ấm hay lạnh?").

Kết luận thứ hai là động vật sáng tạo hơn nhiều so với tâm trí con người. Không có nhà động vật học nào có thể dự đoán rằng loài động vật có thể ăn xương, và miếng bọt biển có thể ăn động vật giáp xác. Nói gì về những người không phải chuyên gia! Tần suất họ nghĩ rằng động vật được sắp xếp theo ý tưởng của sách giáo khoa của trường … Hãy để tôi cung cấp cho bạn hai ví dụ. Đầu tiên – tại một trong những Olympiad khá cao, câu hỏi sau đây được hỏi:

"Trái tim của côn trùng:
a) ống đa buồng;
b) hai buồng;
c) ba buồng;
d) bốn buồng ".

Nó là cần thiết để chọn một câu trả lời.Các trình biên dịch tin rằng câu trả lời đúng là a). Và trên thực tế, trái tim của côn trùng rất khác nhau. Có côn trùng không có trái tim chút nào (người lùn ngựa lùn). Thường thì tim có nhiều cặp xương (lỗ bên), nhưng bị phân chia yếu thành các buồng. Nếu chúng ta giả định rằng cánh tà xương là ranh giới giữa các phòng, thì ruồi nhà có trái tim bốn buồng, nhiều con bọ có trái tim hai hoặc ba buồng, và một hoặc ba cái chòi có …

Ví dụ thứ hai. Tại các khóa đào tạo nâng cao cho giáo viên, một nhà phương pháp học nổi tiếng đã giải thích cách dạy động vật học. Ông tin rằng cấu trúc của động vật luôn có thể được giải thích trên cơ sở logic tổng quát và nguyên lý tương quan. Ví dụ: tại sao các chú rùa (loài giun sống tự do) có lông mi, nhưng tuyến trùng không có lông mi? Tất cả mọi thứ rất đơn giản: một lớp biểu bì dày xuất hiện ở tuyến trùng, và thông qua nó lông mi di chuyển không thể được ép. Thực tế là một nhóm giun khác – gastrotrichs – có một lớp biểu bì rất dày trên bụng của nó, và có những lỗ hổng trong đó, qua đó lông mi sống dính ra và hoạt động hoàn hảo! Và không ai, tất nhiên, sẽ giải thích trên cơ sở "logic chung",tại sao không có lông mi ở người lớn bị nhiễm sán lá gan – một người họ hàng gần gũi của các chú rùa, không có bất kỳ lớp biểu bì nào.

Và nhận xét cuối cùng. Đây không phải là lần đầu tiên bạn trả lời rằng bạn ngạc nhiên trước tốc độ phát triển của khoa học. Ngay cả 20-25 năm trước, không ai biết về bọt biển ăn thịt (và hóa ra là hơn một trăm người trong số họ đã mở ra!) Hoặc về những con giun; hầu như tất cả các nhà khoa học đều tin rằng myxozoi là những người bảo vệ (và chúng được chia thành hai lớp, hóa ra là các giai đoạn của vòng đời của cùng một loài); Ortho-nectids, đã được nghiên cứu trong hơn một thế kỷ, không mô tả cơ bắp và thụ thể, vv

Động vật học đang phát triển không kém năng động hơn sinh hóa hoặc sinh lý học. Và bao nhiêu nữa vẫn chưa được khám phá và làm sáng tỏ! Ở đây, ví dụ: làm thế nào để giun zombie chiết xuất collagen từ xương và chúng có sử dụng chất béo không? Và tại sao chúng ta cần vi khuẩn cộng sinh trichoplax? Không ai biết chắc chắn.


Like this post? Please share to your friends:
Trả lời

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: