От каких организмов и когда произошли губки?

4 ответов на вопрос “От каких организмов и когда произошли губки?”

  1. mnepofik Ответить

    
    1. К какому типу относят наиболее примитивные многоклеточные организмы?
    Тип губки — наиболее примитивные многоклеточные беспозвоночные животные.
    2. От каких организмов и когда произошли губки?
    Предполагают, что губки произошли от колониальных жгутиковых.
    3. Где обитают губки? Как вы считаете, почему губки не вышли на сушу вместе с риниофитами?
    Современная фауна включает более 5 тыс. видов. Губки — главным образом морские животные, прикреплённые ко дну и подводным предметам, часто образуют колонии. Органы и ткани у них отсутствуют. Почти все представители этого типа имеют минеральный или органический скелет. Отсутствие проводящих, механических и покровных тканей не позволило выйти этим организмам на сушу
    4. Расскажите о внешнем виде и внутреннем строении губок.
    Форма тела губок напоминает бокал или мешок. Всё тело губки пронизано порами. Сквозь них в губку проникает вода с растворённым кислородом и плавающими мелкими организмами, которые губка использует как пищу. Вода выходит из губки через выводное отверстие — устье, расположенное на свободном конце тела. Наружный слой — эктодерма — состоит из плоских поверхностных клеток. Внутренний слой — энтодерма — построен из жгутиковых клеток, подобных клеткам колониальных жгутиковых. Между наружным и внутренним слоями клеток находится студенистое вещество — мезоглея. В ней разбросаны разные по функциям клетки: амёбовидные, которые служат для пищеварения, зрелые и не-зрелые гаметы, скелетобласты, т. е. клетки, образующие скелет.
    5. Какой скелет имеют губки? Что такое мезоглея? Перечислите химические вещества, образующие скелет губок.
    Мезоглея – это студенистое вещество, расположенное между наружным и внутренним слоями клеток. В ней разбросаны разные по функциям клетки, а также скелетобласты, т. е. клетки, образующие скелет. Последний у представителей различных видов построен из органического вещества либо из одно-, трёх- или четырёхосных известковых и кремнёвых иголочек, расположенных в мезоглее.
    6. Как осуществляется питание и пищеварение у губок?
    Внутренний слой построен из жгутиковых клеток, подобных клеткам колониальных жгу-тиковых. Эти клетки захватывают пищу, которая затем переваривается у них внутри. Следовательно, пищеварение у губок внутриклеточное, пищеварительной системы ещё нет.
    7. Какова роль губок в природе? Как человек использует губки?
    В природе губки играют существенную роль как биофильтраторы. Давно замечено, что в во-доёмах со значительным органическим загрязнением развиваются многочисленные колонии губок, участвующих в биологической очистке воды. Практическое значение губок невелико. Ряд морских губок, получивших название туалетных, с древнейших времён добывают со дна моря и после высушивания применяют для мытья. В наших пресных водах встречается губка бодяга, образующая наросты на подводных предметах. Её используют в народной медицине как наружное противоревматическое средство и для отбеливания и очищения кожи.
    8. Почему возможности одноклеточных в освоении новых сред обитания и источников питания ограниченны?
    Возможности одноклеточных в освоении среды обитания ограничены, так как дыхание и питание простейших осуществляются через поверхность тела. При увеличении размеров клетки одноклеточного организма его поверхность возрастает, поэтому биологическая мембрана, окружающая клетку, не может обеспечивать кислородом слишком большой организм.
    9. Как вы думаете, чем клетки многоклеточных организмов отличаются от клеток одноклеточных организмов? Почему?
    Клетки в многоклеточном организме дифференцированы по выполняемой функции. В одноклеточном организме клетка выполняет функции всего организма
    10. Составьте развёрнутый план параграфа.
    – происхождение Губок;
    – внешняя форма тела;
    – внутреннее строение;
    – размножение Губок;
    – значение Губок в природе;
    – практическое значение Губок.

  2. jktu2013 Ответить


    Начало

    Поиск по сайту

    ТОПы

    Учебные заведения

    Предметы

    Проверочные работы

    Обновления

    Новости

    Переменка
    Отправить отзыв

  3. Medvedkovo Ответить

    В отличие от растительных организмов, где многоклеточность возникала несколько раз, происхождение многоклеточных животных, по-видимому, связано только с одной группой фаготрофных протистов, а именно – с воротничковыми жгутиконосцами Choanoflagellata. Таким образом, царство многоклеточных животных с высокой степенью вероятности – монофилетическое, а сами Metazoa являются настоящим таксоном.
    Воротничковые жгутиконосцы обладают единственным жгутом (что характерно и для многоклеточных животных) , вокруг которого располагается венчик тентакул-микроворсинок (рис. 5, а) . Последние представляют собой нитевидные выросты цитоплазмы (имеющие внутренний скелет из микрофиламентов) и отличаются как от псевдоподий, так и от аксоподий других простейших. Микроворсинки образуют ловчий воротничок, с помощью которого захватываются бактерии, принесенные токами воды, созданными биением жгута. Такую же функцию выполняют микроворсинки воротничковых клеток (хоаноцитов) низших многоклеточных – губок . Зачаточный воротничок характерен для жгутиковых эктодермальных клеток кишечнополостных, клеток жгутиковой целомической выстилки вторичноротых, а также сенсорных клеток в различных группах Metazoa. В других случаях микроворсинки утрачивают правильное круговое расположение, но остаются почти обязательным элементом строения апикальной поверхности эпителиальных клеток многоклеточных животных.
    Первичные Metazoa, вероятно, были однослойными шарообразными организмами, медленно плавающими в толще воды (рис. 5, б) . Организацию таких предковых форм рекапитулируют бластулообразные личинки многоклеточных животных (рис. 5, в) . Однослойные докембрийские Metazoa, перейдя к прикрепленному образу жизни, дали большое разнообразие форм в позднем докембрии. Возможно, некоторые трудно интерпретируемые организмы венда представляют собой результат морфологического усложнения тонкостенных потомков бластуло-образных предков Metazoa. От них же, по-видимому, происходят губки и губкообразные организмы (археоциаты) фанерозоя. В отличие от тонкостенных организмов докембрия у губок усиленному развитию подвергся мезохил – промежуточное вещество бластоцеля, в котором возникли скелетные элементы и который постепенно заселился клетками различных типов.
    По типу захвата пищевых частиц губки (как, вероятно, и тонкостенные организмы венда) не отличаются от одноклеточных протестов: пищевые частицы (бактерии) захватываются каждой воротничковой клеткой индивидуально и перевариваются в пищеварительных вакуолях. Поэтому и вся эволюция примитивных многоклеточных оказывается направленной на увеличение поверхности слоя воротничковых клеток, через который происходит захват пищевых частиц. У губок – это формирование многочисленных жгутиковых камер в толще мезохила, общая площадь которых превосходит наружную поверхность во много раз, а у тонкостенных вендских форм -формирование складок и камер, выстланных питающим эпителием.

  4. anomize Ответить

    Конечно, это не означает немедленного прекращения дискуссий по данному вопросу. Не исключено, что окончательное «укоренение» ветвей губок и гребневиков вообще находится за пределом разрешающей способности молекулярной филогенетики как метода (W. Pett et al., 2019. The role of homology and orthology in the phylogenomic analysis of metazoan gene content). Такое мнение тоже надо принять во внимание. Похожую проблему можно наблюдать, например, в лингвистике (см. Лингвистическая эволюция сходна с биологической, «Элементы», 18.10.2007). Языковеды прекрасно справляются с установлением родственных связей языков внутри семей (скажем, индоевропейских языков друг с другом), а вот поиск родственных связей между разными языковыми семьями — так называемая макрокомпаративистика — остается хотя и интересной, но крайне дискуссионной темой (см. Г. С. Старостин, 2016. К истокам языкового разнообразия). Наряду с энтузиастами макрокомпаративистики есть исследователи, считающие, что сколько-нибудь надежные результаты в этой области невозможны принципиально, потому что для языков, разошедшихся более 8–10 тысяч лет назад, следы родства становятся неотличимы от случайных совпадений. Анализ генетических текстов, конечно, позволяет проникать на несравненно большую глубину (вплоть до миллиардов лет), но его разрешающая способность тоже не бесконечна: рано или поздно следы родства забиваются «шумом», и с этим ничего сделать уже нельзя.
    В любом случае гипотезу «первичности гребневиков» сейчас никак нельзя признать победившей, и к гипотезе «первичности губок» приходится относиться серьезно. Как рабочая версия она до сих пор пригодна.
    Что же теперь можно сказать о происхождении нервной системы? Характерно, что авторы вышеупомянутых статей о «первичности губок» — молекулярные филогенетики, занимающиеся проблемами родства — решать этот вопрос не берутся (во всяком случае, пока), а оставляют открытыми несколько возможностей.
    Всего есть пять эволюционных ветвей многоклеточных животных: губки, гребневики, пластинчатые, стрекающие и билатерии. Самая маленькая ветвь — пластинчатые: всего два известных представителя, трихоплакс и описанная в 2018 году хойлунгия, отличающаяся от трихоплакса исключительно генетически. Самая огромная ветвь — билатерии: около полутора миллионов описанных видов (две трети из которых — насекомые). У гребневиков, стрекающих и билатерий нервная система есть, у губок и у пластинчатых ее нет. Это сухие факты, а вот дальше начинаются интерпретации.
    Существует гипотеза, что нервная система когда-то была у всех животных, но губки и пластинчатые ее по каким-то причинам утратили (см., например: J. F. Ryan, M. Chiodin, 2015. Where is my mind? How sponges and placozoans may have lost neural cell types). Нильсен прямо называет эту гипотезу плодом воображения. Нервная система — штука весьма универсальная («адаптация общего значения» в терминах Ивана Ивановича Шмальгаузена), она может пригодиться почти что при любом образе жизни; несколько случаев ее потери у животных действительно известно, но все они связаны с переходом к паразитизму, а ни для губок, ни для пластинчатых нет оснований такое предполагать. Сильным аргументом в пользу большой древности нервной системы часто считают наличие у губок и у пластинчатых ряда генов, которые ассоциированы с нервной системой у ее обладателей (продукты этих генов обеспечивают срабатывание ионных каналов, выброс из клетки нейромедиатора и тому подобное). Однако сами по себе эти генетические факты мало что доказывают. Ген всего лишь определяет структуру белка, а физиологические эффекты этого белка в ходе эволюции могут меняться, и иногда очень сильно.
    Например, есть такое понятие, как протосинаптические белки (P. Burkhardt, S. G. Sprecher, 2017. Evolutionary origin of synapses and neurons — bridging the gap). Синапс — это специфический контакт между нервными клетками, через который передается сигнал (химический или электрический). Клетки, образующие синапс, оснащены в зоне контакта сложными молекулярными конструкциями, в создании которых участвуют десятки белков, кодируемых соответствующими генами. Многие из этих синаптических белков есть не только у животных с нервной системой, но и у губок. На первый взгляд это хорошее основание для гипотезы, что у губок раньше были нервные клетки. Но значительная доля синаптических белков обнаружена (благодаря исследованиям геномов и транскриптомов) не только у губок, но и у воротничковых жгутиконосцев. И у еще более далеких от животных амебоидных Holozoa они тоже встречаются. Нельзя же предполагать, что вообще у всех Holozoa когда-то была нервная система (то есть предположить-то можно, но это будет очевидный пример сведения к абсурду). Вот и пришлось переименовать синаптические белки в протосинаптические: ясно ведь, что у одноклеточных организмов их функции — иные, чем у обладателей нервных систем. Хотя сами белки — те же самые, многие из них сохраняются на всем протяжении эволюционного древа от одноклеточных амеб до позвоночных.
    Что могут делать протосинаптические белки у одноклеточных организмов? Например, помогать концентрировать ионные каналы в определенных областях клеточной мембраны (белки GKAP), регулировать сборку микрофиламентов в клеточных выростах (белки Shank) или обеспечивать слияние движущихся внутри клетки мембранных пузырьков (белки SNARE). А уже после возникновения многоклеточности все эти функции белков пригодились для создания архитектуры синапсов. Следует добавить, что для многих протосинаптических белков (которые точно есть и у животных с нервной системой, и у одноклеточных Holozoa) исходные функции просто еще неизвестны — возможно, эти детали прояснятся в ближайшее время.
    Таким образом, наличие нервной системы у предков губок и пластинчатых ничем серьезно не подтверждается. Что касается гребневиков, то они отличаются от стрекающих с билатериями и по набору нейромедиаторных систем, и по молекулярной архитектуре синапсов (она «собрана» на основе отличающегося набора белков), поэтому гипотеза о самостоятельном возникновении их нервной системы выглядит хорошо обоснованной независимо от положения гребневиков на филогенетическом древе. Смена гипотезы «первичности гребневиков» на гипотезу «первичности губок» в этом отношении ничего принципиально не меняет. Разбираться нужно именно с молекулярными компонентами нервных клеток, во всех деталях, чтобы в качестве промежуточного итога можно было реконструировать состояние, свойственное общему предку гребневиков, стрекающих и билатерий, и посмотреть — насколько сильно оно отличается от состояния губок. Тогда и можно будет попытаться окончательно выяснить, сколько раз происходил эволюционный прорыв на уровень «настоящих многоклеточных животных» (с нервной системой). На данный момент гипотеза, что он произошел дважды, остается достаточно вероятной.
    Общим предком гребневиков, пластинчатых, стрекающих и билатерий (то есть всех животных, кроме губок) Нильсен считает уже знакомую нам геккелевскую гастрею — голопелагический организм, потомки которого довольно быстро в эволюционном масштабе времени (но независимо в двух разных линиях) приобрели нервную систему и мышцы. Гребневики так до сих пор и остались голопелагическими: у подавляющего большинства из них весь жизненный цикл проходит в плавающем состоянии. А вот предки стрекающих и билатерий в некоторый момент опустились на дно, сохранив, однако, плавающую личинку. Свойственная многим стрекающим жизненная форма медузы, а также многочисленные активно плавающие билатерии вплоть до морских стрелок, рыб и китов — это уже результаты вторичного возвращения в толщу воды.
    Совершенно особый статус имеет ветвь пластинчатых. Ее положение на эволюционном древе до сих пор окончательно не установлено: на большинстве полученных деревьев пластинчатые выглядят сестринской группой по отношению к ветви, объединяющий стрекающих и билатерий, но есть и такие реконструкции, где пластинчатые находятся ближе к стрекающим, чем к билатериям (C. E. Laumer et al., 2018. Support for a clade of Placozoa and Cnidaria in genes with minimal compositional bias). Насколько велико значение этих «разночтений» — пока неясно. У пластинчатых нет ни рта, ни мышц, ни нервных клеток, но есть уникальная система межклеточной сигнализации, основанная на использовании разнообразных пептидов, то есть коротких цепочек аминокислот (F. Varoqueaux et al., 2018. High cell diversity and complex peptidergic signaling underlie placozoan behavior). Не исключено, что родственниками пластинчатых — только гораздо более крупными — были некоторые представители загадочной вендской фауны, родство которых с многоклеточными животными сейчас считается доказанным (см. Подтверждена принадлежность дикинсонии к животному царству, «Элементы», 24.09.2018). Нильсен считает пластинчатых потомками гастреи, которая легла на дно и распласталась по нему. При этом слой клеток, выстилавший первичный кишечник (архентерон), обратился в подошву, на которой животное теперь ползает. Тут можно только добавить, что очень похожие взгляды на природу пластинчатых высказывались и раньше (см. В. В. Алешин, Н. Б. Петров, 2001. Регресс в эволюции многоклеточных животных).
    В последней части своей статьи Нильсен касается проблемы соотношения результатов молекулярной филогенетики (основанных исключительно на чтении нуклеотидных текстов) с данными обычной морфологии, изучающей структуру организмов. Из двух обсуждаемых конкурирующих гипотез одна, а именно гипотеза «первичности гребневиков», не имеет морфологической поддержки: у гипотетической эволюционной ветви, включающей всех многоклеточных животных, кроме гребневиков, нет ни одного общего уникального (синапоморфного) структурного признака. Напротив, у гипотезы «первичности губок» морфологическая поддержка есть: тут можно без труда назвать уникальные признаки для каждой из ветвей, возникающих на эволюционном древе. Нильсен — ученый, глубоко преданный классической морфологии, и его явно радует тот факт, что гипотеза «первичности губок» сейчас побеждает.
    Источник: Claus Nielsen. Early animal evolution: a morphologist’s view // Royal Society open science. 2019. V. 6. № 7. 190638.
    Сергей Ястребов

Добавить ответ

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *