สิ่งมีชีวิตหลายเซลล์: ลักษณะหน้าที่และตัวอย่าง - ชีววิทยา

สิ่งมีชีวิตหลายเซลล์จะมีชีวิตที่ถูกสร้างขึ้นจากหลายเซลล์ มักใช้คำว่า multicellular สิ่งมีชีวิตอินทรีย์ที่อยู่รอบตัวเราและเราสามารถสังเกตได้ด้วยตาเปล่านั้นมีหลายเซลล์

ลักษณะที่โดดเด่นที่สุดของสิ่งมีชีวิตกลุ่มนี้คือระดับของโครงสร้างองค์กรที่มีอยู่ เซลล์มีแนวโน้มที่จะเชี่ยวชาญในการทำหน้าที่ที่เฉพาะเจาะจงมากและถูกจัดกลุ่มเป็นเนื้อเยื่อ เมื่อเรามีความซับซ้อนเพิ่มขึ้นเนื้อเยื่อก็ก่อตัวเป็นอวัยวะและระบบต่างๆ

สัตว์เป็นสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ ที่มา: pixabay.com

แนวคิดนี้ตรงข้ามกับสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียวซึ่งประกอบด้วยสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียว ในกลุ่มนี้เป็นแบคทีเรียอาร์เคียโปรโตซัวและอื่น ๆ ในกลุ่มใหญ่นี้สิ่งมีชีวิตจะต้องกระชับฟังก์ชันพื้นฐานทั้งหมดสำหรับชีวิต (โภชนาการการสืบพันธุ์การเผาผลาญ ฯลฯ ) ไว้ในเซลล์เดียว

กำเนิดและวิวัฒนาการ

ความหลากหลายของเซลล์มีการพัฒนาในหลาย ๆ สายพันธุ์ของยูคาริโอตซึ่งนำไปสู่การปรากฏตัวของพืชเชื้อราและสัตว์ ตามหลักฐานไซยาโนแบคทีเรียหลายเซลล์เกิดขึ้นในช่วงต้นของวิวัฒนาการและต่อมารูปแบบหลายเซลล์อื่น ๆ ก็ปรากฏขึ้นอย่างอิสระในสายวิวัฒนาการที่แตกต่างกัน

ดังที่เห็นได้ชัดการผ่านจากเซลล์เดียวไปสู่เอนทิตีหลายเซลล์เกิดขึ้นในช่วงต้นของวิวัฒนาการและเกิดขึ้นซ้ำ ๆ ด้วยเหตุผลเหล่านี้จึงมีเหตุผลที่จะถือว่าความหลากหลายของเซลล์แสดงถึงข้อได้เปรียบในการคัดเลือกที่แข็งแกร่งสำหรับสิ่งมีชีวิตอินทรีย์ ต่อไปข้อดีของการเป็นเซลล์หลายเซลล์จะกล่าวถึงในรายละเอียด

ต้องมีสมมติฐานทางทฤษฎีหลายประการเพื่อให้ได้ปรากฏการณ์นี้: การยึดติดระหว่างเซลล์ข้างเคียงการสื่อสารความร่วมมือและความเชี่ยวชาญระหว่างพวกเขา

สารตั้งต้นของสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์

คาดว่าสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์วิวัฒนาการมาจากบรรพบุรุษเซลล์เดียวเมื่อประมาณ 1.7 พันล้านปีก่อน ในเหตุการณ์บรรพบุรุษนี้สิ่งมีชีวิตยูคาริโอตที่มีเซลล์เดียวบางชนิดได้สร้างสายพันธุ์ของมวลรวมหลายเซลล์ที่ดูเหมือนจะเป็นการเปลี่ยนแปลงวิวัฒนาการจากสิ่งมีชีวิตในเซลล์ไปเป็นเซลล์หลายเซลล์

ทุกวันนี้เราสังเกตสิ่งมีชีวิตที่มีรูปแบบการรวมกลุ่มกัน ตัวอย่างเช่นสาหร่ายสีเขียวของสกุล Volvox จะเชื่อมโยงกับเพื่อนของพวกมันเพื่อสร้างอาณานิคม คิดว่าต้องมีรุ่นก่อนคล้ายกับ Volvox ที่กำเนิดพืชในปัจจุบัน

การเพิ่มความเชี่ยวชาญของแต่ละเซลล์อาจทำให้อาณานิคมกลายเป็นสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ที่แท้จริง อย่างไรก็ตามสามารถใช้มุมมองอื่นเพื่ออธิบายที่มาของสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียวได้ เพื่ออธิบายทั้งสองวิธีเราจะใช้สองตัวอย่างจากสายพันธุ์ปัจจุบัน

volvocaceans

สิ่งมีชีวิตกลุ่มนี้ประกอบด้วยโครงร่างของเซลล์ ตัวอย่างเช่นสิ่งมีชีวิตในสกุล Gonium ประกอบด้วย "แผ่น" แบน ๆ ประมาณ 4 ถึง 16 เซลล์แต่ละเซลล์มีแฟลเจลลัม สกุล Pandorina ในส่วนของมันเป็นทรงกลม 16 เซลล์ ดังนั้นเราจึงพบหลายตัวอย่างที่จำนวนเซลล์เพิ่มขึ้น

มีสกุลที่แสดงรูปแบบความแตกต่างที่น่าสนใจ: เซลล์แต่ละเซลล์ในอาณานิคมมี "บทบาท" เช่นเดียวกับในสิ่งมีชีวิต โดยเฉพาะเซลล์ร่างกายแบ่งออกจากเซลล์ทางเพศ

Dictyostelium

อีกตัวอย่างหนึ่งของการจัดเรียงหลายเซลล์ในสิ่งมีชีวิตเซลล์เดียวพบในสกุล Dictyostelium วงจรชีวิตของสิ่งมีชีวิตนี้รวมถึงระยะทางเพศและระยะไม่มีเพศสัมพันธ์

ในระหว่างวัฏจักรของการไม่มีเพศสัมพันธ์อะมีบาโดดเดี่ยวจะพัฒนาบนท่อนไม้ที่เน่าเปื่อยกินแบคทีเรียและสืบพันธุ์โดยฟิชชันไบนารี ในช่วงเวลาที่ขาดแคลนอาหารอะมีบาจำนวนมากเหล่านี้รวมตัวกันเป็นร่างกายที่ลื่นไหลสามารถเคลื่อนที่ได้ในสภาพแวดล้อมที่มืดและชื้น

ตัวอย่างของสิ่งมีชีวิตทั้งสองชนิดอาจเป็นตัวบ่งชี้ที่เป็นไปได้ว่าการมีหลายเซลล์เริ่มต้นขึ้นในสมัยโบราณได้อย่างไร

ข้อดีของการเป็นเซลล์หลายเซลล์

ฝูงช้างในเซเรนเกติ

เซลล์เป็นหน่วยพื้นฐานของชีวิตและสิ่งมีชีวิตขนาดใหญ่มักปรากฏเป็นมวลรวมของหน่วยเหล่านี้ไม่ใช่เซลล์เดียวที่มีขนาดเพิ่มขึ้น

เป็นความจริงที่ว่าธรรมชาติได้ทดลองกับสัตว์เซลล์เดียวในรูปแบบที่ค่อนข้างใหญ่เช่นสาหร่ายเซลล์เดียว แต่กรณีเหล่านี้หาได้ยากและเป็นครั้งคราว

สิ่งมีชีวิตเซลล์เดียวประสบความสำเร็จในประวัติศาสตร์วิวัฒนาการของสิ่งมีชีวิต พวกมันเป็นตัวแทนของสิ่งมีชีวิตมากกว่าครึ่งหนึ่งของมวลทั้งหมดและประสบความสำเร็จในการล่าอาณานิคมในสภาพแวดล้อมที่รุนแรงที่สุด อย่างไรก็ตามข้อดีของร่างกายหลายเซลล์คืออะไร?

พื้นที่ผิวที่เหมาะสมที่สุด

เหตุใดสิ่งมีชีวิตขนาดใหญ่จึงประกอบด้วยเซลล์ขนาดเล็กจึงดีกว่าเซลล์ขนาดใหญ่? คำตอบสำหรับคำถามนี้เกี่ยวข้องกับพื้นที่ผิว

พื้นผิวของเซลล์ต้องสามารถเป็นสื่อกลางในการแลกเปลี่ยนโมเลกุลจากภายในเซลล์ไปสู่สภาพแวดล้อมภายนอก การแบ่งมวลของเซลล์ออกเป็นหน่วยเล็ก ๆ ทำให้พื้นที่ผิวที่มีอยู่สำหรับกิจกรรมการเผาผลาญเพิ่มขึ้น

เป็นไปไม่ได้ที่จะรักษาอัตราส่วนพื้นผิวต่อมวลที่เหมาะสมเพียงแค่เพิ่มขนาดของเซลล์เดียว ด้วยเหตุนี้ความเป็นเซลล์หลายเซลล์จึงเป็นลักษณะที่ปรับตัวได้ซึ่งช่วยให้สิ่งมีชีวิตมีขนาดเพิ่มขึ้น

ความเชี่ยวชาญ

จากมุมมองทางชีวเคมีสิ่งมีชีวิตที่มีเซลล์เดียวหลายชนิดมีความหลากหลายและสามารถสังเคราะห์โมเลกุลใดก็ได้โดยเริ่มจากสารอาหารที่เรียบง่ายมาก

ในทางตรงกันข้ามเซลล์ของสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์มีความเชี่ยวชาญในการทำงานหลายอย่างและสิ่งมีชีวิตเหล่านี้มีความซับซ้อนในระดับที่สูงกว่า ความเชี่ยวชาญดังกล่าวช่วยให้ฟังก์ชันเกิดขึ้นได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้นเมื่อเทียบกับเซลล์ที่ต้องทำหน้าที่สำคัญพื้นฐานทั้งหมด

นอกจากนี้หาก "ส่วนหนึ่ง" ของสิ่งมีชีวิตได้รับผลกระทบหรือเสียชีวิตจะไม่แปลเป็นการตายของบุคคลทั้งหมด

การตั้งรกรากของโพรง

สิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ถูกปรับให้เข้ากับสิ่งมีชีวิตได้ดีกว่าในสภาพแวดล้อมบางอย่างที่ไม่สามารถเข้าถึงได้โดยสิ้นเชิงกับรูปแบบเซลล์เดียว

ชุดดัดแปลงที่พิเศษที่สุด ได้แก่ ชุดที่อนุญาตให้มีการล่าอาณานิคมของดินแดน ในขณะที่สิ่งมีชีวิตเซลล์เดียวส่วนใหญ่อาศัยอยู่ในสภาพแวดล้อมที่เป็นน้ำรูปแบบหลายเซลล์ได้จัดการเพื่อตั้งรกรากบนบกอากาศและมหาสมุทร

ความหลากหลาย

ผลที่ตามมาอย่างหนึ่งของการสร้างเซลล์มากกว่าหนึ่งเซลล์คือความเป็นไปได้ที่จะนำเสนอตัวเองใน "รูปแบบ" หรือสัณฐานวิทยาที่แตกต่างกัน ด้วยเหตุนี้ความหลากหลายของเซลล์จึงแปลเป็นสิ่งมีชีวิตอินทรีย์ที่หลากหลายมากขึ้น

ในสิ่งมีชีวิตกลุ่มนี้เราพบหลายล้านรูปแบบระบบอวัยวะเฉพาะและรูปแบบของพฤติกรรม ความหลากหลายที่กว้างขวางนี้เพิ่มประเภทของสภาพแวดล้อมที่สิ่งมีชีวิตสามารถใช้ประโยชน์ได้

ใช้กรณีของรพ. กลุ่มนี้นำเสนอรูปแบบที่หลากหลายอย่างท่วมท้นซึ่งได้จัดการเพื่อตั้งรกรากในทุกสภาพแวดล้อม

ลักษณะเฉพาะ

ด้วงเป็นสิ่งมีชีวิตที่มีเซลล์หลายล้านเซลล์ ที่มา: flickr.com

องค์กร

สิ่งมีชีวิตหลายเซลล์มีลักษณะสำคัญโดยการนำเสนอการจัดโครงสร้างตามลำดับชั้นขององค์ประกอบโครงสร้าง นอกจากนี้พวกเขายังมีพัฒนาการของตัวอ่อนวงจรชีวิตและกระบวนการทางสรีรวิทยาที่ซับซ้อน

ด้วยวิธีนี้สิ่งมีชีวิตนำเสนอระดับต่างๆขององค์กรซึ่งเมื่อขึ้นจากระดับหนึ่งไปอีกระดับหนึ่งเราพบว่ามีบางสิ่งที่แตกต่างกันในเชิงคุณภาพและมีคุณสมบัติที่ไม่มีอยู่ในระดับก่อนหน้า ระดับที่สูงขึ้นขององค์กรประกอบด้วยองค์กรที่ต่ำกว่าทั้งหมด ดังนั้นแต่ละระดับจึงเป็นส่วนประกอบของลำดับที่สูงขึ้น

ความแตกต่างของเซลล์

ประเภทของเซลล์ที่ประกอบขึ้นเป็นสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์นั้นแตกต่างกันเนื่องจากพวกมันสังเคราะห์และสะสม RNA และโมเลกุลโปรตีนประเภทต่างๆ

พวกเขาทำสิ่งนี้โดยไม่เปลี่ยนแปลงสารพันธุกรรมนั่นคือลำดับดีเอ็นเอ ไม่ว่าเซลล์ทั้งสองจะมีความแตกต่างกันอย่างไรในแต่ละเซลล์ก็มีดีเอ็นเอเหมือนกัน

ปรากฏการณ์นี้ได้รับการพิสูจน์แล้วจากการทดลองแบบคลาสสิกหลายชุดที่นิวเคลียสของเซลล์ที่พัฒนาเต็มที่ของกบถูกฉีดเข้าไปในไข่ซึ่งเป็นนิวเคลียสที่ถูกเอาออก นิวเคลียสใหม่สามารถชี้นำกระบวนการพัฒนาและผลลัพธ์ที่ได้คือลูกอ๊อดธรรมดา

การทดลองที่คล้ายคลึงกันได้ดำเนินการในสิ่งมีชีวิตในพืชและในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมซึ่งได้ข้อสรุปเดียวกัน

ตัวอย่างเช่นในมนุษย์เราพบเซลล์มากกว่า 200 ชนิดโดยมีลักษณะเฉพาะทั้งในด้านโครงสร้างหน้าที่และเมแทบอลิซึม เซลล์เหล่านี้ได้มาจากเซลล์เดียวหลังจากการปฏิสนธิ

การสร้างเนื้อเยื่อ

สิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ประกอบด้วยเซลล์ แต่สิ่งเหล่านี้ไม่ได้ถูกจัดกลุ่มแบบสุ่มเพื่อสร้างมวลที่เป็นเนื้อเดียวกัน ในทางตรงกันข้ามเซลล์มักจะมีความเชี่ยวชาญกล่าวคือเซลล์เหล่านี้ทำหน้าที่เฉพาะภายในสิ่งมีชีวิต

เซลล์ที่มีลักษณะคล้ายกันจะรวมกลุ่มกันในระดับที่สูงขึ้นของความซับซ้อนที่เรียกว่าเนื้อเยื่อ เซลล์ถูกจับเข้าด้วยกันโดยโปรตีนพิเศษและทางแยกของเซลล์ที่เชื่อมต่อระหว่างไซโตพลาสของเซลล์ข้างเคียง

เนื้อเยื่อในสัตว์

ในสัตว์ที่ซับซ้อนที่สุดเราพบชุดของเนื้อเยื่อที่จำแนกตามหน้าที่ของมันและลักษณะทางสัณฐานวิทยาของเซลล์ของส่วนประกอบใน: กล้ามเนื้อเยื่อบุผิวเนื้อเยื่อเกี่ยวพันหรือเกี่ยวพันและประสาท

เนื้อเยื่อของกล้ามเนื้อประกอบด้วยเซลล์หดตัวที่จัดการเปลี่ยนพลังงานเคมีเป็นพลังงานกลและเกี่ยวข้องกับฟังก์ชันการเคลื่อนไหว แบ่งออกเป็นกล้ามเนื้อโครงร่างเรียบและกล้ามเนื้อหัวใจ

เนื้อเยื่อบุผิวมีหน้าที่สร้างเยื่อบุของอวัยวะและโพรง นอกจากนี้ยังเป็นส่วนหนึ่งของเนื้อเยื่อของอวัยวะต่างๆ

เนื้อเยื่อเกี่ยวพันเป็นประเภทที่แตกต่างกันมากที่สุดและหน้าที่หลักของมันคือการทำงานร่วมกันของเนื้อเยื่อต่าง ๆ ที่ประกอบเป็นอวัยวะ

ในที่สุดเนื้อเยื่อประสาทมีหน้าที่รับรู้สิ่งเร้าภายในหรือภายนอกที่ร่างกายได้รับและแปลเป็นกระแสประสาท

Metazoans มักจะมีการจัดเรียงเนื้อเยื่อในลักษณะเดียวกัน อย่างไรก็ตามฟองน้ำทะเลหรือมีรูพรุนซึ่งถือว่าเป็นสัตว์หลายเซลล์ที่ง่ายที่สุดมีรูปแบบที่เฉพาะเจาะจงมาก

ร่างกายของฟองน้ำเป็นชุดของเซลล์ที่ฝังอยู่ในเมทริกซ์นอกเซลล์ การสนับสนุนมาจากชุดของ spicules และโปรตีนขนาดเล็ก (คล้ายเข็ม)

เนื้อเยื่อในพืช

ในพืชเซลล์จะถูกจัดกลุ่มเป็นเนื้อเยื่อที่ทำหน้าที่เฉพาะ พวกเขามีความผิดปกติที่มีเนื้อเยื่อเพียงชนิดเดียวที่เซลล์สามารถแบ่งตัวได้อย่างแข็งขันและนี่คือเนื้อเยื่อที่มีความยืดหยุ่น เนื้อเยื่อที่เหลือเรียกว่าตัวเต็มวัยและสูญเสียความสามารถในการแบ่งตัว

พวกเขาถูกจัดประเภทเป็นผ้าป้องกันซึ่งตามชื่อของพวกเขามีหน้าที่ในการปกป้องร่างกายจากการแห้งและจากการสึกหรอทางกลไกใด ๆ สิ่งนี้จัดเป็นเนื้อเยื่อชั้นนอกและเนื้อเยื่อชั้นนอก

เนื้อเยื่อพื้นฐานหรือเนื้อเยื่อประกอบเป็นส่วนใหญ่ของร่างกายของสิ่งมีชีวิตของพืชและเติมเต็มเนื้อเยื่อภายใน ในกลุ่มนี้เราพบพาเรนไคมาที่ดูดซึมซึ่งอุดมไปด้วยคลอโรพลาสต์ ไปยังเนื้อเยื่อสำรองตามแบบฉบับของผลไม้รากและลำต้นและการนำเกลือน้ำและน้ำนมที่ละเอียด

การสร้างอวัยวะ

ในระดับที่สูงขึ้นของความซับซ้อนเราพบอวัยวะ เนื้อเยื่ออย่างน้อยหนึ่งประเภทมีส่วนเกี่ยวข้องกับการก่อให้เกิดอวัยวะ ตัวอย่างเช่นหัวใจและตับของสัตว์ และใบและลำต้นของพืช

การฝึกอบรมระบบ

ในระดับถัดไปเรามีการจัดกลุ่มอวัยวะ โครงสร้างเหล่านี้ถูกจัดกลุ่มเป็นระบบเพื่อจัดระเบียบหน้าที่เฉพาะและทำงานในลักษณะที่ประสานกัน ในบรรดาระบบอวัยวะที่รู้จักกันดีเรามีระบบย่อยอาหารระบบประสาทและระบบไหลเวียนโลหิต

การก่อตัวของสิ่งมีชีวิต

ด้วยการจัดกลุ่มระบบอวัยวะเข้าด้วยกันเราจะได้สิ่งมีชีวิตที่ไม่ต่อเนื่องและเป็นอิสระ ชุดของอวัยวะสามารถทำหน้าที่สำคัญทั้งหมดการเจริญเติบโตและการพัฒนาเพื่อให้สิ่งมีชีวิตดำรงอยู่ได้

หน้าที่สำคัญ

หน้าที่สำคัญของสิ่งมีชีวิตอินทรีย์รวมถึงกระบวนการทางโภชนาการปฏิสัมพันธ์และการสืบพันธุ์ สิ่งมีชีวิตหลายเซลล์แสดงกระบวนการที่แตกต่างกันมากภายในหน้าที่สำคัญของพวกมัน

ในแง่ของโภชนาการเราสามารถแบ่งสิ่งมีชีวิตออกเป็น autotrophs และ heterotrophs พืชมีลักษณะเป็นออโตโทรฟิคเนื่องจากสามารถหาอาหารได้เองโดยการสังเคราะห์ด้วยแสง ในขณะเดียวกันสัตว์และเชื้อราก็ต้องได้รับอาหารอย่างแข็งขันดังนั้นพวกมันจึงเป็นเฮเทอโรโทรฟ

การสืบพันธุ์ยังมีความหลากหลายมาก ในพืชและสัตว์มีสายพันธุ์ที่สามารถสืบพันธุ์ในลักษณะทางเพศหรือทางเพศหรือนำเสนอทั้งรูปแบบการสืบพันธุ์

ตัวอย่าง

แมงกะพรุนพระจันทร์. (ออเรเลียออริต้า). ผู้แต่ง: Alasdair flickr.com/photos/csakkarin

สิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ที่โดดเด่นที่สุดคือพืชและสัตว์ สิ่งมีชีวิตใด ๆ ที่เราสังเกตด้วยตาเปล่า (โดยไม่ใช้กล้องจุลทรรศน์) เป็นสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์

สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมแมงกะพรุนทะเลแมลงต้นไม้ต้นกระบองเพชรล้วนเป็นตัวอย่างของสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์

ในกลุ่มของเห็ดยังมีหลายเซลล์เช่นเห็ดที่เรามักใช้ในครัว

อ้างอิง

Cooper, GM และ Hausman, RE (2004) เซลล์: วิธีการระดับโมเลกุล เมดิซินสกานาคลดา.
Furusawa, C. , & Kaneko, K. (2002). ต้นกำเนิดของสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์อันเป็นผลมาจากระบบพลวัตที่หลีกเลี่ยงไม่ได้ บันทึกทางกายวิภาค: สิ่งพิมพ์อย่างเป็นทางการของ American Association of Anatomists, 268 (3), 327-342
กิลเบิร์ตเอสเอฟ (2000). ชีววิทยาพัฒนาการ. Sinauer Associates
ไกเซอร์, D. (2001). การสร้างสิ่งมีชีวิตหลายเซลล์ การทบทวนพันธุศาสตร์ประจำปี, 35 (1), 103-123.
Lodish, H. , Berk, A. , Zipursky, SL, Matsudaira, P. , Baltimore, D. , & Darnell, J. (2013) อณูชีววิทยาของเซลล์. WH ฟรีแมน
Michod, RE, Viossat, Y. , Solari, CA, Hurand, M. , & Nedelcu, AM (2006) วิวัฒนาการในประวัติศาสตร์ชีวิตและต้นกำเนิดของเซลล์หลายเซลล์ วารสารชีววิทยาเชิงทฤษฎี, 239 (2), 257-272.
Rosslenbroich, B. (2014). เกี่ยวกับต้นกำเนิดของเอกราช: มุมมองใหม่ของการเปลี่ยนแปลงครั้งสำคัญในวิวัฒนาการ Springer Science & Business Media

สิ่งมีชีวิตหลายเซลล์: ลักษณะหน้าที่และตัวอย่าง - ชีววิทยา - 2026