TÖBBSEJTŰ ÁLLATOK SZIVACSOK Szerkesztette Vizkievicz András
Vizsgakövetelmények Ismerje a szivacsok testfelépítésének főbb jellemzőit, hozza kapcsolatba különböző sejtjeik funkcióival. Ismerje fel és elemezze a testfelépítés, az életműködések (kültakaró, mozgás, táplálkozás, légzés, anyagszállítás, szaporodás, érzékelés) és a környezet kapcsolatát az alábbi állatcsoportok példáján: szivacsok laposférgek gyűrűsférgek rovarok csigák a gerincesek nagy csoportjai (csontos halak, kétéltűek, hüllők, madarak, emlősök). Ismerje és elemezze a felsorolt állatcsoportok testfelépítésének és életműködéseinek említett kategóriáiban megjelenő evolúciós újításokat. Jellemezze önállóan csoportjellemzők alapján a fenti csoportokat. 1
Többsejtű állatok Szerk.: Vizkievicz András Az első többsejtű állatok megkövült maradványai kb. 600 millió évesek. A törzsfejlődés folyamatának rekonstruálásához Ernst Haeckel a XX. század elején megfogalmazott ma már nagyrészt vitatott - biogenetikai alaptörvénye nyújt segítséget, mi szerint, az állatok embrionális fejlődésük során megismétlik az evolúció fontosabb lépéseit. Mivel ma az embrionális fejlődés kezdeti stádiumait jól ismerjük, így ezekből visszakövetkeztethetünk a többsejtűség kialakulásának folyamatára. 1. Az embrionális fejlődés a megtermékenyített petesejttel a zigótával veszi kezdetét. 2. A zigóta kialakulása után röviddel sokszoros osztódásba kezd, minek eredményeképpen egy külsőben szederre emlékeztető sejthalmaz jön létre. A képződmény neve formájára utalva szedercsíra, a fejlődés első állomását szedercsíra stádiumnak nevezzük. 3. Ezek után a szedercsíra belső sejtjei felszívódnak, így egy belül üreges képződmény a hólyagcsíra alakul ki. A fejlődés második állapotát hólyagcsíra stádiumnak nevezzük. 4. A következőkben a hólyagcsíra egy ponton betűrődik, aminek eredményeképpen egy kehelyre emlékeztető szerkezet a bélcsíra jön létre, s ezt bélcsíra állapotnak nevezzük. A bélcsíra fala kétrétegű, a külső sejtréteget külső csíralemeznek vagy ektodermának, a belső réteget belső csíralemeznek vagy endodermának nevezzük. A két sejtréteg nem simul össze, így köztük üreg található, melyet őstestüregnek nevezünk. A bélcsíra nyílását ősszájnak, üregét ősbélüregnek nevezzük. A később megjelenő középső csíralemezzel, a mezodermával együtt a három csíralemez megjelenése igen fontos lépés, mivel belőlük különböző szövetek, szervek alakulnak ki. Azokat az állatokat, melyeknél a szájnyílás az embrionális ősszájból alakul ki, ősszájú állatoknak nevezzük. Ide tartoznak: lapos-, fonal-, gyűrűsférgek, ízeltlábúak, puhatestűek. A fentiek ismeretében, a biogenetikai alaptörvény értelmében az ősi állati (heterotróf eukarióta) egysejtűek először laza sejttársulást (szedercsíra), később pedig gömbszerű telepeket hoztak létre (hólyagcsíra). Majd ezt követően, ez a belül üreges, szabadon úszó képződmény megtapadt a tenger fenéken, s csúszó életmódra tért át. Mivel táplálékát az aljzatról szerezte be, teste egy ponton betűrődött, s így kialakult a szájnyílás, mely egy primitív bélüregbe vezetett (bélcsíra). 2
A többsejtű állatokat a következők szerint csoportosítjuk tovább: ÁLSZÖVETESEK alországa Szivacsok törzse SUGARAS SZIMMETRIÁJÚAK tagozata Csalánozók törzse TÖBBSEJTŰ ÁLLATOK országa SZÖVETESEK alországa Ős-testüregesek altagozata KÉTOLDALI SZIMMETRIÁJÚAK tagozata Valódi testüregesek altagozata Hármas testüregűek altagozata Laposférgek törzse Fonálférgek törzse Puhatestűek törzse Gyűrűsférgek törzse Ízeltlábúak törzse Újszájúak: Tüskésbőrűek törzse Gerinchúrosok törzse Előgerinchúrosok altörzse Fejgerinchúrosok altörzse Gerincesek altörzse Álszövetes állatok alországa Az ide tartozó élőlények közös sajátsága, hogy valódi szöveteik nincsenek, a sejtek még nagymértékben megőrizték önállóságukat, átalakuló képességüket, kevéssé specializáltak. Testük felépítésében résztvevő különböző sejtrétegeket az előbbiek figyelembe vételével csupán álszövetnek tekintjük. Az alországba csak egyetlen törzs, a szivacsok törzse tartozik. A szivacsok törzse A ma élő szivacsok testének felépítése nagymértékben hasonló, így a törzset példaállat kiválasztása nélkül egységesen jellemezzük. Előfordulás A szivacsok nagyrészt tengeriek, ritkán édesvíziek (2 százalék). Elsősorban a sekélyebb part menti vizeket kedvelik (10-15 m), de ismertek 6000 méteren élő fajok is. A szivacsok mindig valamilyen felülethez tapadnak, ami lehet az aljzat, de lehet akármilyen mesterséges építmény is. Szerveződés Eukarióta, többsejtű, álszövetes, főleg telepes állatok (mint egyedek igen ritkán fordulnak elő), Méret A szivacsok egyedei nem túl nagyok, ugyanakkor telepeik elérhetik a méteres nagyságrendet is. Alak, felépítésük külső jellemzői Az egyedek alakja leginkább egy kehelyhez hasonlítható, a belőlük felépülő telepek viszont változatos alakúak. 3
Az egyedek felépítése Az állatot kívülről a vékony testfal határolja, amely egy üreget, az ún. űrbelet veszi körül. A testfalon rengeteg apró és egy nagyobb nyílás található, melyeken keresztül az űrbél közlekedik a külvilággal. A kisebb nyílásokat bevezető nyílásoknak (pórusok) nevezzük, mivel a víz ezeken keresztül jut be az űrbélbe, a nagyobb nyílást kivezető nyílásnak nevezzük, mivel a beáramlott víz ezen keresztül távozik onnan. A szivacsok testfala 3 rétegből épül fel. A külső rétegben lapos fedősejtek találhatók, melyek feladata az állat elhatárolása a környezettől, a védelmem. A belső réteg az űrbelet határolja, s az egysejtűeknél már megismert galléros ostoros sejtek építik fel. A galléros ostoros sejtek, egyrészt ostoruk csapkodásával vízáramot keltve biztosítják, hogy az űrbél és a környezet között cserélődjön a víz, másrészt az állaton átszűrődő vízből felveszik a táplálékot, és megkezdik annak emésztését. A középső réteg egy kocsonyás lemez, melyben többféle, különböző működéseket végző sejttípus található. A vándorsejtek állábas mozgásra képesek, a galléros ostoros sejtek által felvett táplálék emésztését, szállítását végzik. A váztűképző sejtek a szivacstest szilárdságát adó vázelemeket állítják elő. A váztűk anyaga szerint a szivacsok 3 csoportját lehet megkülönböztetni. A kovaszivacsokban a vázelemek anyaga szilícium-dioxid, azaz kova, a mészszivacsokban kalcium-karbonát, azaz mész, s a szivacsok harmadik csoportjában, a szaruszivacsokban egy jódtartalmú fehérje a spongin található meg. 4
A fenti vázelemek igen változatos felépítésűek (szimmetriájúak), s egymáshoz kapcsolódva egy bonyolult vázrendszert képezve biztosítják a szivacstest alakállandóságát. Az ún. őssejtek megőrizték átalakuló képességüket, bármilyen sejtté képesek fejlődni, a szivacsok nagymértékű regenerációjáért, és ivartalan szaporodásáért ezek felelősek. Végül, a középső rétegben helyezkednek el az ivaros szaporodásért felelős ivarsejtek, és a környezet bizonyos ingereit felvevő idegsejtek (mechanikai, fényingerekre a kivezető nyílás átmérőjét képesek változtatni). Az egyes életműködések Táplálkozás A szivacs táplálékát elsősorban egysejtűek, baktériumok, esetleg szerves törmelék képezi, melyeket a testén átszűrődő tengervízből a galléros-ostoros sejtek vesznek fel. A táplálék beleragad a sejteket borító nyálkarétegbe, majd bekebelezve megkezdődik az emésztés. Az emésztésnek ezt a formáját, amikor a folyamat teljesen a sejteken belül megy végbe, sejten belüli emésztésnek nevezzük. A félig megemésztett tápanyagot a vándorsejtek veszik át, melyek befejezik az emésztést és biztosítják az anyagszállítást. https://drive.google.com/file/d/0b15kjwya2umfvfhhmf9jwkljvzq/view Légzés A szivacsoknak külön légzőszervük nincs, a szükséges oxigént a testüket körülvevő, ill. az átáramló vízből veszik fel az egész testfelületükön keresztül diffúzióval (diffúz légzés). Keringés, anyagszállítás Keringési rendszerük nincs, az anyagszállítás feladatát a vándorsejtek végzik el. Kiválasztás Kiválasztó szervük nincs, a salakanyagok eltávolítását a vándorsejtek és a galléros-ostoros sejtek látják el. Mozgás A szivacsok sem helyzet-, sem helyváltoztató mozgásra nem képesek. 5
Szaporodás A szivacsok mind ivartalanul mind ivarosan képesek szaporodni. Ivartalan szaporodásuk lehet bimbózás (sarjadzás), mikor a test valamelyik pontján az ott levő őssejtekből kiindulva egy új szivacssarj keletkezik, a folyamat telepképződéshez vezet. Édesvízi fajoknál - így hazai fajainknál is - ismert jelenség a gyöngysarj képzés. Ennek lényege, hogy a kedvezőtlen időszak közeledtével, pl. ősszel a középső rétegben kis gömbölyded képződmények, ún. gyöngysarjak keletkeznek. A gyöngysarjak lényegében egy ellenálló tokkal körülvett őssejtek halmaza. Ősszel a szivacstest szétesik, a gyöngysarjak kiszabadulnak, a vízáramlás messzire elsodorja őket, majd egy alkalmas helyen megtapadva átvészelik a telet. Tavasszal a gyöngysarj fala felreped, az őssejtek kiszabadulva osztódással létre hoznak egy új szivacsegyedet. Az ivaros szaporodás során az őssejtekből meiózissal ivarsejtek keletkeznek melyek egyesülésével új egyed jön létre. A szivacsok lehetnek váltivarúak vagy hímnősek. A hímivarsejtek nagy mennyiségben keletkeznek, elhagyják az állat testét és a vízárammal egy petesejtet tartalmazó egyed testének belsejébe kerülnek, ahol megtörténik a megtermékenyítés. A zigóta osztódásba kezd, majd egy hólyagszerű ún. csillós lárva keletkezik, amely elhagyja az anyaállatot, néhány napig sodródik, aztán megtapadva, nyílásokat kialakítva új szivacs egyed jön létre. Fejlődésük közvetett. Származás A belső sejtréteget tekintve igen valószínű, hogy a szivacsok az ősi galléros-ostoros sejtektől származnak. Első képviselőik kb. kb. 550-580 millió éve jelentek meg. A szivacsok nem fejlődtek tovább, így a fejlettebb állatok evolúciójában nem játszottak szerepet, kialakulásuk zsákutcának tekinthető. Jelentőség Nagy jelentőségük van a természetes vizek tisztulási folyamataiban, mivel, mint láttuk a körülöttük levő vizet folyamatosan átszűrik, kivonva belőle a különböző mikroorganizmusokat, bomló szerves anyagot. A szaruszivacsok porát magas jód tartalmuk miatt régen az ételhez keverték, s ezzel bizonyos betegségeket pl. strúmát gyógyítottak. Egyes szaruszivacsokat már az ókortól tisztálkodásra használták. https://drive.google.com/file/d/0b15kjwya2umfek1rc2ftefrbync/view?usp=sharing 6
Rendszerük Ma a tudomány kb. 5000 szivacsfajt ismer. Rendszerezésük a váztűk anyaga és szimmetriája alapján történik. Hazánkban a tavi szivacs fordul elő. Tavi szivacs Tavi szivacs telepei a Balatonban. A kő oldalára nőtt telepben szimbionta zöldmoszatok élnek. A jobb oldali kis képen a nyíl gyöngysarjakra mutat. Forrás: ELTE A filogenetikus rendszertan vagy fejlődéstörténeti rendszertan a rendszerezés alapjának a törzsfejlődés során kialakult rokonsági kapcsolatokat tekinti. A legutóbbi időkig a morfológiai, azaz alaktani vizsgálatok és összehasonlítások adták a rokonságvizsgálatok legnagyobb részét. Minél jobban hasonlít két állat felépítése egymáshoz nyilvánvalóan annál közelebbi rokonságban vannak. Újabban az élőlények örökítőanyagának DNS nukleotidsorrendjének -, ill. egyéb biokémiai jellegzetességének az összehasonlításával próbálják meghatározni a rokonsági viszonyokat. A modern eljárások alaposan átrajzolják az élőlények törzsfáját. Például a "hagyományos", paleoantropológiai leleteken alapuló szemlélet néhány évtizeddel ezelőtt az ember elválását az emberszabású majmoktól 20-25 millió évvel ezelőttire tette. A molekuláris adatok alapján azonban erre mindössze 5-7 millió év adódott. A hagyományos rendszertan szerint a vízilovak a párosujjú patások rendjébe tartoznak, legközelebbi rokonaik a disznófélék. A molekuláris adatok szerint a víziló a cetfélék rokona, azokhoz közelebb áll, mint a disznókhoz. 2005-ben olyan fosszilis leletek kerültek elő, amelyek egyértelműen alátámasztják ezt a besorolást, azaz a vízilófélék cetszerű ősöktől való származását. A korábbi rendszerekben a fókafélék külön rendet alkottak, azonban a genetikai vizsgálatok alapján a fókák a ragadozók rendjének, a kutyaalkatúak alrendjének egyik öregcsaládját képezik, azaz a kutyákkal igen közeli rokonságban állnak. 7