Rozmnażanie bezkręgowców w odniesieniu do warunków egzystencji
Rozmnażanie organizmów żywych jest moim zdaniem najważniejszym procesem podtrzymujący istnienie owych form na naszym globie. Różnorodne czynniki egzo- i endogenne spowodowały powstanie różnych odmian rozmnażania
W sposób najprostszy można to przedstawić na podstawie wykresu:
ROZMNAŻANIE
BEZ UDZIAŁU GAMET PŁCIOWE
BEZPŁCIOWE WEGETATYWNE -izogamia
-anizogamia
- Zarodniki - fragmentacja plechy
- podział poprzeczny - rozpad koloni
- podział podłużny - poliembronia
- amitoza - urwistki, rozmnóżki
Rozmnażanie, a raczej rozwój możemy podzielić również na dwa bardzo istotne elementy:
ROZWÓJ
PROSTY ZŁOŻONY
Zygota Zygota
| |
zarodek zarodek
| |
imago larwa
imago stadium ulegające metamorfizie imago
przeobrażenie przeobrażenie
niezupełne zupełne
.
U zwierząt bardziej prymitywnych możemy zauważyć rozwój prosty to znaczy po zapłodnieniu powstaje zygota, następnie zarodek, a w konsekwencji postać dorosła podobna do osobnika macierzystego. Rozwój złożony zaczyna się od obleńców. Przechodzą one lnienia i przeobrażenia co w konsekwencji komplikuje rozwój ale sprawia , że rozmnażanie zaczyna ewoluować w sposób widoczny.
Rozwój możemy podzielić jeszcze dwojako:
ROZWÓJ
MOZAIKOWY REGULACYJNY
| |
zarodki nie kompletne zarodki normalnie rozwinięte
Jednym z najistotniejszych zagadnień z embriologii jest określenie, kiedy ustalają się losy komór. U nielicznych grup zwierząt (osłonice) losy komórek są określone od samego początku rozwoju zapłodnionego jaja. W tym przypadku zygota jest rodzajem mozaiki – skłąda się z rejonów o z góry określonym losie.
U większości zwierząt losy blastomerów ustalają się stopniowa w czasie rozwoju i różnym czasie od zapłodnienia.
Referat mój zacznę od omawiania grupy najprymitywniejszej mianowicie od pierwotniaków
Pierwotniaki jako najprymitywniejsze bezkręgowce nie potrzebują skomplikowanego systemu rozwoju, gdyż małe rozmiary ciała w prawie 100 % przypadków składających się z 1 komórki. Pierwotniaki opanowały do perfekcji podziały poprzeczne które ze względu na intensywność pozwoliły im w dużym stopniu zasiedlić większość kuli ziemskiej.
Myślę, że najważniejszym pierwotniakiem jest pantofelek / typ: Orzęski / i na tym przykładzie omówię rozwój pierwotniaka.
Pantofelek rozmnaża się poprzez podział poprzeczny, podczas którego Mikronukleus dzieli się mitotycznie, zaś Makronukleus amitotycznie /bez wykształcanie się chromosomów/. Ponieważ Mikronukleus jest „archiwum”, które zachowuje dziedziczną ciągłość gatunku, podział, jego musi odbyć się z mitotyczną precyzją. W roboczym Makronukleusie, przy poliidalnej ilości DNA, różnica o parę kawałków chromosomów w jedną lub w druga stronę nie odgrywa większej roli. Wystarczy, że zostaną rozdzielone mniej więcej po połowie.
U orzęsków dochodzi również do procesu płciowego, który zdumniewiająco przypomina zapłodnienie krzyżowe zwierząt – obojniaków. Orzęski sklejają się po dwa. W każdym mikronukleus przechodzi mejozę i inne złożone przemiany, w których wyniku powstają dwa jądra haploidalne.
Jedno z nich jest nie ruchome podobnie jak komórka jajowa. Drugie zaś zachowuje się jako plemnik, wędruje od ciała partnera i tam łączy się z jego jądrem nieruchomym. Ponieważ proces zachodzi równocześnie w obu orzęskach, po zapłodnieniu każdy z nich ma jedno jądro diploidalne ale już ze zmienionym garniturem genów, gdyż połowa pochodzi od partnera.
Pantofelek przechodzi jak na swoje prymitywne rozmiary bardzo złożone przemiany, ale nie należy zapomnieć iż owy typ rozmnażania występuje tylko u orzęsków, a u pozostałych pierwotniaków występuje zwykły podział komórki.
Kolejną fascynująca grupą zwierząt są gąbki Owe organizmy pełnią osiadły tryb życia. Budowy nie mają złożonej co w konsekwencji nasuwało by wniosek iż gąbki są to organizmy o bardzo prymitywnej metodzie rozmnażania. Jednak taką hipotezę można uznać za niesłuszną przedstawiając larwę gąbek (powstałą w wyniku płciowego) parenchymule która wykazuje szereg podobieństw do planuli jamochłonów. Mimo prymitywnej budowy gąbki wykształciły bardzo zaawansowaną metodę rozmnażania, po którą sięgnęły następne gromady bezkręgowców.
Wnioski, które wyciągnęłem podczas opisu gąbek można wykorzystać przy omawianiu jamochłonów. Są to zwierzęta dwuwarstwowe endo i ektodermalne, żyjące wyłącznie w środowisku wodnym. Stopień złożoności budowy ciała jamochłonów stoi na bardzo wysokim poziomie w porównaniu do zwierząt już omówionych. U jamochłonów pojawia się jako pierwsza w królestwie zwierząt przemiana pokoleń nazywana u tych zwierząt metagenezą. Dla wyjaśnienia dodam iż przemiana pokoleń jest to występowanie na przemienne pokoleń rozmnażających się płciowo (meduza) oraz bezpłciowo (polip). Komórki rozrodcze rozwijają się z komórek interstycjalnych. Rozwój jamochłonów omówię na przykładzie chełbi bałtyckiej:.
Dorosła meduza tworzy komórkę plemnikową oraz jajową. Po zapłodnieniu tworzy się orzęsiona larwa planulla a z niej polip który następnie strobilizując wytwarza pokolenie płciowe meduz. Warty zauważenia jest fakt iż nasza stułbia rozmnaża się bezpłciowo poprzez pączkowanie.
U jamochłonów możemy zauważyć już pewne posunięcie ewolucyjne sposobu rozmnażania. Zaczyna zanikać powoli forma bezpłciowa, a zaczyna dominować forma płciowa.
Bardzo ważną cechą warunkującą sposób rozmnażania jest tryb życia. U płazińców większość przedstawicieli jest pasożytami i ich sposoby rozrodu będą nastawione na jak największą ilość osobników nowych powstających po aktach rozrodu.
Część obleńców ma swój cykl rozwojowy związany z wodą. Przykładem takiego zwierzęcia jest fasciola hepatica. Jest ona pasożytem dróg żółciowych ssaków roślinożernych. Człowiek jest zarażany rzadko i przeważnie jako żywiciel przygodni. Fasciola hepatica jest hermafrodontem i do rozmnażanie nie potrzebne są dwa osobniki. Cykl rozwojowy przedstawia się następująco:
Ssak roślinożerny
|
|
jajo
cykl w wodzie |
mirracidium – larwa orzęsiona (dziwadełko)
|
sporocysta
cykl w żywicielu pośrednim |
/błotniarka stawowa/ |
partenogeneza redia ------- kolejne redie
|
pływające w wodzie cerkarie
|
przedostają się do żywiciela metacerkarie
ostatecznego /ssak np. sarna, człowiek/
Omawiając cykl rozwojowy Fasciola Hepatica należy wyjaśnić pojęcia takie jak:
Partenogeneza – cykl rozwojowy bez zapłodnieniowy
Hermafrodontyzm = obojnactwo
Żywiciel pośredni – organizm w którym rozwijają się stadia larwalne danego pasożyta
Żywiciel ostateczny – organizm w którym pasożyt odbywa końcowy etap rozwoju związany z
rozrodem płciowym.
Przykładem przywry której cykl rozrodowy nie jest związany z wodą jest Dicrocoelium dendriticum. Różnica w rozwoju jest taka iż żywiciel pośredni jest ślimakiem lądowym.
Dymorfizm płciowy u płazińców występuje u pasożytów z rodziny Schistosoma.
Cykl rozwojowy jest związany z wodą i choroba którą wywołuje przyrwa krwi bilcharcjoza jest niebezpieczna dla człowieka gdyż cerkarie potrafią mechanicznie pokonywać powłokę skórną naszego ciała.
Druga grupą płazińców która należy wymienić i omówić są tasiemce. Zwierzęta te są idealnymi pasożytami, bez układu pokarmowego, metabolizm zatruwający ciało gospodarza i duża liczba potomków powoduje iż właśnie one są jednymi z najniebezpieczniejszych pasożytów na ziemi.
Tasiemce są hermafrodontami, rozmnażają się płciowo i często potrzebują zmiany żywiciela aby dokonać procesu rozrodczego. Cykl rozwojowy tych zwierząt omówię na przykładach:
Echinococcus granulosus, Taeniarhynchus saginatus, Taenia solium)
Echinococcus granulosus:
Dojrzały osobnik mierzy zaledwie 5 mm długości i pasożytuje w jelicie cienkim drapieżników (np. psa, kota, lisa czy wilka). Dojrzałe człony usuwane są zewnątrz i mogą samodzielnie pełzać w okolicy odbytu żywiciela ostatecznego, uwalniając jaja. Po dostaniu się jaj do żołądka, przebija jego ścianę i dostaje się do krwiobiegu a następnie osadza się w miejscach dobrze ukrwionych np. mózg, wątroba. Tam rośnie pęcherz w którym rozwija się wiele główek ( przykład rozwoju na poziomie zarodkowym poliembrionii), prowadząc do śmierci.
Taeniarhynchus saginatus:
Żywicielem pośrednim jest bydło, które zaraża zjadają trawę zanieczyszczoną odchodami człowieka. W żołądku przeżuwacza z jaja wydostaje się onkosfera. Przebija ona ściany jelita i z prądem krwi wędruje do mięśni. Ssaki zjadający zarażone mięso wołowe mogą ulec zarażeniu. Dojrzałe człony potrafią samodzielnie wypełzać przez odbyt i gdy te dostaną się na roślinę i zostaną zjedzone przez bydło sytuacja się powtarza.
Jajo
|
żywiciel pośredni onkosfera
|
wągier
|
żywiciel ostateczny postać dojrzała
Taenia solium:
Jest wąsko wyspecjalizowanym pasożytem człowieka. Dojrzałe proglotydy są mechanicznie wydalanie z kałem. Pasożytuje w jelicie cienkim człowieka. Żywicielem pośrednim z regóły jest świnia. Jeśli połknie ona dojrzałe jaja to uwalniane w jej jelicie onkosfery przebijają się do krwi. Larwy wędrują po całym krwiobiegu – osadzają się w dobrze ukrwionych miejscach jak oko, pęcherzyki płucne, serce. Człowiek może stać się żywicielem przygodnim dla tego gatunku.
Płazińce rozmnażają się w sposób podobny, jednak uwarunkowany od swojego środowiska życia. Generalnie grupa następująca po płazińcach obleńce w nie wielkim stopniu zmieniły metodę rozwoju. Obleńce to w przeważającej części pasożyty więc cykl rozwoju jest podobny do płazińców.
Wrotki są grupą obleńców znacznie różniącą się od dotychczas omówionych przeze mnie zwierząt. Większość wrotków to diploidalne samice, które rozmnażają się partenogenetycznie. U niektórych gatunków wcale nie ma samców, u innych występuje specyficzna przemiana pokoleń zwana heterogonią. Polega ona ogólnie na tym, że co jakiś czas z haploidalnych jaj lęgną się samce. Ich plemniki zapładniają komórki jajowe z których lęgną się diploidalne samice.
Nicienie:
Większość obleńców, inaczej niż płazińce jest rozdzielnopłciowa, Do tego u części gatunków zaznacza się wyraźny dymorfizm płciowy. Układ rozrodczy nicieni ma budowę nitkowatą. U samic rozpoczyna go nieparzysty otwór rozrodczy położony po brzusznej stronie ciała.
Większość nicienie jest jajorodna. Tylko nieliczne są jajożyworodne (włośień spiralny).
W cyklu rozwojowym występują larwy, które przypominają osobniki dorosłe. Wzrostowi towarzyszy zjawisko lnienia. Ciekawe jest to, że u nicieni rzadko występuje przemiana pokoleń.
Warto dodać iż Trichinella spiralis jest pasożytem poliksenicznym tj. żywicielem mogą być dla niego różne gatunki zwierząt.
Kolejną grupą zwierząt którą zamierzam omówić są pierścienice. Grupa ta posiada wykształconą wtórną jamę ciała, parapodia (pranóżą), posiadają wyrostek skrzelowy osadzony na parapodiach. Pierścienice są już organizmami o dużym stopniu skomplikowania
Budowy wewnętrznej. Pojawia się zamknięty obieg krwi. Zgodnie z ewolucją to i również układ rozrodczy musiał ulec temu procesowi.
Wieloszczety
Są to organizmy rozdzielnopłciowe o prostej budowie układu rozrodczego ( jednak w porównaniu z typami poprzednimi jest on skomplikowany). Dymorfizm płciowy zaznaczony jest słabo. Gonady występują w nielicznych segmentach. Komórki jajowe wydostają się na zewnątrz poprzez nefridia. Zapłodnienie jest zewnętrzne. Bruzdkowanie jest całkowite, spiralne. Rozwój zarodkowy prowadzi do powstania larwy trochofory. Larwa to posiada prosty układ nerwowy .Rozwój złożony.
Skąposzczety:
Układ rozrodczy jest obojnaczy i w kontraście z prostą budową zewnętrzną, dość skomplikowany. Większość tych komplikacji służy zapłodnieniu krzyżowemu w środowisku, w którym plemniki nie mogą pływać, jak w morzu. Rozwój jest prosty.
Z ciekawą formą rozmnażania możemy się spotkać u stawonogów a konkretniej u owadów.
W ich rozrodzie spotykamy wiele zjawisk nadzwyczaj interesujących. Mszyce mają cykl rozwojowy z przemianą pokoleń, kilka pokoleń samic dzieworodnych i pokolenie złożone z samców i samic. Znowu możemy zauważyć zjawisko heterogonii .
U pszczół z jaj zapłodnionych wyrastają samice, a z nie zapłodnionych dzieworodnie rozwijają się samce. Cały samiec jest więc haploidem. Dojrzała rozwinięta płciowo samica pszczoły odbywa kopulację raz w życiu, podczas lotu godowego, żyje zaś i składa jaja przez 5 – 6 lat. W tym czasie ona przechowuje żywe plemniki w odpowiednim zbiorniku i dowolnie reguluje płeć potomstwa.
Różnorodność form rozmnażania bezkręgowców wyczerpują się na owadach. Pozostałe bezkręgowce nie wprowadzają nowych rzeczy do cyklu rozmnażania. Sposób rozmnażania z całą pewnością zależy od sposobu życia i środowiska życia. Organizmy mniej usystematyzowane rozmnażają się bezpłciowo ze względu na małe rozmiary organizmów, przeważnie jedna komórka, a płciowo rozmnażają się gatunki które mają w swojej budowie odpowiednią ilość cech: (wielkość organizmu, stopień złożoności) by owe rozmnażanie wyszło im na dobre.
opr. Dr hab.nauk biologicznych Adam Niedzieliński