В первом приближении многоклеточных (Metazoa) можно определить как животных, тело которых слагается из множества клеток и межклеточного вещества. Однако этот признак сам по себе недостаточен для установления принадлежности животного к многоклеточным. Так, из большого количества клеток могут слагаться колонии простейших, однако их никто и никогда не относил кMetazoa. Наиболее существенным признаком многоклеточного животного являетсядифференциация клеток по строению и их специализация по выполняемым функциям . В отличие отMetazoa, клетки, составляющие колонии простейших, более или менее одинаковы. Исключение составляют лишь половые клетки, а также сравнительно нечастые случаи морфологического и анатомического градиента, когда размеры клеток в колонии и уровень развития их отдельных структур постепенно изменяются в определенном направлении.

Клетки Metazoa– эточасти более сложного организма, или организма высшего порядка. Будучичастями целого , они в значительной мере утратили свою самостоятельность (индивидуальность) и не могут реализовывать полного набора жизненных функций. Поэтому каждая клетка многоклеточного животного в своем существовании нуждается в дополнении ее функций другими, отличными от нее клетками. Но, с другой стороны, каждая клетка многоклеточного животного обязана обеспечить существование тех клеток, от которых она зависит, то есть, в свою очередь, компенсировать неполноту их функций. Таким образом, сущность многоклеточного организма можно выразить двумя словами:специализация и кооперация .

Эту же сущность в свое время (1855 г.) исключительно метко выразил немецкий ученый Рудольф Вирхов, определив многоклеточный организм как государство клеток . Да и в научном названии многоклеточных животных –Metazoa– звучит та же тема. Лексическое значение приставкиMeta - по латыни может быть передано русской приставкойнад -, аMetazoa , в несколько вольном переводе, русским выражением «надклеточный организм». Другими словами,Metazoa– это организм высшего порядка, уровня которого колониальные простейшие не достигают.

Необходимо заметить, что по степени интеграции клеток в единое целое Metazoaдалеко не равноценны. По этому признаку всех многоклеточных принято разделять на две неравные группы, каждой из которых целесообразно придавать ранг подцарства. Первая группа – первичные многоклеточные, илиPrometazoa, – стоят на дотканевом уровне организации. Их тело, как и подобает многоклеточным, слагается из многих специализированных клеток, но эти клетки не интегрированы в ткани. В силу данного обстоятельства, целостность организмовPrometazoaсравнительно невелика, а слагающие их клетки сохраняют известную степень самостоятельности. Так, если протереть тело губки через сито, то получившаяся кашица – то есть клеточная суспензия, достаточно быстро организуется в новую губку, а небольшие кусочки губки дают начало новому организму.

Вторая группа – животные подцарства Eumetazoa(истинные многоклеточные) – характеризуютсятканевым строением . Данное обстоятельство послужило некоторым ученым поводом называть этих животных не столько многоклеточными, сколькомноготканевыми (терминмноготканевое животное предложил Дж. Корлисс в 1983 году), что, с формальных позиций, едва ли верно, ибо среди них есть существа, имеющие только одну-единственную ткань – эктодерму (что, согласитесь, не очень много). КлеткиEumetazoaпрочно соединяются друг с другом посредством специальных молекул адгезии (молекулярная сшивка), плазмодесм (цитоплазматических мостиков, имеющих вид плотных белковых тяжей) и десмодесм (клеточных выростов особой конфигурации, образующих соединения типа фигурной тротуарной плитки или детских паззлов). В результате, клеткиEumetazoaимеют строго определенное (фиксированное) положение, которое не могут изменять по своей воле.

Следует сказать, что существуют известные причины выделять еще и третью группу Metazoa, а именномногоклеточных животных с полифункциональными тканями . К их числу относятся кишечнополостные и гребневики, тела которых слагаются из своеобразных «тканей», не удовлетворяющих классическому определению ткани. Если вспомнить дефиницию понятия «ткань» из школьного учебника по общей биологии, то на память приходит выражение в духе: «ткань – это совокупность клеток, сходных по строению и выполняющих одинаковые функции». Ткани кишечнополостных и гребневиков этой дефиниции не удовлетворяют в принципе: они состоят изразнородных клеток (эпителиально-мышечных, стрекающих, нервных и т.д.), выполняющихразличные функции . В противоположность животным сосмешанными , илиполифункциональными тканями , все прочиеEumetazoaимеют не столько тканевое, сколькоорганное строение, т.е. слагаются из определенного набораорганов , состоящих из тканей в их классическом понимании.

Помимо специализации клеток и их кооперации в рамках организма высшего порядка, многоклеточные характеризуются специфическим ходом индивидуального развития (онтогенеза). Онтогенез многоклеточных включает в себя дробление яйца (гомолог палинтомии простейших), последующую дифференциацию клеток на первичные клеточные пласты (зародышевые листки) и зачатки органов (Eumetazoas.str.), сопровождающуюся сложным перемещением клеточных масс. У простейших, как уже говорилось, онтогенез тоже имеет место, но, естественно, не выходит за пределы одноклеточной организации.

Характерными признаками любого многоклеточного организма (в том числе и животного) являются качественные отличия групп клеток, слагающих тело, их дифференцировка и объединение в ткани и органы, выполняющие различные функции в целостном организме. В многоклеточных организмах происходит постоянное обновление клеток: одни из них отмирают, а другие вновь образуются путем деления. Индивидуальное развитие (онтогенез) многоклеточных начинается в большинстве случаев (исключая вегетативное размножение) с деления одной клетки ( или споры). По принципу организации тела многоклеточных разделяют на две группы: а) лучистых, или двухслойных б) билатеральных (двустороннесимметричных), или трехслойных. Лучистые характеризуется наличием нескольких плоскостей симметрии и радиальным расположением органов вокруг главной оси тела. Кроме того, при их онтогенезе (процессе индивидуального развития) образуются только два зародышевых листка - эктодерма и энтодерма. К лучистым относится тип Кишечнополостные. Двустороннесимметричные, к которым принадлежит большинство животных, обладают одной плоскостью симметрии, по обе стороны которой располагаются в парном числе различные органы. Кроме экто- и эндодермы, у них образуется третий зародышевый листок (мезодерма), за счет которого в онтогенезе развивается значительная часть внутренних органов. Иногда двусторонняя симметрия может нарушаться, и животные становятся асимметричными (брюхоногие моллюски) или радиальными (иглокожие). Однако все эти изменения симметрии носят вторичный характер и развиваются на основе первоначальной двусторонней симметрии. Существует несколько гипотез происхождения многоклеточных. 1. Теория гастреи. Э.Геккель (1834-1919) предположил, что предковой формой многоклеточных были похожие на вольвокс колониальные простейшие, которые образовывали однослойную сферическую колонию, подобную бластуле (однослойной стадии развития зародыша). Дальнейшая эволюция шла аналогично инвагинации (впячиванию) в процессе эмбрионального развития. Однослойная стенка стала впячиваться внутрь, что привело к образованию двухслойного многоклеточного организмж подобного гаструле,- гастреи. Строение гастреи сходно со строением кишечиополостных, которых рассматривает согласно теории гастреи, как предковую форму многоклеточных животных. 2. Теория фагоцителлы. С Э.Геккелем был не согласен один вз крупнейших российских зоологов - И.И.Мечников. Он считал, что инвагинация - процесс вторичный. Изучая зародышевое развитие низших многоклеточных, И.И.Мечников показал, что у них гаструла никогда не образуется путем инвагинации. В процессе гаструляции часть поверхностных клеток бластулы иммигрирует в полость, в результате чего образуются два слоя - наружный (эктодерма) и внутренний (энтодерма) По мнению И.И.Мечникова, внутренний слой у предковой формы многоклеточных организмов образовался путем иммиграции специализирующихся на фагоцитозе клеток в полость колонии жгутиковых. Этот гипотетический организм, названный фагоцителлой, очень схож с личинкой многих губок и кишечнополостных. Дальнейшая специализация и дифференцировка клеток в процессе эволюции привела к появлению гамет; т.е. возникло разделение на соматические и половые клетки. С конца XIX века зоологам известно крошечное морское существо - трихоплакс, а в I973 году A.В Иванов установил, чго трихоплакс по своему строению соответствует гипотетической фагоцителле и должен быть выделен в особый тип животных (фагоцителлоподобных), заполняющих брешь между одноклеточными и многоклеточными организмами.

Животные - группа живых организмов, которые включает в себя более одного миллиона идентифицированных и миллионы видов, которые еще не известны науке. Ученые подсчитали, что число всех видов животных, которые уже открыты и еще предстоит открыть, составляет от 3 до 30 миллионов.

Животные делятся на более чем тридцати групп (количество групп варьируется в зависимости от различных мнений и последних филогенетических исследований).

Для целей , мы сосредоточимся на шести наиболее известных группах животных: амфибии, птицы, рыбы, млекопитающие и рептилии. Мы также взглянем на многие менее известные группы, некоторые из которых описаны ниже.

Для начала, давайте рассмотрим, кто такие животные, а также перечислим некоторые характеристики, которые отличают их от других организмов, таких как растения, грибы, простейшие, бактерий и археи.

Кто такие животные?

Животные - это разнообразная группа живых организмов, которые включают много подгрупп, такие как членистоногие, хордовые, кишечнополостные, иглокожие, моллюски, губки и т.д. Они также включать в себя широкий спектр менее известных существ, таких как плоские черви, коловратки, пластинчатые и тихоходки. Эти группы животных могут показаться довольно странными для тех, кто не изучал курс зоологии, но животные, с которыми мы наиболее знакомы, относятся к другим группам. Например, насекомые, ракообразные, мечехвосты, все члены членистоногих, амфибии, птицы, рептилии, млекопитающие, рыбы и все члены хордовых. Также не стоит упомянуть медуз, кораллы, анемоны и всех членов книдарий.

Подавляющее разнообразие живых организмов, которые классифицируются как животные делают невыполнимой задачу обобщения в отдельные группы. Но есть несколько общих характеристик животных, доля которых описывает большинство членов определенной группы. Эти общие характеристики включают в себя многоклеточность, специализация тканей, передвижение, гетеротрофность и половое размножение.

Многоклеточных животных объединяет то, что их тело состоит более чем из одной клетки. За исключением губок, животные имеют органы, которые дифференцировались в ткани и выполняют определенные функции. Эти ткани, в свою очередь, организованы в системы органов. Животные не имеют жестких стенок клеток, характерных для растений.

Животные также подвижные (они способны передвигаться в пространстве). Тело большинства животных устроено таким образом, что голова располагается по направлению движения, а остальные части тела следует за ней. Конечно, большое разнообразие строений тела животных означает, что есть исключения из этого правила.

Животные гетеротрофы получают энергию за счет потребления других живых организмов. Большинство животных размножаются половым путем дифференцированных яиц и спермы. Кроме того, многие животные (клетки взрослых содержат две копии своего генетического материала). Многоклеточные животные проходят различные стадии зародышевого развития: зигота, бластула, гаструла, нейрула, первичный органогенез и пренатальное развитие).

Животные могут быть самых разных размеров, от микроскопических, например, планктон до гигантских, например, синий кит. Они населяют практически все среды обитания на планете от полюсов до тропиков и от горных вершин до глубоких и темных океанических вод.

Животные, как полагают ученые, произошли от жгутиковых простейших, а самые старые останки животных датируются около 600 миллионов лет. Во время кембрийского периода (около 570 млн лет назад) большинство групп животных эволюционировали.

Основные характеристики

Ключевые характеристики многоклеточных животных включают в себя:

  • многоклеточность;
  • эукариотические клетки;
  • половое размножение;
  • специализацию тканей;
  • движение;
  • гетеротрофность.

Классификация многоклеточных животных

Наиболее известные группы животных включают в себя:

(Arthropoda) - есть по меньшей мере один миллион известных науке членистоногих и много миллионов, которые еще предстоит открыть. Ученые подсчитали, что группа членистоногих может насчитывать до 30 миллионов видов (большинство из которых являются насекомыми). Эта группа включает следующих членов: многоножки, пауки, клещи, мечехвосты, скорпионы, насекомые и . Членистоногие симметричны и имеют сегментированный организм, экзоскелет, сочлененные придатки, а также многочисленные пары ног и специализированные конечности.

(Chordata) - на земле обитает около 75000 известных видов хордовых. Члены этой группы включают позвоночных, оболочников и бесчерепных. Хордовые имеют хорду, которая присутствует на протяжении всего или хотя бы определенного периода жизненного цикла животного.

(Cnidaria) - науке известно около 11000 видов стрекающих животных. Члены этой группы включают медуз, кораллы, морские анемоны и гидры. Книдарии являются радиально симметричными и имеют гастроваскулярную полость с единственным отверстием, которое окружено щупальцами.

(Echinodermata) - открыто около 6000 видов иглокожих населяющих нашу планету сегодня. К членам этой группы относятся морские звёзды, морские лилии, морские ежи, офиуры и морские огурцы. Иглокожие являются радиально симметричными и имеют эндоскелет, состоящий из известковых пластин.

(Mollusca) - сегодня нам известно более 100000 видов моллюсков. Группа включает следующие классы: двустворчатые, брюхоногие, головоногие, лопатоногие, ямкохвостые, бороздчатобрюхие, моноплакофоры и панцирные моллюски. Моллюски имеют мягкое тело, которое состоит из трех основных частей: ноги, висцеральной массы и мантии с системой органов.

(Annelida) - тип насчитывает около 12000 описаных видов обитающих на нашей планете. Эта группа включает многощетинковых и малощетинковых червей, пиявок и мизостомид. Кольчатые черви симметричны, а тело состоит из области головы и хвоста, а также средней области из множества повторяющихся сегментов.

(Porifera) - сегодня на Земле, по крайней мере, обитает около 10000 видов губок. Члены этой группы включают известковых губок, обыкновенных губок, шестилучевых губок. Губки являются примитивными многоклеточными животными, которые не имеют пищеварительной, кровеносной и нервной системы.

Другие группы животных

Некоторые из менее известных групп животных включают в себя:

Щетинкочелюстные, или морские стрелки (Chaetognatha) - группа морских животных из 120 известных науке видов. К членам этой группы относятся хищные морские черви. Щетинкочелюстные обитают в разных морских водах, включая мелкие прибрежные районы. Они встречаются во всех климатических регионах, от тропиков до полярных областей.

Мшанки (Ectoprocta, или Bryozoa) - известно около 5000 видов мшанок. Группа включает в себя крошечных (около 1-3 мм) водных беспозвоночных, которые питаются микроорганизмами путем фильтрации воды.

Гребневики (Ctenophora) - тип морских животных, которая насчитывает около 100 известных видов. Члены этой группы имеют реснитчатые гребни, используемые при плавании. Большинство гребневиков являются хищниками и питаются планктоном.

Плоские черви (Plathelminthes, или Platyhelminthes) - тип беспозвоночных животных, численностью около 20000 видов. Члены этой группы делятся на следующие классы: моногенеи, ленточные черви, амфилиниды, гирокотилиды, трематоды, аспидогастры. Плоские черви являются мягкотелыми беспозвоночными, не имеющими полости тела, кровеносной и дыхательной систем. Кислород и питательные вещества проходят через стенки их тела путем диффузии. Это влияет на структуру тела плоских червей и по этой причине они плоские.

Брюхоресничные черви, или гастротрихи (Gastrotricha) - тип беспозвоночных, который насчитывает около 500 известных видов. Большинство видов брюхоресничных червей - пресноводные, хотя есть небольшое количество морских и наземных видов. Гастротрихи - микроскопические животные с прозрачными органами и ресничками на животе.

Полухордовые (Hemichordata) - тип беспозвоночных животных, насчитывающий около 100 известных видов. Полухордовые делятся на следующие классы: кишечнодышащие и перистожаберные.

Форониды (Phoronida) - тип морских беспозвоночных, который включает в себя около 20 известных видов. Они присасываются к твердой поверхности на дне и питаются микроорганизмами, прилипающими до их щупалец.

Плеченогие, или брахиоподы (Brachiopoda) - тип морских беспозвоночных животных, который объединяет около 350 видов. Плеченогие с виду напоминают моллюсков, хотя анатомическое строение не имеет ничего общего с моллюсками. Брахиоподы обитают в холодных водах полярных регионов и глубинах океана.

Лорициферы (Loricifera) - группа морских беспозвоночных, которая состоит приблизительно из 10 видов. Члены этой группы являются крошечными (во многих случаях, микроскопические) животными, обитающими в морских отложениях.

Киноринхи (Kinorhyncha) - класс беспозвоночных, объединяющий около 150 видов животных. Как и лорициферы, киноринхи обитают в морских отложениях.

Гнастомулиды (Gnathostomulida) - тип беспозвоночных животных, который насчитывает около 100 известных науке видов. Это небольшие морские животные, обитающие в мелких прибрежных водах. Гнастомулиды способны выживать в условиях с низким содержанием кислорода.

Ортонектиды (Orthonectida) - тип морских беспозвоночных животных, который включает более 20 ныне живущих видов.

Приапулиды (Priapulida) - группа морских животных, объеденяющая 18 ныне живущих видов. Членами этой группы являются морские черви, обитающие в иловых отложениях на мелководье.

Немертины (Nemertea) - тип беспозвоночных животных, который насчитывает около 1150 известных видов. Большинство представителей немертин, обитают в донных отложениях или прикрепляются к твердым поверхностям, например, камням и ракушкам. Немертины являются хищниками, питающиеся беспозвоночными, такими как, кольчатые черви, моллюски и ракообразные.

Коловратки (Rotifera) - тип крошечных беспозвоночных, в состав которого входит около 2000 видов. Большинство членов этой группы обитают в пресноводных водоемах, хотя несколько видов можно встретить в морской среде.

Сипункулиды (Sipuncula или Sipunculida) - тип морских беспозвоночных, объединяющий около 150 описанных видов. Члены этой группы морских червей, обитают на мелководье в приливной зоне.

Онихофоры, или первичнотрахейные, или бархатные черви (Onychophora) - тип беспозвоночных животных, который насчитывает около 110 видов. Бархатные черви имеют длинное, сегментированное тело и многочисленные пары конечностей.

Тихоходки (Tardigrada) - тип водных микроскопических животных, объединяющий более 1000 описанных видов.

На заметку

Не все живые организмы являются животными. На самом деле, к животным относится лишь одна из нескольких основных групп живых организмов. В дополнение к животным, другие группы организмов, включают растения, грибы, простейшие, бактерии и археи. Чтобы понять, что является животным необходимо быть в состоянии определять принадлежность живых организмов к другим группам, которые не есть животными.

Живой мир наполнен головокружительным множеством живых существ. Большинство организмов состоят только из одной клетки и не видимы невооруженным глазом. Многие из них становятся заметными исключительно под микроскопом. Другие, такие как кролик, слон или сосна, а также человек, сделаны из многих клеток, и эти многоклеточные организмы также в огромном количестве населяют весь наш мир.

Строительные блоки жизни

Структурными и функциональными единицами всех живых организмов являются клетки. Их еще называют строительными блоками жизни. Все живые организмы состоят из клеток. Эти структурные единицы были открыты Робертом Гуком еще в 1665 году. В организме человека насчитывается около ста триллионов клеток. Размер одной составляет около десяти микрометров. Ячейка содержит клеточные органеллы, которые контролируют ее активность.

Существуют одноклеточные и многоклеточные организмы. Первые состоят из одной клетки, например бактерии, а вторые включают растения и животных. Количество ячеек зависит от вида. Размер большинства клеток растений и животных клетках составляет от одного до ста микрометров, поэтому они видны под микроскопом.

Одноклеточные организмы

Эти крошечные существа состоят из одной клетки. Амебы и инфузории являются самыми старыми формами жизни, которые существовали еще около 3,8 миллиона лет назад. Бактерии, археи, простейшие, некоторые водоросли и грибы являются основными группами одноклеточных организмов. Существует две основные категории: прокариоты и эукариоты. Они также различаются по размеру.

Самые маленькие составляют около трехсот нанометров, а некоторые могут достигать размеров до двадцати сантиметров. Такие организмы обычно имеют реснички и жгутики, которые помогают им при перемещении. Они имеют простой корпус с базовыми функциями. Размножение может быть как бесполое, так и половое. Питание осуществляется обычно в процессе фагоцитоза, где частицы еды поглощаются и хранятся в специальных вакуолях, которые присутствуют в организме.

Многоклеточные организмы

Живые существа, состоящие из более чем одной клетки, называются многоклеточными. Они состоят из единиц, которые идентифицируются и присоединяются друг к другу, образуя сложные многоклеточные организмы. Большинство из них видны невооруженным глазом. Такие организмы, как растения, некоторые животные и водоросли, появляются из одной клетки и вырастают в многоцепочечные организации. Обе категории живых существ, прокариоты и эукариоты, могут проявлять многоклеточность.

Механизмы возникновения многоклеточности

Существует три теории для обсуждения механизмов, с помощью которых может возникнуть многоклеточность:

  • Симбиотическая теория утверждает, что первая клетка многоклеточного организма возникла из-за симбиоза различных видов одноклеточных, каждый из которых выполняет различные функции.
  • Синцитиальная теория утверждает, что многоклеточный организм не смог бы развиться из одноклеточных существ с несколькими ядрами. Такие простейшие, как инфузория и слизистые грибы, имеют несколько ядер, тем самым поддерживая эту теорию.
  • Колониальная теория утверждает, что симбиоз многих организмов одного и того же вида приводит к эволюции многоклеточного организма. Она была предложена Геккелем в 1874 году. Большинство многоклеточных образований происходит вследствие того, что клетки не могут отделиться после процесса деления. Примерами, подтверждающими эту теорию, являются водоросли вольвокс и эудорина.

Преимущества многоклеточности

Какие организмы - многоклеточные или одноклеточные - имеют больше преимуществ? На этот вопрос ответить достаточно сложно. Многоклеточность организма позволяет ему превышать предельные размеры, увеличивает сложность организма, позволяя дифференцировать многочисленные клеточные линии. Размножение происходит преимущественно половым путем. Анатомия многоклеточных организмов и процессы, которые в них происходят, являются достаточно сложными из-за наличия различных типов клеток, контролирующих их жизнедеятельность. Возьмем, к примеру, деление. Этот процесс должен быть точным и слаженным, чтобы предотвратить ненормальный рост и развитие многоклеточного организма.

Примеры многоклеточных организмов

Как уже говорилось выше, многоклеточные организмы бывают двух видов: прокариоты и эукариоты. К первому относят в основном бактерий. Некоторые цианобактерии, такие как чара или спирогира, являются также многоклеточными прокариотами, иногда их называют еще колониальными. Большинство эукариотических организмов также состоят из множества единиц. Они имеют хорошо развитую структуру тела, и у них есть специальные органы для выполнения определенных функций. Большинство хорошо развитых растений и животных являются многоклеточными. Примерами могут быть практически всех виды голосеменных и покрытосеменных растений. Почти все животные являются многоклечточными эукариотами.

Особенности и признаки многоклеточных организмов

Существует масса признаков, по которым можно с легкостью определить, является ли организм многоклеточным или нет. Среди можно выделить следующие:

  • У них достаточно сложная организация тела.
  • Специализированные функции выполняют различные клетки, ткани, органы или системы органов.
  • Разделение труда в организме может быть на клеточном уровне, на уровне тканей, органов и уровне систем органов.
  • В основном это эукариоты.
  • Травмы или гибель некоторых клеток глобально не влияет на организм: пораженные клетки будут заменены.
  • Благодаря многоклеточности организм может достигать больших размеров.
  • По сравнению с одноклеточными у них большая продолжительность жизненного цикла.
  • Основной тип размножения - половой.
  • Дифференциация клеток свойственна только многоклеточным.

Как растут многоклеточные организмы?

Все существа, от маленьких растений и насекомых до больших слонов, жирафов и даже людей, начинают свой путь как единичные простые клетки, называемые оплодотворенными яйцами. Чтобы вырасти в большой взрослый организм, они проходят через несколько определенных этапов развития. После оплодотворения яйца начинается процесс многоклеточного развития. На протяжении всего пути происходит рост и многократное деление отдельных ячеек. Эта репликация в конечном итоге создает конечный продукт, который является сложным, полностью сформированным живым существом.

Разделение клеток создает ряд сложных моделей, определяющихся геномами, которые являются практически идентичными во всех клетках. Это разнообразие приводит к экспрессии генов, которая контролирует четыре стадии развития клеток и эмбрионов: пролиферацию, специализацию, взаимодействие и движение. Первая включает в себя репликацию многих клеток из одного источника, вторая имеет отношение к созданию клеток с выделенными, определенными характеристиками, третья включает в себя распространение информации между ячейками, а четвертая отвечает за размещение клеток по всему телу для образования органов, тканей, костей и других физических характеристик развитых организмов.

Несколько слов о классификации

Среди многоклеточных существ выделяют две большие группы:

  • беспозвоночные (губки, кольчатые черви, членистоногие, моллюски и другие);
  • хордовые (все животные, у которых есть осевой скелет).

Важным этапом за всю историю планеты стало появление многоклеточности в процессе эволюционного развития. Это послужило мощным толчком для увеличения биологического разнообразия и его дальнейшего развития. Главным признаком многоклеточного организма является четкое распределение клеточных функций, обязанностей, а также установка и налаживание устойчивых и прочных контактов между ними. Другими словами, это многочисленная колония клеток, которая в силах сохранять фиксированное положение на протяжении всего жизненного цикла живого существа.

Все живые организмы разделяются на подцарства многоклеточных и одноклеточных существ. Последние представляют собой одну клетку и относятся к простейшими, в то время как растения и животные являются теми структурами, в которых веками развивалась более сложная организация. Количество клеток варьируется в зависимости от разновидности, к которой относится особь. Размер большинства настолько мал, что увидеть их можно только под микроскопом. Клетки появились на Земле примерно 3,5 миллиарда лет назад.

В наше время все процессы, происходящие с живыми организмами, изучает биология. Подцарством многоклеточных и одноклеточных занимается именно эта наука.

Одноклеточные организмы

Одноклеточность определяется наличием в организме единственной клетки, которая выполняет все жизненные функции. Всем известные амеба и инфузория-туфелька представляют собой примитивные и, вместе с тем, древнейшие формы жизни, которые являются представителями этого вида. Они были первыми живыми существами, что обитали на Земле. Сюда же входят такие группы, как споровики, саркодовые и бактерии. Все они малы и в основном невидимы для невооруженного глаза. Их принято разделять на две общие категории: прокариотические и эукариотические.

Прокариоты представлены простейшими или грибами некоторых видов. Кто-то из них живет колониями, где все особи одинаковы. Весь процесс жизни осуществляется в каждой отдельной клетке для того, чтобы она выжила.

Прокариотические организмы не имеют связанных мембранами ядер и клеточных органелл. Это обычно бактерии и цианобактерии, такие как кишечная палочка, сальмонеллы, ностоки и др.

Все представители этих групп различаются по размеру. Самая малая бактерия имеет длину всего 300 нанометров. Одноклеточные обычно обладают специальными жгутиками или ресничками, которые участвуют в их передвижении. Они имеют простое тело с выраженными основными чертами. Питание, как правило, происходит в процессе поглощения (фагоцитоза) пищи и хранится в специальных органоидах клетки.

Одноклеточные доминировали как форма жизни на Земле в течение миллиардов лет. Однако эволюция от простейших к более сложным особям изменила весь ландшафт, поскольку она привела к зарождению биологически развитых связей. Кроме того, появление новых видов привело к образованию новой среды с разнообразными экологическими взаимодействиями.

Многоклеточные организмы

Основной характеристикой подцарства многоклеточных является наличие в одном индивидууме большого количества клеток. Они скрепляются между собой, тем самым создавая совершенно новую организацию, которая состоит из множества производных частей. Основное количество из них можно увидеть без каких-то специальных приборов. Растения, рыбы, птицы и животные выходят из единственной клетки. Все существа, входящие в подцарство многоклеточных, регенерируют новые особи из зародышей, которые формируются из двух противоположных гамет.

Любая часть особи или цельный организм, который определяется большим количеством составляющих, является сложной, высоко развитой структурой. В подцарстве многоклеточных классификация четко разделяет функции, при которых каждая из отдельных частиц выполняет свою задачу. Они занимаются процессами жизнедеятельности, поддерживая этим существование всего организма.

Подцарство Многоклеточные на латыни звучит как Metazoa. Чтобы сформировать сложный организм, клетки нужно идентифицировать и присоединить к другим. Только с десяток простейших можно заметить индивидуально невооруженным глазом. Остальные почти два миллиона видимых особей являются многоклеточными.

Плюрицеллюлярные животные созданы результатом объединения особей путем образования колоний, нитей или агрегации. Плюрицеллюлярные развивались самостоятельно, вроде вольвокса и некоторых жгутиковых зеленых водорослей.

Признаком подцарства многоклеточных, то есть его ранних примитивных видов, было отсутствие костей, раковин и других твердых частей тела. Поэтому их следов не сохранилось до наших дней. Исключением являются губки, обитающие в морях и океанах до сих пор. Возможно, их останки находятся в каких-нибудь древних скалах, как, например, Grypania spiralis, окаменелости которых найдены в древнейших слоях черного сланца, относящегося к раннепротерозойской эре.

В находящейся ниже таблице подцарство многоклеточных представлено во всем его многообразии.

Сложные взаимосвязи возникли в результате эволюции простейших и появления способности клеток разделяться по группам и организовывать ткани и органы. Существует много теорий, объясняющих механизмы, с помощью которых одноклеточные могли эволюционировать.

Теории возникновения

На сегодняшний день существуют три основных теории возникновения подцарства многоклеточных. Краткое содержание синцитиальной теории, чтобы не углубляться в подробности, можно описать в нескольких словах. Суть ее состоит в том, что примитивный организм, который имел в своих клетках несколько ядер, мог со временем разделить внутренней мембраной каждое из них. Например, несколько ядер содержит грибок плесени, а также инфузория-туфелька, чем подтверждают эту теорию. Однако наличия нескольких ядер недостаточно для науки. Чтобы подтвердить теорию их множественности, необходимо наглядное превращение в хорошо развитое животное простейшего эукариота.

Теория колоний говорит, что симбиоз, состоящий из разных организмов одного вида, привел к их изменению и появлению более совершенных существ. Геккель — первый ученый, кто представил эту теорию в 1874 году. Сложность организации возникает потому, что клетки остаются вместе, а не разъединяются в процессе деления. Примеры этой теории можно увидеть у таких простейших многоклеточных, как зеленые водоросли, которые называются эвдорина или вольвакса. Они образуют колонии, которые насчитывает до 50000 клеток в зависимости от вида.

Теория колоний предлагает слияние различных организмов одного вида. Преимущество этой теории заключается в том, что было замечено, как во время нехватки продовольствия амебы группируются в колонию, которая передвигается словно единое целое, в новое место. Какие-то из этих амеб немного отличаются друг от друга.

Однако проблема этой теории заключается в том, что неизвестно, как ДНК разных особей могут быть включены в единый геном.

Например, митохондрии и хлоропласты могут быть эндосимбионтами (организмами в организме). Это случается крайне редко, и даже тогда геномы эндосимбионтов сохраняют между собой различия. Они отдельно синхронизируют свою ДНК во время митоза видов хозяев.

Два или три симбиотических индивидуума, образующих лишайник, хотя и зависят друг от друга ради выживания, но должны отдельно размножаться, а затем повторно соединяться, снова создавая единый организм.

Другие теории, которые также рассматривают возникновение подцарства многоклеточных:

  • Теория GK-PID. Около 800 миллионов лет назад незначительное генетическое изменение в одной молекуле под названием GK-PID, возможно, позволило особям перейти от одной клетки к более сложной структуре строения.
  • Роль вирусов. Недавно было признано, что гены, позаимствованные у вирусов, играют решающую роль в делении тканей, органов и даже при половом размножении, при слиянии яйцеклетки и сперматозоида. Был найден первый белок syncytin-1, который передался от вируса к человеку. Он находится в межклеточных мембранах, которые разделяют плаценту и мозг. Второй белок был выявлен в 2007 году и назван EFF1. Он помогает формировать кожу круглых червей нематод и является частью целого семейства белков FF. Доктор Феликс Рей в Институте Пастера в Париже построил 3D-макет структуры EFF1 и показал, что это он связывает частицы вместе. Этот опыт подтверждает тот факт, что все известные слияния мельчайших частиц в молекулы имеют вирусное происхождение. Это также говорит о том, что вирусы были жизненно важны для коммуникации внутренних структур, и без них было бы невозможным появления колонии подцарства многоклеточных типа губок.

Все эти теории, как и многие другие, которые продолжают предлагать известные ученые, очень интересны. Однако ни одна из них не может четко и однозначно ответить на вопрос: как из единственной клетки, которая зародилась на Земле, могло появиться такое огромное разнообразие видов? Или: почему одиночные особи решили объединиться и стали существовать вместе?

Может, пройдет несколько лет, и новые открытия смогут нам дать ответы на каждый из этих вопросов.

Органы и ткани

Сложные организмы имеют такие биологические функции, как защита, кровообращение, пищеварение, дыхание и половое размножение. Они выполняются определенными органами, такими как кожа, сердце, желудок, легкие и половая система. Они состоят из множества различных типов клеток, которые работают сообща для выполнения конкретных задач.

Например, сердечная мышца имеет большое количество митохондрий. Они производят аденозинтрифосфат, благодаря которому кровь беспрерывно движется по кровеносной системе. У клеток кожи, наоборот, меньше митохондрий. Вместо этого они имеют плотные белки и производят кератин, который защищает мягкие внутренние ткани от повреждений и внешних факторов.

Размножение

В то время как все без исключения простейшие организмы размножаются бесполым путем, многие из подцарства многоклеточных предпочитают половое размножение. Люди, например, являются сложнейшей структурой, созданной путем слияния двух одиночных клеток, называемых яйцеклеткой и сперматозоидом. Слияние одной яйцеклетки с гаметой (гаметы - это специальные половые клетки, содержащие один набор хромосом) сперматозоида приводит к образованию зиготы.

Зигота содержит генетический материал как спермы, так и яйцеклетки. Деление ее приводит к развитию абсолютно нового, отдельного организма. Во время развития и деления клетки, согласно заложенной в генах программе, начинают дифференцироваться по группам. Это в дальнейшем позволит им выполнять совершенно разные функции, несмотря на то что они генетически идентичны друг другу.

Таким образом, все органы и ткани организма, которые образуют нервы, кости, мышцы, сухожилия, кровь, - все они возникли из одной зиготы, появившейся благодаря слиянию двух одиночных гамет.

Преимущество многоклеточных

Есть несколько основных преимуществ подцарства многоклеточных организмов, благодаря которым они доминируют на нашей планете.

Поскольку сложное внутреннее строение позволяет увеличить размер, оно также помогает развивать структуры и ткани более высокого порядка с многочисленными функциями.

Крупные организмы имеют лучшую защиту от хищников. Они также обладают большей мобильностью, что позволяет им мигрировать в более благоприятные для проживания места.

Есть еще одно неоспоримое преимущество подцарства многоклеточных. Общая характеристика всех его видов - это достаточно долгая продолжительность жизни. Тело клетки подвергается воздействию окружающей среды со всех сторон, и любое ее повреждение может привести к гибели индивидуума. Многоклеточный организм будет продолжать существовать, даже если одна клетка погибнет или будет повреждена. Дублирование ДНК также является преимуществом. Деление частиц внутри организма позволяет быстрее расти и восстанавливаться поврежденным тканям.

Во время своего деления новая клетка копирует прежнюю, что позволяет сохранить благоприятные черты в следующих поколениях, а также со временем их усовершенствовать. Другими словами, дублирование позволяет сохранить и адаптировать черты, которые улучшат выживание или пригодность организма, особенно в царстве животных, подцарстве многоклеточных.

Недостатки многоклеточных

У сложных организмов имеются и недостатки. Например, они подвержены различным заболеваниям, возникающим из-за комплексного биологического состава и функций. У простейших, наоборот, не хватает развитых систем органов. Это означает, что риски опасных болезней у них сведены к минимуму.

Важно отметить, что в отличие от многоклеточных, примитивные особи обладают способностью к бесполому размножению. Это помогает им не тратить ресурсы и энергию на поиски партнера и сексуальную деятельность.

Также обладают способностью принимать энергию путем диффузии или осмоса. Это освобождает их от необходимости передвижения для поиска пищи. Практически все может стать потенциальным источником пищи для одноклеточного существа.

Позвоночные и беспозвоночные

Всех без исключения входящих в подцарство многоклеточных существ классификация делит на два вида: позвоночных (хордовых) и беспозвоночных.

У беспозвоночных нет твердого каркаса, в то время как хордовые имеют хорошо развитый внутренний скелет хряща, кости и высокоразвитый мозг, который защищен черепом. Позвоночные имеют прекрасно развитые органы чувств, дыхательную систему с жабрами или легкими и развитую нервную систему, что еще больше отличает их от более примитивных собратьев.

Оба типа животных живут в различных местах обитания, но хордовые, благодаря развитой нервной системе, могут адаптироваться к суше, морю и воздуху. Тем не менее, беспозвоночные также встречаются в широком диапазоне, от лесов и пустынь до пещер и грязи морского дна.

На сегодняшний день выявлено почти два миллиона видов подцарства многоклеточных беспозвоночных животных. Эти два миллиона составляют около 98 % от всех живых существ, то есть 98 из 100 видов проживающих в мире организмов - беспозвоночные. Человеческие особи относятся к семейству хордовых.

Позвоночные подразделяются на рыб, земноводных, рептилий, птиц и млекопитающих. Не имеющие представляют такие типы, как членистоногие, иглокожие, черви, кишечнополостные и моллюски.

Одним из самых главных различий между этими видами является их размер. Беспозвоночные, такие как насекомые или кишечнополостные, малы и медлительны, потому что не могут развить крупное тело и сильные мышцы. Есть несколько исключений, таких как кальмар, который может достигать 15 метров в длину. Позвоночные имеют универсальную систему поддержки, а потому могут быстрее развиваться и становиться крупнее, чем беспозвоночные.

Хордовые имеют также высокоразвитую нервную систему. С помощью специализированной связи между нервными волокнами, они могут реагировать очень быстро на изменения в окружающей среде, что дает им несомненное преимущество.

По сравнению с позвоночными, большинство животных, не имеющих хребта, используют простую нервную систему и ведут себя почти полностью инстинктивно. Подобная система работает хорошо большую часть времени, хотя эти существа часто неспособны учиться на своих ошибках. Исключениями являются осьминоги и их близкие родственники, которые считаются одними из самых умных животных в мире беспозвоночных.

У всех хордовых, как нам известно, имеется позвоночник. Однако особенностью у подцарства многоклеточных беспозвоночных животных является сходство с их сородичами. Оно заключается в том, что на определенном этапе жизни позвоночные также имеют гибкий опорный стержень, нотохорд, который впоследствии становится позвоночником. Первая жизнь развивалась в виде одиночных клеток в воде. Беспозвоночные были начальным звеном эволюции других организмов. Их постепенные изменения привели к появлению сложных существ с хорошо развитым скелетом.

Кишечнополостные животные

Сегодня насчитывается около одиннадцати тысяч видов кишечнополостных. Это одни из самых древнейших сложных животных, появившихся на земле. Самых маленьких из кишечнополостных невозможно увидеть без микроскопа, а самая большая известная медуза - 2,5 метра в диаметре.

Итак, давайте подробнее познакомимся с подцарством многоклеточных, типом кишечнополостные. Описание основных характеристик мест обитания можно определить наличием водной или морской среды. Они живут одиночно или в колониях, которые могут свободно передвигаться или жить на одном месте.

Форма тела кишечнополостных называется «мешком». Рот соединяется со слепым мешком, который называется «гастроваскулярной полостью». Этот мешок функционирует в процессе пищеварения, газообмена и действует как гидростатический скелет. Единственное отверстие служит как ртом, так и задним проходом. Щупальца - длинные, полые структуры, используются для перемещения и захвата пищи. Все кишечнополостные имеют щупальца, покрытые присосками. Они оснащены специальными клетками - немоцистами, которые могут впрыскивать токсины в свою жертву. Присоски также позволяют захватывать крупную добычу, которую животные помещают в рот путем втягивания щупалец. Нематоцисты отвечают за ожоги, которые некоторые медузы наносят людям.

Животные подцарства многоклеточные, типа кишечнополостные обладают как внутриклеточным, так и внеклеточным пищеварением. Дыхание происходит путем простой диффузии. У них имеется сеть нервов, которые распространяются по всему телу.

Многие формы проявляют полиморфизм, то есть разнообразие генов, в котором различные типы существ присутствуют в колонии для различных функций. Эти особи называются зооидами. Воспроизводство можно называть беспорядочным (внешнее почкование) или половым (формирование гамет).

Медузы, например, производят яйцеклетки и сперматозоиды, а затем выпускают их в воду. Когда яйцо оплодотворено, оно развивается в свободно плавающую личинку с ресничками, называемую «планлой».

Типичными примерами подцарства Многоклеточные являются гидры, обелия, португальский кораблик, парусница, актинии, кораллы, морское перо, горгонарии и т. д.

Растения

В подцарстве Многоклеточные растения - это эукариотические организмы, способные питаться в процессе фотосинтеза. Водоросли изначально считались растениями, но теперь они относятся к протистам — особой группе, которая исключена из всех известных видов. Современное определение растений относится к организмам, которые живут в основном на суше (а иногда и в воде).

Другой отличительной особенностью растений является зеленый пигмент - хлорофилл. Он используется для поглощения солнечной энергии в процессе фотосинтеза.

У каждого растения есть гаплоидные и диплоидные фазы, которые характеризуют его жизненный цикл. Он называется чередованием поколений, потому что все фазы в нем являются многоклеточными.

Чередующиеся поколения - это поколение спорофитов и поколение гаметофитов. В фазе гаметофита формируются гаметы. Гаплоидные гаметы сливаются в зиготу, называемую диплоидной клеткой, так как у нее есть полный набор хромосом. Оттуда вырастают диплоидные особи поколения спорофитов.

Спорофиты проходят фазу мейоза (деления) и образуют гаплоидные споры.

Итак, подцарство многоклеточных кратко можно описать как основную группу живых существ, которые населяют Землю. К ним относятся все, кто имеет ряд клеток, различных по своей структуре и функциям и объединенных в единый организм. Простейшие из многоклеточных - это кишечнополостные, а самым сложным и развитым животным на планете является человек.