ÇOK HÜCRELI ORGANIZMALAR: ÖZELLIKLER, IŞLEVLER VE ÖRNEKLER - BIYOLOJI - 2025

Çok hücreli bir organizma , birden çok hücreden oluşan bir canlıdır . Çok hücreli terimi de sıklıkla kullanılmaktadır. Bizi çevreleyen ve çıplak gözle görebildiğimiz organik varlıklar çok hücreli.

Bu organizma grubunun en önemli özelliği sahip oldukları yapısal organizasyon seviyesidir. Hücreler, çok özel işlevleri yerine getirme eğilimindedir ve dokularda gruplandırılır. Karmaşıklık arttıkça dokular organları ve organlar sistemleri oluşturur.

Hayvanlar çok hücreli varlıklardır. Kaynak: Pixabay.com

Kavram, tek bir hücreden oluşan tek hücreli organizmalara zıttır. Bu gruba diğerleri arasında bakteri, arkeler, protozoa dahildir. Bu büyük grupta, organizmalar yaşam için tüm temel işlevleri (beslenme, üreme, metabolizma vb.) Tek bir hücrede toplamalıdır.

Kökeni ve evrim

Çok hücrelilik, çeşitli ökaryot soylarında gelişerek bitkilerin, mantarların ve hayvanların ortaya çıkmasına neden oldu. Kanıtlara göre, çok hücreli siyanobakteriler evrimin erken dönemlerinde ortaya çıktı ve daha sonra diğer çok hücreli formlar, farklı evrimsel soylarda bağımsız olarak ortaya çıktı.

Görüldüğü gibi, tek hücreli bir hücreden çok hücreli bir varlığa geçiş, evrimin erken dönemlerinde ve tekrar tekrar gerçekleşti. Bu nedenlerden dolayı, çok hücreliliğin organik varlıklar için güçlü seçici avantajları temsil ettiğini varsaymak mantıklıdır. Daha sonra çok hücreli olmanın avantajları ayrıntılı olarak tartışılacaktır.

Bu fenomeni elde etmek için birkaç teorik varsayımın gerçekleşmesi gerekiyordu: komşu hücreler arasındaki yapışıklıklar, bunlar arasındaki iletişim, işbirliği ve uzmanlaşma.

Çok hücreli organizmaların öncüleri

Çok hücreli organizmaların yaklaşık 1,7 milyar yıl önce tek hücreli atalarından evrimleştiği tahmin edilmektedir. Bu atadan kalma olayda, bazı tek hücreli ökaryotik organizmalar, bir hücrenin organizmalarından çok hücreli olanlara evrimsel bir geçiş gibi görünen bir çok hücreli kümeler türü oluşturdu.

Bugün, böyle bir kümelenme modeli sergileyen canlı organizmaları gözlemliyoruz. Örneğin, Volvox cinsinin yeşil algleri, bir koloni oluşturmak için akranlarıyla birleşir. Bugünün bitkilerinden çıkan Volvox'a benzer bir öncül olması gerektiği düşünülüyor.

Her hücrenin uzmanlaşmasındaki bir artış, koloninin gerçek bir çok hücreli organizma olmasına yol açabilir. Bununla birlikte, tek hücreli organizmaların kökenini açıklamak için başka bir görüş de uygulanabilir. Her iki yolu da açıklamak için, mevcut türlerden iki örnek kullanacağız.

Volvokaseler

Bu organizma grubu, hücre konfigürasyonlarından oluşur. Örneğin, Gonium cinsinin bir organizması, her biri kendi kamçıya sahip yaklaşık 4 ila 16 hücreden oluşan düz bir "plakadan" oluşur. Pandorina cinsi ise 16 hücreli bir küredir. Böylece hücre sayısının arttığı birkaç örnek buluyoruz.

İlginç bir farklılaşma modeli sergileyen cinsler vardır: kolonideki her hücrenin, tıpkı bir organizmada olduğu gibi bir "rolü" vardır. Spesifik olarak, somatik hücreler cinsel hücrelerden bölünür.

Diktiyostel

Tek hücreli organizmalardaki çok hücreli düzenlemelerin başka bir örneği Dictyostelium cinsinde bulunur. Bu organizmanın yaşam döngüsü, bir cinsel ve bir eşeysiz aşama içerir.

Eşeysiz döngü sırasında, çürüyen günlükler üzerinde yalnız bir amip gelişir, bakterilerle beslenir ve ikili bölünme yoluyla çoğalır. Yiyecek kıtlığı zamanlarında, bu amiplerin önemli bir kısmı, karanlık ve nemli bir ortamda hareket edebilen sümüksü bir vücutta birleşir.

Her iki canlı türü örneği, çok hücreliliğin eski zamanlarda nasıl başladığının olası bir göstergesi olabilir.

Çok hücreli olmanın avantajları

Serengeti'de Fil Sürüsü

Hücreler, yaşamın temel birimleridir ve daha büyük organizmalar, genellikle boyut olarak büyüyen tek bir hücre olarak değil, bu birimlerin kümeleri olarak görünür.

Doğanın, tek hücreli deniz yosunu gibi nispeten büyük tek hücreli formları denediği doğrudur, ancak bu durumlar nadirdir ve çok nadirdir.

Tek hücreli organizmalar, canlıların evrimsel tarihinde başarılı olmuştur. Toplam canlı organizma kütlesinin yarısından fazlasını temsil ediyorlar ve en uç ortamları başarıyla kolonileştirdiler. Bununla birlikte, çok hücreli bir gövdenin avantajları nelerdir?

Optimal yüzey alanı

Küçük hücrelerden oluşan büyük bir organizma neden büyük bir hücreden daha iyidir? Bu sorunun cevabı yüzey alanıyla ilgilidir.

Hücre yüzeyi, moleküllerin hücre içinden dış ortama değişimine aracılık edebilmelidir. Hücre kütlesini küçük birimlere bölerek, metabolik aktivite için mevcut yüzey alanı artar.

Sadece tek bir hücrenin boyutunu artırarak optimal bir yüzey-kütle oranını korumak imkansızdır. Bu nedenle, çok hücrelilik, organizmaların boyutunun artmasına izin veren uyarlanabilir bir özelliktir.

Uzmanlık

Biyokimyasal bakış açısına göre, birçok tek hücreli organizma çok yönlüdür ve çok basit besinlerden başlayarak hemen hemen her molekülü sentezleyebilir.

Aksine, çok hücreli bir organizmanın hücreleri, bir dizi işlev için özelleşmiştir ve bu organizmalar, daha yüksek derecede karmaşıklık sergiler. Bu tür bir uzmanlaşma, tüm temel hayati işlevleri yerine getirmesi gereken bir hücreye kıyasla, işlevin daha etkili bir şekilde gerçekleşmesini sağlar.

Dahası, organizmanın bir "kısmı" etkilenirse - veya ölürse - bu, tüm bireyin ölümü anlamına gelmez.

Nişlerin kolonizasyonu

Çok hücreli organizmalar, tek hücreli formlara tamamen erişilemeyen belirli ortamlarda hayata daha iyi adapte olurlar.

En sıra dışı uyarlamalar, toprağın kolonileşmesine izin verenlerdir. Tek hücreli organizmalar çoğunlukla sulu ortamlarda yaşarken, çok hücreli formlar karayı, havayı ve okyanusları kolonileştirmeyi başarmıştır.

Çeşitlilik

Birden fazla hücreden oluşmanın sonuçlarından biri, kendilerini farklı "formlarda" veya morfolojilerde sunma olasılığıdır. Bu nedenle, çok-hücrelilik, organik varlıkların daha fazla çeşitliliğine dönüşür.

Bu canlılar grubunda milyonlarca form, özelleşmiş organ sistemleri ve davranış kalıpları buluyoruz. Bu kapsamlı çeşitlilik, organizmaların yararlanabileceği ortam türlerini artırır.

Eklembacaklıların durumunu ele alalım. Bu grup, pratik olarak tüm ortamları kolonileştirmeyi başaran çok büyük bir form çeşitliliği sunar.

karakteristikleri

Böcekler, milyonlarca hücreye sahip varlıklardır. Kaynak: flickr.com

organizasyon

Çok hücreli organizmalar, öncelikle yapısal elemanlarının hiyerarşik bir organizasyonunu sunarak karakterize edilir. Ek olarak, embriyonik gelişim, yaşam döngüleri ve karmaşık fizyolojik süreçlere sahiptirler.

Bu şekilde, canlı madde, bir seviyeden diğerine yükselirken niteliksel olarak farklı bir şey bulduğumuz ve önceki seviyede var olmayan özelliklere sahip olduğu farklı organizasyon seviyeleri sunar. Daha yüksek organizasyon seviyeleri, daha düşük olanları içerir. Bu nedenle, her seviye daha yüksek bir mertebenin bileşenidir.

Hücre farklılaşması

Çok hücreli varlıkları oluşturan hücre türleri, farklı RNA ve protein moleküllerini sentezleyip biriktirdikleri için birbirinden farklıdır.

Bunu genetik materyali, yani DNA dizisini değiştirmeden yaparlar. Aynı bireyde iki hücre ne kadar farklı olursa olsun, aynı DNA'ya sahiptirler.

Bu fenomen, tam gelişmiş bir kurbağa hücresinin çekirdeğinin, çekirdeği çıkarılmış bir yumurtaya enjekte edildiği bir dizi klasik deney sayesinde kanıtlandı. Yeni çekirdek, gelişme sürecini yönetebilir ve sonuç, normal bir kurbağa yavrusudur.

Bitki organizmalarında ve memelilerde benzer deneyler yapıldı ve aynı sonuçlar elde edildi.

Örneğin insanlarda, yapıları, işlevleri ve metabolizmaları açısından benzersiz özelliklere sahip 200'den fazla hücre türü buluyoruz. Tüm bu hücreler döllenmeden sonra tek bir hücreden elde edilir.

Doku oluşumu

Çok hücreli organizmalar hücrelerden oluşur, ancak bunlar homojen bir kütle oluşturmak için rastgele gruplandırılmaz. Aksine, hücreler uzmanlaşma eğilimindedir, yani organizmalar içinde belirli bir işlevi yerine getirirler.

Birbirine benzeyen hücreler, doku adı verilen daha yüksek bir karmaşıklık düzeyinde birlikte gruplanır. Hücreler, komşu hücrelerin sitoplazmaları arasında bağlantı kuran özel proteinler ve hücre bağlantılarıyla bir arada tutulur.

Hayvan dokuları

En karmaşık hayvanlarda, yerine getirdikleri işleve ve bileşenlerinin hücresel morfolojisine göre sınıflandırılan bir dizi doku buluyoruz: kas, epitel, bağ veya bağ ve sinir dokusu.

Kas dokusu, kimyasal enerjiyi mekanik enerjiye dönüştürmeyi başaran ve hareketlilik işlevleriyle ilişkilendirilen kasılma hücrelerinden oluşur. İskelet, düz ve kalp kası olarak sınıflandırılırlar.

Epitel dokusu, organların ve boşlukların kaplamasından sorumludur. Aynı zamanda birçok organın parankiminin bir parçasıdır.

Bağ dokusu en heterojen tiptir ve ana işlevi organları oluşturan farklı dokuların kohezyonudur.

Son olarak, sinir dokusu vücudun aldığı iç veya dış uyaranları takdir etmekten ve bunları bir sinir uyarısına çevirmekten sorumludur.

Metazoanların dokuları genellikle benzer şekilde düzenlenmiştir. Bununla birlikte, en basit çok hücreli hayvanlar olarak kabul edilen deniz veya gözenekli süngerler çok özel bir şemaya sahiptir.

Bir süngerin gövdesi, hücre dışı bir matrise gömülü bir hücre kümesidir. Destek, bir dizi küçük (iğne benzeri) spikül ve proteinden gelir.

Bitkilerdeki dokular

Bitkilerde hücreler, belirli bir işlevi yerine getiren dokularda gruplanır. Hücrelerin aktif olarak bölünebileceği tek bir doku türü olduğu ve bu meristematik doku olduğu özelliğine sahiptirler. Dokuların geri kalanı yetişkin olarak adlandırılır ve bölünme yeteneklerini kaybettiler.

Koruyucu kumaşlar olarak sınıflandırılırlar ve adından da anlaşılacağı gibi, vücudun kurumasını ve herhangi bir mekanik aşınmayı önlemekle sorumludur. Bu epidermal ve suberöz doku olarak sınıflandırılır.

Temel dokular veya parankim, bitki organizmasının vücudunun çoğunu oluşturur ve dokuların içini doldurur. Bu grupta asimile edici parankimi, kloroplast açısından zengin buluyoruz; rezerv parankimine, tipik meyveler, kökler ve saplar ve tuzların, suyun ve ayrıntılı özsuyunun iletimi.

Organ oluşumu

Daha yüksek bir karmaşıklık düzeyinde organları buluruz. Bir organa neden olmak için bir veya daha fazla doku türü ilişkilendirilir. Örneğin hayvanların kalbi ve karaciğeri; ve bitkilerin yaprak ve sapları.

Sistem eğitimi

Bir sonraki seviyede, organların gruplandırılmasına sahibiz. Bu yapılar, belirli işlevleri düzenlemek ve koordineli bir şekilde çalışmak için sistemler halinde gruplandırılmıştır. En iyi bilinen organ sistemleri arasında sindirim sistemi, sinir sistemi ve dolaşım sistemi var.

Organizmanın oluşumu

Organ sistemlerini bir araya toplayarak, ayrık ve bağımsız bir organizma elde ederiz. Organ setleri, organizmayı canlı tutmak için tüm yaşamsal, büyüme ve gelişme işlevlerini yerine getirebilir.

Yaşamsal işlevler

Organik varlıkların hayati işlevi beslenme, etkileşim ve üreme süreçlerini içerir. Çok hücreli organizmalar, yaşamsal işlevleri içinde çok heterojen süreçler gösterir.

Beslenme açısından, canlıları ototroflara ve heterotroflara ayırabiliriz. Bitkiler kendi besinlerini fotosentez yoluyla elde edebildikleri için ototrofiktir. Bu arada hayvanlar ve mantarlar yiyeceklerini aktif olarak almalıdırlar, bu yüzden heterotroflardır.

Üreme de çok çeşitlidir. Bitkilerde ve hayvanlarda, eşeyli veya eşeysiz şekilde üreyebilen veya her iki üreme biçimini sunan türler vardır.

Örnekler

Ay denizanası. (Aurelia aurita). Eser sahibi: Alasdair flickr.com/photos/csakkarin

En belirgin çok hücreli organizmalar bitkiler ve hayvanlardır. Çıplak gözle (mikroskop kullanmadan) gözlemlediğimiz her canlı çok hücreli organizmalardır.

Bir memeli, bir deniz anası, bir böcek, bir ağaç, bir kaktüs, hepsi çok hücreli varlıklara örnektir.

Mantar grubunda mutfakta sıklıkla kullandığımız mantarlar gibi çok hücreli varyantlar da bulunmaktadır.

Referanslar

1. Cooper, GM ve Hausman, RE (2004). Hücre: Moleküler yaklaşım. Medicinska naklada.
2. Furusawa, C. ve Kaneko, K. (2002). Dinamik sistemlerin kaçınılmaz bir sonucu olarak çok hücreli organizmaların kökeni. Anatomik Kayıt: Amerikan Anatomistler Derneği'nin Resmi Yayını, 268 (3), 327-342.
3. Gilbert SF (2000). Gelişimsel Biyoloji. Sinauer Associates.
4. Kaiser, D. (2001). Çok hücreli bir organizma oluşturmak. Yıllık genetik inceleme, 35 (1), 103-123.
5. Lodish, H., Berk, A., Zipursky, SL, Matsudaira, P., Baltimore, D. ve Darnell, J. (2013). Moleküler hücre biyolojisi. WH freeman.
6. Michod, RE, Viossat, Y., Solari, CA, Hurand, M., & Nedelcu, AM (2006). Yaşam öyküsü evrimi ve çok hücreliliğin kökeni. Teorik Biyoloji Dergisi, 239 (2), 257-272.
7. Rosslenbroich, B. (2014). Özerkliğin kökeni üzerine: evrimdeki ana geçişlere yeni bir bakış. Springer Science & Business Media.