Skip to main content
Global

28.1: פילום פוריפרה

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    206248

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

    מיומנויות לפיתוח

    • תאר את המאפיינים הארגוניים של האורגניזמים הרב-תאיים הפשוטים ביותר
    • הסבר את צורות הגוף השונות ותפקודי הגוף של הספוגים

    חסרי החוליות, או invertebrata, הם בעלי חיים שאינם מכילים מבנים גרמיים, כמו הגולגולת והחוליות. הפשוטים ביותר מבין כל חסרי החוליות הם הפרזואנים, הכוללים רק את הפילום Porifera: הספוגים (איור). \(\PageIndex{1}\) Parazoans ("לצד בעלי חיים") אינם מציגים ארגון ברמת רקמות, אם כי יש להם תאים מיוחדים המבצעים פונקציות ספציפיות. זחלי ספוג מסוגלים לשחות; עם זאת, מבוגרים אינם תנועתיים ומבלים את חייהם מחוברים למצע. מכיוון שמים חיוניים לספוגים להפרשה, האכלה והחלפת גזים, מבנה גופם מקל על תנועת המים דרך הספוג. מבנים כגון תעלות, תאים וחללים מאפשרים למים לנוע דרך הספוג כמעט לכל תאי הגוף.

    בתצלום נראים ספוגים על קרקעית האוקיינוס. הספוגים צהובים עם משטח גבשושי ויוצרים גושים מעוגלים.
    איור\(\PageIndex{1}\): ספוגים הם חברים ב-Phylum Porifera, המכיל את חסרי החוליות הפשוטים ביותר. (קרדיט: אנדרו טרנר)

    מורפולוגיה של ספוגים

    המורפולוגיה של הספוגים הפשוטים ביותר לובשת צורה של גליל עם חלל מרכזי גדול, הספונגוקואל, התופס את פנים הצילינדר. מים יכולים להיכנס לספונגוקואל מנקבוביות רבות בדופן הגוף. מים הנכנסים לספונגוקואל מוחצנים דרך פתח משותף גדול הנקרא אוסקולום. עם זאת, ספוגים מציגים מגוון של גיוון בצורות הגוף, כולל וריאציות בגודל הספונגוקואל, מספר האוסקולי והיכן נמצאים התאים המסננים מזון מהמים.

    בעוד שספוגים (למעט ההקסקטינלידים) אינם מציגים ארגון של שכבת רקמות, יש להם סוגי תאים שונים המבצעים פונקציות מובחנות. פינקוציטים, שהם תאים דמויי אפיתל, יוצרים את שכבת הספוגים החיצונית ביותר וסוגרים חומר דמוי ג'לי הנקרא מזוהיל. Mesohyl היא מטריצה חוץ תאית המורכבת מג'ל דמוי קולגן עם תאים תלויים המבצעים פונקציות שונות. העקביות דמוית הג'ל של מזוהיל פועלת כמו שלד אנדו ושומרת על המורפולוגיה הצינורית של הספוגים. בנוסף לאוסקולום, לספוגים יש נקבוביות מרובות הנקראות אוסטיה על גופם המאפשרות למים להיכנס לספוג. בחלק מהספוגים נוצרים אוסטיה על ידי פורוציטים, תאים בצורת צינור יחיד הפועלים כשסתומים לוויסות זרימת המים לספונגוקואל. בספוגים אחרים נוצרים אוסטיה על ידי קפלים בדופן הגוף של הספוג.

    צ'אנוציטים ("תאי צווארון") קיימים במקומות שונים, תלוי בסוג הספוג, אך הם תמיד מצפים את החלקים הפנימיים של חלל כלשהו שדרכו זורמים מים (הספונגוקואל בספוגים פשוטים, תעלות בתוך דופן הגוף בספוגים מורכבים יותר, ותאים הפזורים בגוף בספוגים המורכבים ביותר). בעוד שפינקוציטים מצפים את החלק החיצוני של הספוג, choanocytes נוטים לרפד חלקים פנימיים מסוימים של גוף הספוג המקיפים את המזוהיל. המבנה של choanocyte הוא קריטי לתפקודו, שהוא לייצר זרם מים דרך הספוג וללכוד ולבלוע חלקיקי מזון על ידי פגוציטוזיס. שימו לב לדמיון במראה בין צ'אנוציט הספוג לצ'אנופלגלטים (פרוטיסטה). דמיון זה מצביע על כך שספוגים וצ'אנופלגלטים קשורים קשר הדוק וככל הנראה חולקים מוצא משותף לאחרונה. גוף התא מוטבע במזוהיל ומכיל את כל האברונים הנדרשים לתפקוד תקין של התא, אך בולט לתוך "החלל הפתוח" בתוך הספוג צווארון דמוי רשת המורכב ממיקרווילי עם דגלום בודד במרכז העמוד. ההשפעה המצטברת של הדגל מכל הצ'אנוציטים מסייעת לתנועת המים דרך הספוג: שאיבת מים לתוך הספוג דרך האוסטיה הרבות, אל החללים המרופדים בצ'אנוציטים, ובסופו של דבר החוצה דרך האוסקולום (או האוסקולי). בינתיים, חלקיקי מזון, כולל חיידקים ואצות הנישאים במים, נלכדים על ידי הצווארון דמוי המסננת של הצ'אנוציטים, מחליקים מטה אל גוף התא, נבלעים על ידי פגוציטוזיס, ונעטפים בוואקום מזון. לבסוף, choanocytes יתמיינו לזרע לצורך רבייה מינית, שם הם יתנתקו מהמזוהיל וישאירו את הספוג עם מים מגורשים דרך האוסקולום.

    התאים המכריעים השניים בספוגים נקראים אמבוציטים (או ארכיאוציטים), על שם העובדה שהם נעים ברחבי המזוהיל בצורה דמוית אמבה. לאמבוציטים יש מגוון פונקציות: אספקת חומרים מזינים מצ'ואנוציטים לתאים אחרים בתוך הספוג, מולידים ביצים לרבייה מינית (שנשארות במזוהיל), העברת זרע פגוציטי מצ'אנוציטים לביצים והתמיינות לסוגי תאים ספציפיים יותר. חלק מסוגי התאים הספציפיים יותר הללו כוללים קולנציטים ולופוציטים, המייצרים את החלבון דמוי הקולגן לשמירה על המזוהיל, הסקלרוציטים, המייצרים ספיקולים בחלק מהספוגים, וספונגוציטים, המייצרים את החלבון ספונגין ברוב הספוגים. תאים אלה מייצרים קולגן לשמירה על עקביות המזוהיל. סוגי התאים השונים בספוגים מוצגים באיור\(\PageIndex{2}\).

    חלק א 'מראה חתך של ספוג, שהוא בצורת אגרטל. הפתח המרכזי נקרא ספונגוקואל. הגוף מלא בחומר דמוי ג'ל הנקרא מזוהיל. נקבוביות בגוף, הנקראות אוסטיה, מאפשרות למים להיכנס לספונגוקואל. מים יוצאים דרך פתח עליון הנקרא אוסקולום. חלק ב 'מראה תצוגה מוגדלת של גוף הספוג. המשטח החיצוני מכוסה בתאים הנקראים pinacocytes, המהווים את העור. פינקוציטים צורכים חלקיקי מזון גדולים על ידי פגוציטוזיס. המשטח הפנימי מרופד בתאים הנקראים choanocytes, שיש להם דגלים המעבירים מים בגוף. המזוהיל דחוס בין המשטחים החיצוניים והפנימיים. סוגים שונים של תאים קיימים בתוך שכבה זו. אלה כוללים לופוציטים המפרישים קולגן, אמבוציטים, המבצעים מגוון פונקציות וביציות. סקלרוציטים בתוך שכבה זו מייצרים ספיקולי סיליקה המשתרעים מחוץ לגוף הספוג. פורוציטים, תאים חלולים בצורת צינור המשתרעים על גוף הספוג, מווסתים את תנועת המים דרך האוסטיה.
    איור\(\PageIndex{2}\): מוצגים תוכנית הגוף הבסיסית של הספוג (א) ו- (ב) כמה מסוגי התאים המיוחדים המצויים בספוגים.

    תרגיל \(\PageIndex{1}\)

    איזו מהמשפטים הבאים שקרית?

    1. לצ'אנוציטים יש דגלים המניעים מים בגוף.
    2. Pinacocytes יכול להפוך לכל סוג תא.
    3. לופוציטים מפרישים קולגן.
    4. פורוציטים שולטים בזרימת המים דרך הנקבוביות בגוף הספוג.
    תשובה

    ב

    בחלק מהספוגים, סקלרוציטים מפרישים ספיקולים קטנים לתוך המזוהיל, המורכבים מסידן פחמתי או מסיליקה, תלוי בסוג הספוג. ספיקולים אלה משמשים לספק נוקשות נוספת לגוף הספוג. בנוסף, ספיקולים, כאשר הם נמצאים חיצונית, עלולים להדוף טורפים. סוג אחר של חלבון, ספונגין, עשוי להימצא גם במזוהיל של כמה ספוגים.

    נוכחותם והרכבם של ספיקוליות/ספונגין הם המאפיינים המבדילים של שלושת סוגי הספוגים (איור\(\PageIndex{3}\)): Class Calcarea מכיל ספיקולים של סידן פחמתי וללא ספוגין, מחלקה Hexactinellida מכילה ספיקולים סיליקיים בעלי שש קרניים וללא ספונגין, וכיתה דמוספונגיה מכילה ספונגין וייתכן שלא יהיו להם ספיקולים; אם קיימים, הספיקולים האלה הם סיליקיים. ספיקולים קיימים בצורה הבולטת ביותר בכיתה Hexactinellida, הסדר המורכב מספוגי זכוכית. חלק מהספיקולים עשויים להגיע לממדים ענקיים (ביחס לטווח הגודל האופייני של ספוגי זכוכית של 3 עד 10 מ"מ) כפי שניתן לראות ב Monorhaphis chuni, שאורכו עד 3 מ '.

    תמונה A מציגה את Clathrina clathrus, ספוג צהוב המורכב מחוטים רבים דמויי חוט התמזגו זה בזה, ומעניקים מראה של רשת. תמונה B מציגה את סטאורוקליפטוס, ספוג בצבע שמנת עם צורת כד. תמונה C מראה Acarnus erthacus, ספוג כתום שטוח עם בליטות שיש להם את המראה של הרי געש. לכל בליטה דמוית הר געש יש נקבובית באמצע.
    איור\(\PageIndex{3}\): (א) קלתרינה קלתרוס שייך למחלקה קלקארה, (ב) סטאורוקליפטוס spp. (שם נפוץ: ספוג פיקאסו צהוב) שייך למעמד הקסקטינלידה, ו- (ג) אקרנוס אריתקוס שייך למחלקה דמוספונגיה. (אשראי א: שינוי עבודה על ידי ההורה גרי; קרדיט ב: שינוי עבודות על ידי מכון המחקר לאקווריום מונטריי ביי, NOAA; קרדיט ג: שינוי עבודות על ידי רשת הניטור המשולבת Sanctuary, המקלט הימי הלאומי של מפרץ מונטריי, NOAA)

    תהליכים פיזיולוגיים בספוגים

    ספוגים, למרות היותם אורגניזמים פשוטים, מווסתים את התהליכים הפיזיולוגיים השונים שלהם באמצעות מגוון מנגנונים. תהליכים אלה מווסתים את חילוף החומרים, הרבייה והתנועה שלהם.

    עיכול

    ספוגים חסרים מערכות עיכול, נשימה, מחזור הדם, הרבייה והעצבים מורכבים. האוכל שלהם נלכד כאשר מים עוברים דרך האוסטיה והחוצה דרך האוסקולום. חיידקים בגודל של פחות מ-0.5 מיקרון נלכדים על ידי choanocytes, שהם התאים העיקריים העוסקים בתזונה, ונבלעים על ידי פגוציטוזיס. חלקיקים גדולים מהאוסטיה עשויים להיות פגוציטים על ידי פינקוציטים. בחלק מהספוגים אמבוציטים מעבירים מזון מתאים שבלעו חלקיקי מזון לאלו שלא. לעיכול מסוג זה, בו מתעכלים חלקיקי מזון בתוך תאים בודדים, הספוג שואב מים באמצעות דיפוזיה. הגבול של סוג זה של עיכול הוא כי חלקיקי מזון חייב להיות קטן יותר מאשר תאים בודדים.

    כל שאר תפקודי הגוף העיקריים בספוג (חילופי גזים, זרימת דם, הפרשה) מבוצעים על ידי דיפוזיה בין התאים הקווים את הפתחים בתוך הספוג לבין המים העוברים דרך אותם פתחים. כל סוגי התאים בתוך הספוג משיגים חמצן מהמים באמצעות דיפוזיה. באופן דומה, פחמן דו חמצני משתחרר למי ים על ידי דיפוזיה. בנוסף, פסולת חנקנית המיוצרת כתוצר לוואי של חילוף החומרים של החלבון מופרשת באמצעות דיפוזיה על ידי תאים בודדים למים כשהיא עוברת דרך הספוג.

    רפרודוקציה

    ספוגים מתרבים בשיטות מיניות כמו גם א-מיניות. האמצעי האופייני להתרבות א -מינית הוא פיצול (כאשר חתיכת הספוג מתנתקת, מתיישבת על מצע חדש ומתפתחת לפרט חדש) או ניצנים (תולדה זהה גנטית צומחת מההורה ובסופו של דבר מתנתקת או נשארת מחוברת ליצירת מושבה). סוג לא טיפוסי של רבייה א-מינית נמצא רק בספוגי מים מתוקים ומתרחש באמצעות היווצרות אבני חן. אבני חן הן מבנים עמידים לסביבה המיוצרים על ידי ספוגים בוגרים שבהם מורפולוגיית הספוג האופיינית הפוכה. בגמולות, שכבה פנימית של אמבוציטים מוקפת בשכבת קולגן (ספונגין) שעשויה להתחזק על ידי ספיקולים. הקולגן שנמצא בדרך כלל במזוהיל הופך לשכבת המגן החיצונית. בספוגי מים מתוקים, אבני חן עשויות לשרוד תנאים סביבתיים עוינים כמו שינויים בטמפרטורה ולשמש ליישוב מחדש של בית הגידול ברגע שתנאי הסביבה מתייצבים. אבני חן מסוגלות להיצמד למצע ולייצר ספוג חדש. מכיוון שאבני חן יכולות לעמוד בסביבות קשות, עמידות בפני התייבשות ונשארות רדומות לתקופות ארוכות, הן מהוות אמצעי מצוין להתיישבות לאורגניזם יושב.

    רבייה מינית בספוגים מתרחשת כאשר נוצרים גמטות. ספוגים הם חד-מיניים (הרמפרודיטיים), מה שאומר שאדם אחד יכול לייצר את שני הגמטות (ביצים וזרע) בו זמנית. בספוגים מסוימים, ייצור גמטות עשוי להתרחש לאורך כל השנה, בעוד שספוגים אחרים עשויים להראות מחזורים מיניים בהתאם לטמפרטורת המים. ספוגים עשויים גם להפוך להרמפרודיטיים ברצף, לייצר ביציות תחילה וזרעונים מאוחר יותר. ביציות מתעוררות על ידי התמיינות של אמבוציטים ונשמרות בתוך הספונגוקואל, ואילו זרעונים נובעים מהתמיינות של choanocytes ונפלטים דרך האוסקולום. פליטת זרעונים עשויה להיות אירוע מתוזמן ומתואם, כפי שניתן לראות במינים מסוימים. זרעונים הנישאים על ידי זרמי מים יכולים להפרות את הביציות הנישאות במזוהיל של ספוגים אחרים. התפתחות מוקדמת של הזחל מתרחשת בתוך הספוג, וזחלים השוחים בחופשיות משתחררים דרך האוסקולום.

    תנועה

    ספוגים הם בדרך כלל יושבים כמבוגרים ומבלים את חייהם מחוברים למצע קבוע. הם אינם מראים תנועה למרחקים גדולים כמו חסרי חוליות ימיים אחרים השוחים בחופשיות. עם זאת, תאי ספוג מסוגלים לזחול לאורך שכבות באמצעות פלסטיות ארגונית. בתנאים ניסיוניים, חוקרים הראו שתאי ספוג המתפשטים על תמיכה פיזית מדגימים יתרון מוביל לתנועה מכוונת. הועלו השערות שתנועת זחילה מקומית זו עשויה לסייע לספוגים להסתגל למיקרו-סביבות בסמוך לנקודת ההתקשרות. עם זאת יש לציין כי דפוס תנועה זה תועד במעבדות, אך נותר לראות אותו בבתי גידול טבעיים של ספוג.

    סיכום

    בעלי חיים הכלולים בפילום Porifera הם Parazoans מכיוון שהם אינם מראים היווצרות של רקמות אמיתיות (למעט בכיתה Hexactinellida). אורגניזמים אלה מראים ארגון פשוט מאוד, עם שלד אנדו בסיסי. לספוגים יש סוגי תאים מרובים המיועדים לביצוע פונקציות מטבוליות שונות. למרות בעלי חיים אלה הם פשוטים מאוד, הם מבצעים מספר פונקציות פיזיולוגיות מורכבות.

    רשימת מילים

    אמבוציט
    תא ספוג עם פונקציות מרובות, כולל אספקת חומרים מזינים, היווצרות ביציות, אספקת זרע והתמיינות תאים
    צ'ואנוציט
    (גם תא צווארון) תא ספוג שמתפקד ליצירת זרם מים וללכוד ולבלוע חלקיקי מזון באמצעות פגוציטוזיס
    אבני חן
    מבנה המיוצר על ידי רבייה א -מינית בספוגי מים מתוקים שבהם המורפולוגיה הפוכה
    חסרי חוליות
    (גם, חסרי חוליות) קטגוריה של בעלי חיים שאין להם גולגולת או עמוד חוליות
    מזוהיל
    ג'ל דמוי קולגן המכיל תאים תלויים המבצעים פונקציות שונות בספוג
    אוסקולום
    פתח גדול בגוף הספוג דרכו יוצאים מים
    אוסטיום
    נקבובית נוכחת על גוף הספוג שדרכו נכנסים מים
    פינקוציט
    תא דמוי אפיתל היוצר את שכבת הספוגים החיצונית ביותר וסוגר חומר דמוי ג'לי הנקרא מזוהיל
    פוריפרה
    קבוצה של בעלי חיים ללא רקמות אמיתיות, אלא גוף נקבובי עם שלד אנדו ראשוני
    סקלרוציט
    תא המפריש ספיקולי סיליקה לתוך המזוהיל
    ספייקולה
    מבנה עשוי סיליקה או סידן פחמתי המספק תמיכה מבנית לספוגים
    ספונגוקואל
    חלל מרכזי בתוך הגוף של כמה ספוגים