29.6: الثدييات

Last updated
Save as PDF

Page ID: 196687

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

المهارات اللازمة للتطوير

قم بتسمية ووصف السمات المميزة للمجموعات الرئيسية الثلاث من الثدييات
وصف خط الهبوط المقترح الذي أنتج الثدييات
ضع قائمة ببعض الميزات المشتقة التي قد تكون نشأت استجابة لحاجة الثدييات إلى التمثيل الغذائي المستمر عالي المستوى

الثدييات هي فقاريات تمتلك الشعر والغدد الثديية. هناك العديد من الخصائص الأخرى المميزة للثدييات، بما في ذلك بعض سمات الفك والهيكل العظمي والتكامل والتشريح الداخلي. تنتمي الثدييات الحديثة إلى ثلاث مجموعات: المونوتريمات والجرابيات والإوثريات (أو الثدييات المشيمية).

خصائص الثدييات

يعد وجود الشعر من أكثر علامات الثدييات وضوحًا. على الرغم من أن الشعر ليس منتشرًا جدًا في بعض الأنواع، مثل الحيتان، إلا أن الشعر له العديد من الوظائف المهمة للثدييات. الثدييات ماصة للحرارة، ويوفر الشعر عزلًا للاحتفاظ بالحرارة الناتجة عن العمل الأيضي. يحبس الشعر طبقة من الهواء بالقرب من الجسم ويحافظ على الحرارة. إلى جانب العزل، يمكن أن يكون الشعر بمثابة آلية حسية عبر شعيرات متخصصة تسمى vibrissae، والمعروفة باسم الشعيرات. ترتبط هذه الخلايا بالأعصاب التي تنقل معلومات عن الإحساس، وهو أمر مفيد بشكل خاص للثدييات الليلية أو التي تحفر. يمكن أن يوفر الشعر أيضًا تلوينًا وقائيًا أو أن يكون جزءًا من الإشارات الاجتماعية، مثل عندما يقف شعر الحيوان «في النهاية».

يشمل تكامل الثدييات، أو الجلد، غدد إفرازية ذات وظائف مختلفة. تنتج الغدد الدهنية مزيجًا دهنيًا يسمى الزهم الذي يفرز على الشعر والجلد لمقاومة الماء والتشحيم. توجد الغدد الدهنية في معظم أنحاء الجسم. تنتج الغدد المفرزة العرق أو العرق الذي يتكون أساسًا من الماء. في معظم الثدييات، تقتصر الغدد المفرزة على مناطق معينة من الجسم، وبعض الثدييات لا تمتلكها على الإطلاق. ومع ذلك، في الرئيسيات، وخاصة البشر، يظهر العرق بشكل بارز في التنظيم الحراري، وينظم الجسم من خلال التبريد التبخيري. توجد الغدد العرقية فوق معظم سطح الجسم في الرئيسيات. تفرز الغدد المفرزة، أو غدد الرائحة، المواد المستخدمة في الاتصال الكيميائي، مثل الظربان. تنتج الغدد الثديية الحليب الذي يستخدم لتغذية الأطفال حديثي الولادة. في حين أن ذكور المونوتريمات والإيثريون يمتلكون غدد ثديية، فإن الجرابيات الذكور لا يمتلكون ذلك. من المحتمل أن تكون الغدد الثديية عبارة عن غدد دهنية أو إكرينية معدلة، لكن أصلها التطوري ليس واضحًا تمامًا.

يمتلك النظام الهيكلي للثدييات العديد من الميزات الفريدة. يتكون الفك السفلي للثدييات من عظم واحد فقط، وهو العظم الداخل. تتكون فكوك الفقاريات الأخرى من أكثر من عظمة واحدة. في الثدييات، ينضم العظم المسنن إلى الجمجمة عند العظم الحرشفي، بينما في الفقاريات الأخرى، يتصل العظم الرباعي للفك بالعظم المفصلي للجمجمة. توجد هذه العظام في الثدييات، ولكن تم تعديلها لتعمل في السمع وتشكل العظام في الأذن الوسطى (الشكل\(\PageIndex{1}\)). تمتلك الفقاريات الأخرى عظمة واحدة فقط من عظام الأذن الوسطى، وهي الستايبس. تحتوي الثدييات على ثلاثة: المطرقة، والحبر، والطوابع. نشأت المطرقة من العظم المفصلي، في حين أن الجيب نشأ من العظم الرباعي. يساعد هذا الترتيب لعظام الفك والأذن في تمييز الثدييات الأحفورية عن أحافير المشابك الأخرى.

يُظهر الرسم التوضيحي العظام الثلاثة للأذن الداخلية، والمطرقة، والمسامير، والدعامات، المتصلة ببعضها البعض داخل قناة الأذن. — الشكل\(\PageIndex{1}\): يتم تعديل عظام الأذن الداخلية للثدييات من عظام الفك والجمجمة. (الائتمان: NCI)

تتكون العضلة المقربة التي تغلق الفك من عضلتين في الثدييات: Temporalis و Masseter. يسمح ذلك بحركة الفك جنبًا إلى جنب، مما يجعل المضغ ممكنًا، وهو أمر فريد بالنسبة للثدييات. تمتلك معظم الثدييات أسنانًا غير متجانسة، مما يعني أن لديها أنواعًا وأشكال مختلفة من الأسنان بدلاً من مجرد نوع وشكل واحد من الأسنان. معظم الثدييات من فصيلة الديفيودونت، مما يعني أنها تمتلك مجموعتين من الأسنان في حياتها: الأسنان المتساقطة أو «الصغيرة» والأسنان الدائمة. الفقاريات الأخرى هي متعددة الفيودونات، أي أن أسنانها يتم استبدالها طوال حياتها.

تمتلك الثدييات، مثل الطيور، قلبًا من أربع غرف. تحتوي الثدييات أيضًا على مجموعة متخصصة من ألياف القلب الموجودة في جدران الأذين الأيمن تسمى العقدة الجيبية الأذينية، أو جهاز تنظيم ضربات القلب، والتي تحدد معدل ضربات القلب. لا تحتوي كريات الدم الحمراء في الثدييات (خلايا الدم الحمراء) على نوى، في حين أن كريات الدم الحمراء للفقاريات الأخرى تكون نواة.

تحتوي كليتا الثدييات على جزء من النيفرون يسمى حلقة هينلي أو الحلقة الكلوية، والتي تسمح للثدييات بإنتاج البول بتركيز عالٍ من المواد المذابة، أعلى من تركيز الدم. تفتقر الثدييات إلى نظام البوابة الكلوية، وهو نظام من الأوردة ينقل الدم من الأطراف الخلفية أو السفلية ومنطقة الذيل إلى الكلى. توجد أنظمة البوابة الكلوية في جميع الفقاريات الأخرى باستثناء الأسماك الخالية من الفك. توجد المثانة البولية في جميع الثدييات.

تتميز أدمغة الثدييات بخصائص معينة تختلف عن الفقاريات الأخرى. في بعض الثدييات، وليس جميعها، تكون القشرة الدماغية، وهي الجزء الخارجي من المخ، مطوية للغاية، مما يسمح بمساحة سطحية أكبر مما هو ممكن مع القشرة الملساء. تنقسم الفصوص البصرية، الموجودة في الدماغ المتوسط، إلى قسمين في الثدييات، بينما تمتلك الفقاريات الأخرى فصًا واحدًا غير مقسم. تمتلك الثدييات الإيثيرية أيضًا هيكلًا متخصصًا يربط نصفي الكرة المخية، يسمى الجسم الثفني.

تطور الثدييات

الثدييات عبارة عن مشابك عصبية، مما يعني أن لها فتحة واحدة في الجمجمة. إنها المشابك الحية الوحيدة، حيث انقرضت الأشكال السابقة في العصر الجوراسي. يمكن تقسيم المشابك العصبية المبكرة غير الثديية إلى مجموعتين: البليكوصورات والعلاجات. ضمن العلاجات، يُعتقد أن مجموعة تسمى السينودونات هي أسلاف الثدييات (الشكل\(\PageIndex{2}\)).

يُظهر الرسم التوضيحي حيوانًا يشبه كلبًا قصير الشعر. — الشكل\(\PageIndex{2}\): يُعتقد أن السينودونت، التي ظهرت لأول مرة في أواخر العصر البرمي قبل 260 مليون سنة، هي أسلاف الثدييات الحديثة. (تصوير: نوبو تامورا)

السمة الرئيسية للمشابك العصبي هي امتصاص الحرارة، بدلاً من الحرارة الخارجية التي تظهر في معظم الفقاريات الأخرى. كان معدل الأيض المتزايد المطلوب لتعديل درجة حرارة الجسم داخليًا جنبًا إلى جنب مع التغييرات في بعض الهياكل الهيكلية. تمتلك المشابك العصبية اللاحقة، التي كانت لها خصائص أكثر تطورًا وفريدة من نوعها للثدييات، خدودًا لحمل الطعام وأسنانًا غير متجانسة، وهي متخصصة في مضغ الطعام وتكسيره ميكانيكيًا لتسريع عملية الهضم وإطلاق الطاقة اللازمة لإنتاج الحرارة. يتطلب المضغ أيضًا القدرة على المضغ والتنفس في نفس الوقت، وهو ما يسهله وجود حنك ثانوي. يفصل الحنك الثانوي منطقة الفم التي يحدث فيها المضغ عن المنطقة أعلاه حيث يحدث التنفس، مما يسمح بالتنفس دون انقطاع أثناء المضغ. لا يوجد الحنك الثانوي في البليكوصورات ولكنه موجود في السينودونات والثدييات. يُظهر عظم الفك أيضًا تغييرات من المشابك المبكرة إلى المشابك اللاحقة. يوجد القوس الوجني، أو عظم الوجنة، في الثدييات والعلاجات المتقدمة مثل السينودونات، ولكنه غير موجود في البليكوصورات. يشير وجود القوس الوجني إلى وجود عضلة المدلك التي تغلق الفك وتعمل في المضغ.

في الهيكل العظمي الزائدي، يتم تعديل حزام كتف الثدييات الثيرية عن حزام الفقاريات الأخرى من حيث أنه لا يمتلك عظمة بروكوراويد أو بين الترقوة، والكتف هو العظم السائد.

تطورت الثدييات من العلاجات في أواخر العصر الترياسي، حيث تعود أقدم الحفريات الثديية المعروفة إلى العصر الجوراسي المبكر، قبل حوالي 205 مليون سنة. كانت الثدييات المبكرة صغيرة، بحجم القوارض الصغيرة تقريبًا. بدأت الثدييات في التنويع لأول مرة في عصر الميزوزويك، من العصر الجوراسي إلى العصر الطباشيري، على الرغم من أن معظم هذه الثدييات قد انقرضت بحلول نهاية حقبة الميزوزويك. خلال العصر الطباشيري، بدأ إشعاع آخر للثدييات واستمر خلال عصر حقب الحياة الحديثة، منذ حوالي 65 مليون سنة.

ثدييات حية

تشكل الإيثيريون، أو الثدييات المشيمية، والجرابيات معًا فئة الثدييات الثيرية. تشكل المونوتريمات، أو الميتاثيريون، أختهم كلايد.

هناك ثلاثة أنواع حية من النترات الأحادية: خلد الماء ونوعان من الإكيدنا، أو النمل الشوكي. ينتمي خلد الماء ذو المنقار الجلدي إلى عائلة Ornithorhynchidae («منقار الطيور»)، بينما تنتمي echidnas إلى عائلة Tachyglossidae («اللسان اللزج») (الشكل\(\PageIndex{3}\)). تم العثور على خلد الماء ونوع واحد من إيكيدنا في أستراليا، وتوجد الأنواع الأخرى من إيكيدنا في غينيا الجديدة. تعتبر المونوتريمات فريدة من نوعها بين الثدييات لأنها تضع البيض بدلاً من الولادة لتعيش في سن مبكرة. قشور بيضها ليست مثل الأصداف الصلبة للطيور، ولكنها قشرة جلدية تشبه قشور بيض الزواحف. المونوتريمات ليس لها أسنان.

تُظهر هذه الرسوم التوضيحية اثنين من الثدييات ذات الشعر القصير (خلد الماء والإكيدنا) بأقدام مكشوفة وذيول مسطحة وخطم مسطح. — الشكل\(\PageIndex{3}\): (a) The platypus, a monotreme, possesses a leathery beak and lays eggs rather than giving birth to live young. (b) The echidna is another monotreme. (credit b: modification of work by Barry Thomas)

الشكل\(\PageIndex{3}\): (a) The platypus, a monotreme, possesses a leathery beak and lays eggs rather than giving birth to live young. (b) The echidna is another monotreme. (credit b: modification of work by Barry Thomas)

Marsupials are found primarily in Australia, though the opossum is found in North America. Australian marsupials include the kangaroo, koala, bandicoot, Tasmanian devil (Figure \(\PageIndex{4}\)), and several other species. Most species of marsupials possess a pouch in which the very premature young reside after birth, receiving milk and continuing to develop. Marsupials differ from eutherians in that there is a less complex placental connection: The young are born at an extremely early age and latch onto the nipple within the pouch.

The illustration shows an animal resembling a small bear lying in the grass. — Figure \(\PageIndex{4}\): The Tasmanian devil is one of several marsupials native to Australia. (credit: Wayne McLean)

Eutherians are the most widespread of the mammals, occurring throughout the world. There are 18 to 20 orders of placental mammals. Some examples are Insectivora, the insect eaters; Edentata, the toothless anteaters; Rodentia, the rodents; Cetacea, the aquatic mammals including whales; Carnivora, carnivorous mammals including dogs, cats, and bears; and Primates, which includes humans. Eutherian mammals are sometimes called placental mammals because all species possess a complex placenta that connects a fetus to the mother, allowing for gas, fluid, and nutrient exchange. While other mammals possess a less complex placenta or briefly have a placenta, all eutherians possess a complex placenta during gestation.

Summary

Mammals in general are vertebrates that possess hair and mammary glands. The mammalian integument includes various secretory glands, including sebaceous glands, eccrine glands, apocrine glands, and mammary glands. Mammals are synapsids, meaning that they have a single opening in the skull. A key characteristic of synapsids is endothermy rather than the ectothermy seen in other vertebrates. Mammals probably evolved from therapsids in the late Triassic period, as the earliest known mammal fossils are from the early Jurassic period. There are three groups of mammals living today: monotremes, marsupials, and eutherians. Monotremes are unique among mammals as they lay eggs, rather than giving birth to young. Eutherian mammals are sometimes called placental mammals, because all species possess a complex placenta that connects a fetus to the mother, allowing for gas, fluid, and nutrient exchange.

Glossary

apocrine gland: scent gland that secretes substances that are used for chemical communication

dentary: single bone that comprises the lower jaw of mammals

diphyodont: refers to the possession of two sets of teeth in a lifetime

eccrine gland: sweat gland

eutherian mammal: mammal that possesses a complex placenta, which connects a fetus to the mother; sometimes called placental mammals

heterodont tooth: different types of teeth that are modified for different purposes

mammal: one of the groups of endothermic vertebrates that possesses hair and mammary glands

mammary gland: in female mammals, a gland that produces milk for newborns

marsupial: one of the groups of mammals that includes the kangaroo, koala, bandicoot, Tasmanian devil, and several other species; young develop within a pouch

monotreme: egg-laying mammal

Ornithorhynchidae: clade that includes the duck-billed platypus

sebaceous gland: in mammals, a skin gland that produce a lipid mixture called sebum

Tachyglossidae: clade that includes the echidna or spiny anteater