Skip to main content
Global

27.1: ميزات مملكة الحيوان

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    196639

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

    المهارات اللازمة للتطوير

    • ضع قائمة بالميزات التي تميز مملكة Animalia عن الممالك الأخرى
    • شرح عمليات التكاثر الحيواني والتطور الجنيني
    • وصف الأدوار التي تلعبها جينات Hox في التطوير

    على الرغم من تنوع أعضاء مملكة الحيوان بشكل لا يصدق، إلا أن معظم الحيوانات تشترك في ميزات معينة تميزها عن الكائنات الحية في الممالك الأخرى. جميع الحيوانات كائنات حقيقية النواة ومتعددة الخلايا، وجميع الحيوانات تقريبًا لها بنية نسيجية معقدة ذات أنسجة متباينة ومتخصصة. معظم الحيوانات متحركة، على الأقل خلال مراحل معينة من الحياة. تحتاج جميع الحيوانات إلى مصدر للغذاء وبالتالي فهي غير متجانسة وتبتلع كائنات حية أو ميتة أخرى؛ وهذه الميزة تميزها عن الكائنات ذاتية التغذية، مثل معظم النباتات، التي تصنع العناصر الغذائية الخاصة بها من خلال عملية التمثيل الضوئي. ككائنات غير متجانسة، قد تكون الحيوانات من آكلات اللحوم أو الحيوانات العاشبة أو الحيوانات آكلة اللحوم أو الطفيليات (الشكل\(\PageIndex{1}\)). تتكاثر معظم الحيوانات جنسياً، ويمر النسل بسلسلة من مراحل النمو التي تحدد خطة الجسم المحددة والثابتة. تشير خطة الجسم إلى مورفولوجيا الحيوان، والتي تحددها الإشارات التنموية.

    يُظهر الجزء أ دبًا مع سمكة كبيرة في فمه. يُظهر الجزء ب قلبًا في جرة. تمتد الديدان الطويلة الشبيهة بالخيوط من القلب.
    الشكل\(\PageIndex{1}\): جميع الحيوانات عبارة عن كائنات غير متجانسة تستمد الطاقة من الطعام. الدب الأسود (أ) هو آكل اللحوم، يأكل كل من النباتات والحيوانات. (ب) الدودة القلبية Dirofilaria immitis هي طفيل يستمد الطاقة من مضيفيه. تقضي مرحلة اليرقات في البعوض ومرحلة البلوغ وهي تصيب قلب الكلاب والثدييات الأخرى، كما هو موضح هنا. (الائتمان أ: تعديل العمل من قبل دائرة الغابات التابعة لوزارة الزراعة الأمريكية؛ الائتمان ب: تعديل العمل من قبل كلايد روبنسون)

    هيكل الأنسجة المعقدة

    ككائنات متعددة الخلايا، تختلف الحيوانات عن النباتات والفطريات لأن خلاياها لا تحتوي على جدران خلوية، وقد تكون خلاياها مدمجة في مصفوفة خارج الخلية (مثل العظام أو الجلد أو النسيج الضام)، ولخلاياها هياكل فريدة للتواصل بين الخلايا (مثل تقاطعات الفجوات). بالإضافة إلى ذلك، تمتلك الحيوانات أنسجة فريدة، غائبة في الفطريات والنباتات، مما يسمح بالتنسيق (الأنسجة العصبية) للحركة (الأنسجة العضلية). تتميز الحيوانات أيضًا بالأنسجة الضامة المتخصصة التي توفر الدعم الهيكلي للخلايا والأعضاء. يشكل هذا النسيج الضام المحيط خارج الخلية للخلايا ويتكون من مواد عضوية وغير عضوية. في الفقاريات، أنسجة العظام هي نوع من الأنسجة الضامة التي تدعم بنية الجسم بأكملها. تتطلب الأجسام والأنشطة المعقدة للفقاريات مثل هذه الأنسجة الداعمة. الأنسجة الظهارية تغطي وتبطن وتحمي وتفرز. تشمل الأنسجة الظهارية بشرة الوحدة وبطانة الجهاز الهضمي والقصبة الهوائية وتشكل قنوات الكبد والغدد للحيوانات المتقدمة.

    تنقسم مملكة الحيوانات إلى بارازوا (إسفنجات) وإوميتازوا (جميع الحيوانات الأخرى). كحيوانات بسيطة جدًا، لا تحتوي الكائنات الحية في مجموعة بارازوا («بجانب الحيوان») على أنسجة متخصصة حقيقية؛ على الرغم من أنها تمتلك خلايا متخصصة تؤدي وظائف مختلفة، إلا أن هذه الخلايا غير منظمة في الأنسجة. تعتبر هذه الكائنات الحية حيوانات لأنها تفتقر إلى القدرة على صنع طعامها. الحيوانات ذات الأنسجة الحقيقية موجودة في مجموعة Eumetazoa («الحيوانات الحقيقية»). عندما نفكر في الحيوانات، عادة ما نفكر في الأوميتازوان، لأن معظم الحيوانات تقع ضمن هذه الفئة.

    الأنواع المختلفة من الأنسجة في الحيوانات الحقيقية هي المسؤولة عن القيام بوظائف محددة للكائن الحي. يعد هذا التمايز والتخصص للأنسجة جزءًا مما يسمح بهذا التنوع الحيواني المذهل. على سبيل المثال، أدى تطور الأنسجة العصبية والأنسجة العضلية إلى قدرة الحيوانات الفريدة على الإحساس بسرعة والاستجابة للتغيرات في بيئتها. هذا يسمح للحيوانات بالبقاء في بيئات حيث يجب عليها التنافس مع الأنواع الأخرى لتلبية متطلباتها الغذائية.

    رابط إلى التعلم

    شاهد عرضًا تقديميًا من عالم الأحياء E.O. Wilson حول أهمية التنوع.

    التكاثر الحيواني والتنمية

    معظم الحيوانات عبارة عن كائنات ثنائية الصبغية، مما يعني أن خلايا جسمها (الجسدية) ثنائية الصبغيات ويتم إنتاج الخلايا التناسلية أحادية الصبغية (الأمشاج) من خلال الانقسام الاختزالي. توجد بعض الاستثناءات: على سبيل المثال، في النحل والدبابير والنمل، يكون الذكر أحادي الصبغيات لأنه يتطور من بويضات غير مخصبة. تخضع معظم الحيوانات للتكاثر الجنسي: هذه الحقيقة تميز الحيوانات عن الفطريات والطفيليات والبكتيريا، حيث يكون التكاثر اللاجنسي شائعًا أو حصريًا. ومع ذلك، تخضع مجموعات قليلة، مثل السينيداريين والديدان المفلطحة والديدان الأسطوانية، للتكاثر اللاجنسي، على الرغم من أن جميع هذه الحيوانات تقريبًا لديها أيضًا مرحلة جنسية في دورة حياتها.

    عمليات التكاثر الحيواني والتطور الجنيني

    أثناء التكاثر الجنسي، تتحد الأمشاج أحادية الصبغية للأفراد الذكور والإناث من الأنواع في عملية تسمى الإخصاب. عادةً ما تقوم الحيوانات المنوية الذكرية الصغيرة والمتحركة بتخصيب البويضة الأنثوية الأكبر حجمًا والواسعة. تنتج هذه العملية بويضة مخصبة ثنائية الصبغيات تسمى الزيجوت.

    بعض أنواع الحيوانات - بما في ذلك نجوم البحر وشقائق النعمان البحرية، وكذلك بعض الحشرات والزواحف والأسماك - قادرة على التكاثر اللاجنسي. تشمل الأشكال الأكثر شيوعًا للتكاثر اللاجنسي للحيوانات المائية الثابتة التبرعم والتجزئة، حيث يمكن لجزء من الفرد الوالد أن ينفصل وينمو ليصبح فردًا جديدًا. في المقابل، يُطلق على شكل من أشكال التكاثر اللاجنسي الموجود في بعض الحشرات والفقاريات اسم التوالد العذري (أو «البداية البكر»)، حيث يمكن أن يتطور البيض غير المخصب إلى نسل ذكر جديد. هذا النوع من التوالد العذري يسمى التحلل الصبغي. تنتج هذه الأنواع من التكاثر اللاجنسي ذرية متطابقة وراثيًا، وهو أمر غير ملائم من منظور القدرة على التكيف التطوري بسبب التراكم المحتمل للطفرات الضارة. ومع ذلك، بالنسبة للحيوانات المحدودة في قدرتها على جذب الأصدقاء، يمكن للتكاثر اللاجنسي أن يضمن التكاثر الجيني.

    بعد الإخصاب، تحدث سلسلة من مراحل النمو يتم خلالها إنشاء طبقات جرثومية أولية وإعادة تنظيمها لتكوين جنين. خلال هذه العملية، تبدأ الأنسجة الحيوانية بالتخصص والتنظيم في الأعضاء وأنظمة الأعضاء، وتحديد مورفولوجيتها وفسيولوجيتها المستقبلية. تخضع بعض الحيوانات، مثل الجنادب، لعملية تحول غير مكتملة، حيث يشبه الصغار الكبار. تخضع الحيوانات الأخرى، مثل بعض الحشرات، لتحول كامل حيث يدخل الأفراد مرحلة واحدة أو أكثر من مراحل اليرقات التي قد تختلف في التركيب والوظيفة عن البالغين (الشكل 1)

    شاهد الفيديو التالي لمعرفة كيف يعكس التطور الجنيني البشري (بعد مراحل تطور الأريمة والغدة) التطور.

    دور جينات Homeobox (Hox) في تنمية الحيوان

    منذ أوائل القرن التاسع عشر، لاحظ العلماء أن العديد من الحيوانات، من البسيطة جدًا إلى المعقدة، تشترك في التشكل الجنيني والتطور. والمثير للدهشة أن الجنين البشري وجنين الضفدع، في مرحلة معينة من التطور الجنيني، يبدوان متشابهين بشكل ملحوظ. لفترة طويلة، لم يفهم العلماء سبب تشابه العديد من أنواع الحيوانات أثناء التطور الجنيني ولكنها كانت مختلفة تمامًا مثل البالغين. تساءلوا عن الاتجاه التنموي الذي ستتخذه الذبابة أو الفأر أو الضفدع أو الجنين البشري. قرب نهاية القرن العشرين، تم اكتشاف فئة معينة من الجينات التي قامت بهذه الوظيفة بالذات. تسمى هذه الجينات التي تحدد بنية الحيوان «الجينات المتجانسة»، وتحتوي على تسلسلات الحمض النووي التي تسمى homeoboxes. يشار إلى الجينات الحيوانية التي تحتوي على تسلسلات homeobox على وجه التحديد باسم جينات Hox. هذه المجموعة من الجينات مسؤولة عن تحديد خطة الجسم العامة، مثل عدد أجزاء جسم الحيوان، وعدد الزوائد وموضعها، واتجاه رأس الحيوان وذيله. كانت جينات Hox الأولى التي تم تسلسلها هي تلك الموجودة في ذبابة الفاكهة (Drosophila melanogaster). يمكن أن تؤدي طفرة Hox واحدة في ذبابة الفاكهة إلى نمو زوج إضافي من الأجنحة أو حتى الزوائد من الجزء «الخاطئ» من الجسم.

    في حين أن هناك عددًا كبيرًا من الجينات التي تلعب أدوارًا في التطور المورفولوجي للحيوان، فإن ما يجعل جينات Hox قوية جدًا هو أنها تعمل كجينات تحكم رئيسية يمكنها تشغيل أو إيقاف تشغيل أعداد كبيرة من الجينات الأخرى. تقوم جينات Hox بذلك عن طريق ترميز عوامل النسخ التي تتحكم في التعبير عن العديد من الجينات الأخرى. تتشابه جينات Hox في مملكة الحيوان، أي أن التسلسلات الجينية لجينات Hox ومواقعها على الكروموسومات متشابهة بشكل ملحوظ في معظم الحيوانات بسبب وجودها في سلف مشترك، من الديدان إلى الذباب والفئران والبشر (الشكل\(\PageIndex{4}\)). تتمثل إحدى المساهمات في زيادة تعقيد جسم الحيوان في أن جينات Hox قد تعرضت لحدثين على الأقل من التكرار أثناء تطور الحيوان، مع الجينات الإضافية التي تسمح بتطور أنواع الجسم الأكثر تعقيدًا.

    آرت كونيكشن

     

    يُظهر هذا الرسم التوضيحي المجموعات الأربع من جينات Hox الموجودة في الفقاريات: Hox-A وHox-B وHox-C وHox-D. هناك 13 جينًا من جينات Hox، ولكن لا توجد جميعها في كل مجموعة. في كل من الفئران والبشر، تنظم الجينات 1-4 نمو الرأس. تنظم الجينات 5 و 6 تطور الرقبة. تنظم الجينات 7 و 8 تطور الجذع، وتنظم الجينات 9-13 تطور الذراعين والساقين.
    الشكل\(\PageIndex{4}\): جينات Hox هي جينات محفوظة للغاية لترميز عوامل النسخ التي تحدد مسار التطور الجنيني في الحيوانات. في الفقاريات، تم تكرار الجينات في أربع مجموعات: Hox-A و Hox-B و Hox-C و Hox-D. يتم التعبير عن الجينات داخل هذه المجموعات في أجزاء معينة من الجسم في مراحل معينة من التطور. يظهر هنا التماثل بين جينات Hox في الفئران والبشر. لاحظ كيف يحدث التعبير الجيني لـ Hox، كما هو موضح بالتظليل البرتقالي والوردي والأزرق والأخضر، في نفس أجزاء الجسم في كل من الماوس والإنسان.

    إذا تم استبدال جين Hox 13 في الماوس بجين Hox 1، فكيف يمكن لهذا أن يغير نمو الحيوان؟

    ملخص

    تشكل الحيوانات مملكة متنوعة بشكل لا يصدق من الكائنات الحية. على الرغم من أن الحيوانات تتراوح في تعقيدها من الإسفنج البحري البسيط إلى البشر، إلا أن معظم أعضاء مملكة الحيوانات يتشاركون في ميزات معينة. الحيوانات هي كائنات حقيقية النواة ومتعددة الخلايا وغير متجانسة تتغذى على طعامها وتتطور عادةً إلى مخلوقات متحركة ذات مخطط جسم ثابت. السمة الرئيسية الفريدة لمملكة الحيوان هي وجود الأنسجة المتمايزة، مثل الأعصاب والعضلات والأنسجة الضامة، والتي تتخصص في أداء وظائف محددة. تخضع معظم الحيوانات للتكاثر الجنسي، مما يؤدي إلى سلسلة من المراحل الجنينية النمائية المتشابهة نسبيًا عبر مملكة الحيوان. تقوم فئة من جينات التحكم النسخي تسمى جينات Hox بتوجيه تنظيم خطط جسم الحيوان الرئيسية، وهذه الجينات متجانسة بشدة في جميع أنحاء مملكة الحيوان.

    اتصالات فنية

    الشكل\(\PageIndex{4}\): إذا تم استبدال جين Hox 13 في الماوس بجين Hox 1، فكيف يمكن لهذا أن يغير نمو الحيوان؟

    إجابة

    قد ينمو الحيوان برأسين وليس له ذيل.

    مسرد المصطلحات

    الأريمية
    16-32 مرحلة الخلية من تطور جنين حيواني
    خطة الجسم
    مورفولوجيا أو شكل ثابت للكائن الحي
    الانقسام
    الانقسام الخلوي للبويضة المخصبة (الزيجوت) لتكوين جنين متعدد الخلايا
    غاسترولا
    مرحلة تطور الحيوان التي تتميز بتكوين التجويف الهضمي
    طبقة جرثومية
    مجموعة من الخلايا التي تشكلت أثناء التطور الجنيني والتي ستؤدي إلى ظهور أنسجة الجسم المستقبلية، وهي أكثر وضوحًا في التطور الجنيني للفقاريات
    جين بوكس
    (أيضًا جين homeobox) هو جين التحكم الرئيسي الذي يمكنه تشغيل أو إيقاف تشغيل أعداد كبيرة من الجينات الأخرى أثناء مرحلة التطور الجنيني
    أورجانوجينيسيس
    تشكيل الأعضاء في مرحلة التطور الجنيني الحيواني