28.1: Phylum Porifera

Ujuzi wa Kuendeleza

• Eleza vipengele vya shirika vya viumbe rahisi vya multicellular
• Eleza aina mbalimbali za mwili na kazi za mwili za sponge

Invertebrates, au invertebrata, ni wanyama ambao hawana miundo ya bony, kama vile crani na vertebrae. Rahisi zaidi ya uti wa mgongo wote ni Parazoans, ambayo ni pamoja na tu phylum Porifera: sponges (Kielelezo\(\PageIndex{1}\)). Parazoans (“kando ya wanyama”) hawaonyeshi shirika la ngazi ya tishu, ingawa wana seli maalumu zinazofanya kazi maalum. Mabuu ya sifongo yanaweza kuogelea; hata hivyo, watu wazima hawana motile na hutumia maisha yao yanayoambatana na substratum. Kwa kuwa maji ni muhimu kwa sponges kwa excretion, kulisha, na kubadilishana gesi, muundo wao wa mwili huwezesha harakati za maji kupitia sifongo. Miundo kama vile mifereji, vyumba, na mashimo huwezesha maji kuhamia kupitia sifongo hadi karibu seli zote za mwili.

Kielelezo\(\PageIndex{1}\): Sponge ni wanachama wa Phylum Porifera, ambayo ina invertebrates rahisi. (mikopo: Andrew Turner)

Morphology ya Sponge

Morphology ya sponges rahisi inachukua sura ya silinda na cavity kubwa kati, spongocoel, kuchukua ndani ya silinda. Maji yanaweza kuingia katika spongocoel kutoka pores nyingi katika ukuta wa mwili. Maji yanayoingia spongocoel hupandwa kupitia ufunguzi mkubwa wa kawaida unaoitwa osculum. Hata hivyo, sponges huonyesha tofauti mbalimbali katika fomu za mwili, ikiwa ni pamoja na tofauti katika ukubwa wa spongocoel, idadi ya osculi, na ambapo seli zinazochuja chakula kutoka maji ziko.

Wakati sponge (ukiondoa hexactinellids) hazionyeshe shirika la safu ya tishu, wana aina tofauti za seli zinazofanya kazi tofauti. Pinacytes, ambazo ni seli za epithelial-kama, huunda safu ya nje ya sponges na kuzingatia dutu kama vile jelly inayoitwa mesohyl. Mesohyl ni tumbo la ziada linalojumuisha gel kama collagen na seli zilizosimamishwa zinazofanya kazi mbalimbali. Mchanganyiko wa gel wa mesohyl hufanya kama endoskeleton na inao morphology tubular ya sponge. Mbali na osculum, sponges zina pores nyingi zinazoitwa ostia kwenye miili yao ambayo inaruhusu maji kuingia sifongo. Katika sponges fulani, ostia hutengenezwa na porocytes, seli moja za tube-umbo ambazo hufanya kama valves kudhibiti mtiririko wa maji ndani ya spongocoel. Katika sponges nyingine, ostia huundwa na folda katika ukuta wa mwili wa sifongo.

Choanocytes (“collar seli”) ni sasa katika maeneo mbalimbali, kulingana na aina ya sifongo, lakini wao daima line sehemu ya ndani ya baadhi ya nafasi kwa njia ambayo mtiririko wa maji (spongocoel katika sponges rahisi, mifereji ndani ya ukuta wa mwili katika sponges ngumu zaidi, na vyumba kutawanyika katika mwili katika sponges ngumu zaidi). Wakati pinacytes line nje ya sifongo, choanocytes huwa na mstari baadhi ya sehemu ya ndani ya mwili sifongo kwamba surround mesohyl. Muundo wa choanocyte ni muhimu kwa kazi yake, ambayo ni kuzalisha maji ya sasa kupitia sifongo na mtego na kumeza chembe za chakula na phagocytosis. Kumbuka kufanana kwa kuonekana kati ya choanocyte ya sifongo na choanoflagellates (Protista). Ufanana huu unaonyesha kwamba sponges na choanoflagellates ni karibu na uwezekano wa kushiriki mababu ya hivi karibuni ya kawaida. Mwili wa seli umeingizwa katika mesohyl na ina organelles zote zinazohitajika kwa kazi ya kawaida ya seli, lakini inayojitokeza ndani ya “nafasi ya wazi” ndani ya sifongo ni collar kama mesh inayojumuisha microvilli yenye flagellum moja katikati ya safu. Athari za nyongeza za flagella kutoka kwa choanocytes zote husaidia harakati za maji kupitia sifongo: kuchora maji ndani ya sifongo kupitia ostia nyingi, kwenye nafasi zilizowekwa na choanocytes, na hatimaye nje kupitia osculum (au osculi). Wakati huo huo, chembe za chakula, ikiwa ni pamoja na bakteria zinazosababishwa na maji na mwani, zinakabiliwa na collar inayofanana ya choanocytes, hupungua ndani ya mwili wa seli, huingizwa na phagocytosis, na huwekwa kwenye vacuole ya chakula. Hatimaye, choanocytes itafautisha katika mbegu za kiume kwa uzazi wa ngono, ambapo wataondolewa kutoka mesohyl na kuondoka sifongo na maji yaliyofukuzwa kupitia osculum.

Seli ya pili muhimu katika sponge huitwa amoebocytes (au archaeocytes), inayoitwa kwa ukweli kwamba huhamia katika mesohyl kwa mtindo wa amoeba. Amoebocytes zina kazi mbalimbali: kutoa virutubisho kutoka kwa choanocytes hadi seli nyingine ndani ya sifongo, na kusababisha mayai kwa ajili ya uzazi wa kijinsia (ambayo hubakia katika mesohyl), kutoa mbegu za kiume kutoka choanocytes kwa mayai, na kutofautisha katika aina maalum za seli. Baadhi ya aina hizi zaidi maalum kiini ni pamoja na collencytes na lophocytes, ambayo kuzalisha collagen-kama protini kudumisha mesohyl, sclerocytes, ambayo kuzalisha spicules katika baadhi sponges, na spongocytes, ambayo kuzalisha protini spongin katika wengi wa sponges. Seli hizi huzalisha collagen ili kudumisha msimamo wa mesohyl. Aina tofauti za seli katika sponge zinaonyeshwa kwenye Kielelezo\(\PageIndex{2}\).

Kielelezo\(\PageIndex{2}\): Mpango wa msingi wa mwili wa sifongo (a) na (b) baadhi ya aina maalum za seli zinazopatikana katika sponge zinaonyeshwa.

Zoezi\(\PageIndex{1}\)

Ni ipi kati ya kauli zifuatazo ni uongo?

1. Choanocytes ina flagella ambayo husababisha maji kupitia mwili.
2. Pinacytes inaweza kubadilisha katika aina yoyote ya seli.
3. Lophocytes hutoa collagen.
4. Porocytes kudhibiti mtiririko wa maji kupitia pores katika mwili sifongo.

Jibu

B

Katika sponges fulani, sclerocytes hutoa spicules ndogo ndani ya mesohyl, ambazo zinajumuisha carbonate ya kalsiamu au silika, kulingana na aina ya sifongo. Spicules hizi hutumikia kutoa ugumu wa ziada kwa mwili wa sifongo. Zaidi ya hayo, spicules, wakati wa sasa nje, inaweza kuzuia wadudu. Aina nyingine ya protini, spongin, inaweza pia kuwepo katika mesohyl ya sponges fulani.

Uwepo na muundo wa spicules/spongin ni sifa za kutofautisha ya madarasa matatu ya sponges (Kielelezo\(\PageIndex{3}\)): Class Calcarea ina calcium carbonate spicules na hakuna spongin, darasa Hexactinellida ina sita rayed siliceous spicules na hakuna spongin, na darasa Demospongia ina spongin na inaweza au kuwa na spicules; kama sasa, wale spicules ni siliceous. Spicules ni wazi zaidi katika darasa la Hexactinellida, utaratibu unao na sponges za kioo. Baadhi ya spicules inaweza kufikia idadi kubwa (kuhusiana na ukubwa wa kawaida wa sponges kioo ya 3 hadi 10 mm) kama inavyoonekana katika Monorhaphis chuni, ambayo inakua hadi 3 m mrefu.

Kielelezo\(\PageIndex{3}\): (a) Clathrina clathrus ni ya darasa Calcarea, (b) Staurocalyptus spp. (jina la kawaida: njano Picasso sifongo) ni ya darasa Hexactinellida, na (c) Acarnus erithacus ni mali ya darasa Demospongia. (mikopo a: mabadiliko ya kazi na Mzazi Géry; mikopo b: mabadiliko ya kazi na Monterey Bay Aquarium Taasisi ya Utafiti, NOAA; mikopo c: mabadiliko ya kazi na Sanctuary Integrated Monitoring Network, Monterey Bay National Marine Sanctuary, NOAA)

Michakato ya kimwili katika Sponge

Sponge, licha ya kuwa viumbe rahisi, kudhibiti michakato yao tofauti ya kisaikolojia kupitia njia mbalimbali. Michakato hii hudhibiti kimetaboliki yao, uzazi, na locomotion.

Digestion

Sponges hawana ngumu ya utumbo, kupumua, mzunguko, uzazi, na mifumo ya neva. Chakula chao kinakabiliwa wakati maji inapita katika ostia na nje kupitia osculum. Bakteria ndogo kuliko microns 0.5 kwa ukubwa hupigwa na choanocytes, ambazo ni seli kuu zinazohusika na lishe, na zinaingizwa na phagocytosis. Chembe ambazo ni kubwa kuliko ostia zinaweza kuwa phagocytized na pinacytes. Katika sponges fulani, amoebocytes husafirisha chakula kutoka kwa seli ambazo zimeingiza chembe za chakula kwa wale ambao hawana. Kwa aina hii ya digestion, ambayo chembe za chakula hupigwa ndani ya seli za mtu binafsi, sifongo huchota maji kwa njia ya kutenganishwa. Kikomo cha aina hii ya digestion ni kwamba chembe za chakula lazima ziwe ndogo kuliko seli za mtu binafsi.

Kazi nyingine zote kuu za mwili katika sifongo (kubadilishana gesi, mzunguko, excretion) zinafanywa kwa kutenganishwa kati ya seli zinazoweka fursa ndani ya sifongo na maji ambayo hupitia fursa hizo. Aina zote za seli ndani ya sifongo hupata oksijeni kutoka kwa maji kupitia utbredningen. Vivyo hivyo, dioksidi kaboni hutolewa ndani ya maji ya bahari kwa kutenganishwa. Aidha, taka nitrojeni zinazozalishwa kama byproduct ya protini kimetaboliki ni excreted kupitia utbredningen na seli binafsi ndani ya maji kama inapita kupitia sifongo.

Uzazi

Sponges huzalisha kwa njia za ngono pamoja na asexual. Njia za kawaida za uzazi wa asexual ni ama kugawanyika (ambapo kipande cha sifongo huvunja mbali, hutatua kwenye substrate mpya, na huendelea kuwa mtu mpya) au budding (ukuaji wa jeni unaofanana huongezeka kutoka kwa mzazi na hatimaye hufafanua au inabakia kuunda koloni). Aina ya atypical ya uzazi wa asexual inapatikana tu katika sponges ya maji safi na hutokea kupitia malezi ya gemmules. Gemmules ni miundo mazingira sugu zinazozalishwa na sponges watu wazima ambayo kawaida sifongo morphology ni inverted. Katika gemmules, safu ya ndani ya amoebocytes imezungukwa na safu ya collagen (spongin) ambayo inaweza kuimarishwa na spicules. Collagen ambayo hupatikana kwa kawaida katika mesohyl inakuwa safu ya nje ya kinga. Katika sponge za maji safi, gemmules inaweza kuishi hali ya uadui ya mazingira kama mabadiliko ya joto na kutumika kurejesha mazingira mara moja hali ya mazingira imetulia. Gemmules zina uwezo wa kuunganisha kwenye substratum na kuzalisha sifongo mpya. Kwa kuwa gemmules inaweza kuhimili mazingira magumu, ni sugu kwa kukausha, na kubaki dormant kwa muda mrefu, ni njia bora ya ukoloni kwa viumbe sessile.

Uzazi wa kijinsia katika sponge hutokea wakati gametes zinazalishwa. Sponge ni monoecious (hermaphroditic), ambayo ina maana kwamba mtu mmoja anaweza kuzalisha gametes zote (mayai na mbegu) wakati huo huo. Katika sponges fulani, uzalishaji wa gameti unaweza kutokea mwaka mzima, ilhali sponges nyingine zinaweza kuonyesha mzunguko wa kijinsia kulingana na joto la maji. Sponge pia inaweza kuwa hermaphroditic sequentially, kuzalisha oocytes kwanza na spermatozoa baadaye. Oocytes hutokea kwa kutofautisha ya amoebocytes na huhifadhiwa ndani ya spongocoel, ambapo spermatozoa hutokana na kutofautisha ya choanocytes na hutolewa kupitia osculum. Ejection ya spermatozoa inaweza kuwa tukio la wakati na lililoratibiwa, kama inavyoonekana katika aina fulani. Spermatozoa iliyobeba pamoja na mikondo ya maji inaweza kuimarisha oocytes iliyosababishwa katika mesohyl ya sponges nyingine. Maendeleo ya mapema ya mabuu hutokea ndani ya sifongo, na mabuu ya kuogelea bure hutolewa kupitia osculum.

Kukosuko

Sponge kwa ujumla ni sessile kama watu wazima na hutumia maisha yao masharti ya substratum fasta. Hawaonyeshi harakati juu ya umbali mkubwa kama invertebrates nyingine za baharini za kuogelea bure. Hata hivyo, seli za sifongo zina uwezo wa kutambaa pamoja na substrata kupitia plastiki ya shirika. Chini ya hali ya majaribio, watafiti wameonyesha kuwa seli za sifongo zinaenea kwenye msaada wa kimwili zinaonyesha makali ya kuongoza kwa harakati iliyoongozwa. Imekuwa uvumi kwamba harakati hii ya ndani ya viumbe inaweza kusaidia sponges kurekebisha microenvironments karibu na hatua ya attachment. Ni lazima ieleweke, hata hivyo, kwamba muundo huu wa harakati umeandikwa katika maabara, lakini inabakia kuzingatiwa katika makazi ya asili ya sifongo.

Muhtasari

Wanyama waliojumuishwa katika phylum Porifera ni Parazoans kwa sababu hawaonyeshi uundaji wa tishu za kweli (isipokuwa katika darasa la Hexactinellida). Viumbe hivi vinaonyesha shirika rahisi sana, na endoskeleton ya rudimentary. Sponge zina aina nyingi za seli ambazo zinalenga kutekeleza kazi mbalimbali za kimetaboliki. Ingawa wanyama hawa ni rahisi sana, hufanya kazi kadhaa za kisaikolojia.

faharasa

amobocyte

sifongo kiini na kazi nyingi, ikiwa ni pamoja na utoaji wa virutubisho, malezi ya yai, utoaji wa mbegu, na tofauti ya seli

choanocyte

(pia, collar kiini) sifongo kiini kwamba kazi ya kuzalisha maji ya sasa na mtego na kumeza chembe chakula kupitia phagocytosis

gemmule

muundo zinazozalishwa na uzazi asexual katika sponges maji safi ambapo morphology ni inverted

uti wa mgongo

(pia, invertebrates) jamii ya wanyama ambao hawana safu ya cranium au vertebral

mesohyl

collagen-kama gel zenye seli suspended kwamba kufanya kazi mbalimbali katika sifongo

osculum

ufunguzi mkubwa katika mwili wa sifongo kwa njia ambayo majani ya maji

ostium

pore sasa juu ya mwili wa sifongo kwa njia ambayo maji huingia

pinacocyte

kiini cha epithelial-kama ambacho huunda safu ya nje ya sponges na inafunga dutu kama jelly inayoitwa mesohyl

Porifera

phylum ya wanyama na tishu hakuna kweli, lakini mwili porous na endoskeleton rudimentary

sclerocyte

kiini kwamba secretes silika spicules katika mesohyl

spicule

muundo wa maandishi silika au calcium carbonate ambayo inatoa msaada wa miundo kwa sponge

spongocoel

cavity kati ndani ya mwili wa sponges fulani