Drzewo filogenetyczne eukariotów zawiera pięć supergrup
Pamiętasz, że klasyczny system klasyfikacji eukariotów stworzony z uwzględnieniem budowy komórkowej, zawierał trzy królestwa: Rośliny, Zwierzęta i Grzyby. Później najprymitywniejsi przedstawiciele tych królestw zostali wyodrębnieni i połączeni w królestwo Pierwotniaki. Jednak dane, które były otrzymane w wyniku analizy kolejności DNA oraz głębszego poznania budowy komórkowej pierwotniaków, zmusiły uczonych przeglądnąć zależności ewolucyjne między organizmami eukariotycznymi. Współczesne drzewo ewolucyjne eukariotów przedstawiono na rycinie 49.1. Wszystkie współ-cze-sne eukarioty podzielono na pięć wielkich grup, które są nazywane supergrupami.
Supergrupa Archaeplastida - organizmy, których daleki przodek wstąpił w symbiozę z sinicą, otrzymawszy chloroplasty o dwóch błonach. Tu należą krasnorosty i zielenice oraz rośliny wyższe.
Supergrupa Excavata - dość różnorodna grupa. Do niej należą różne organizmy jednokomórkowe z wiciowców: pasożyty człowieka (lamblie i trypanosoma) oraz organizmy niepasożytnicze (np. klejnotka).
Supergrupa SAR - różnorodna supergrupa eukariotów. Wchodzą do niej wielokomórkowe brunatnice tworzące gęste podwodne lasy, planktonowe okrzemki mieszkające w pancerzykach z krzemionki, pasożyt człowieka - zarodziec malarii oraz różnorodne jednokomórkowe organizmy o najbardziej skomplikowanej budowie - pantofelki. Do tej supergrupy należą również promienice i otwornice - jednokomórkowe organizmy, które formują twarde pancerzyki. One zamieszkują plankton lub dno morskie.
Supergrupa Amoebozoa - supergrupa, do której wchodzą różne pełzaki (również zwykły pełzak odmieniec) i bardziej skomplikowane śluzówce.
Supergrupa Opisthokonta - super grupa, do której należy człowiek. Jej przedstawiciele pierwotnie mają tylko jedną wić na swoich wiciowych stadiach. Do niej zalicza się królestwo Zwierzęta i Grzyby.
Następnie rozpatrzymy przedstawicieli trzech klasycznych królestw - Roślin, Grzybów i Zwierząt.
Królestwo Rośliny - to zielone królestwo eukariotów
Przedstawiciele królestwa Rośliny pełnią najważniejszą rolę w funkcjonowaniu biosfery. One są dominującymi autotrofami - organizmami, które syntezują substancje organiczne z nieorganicznych. To właśnie rośliny dziś produkują większą część tlenu w biosferze1. Rośliny pokrywają powierzchnię gleby, zapobiegając erozji
gruntów i sprzyjając ich formowaniu. Nasz świat, bez wątpienia, jest taki, jak my go znamy, dzięki roślinom (ryc. 49.2). Nie patrząc na ogromną różnorodność roślin, one mają szereg cech wspólnych.
1. Wszystkie rośliny posiadają chloroplasty, które ich przodkowie nabyli w procesie symbiozy z sinicami. Niektóre rośliny - pasożyty utraciły zdolność do fotosyntezy, jednak i u nich zachowały się przekształcone chloroplasty (leukoplasty).
2. Wszystkie rośliny posiadają twardą ścianę komórkową, której podstawę tworzy polisacharyd błonnik.
3. W cyklu życiowym roślin obserwujemy przemianę haploidalnego pokolenia płciowego (gametofitu), który produkuje gamety oraz diploidalnego bezpłciowego pokolenia (sporofitu), które produkuje zarodniki. Stosunek płciowego i bezpłciowego pokolenia waha się u różnych roślin: u mchów dominuje gametofit haploidainy, a u kwiatowych - diploidalny sporofit.
Ryc 49.2. Przedstawiciele królestwa Rośliny
A. Kanianka - roślina - pasożyt.
W procesie ewolucji utraciła zdolność nie tylko do fotosyntezy, lecz nawet liście i korzenie. Jednak w okresie kwitnięcia ona formuje ku-lopodobne kwiatostany. B. Welwiczia przedziwna - roślina pustynna, która ma pęd w postaci krótkiego źdźbła i dwóch długich listków, którymi ona pochłania wilgoć z porannej rosy. Wbrew swemu nietypowemu wyglądowi welwiczia jest krewną jodły i sosny. C. Torfowiec (Sphagnum) - mech, który w wielkich ilościach rośnie na błotach. Z obumarłych części torfowca formuje się torf.
Królestwo Grzyby - czyli te, które odżywiają się saprotroficznie
Grzyby - to najbardziej rozpowszechnione organizmy eukariotyczne. One zasiedlają glebę, zbiorniki wodne, pasożytują w innych organizmach. Wiele grzybów jest symbiontami roślin. U większości roślin naziemnych istnieje szczególny rodzaj symbiozy z grzybem - mikoryza. A storczyki w ogóle nie potrafią wykiełkować z nasienia bez udziału grzybów. Obecnie dokładnie ustalono, że wyjście roślin na ląd stało się możliwe wyłącznie dzięki symbiozie z grzybami. Wiele grzybów jest pasożytami i szkodnikami rolnictwa: głownia pyłkowa, buławinka czerwona, mączniak. Niektóre grzyby w procesie ewolucji powtórnie uprościły się i stały się organizmami jednokomórkowymi - na przykład drożdże (ryc. 49.3, A). Inne grzyby posiadają zdolność współżycia z mikroskopowymi glonami, tworząc unikalne wspólnoty - porosty (ryc. 49.3, B). Chociaż grzyby są bardzo różnorodne, wszystkie one mają wspólne cechy.
1. Komórki posiadają twardą ścianę komórkową, której podstawę tworzy polisacharyd chityna. U niektórych grzybów (drożdże i pleśń chlebowa - pleśniak biały) zawartość chityny w ścianie komórkowej jest niewielka, ale jednak jest.
2. Dla grzybów charakterystyczne jest odżywianie się saprotroficzne: z powodu obecności twardej ściany komórkowej one nie potrafią pochłaniać twardych cząsteczek pokarmu i są zmuszone do wsysania powierzchnią ciała rozpusz-czo-nych substancji odżywczych.
3. Owocnia większości grzybów jest siecią z nici (strzępków) - grzybnią. Grzybnia może być podzielona na oddzielne komórki lub stanowić jedną wielką wieloją-drową komórkę.
Ryc. 49.3. Przedstawiciele królestwa Grzyby
A. Drożdże. Wiadomo, że przodkami drożdży były wielokomórkowe grzyby, ale one uprościły się w procesie ewolucji. B. Porosty- to symbioza grzyba i glona. Organizmy w tej wspólnocie bardzo ściśle są ze sobą powiązane nie tylko anatomicznie, ale też biochemicznie. Sądzi się, że porosty były pierwszymi organizmami lądowymi, które pokrywały Ziemię miliard lat temu, na długo przed roślinami. C. Kordyceps - grzyb pasożytniczy. Zwykle pasożytuje na larwach owadów. Grzyb zabija larwę i odżywia się jej tkankami. Później bezpośrednio z ciała owada wyrastają owocniki grzyba, które rozsiewają zarodniki.
Królestwo Zwierzęta - to wielokomórkowe heterotrofy
Królestwo Zwierzęta - to jedna z najbardziej różnorodnych grup organizmów żywych. Uczeni już opisali około 1,3 min gatunków zwierząt, których według ich obliczeń jest od 10 do 200 min. Zwierzęta zasiedliły najróżniejsze zakątki planety. Znajduje się je w Rowie Mariańskim w Oceanie Spokojnym, w złotodajnych kopalniach w Afryce Południowej na głębokości 2,5 km, w górnych warstwach troposfery. Najbardziej wytrzymali przedstawiciele zwierząt wytrzymują zamarzanie prawie do absolutnego zera oraz działanie promieniowania kosmicznego. Najmniejsze organizmy wielokomórkowe
Ryc. 49.4. Przedstawiciele królestwa Zwierzęta
A. Chrząszcz pióroskrzydły - jeden z najmniejszych owadów na święcie: tylko 250 pm długości, co można porównać z wielkością pantofelka. Sądzi się, że istnieje niezwykle dużo najdrobniejszych owadów, które do dziś są prawie nie zbadane. B. Niesporczak- to mikroskopijne stworzenie, które zamieszkuje wodę i glebę. Niesporczaki są najbardziej wytrzymałymi zwierzętami na Ziemi: one mogą przetrwać całkowite wysychanie, zamrażanie i nawet promieniowanie kosmiczne. C. Pletwal błękitny - to największe zwierzę na planecie. Być może największe spośród wszystkich, które kiedyś istniały. Jego długość sięga 33 metrów, a masa może przekraczać 130 ton, co odpowiada masie 25 słoni.
pod względem wielkości ustępują pantofelkowi, największe zwierzę ma wielkość łodzi podwodnej (ryc. 49.4). Jeden z gatunków zwierząt potrafił tak się rozwinąć, że nabył doskonały intelekt, stał się zdolny do poznania Wszechświata, stworzył nauki i sztukę, wzniósł ogromne budowle, poleciał do kosmosu i wylądował na Księżycu!
Zwierzęta mają wiele wspólnych cech, które wyraźnieje odróżniają spomiędzy innych królestw eukariotów. Spróbujmy wyliczyć te cechy.
1. Wszystkie te zwierzęta są pierwotnie heterotroficzne. Wraz z tym u niektórych płazińców i mięczaków ukształtował się bardzo specyficzny sposób odżywiania. Ich larwa normalnie odżywia się i może połknąć glon - symbiont. Ten glon osiedla się w tkankach gospodarza, żyje i rozmnaża się tam, dostarczając mu substancje organiczne, które były otrzymane w procesie fotosyntezy. Taka współzależność podobna jest do współzależności glonu i grzyba w poroście. Robak otrzymuje całą niezbędną mu organikę od glonu i więcej nie potrzebuje dodatkowego odżywiania.
2. Zwierzęta otrzymują substancje odżywcze z otaczającego środowiska, pochłaniając twarde cząsteczki, a nie wchłaniając rozpuszczonych, jak grzyby. Co prawda ta zasada ma wiele wyjątków. Tasiemce, które zamieszkują jelito cienkie kręgowców, pochłaniają substancje odżywcze powierzchnią ciała, a przewodu pokarmowego one nie posiadają. Dorosły osobnik worecznicy, który pasożytuje w tkankach kraba, ma kształt grzybni i również pochłania pożywne soki powierzchnią ciała, czyli odżywia się saprotroficznie.
3. Komórki zwierzęce zawierają na swej powierzchni różnorodne białka i polisacharydy, które pełnią funkcję strukturalną i biorą udział w połączeniu komórek w tkanki i przekazywaniu sygnałów w środku komórki. Ale twardej ściany komórkowej, jak u roślin i grzybów, one nie mają.
4. Komórki, z których zbudowany jest organizm zwierząt, są zróżnicowane, czyli różnią się swoją budową i funkcjami. U większości zwierząt można wyodrębnić 4 typy tkanek: nabłonkową, łączną, nerwową i mięśniową. Te komórki z kolei mogą dzielić się na inne rodzaje (na przykład u człowieka tkanka mięśniowa dzieli się na tkankę mięśniową poprzecznie prążkowaną szkieletową, tkankę mięśniową poprzecznie prążkowaną sercową, tkankę mięśniową gładką).
5. Ważną cechą zwierząt jest obecność rozwoju embrionalnego - osobliwego stadium cyklu życiowego, w którego procesie zakładają się i formują narządy i tkanki.
Zastanów się
Wybierz jedną poprawną odpowiedź
1
Torfowiec należy do supergrupy
A Archaeplastida В Excavata C SAR DAmoebozoa EOpistokonta
2
Rośliny NIE wykonują funkcji
A tworzenia tlenu В syntezy substancji organicznych z nieorganicznych
C rozpadu substancji organicznych do nieorganicznych D utleniania substancji organicznych do nieorganicznych E osłabienia erozji i niszczenia gleby
3
NIE wszystkie rośliny posiadają taką cechę jak A fotosynteza В obecność chloroplastów w komórce
C twarda ściana komórkowa z błonnika
D obecność płciowego i bezpłciowego pokolenia E obecność jądra w komórce
4
Saprotroficznie odżywia się taki organizm jak A pełzak В mech C tasiemiec D wieloryb E chrząszcz
5
Wśród podanych organizmem jednokomórkowym jest
A płetwal błękitny В drożdże C torfowiec D porosty E chrząszcz pióroskrzydły
Sformułuj odpowiedź w postaci kilku zdań
6
Dlaczego wszystkie eukarioty zostały podzielone na 5 supergrup, a nie na 3-4 królestwa?
7
Bez roślin niemożliwe jest życie zwierząt i grzybów. Uzasadnij lub obal to stwierdzenie.
8
Jak sposób odżywiania się organizmu zależy od budowy jego komórek?
9
Czy wystarczające jest takie kryterium jak autotroficzne czy heterotroficzne odżywianie do określenia, czym jest konkretny organizm - rośliną czy zwierzęciem?
10
Podaj przykłady organizmów, które są zdolne do istnienia tylko w symbiozie z innymi organizmami. Wytłumacz, czego brakuje gospodarzowi i w czym pomaga symbiont.
Znajdź odpowiedź i postaraj się zrozumieć istotę problemu
11
Jakie zwierzęta mają przemianę płciowego i bezpłciowego pokolenia? Co daje tym zwierzętom taka przemiana?
12
Jakie cechy budowy i funkcjonowania klejnotki dają podstawę zaliczać ją do roślin, a jakie - do zwierząt?
Dowiedz się samodzielnie i opowiedz innym
13
Czy mają rośliny i grzyby rozwój embrionalny? Na czym polega różnica między tymi etapami cyklu życiowego u zwierząt i roślin?
14
Jakie jest znaczenie biologiczne dyferencjacji (różnicowania się) komórek? Czy możliwe jest istnienie wielkich organizmów wielokomórkowych, które są zbudowane z komórek niezróżnicowanych?
Projekt do opracowania w grupie
15
Porównanie roślin, grzybów i zwierząt.
1) Ułóż tabelę porównawczą trzech podstawowych królestw eukariotów.
2) Zaproponuj kolegom z klasy za pomocą tej tabeli określić, do jakiego królestwa należy organizm eukariotyczny (na wybór), uwzględniając jego budowę i osobliwości czynności życiowych.
3) Z czyją klasyfikacją wśród twoich kolegów wyniknęły największe problemy?
Dodatek X
Różnorodność pierwotniaków
Wraz z rozwojem mikroskopii elektronowej oraz na podstawie badań biochemicznych, cytologicznych i genetycznych ustalono, że wśród pierwotniaków obserwujemy ogromną różnorodność, która przejawia się w różnych schematach budowy komórki. Pierwotniaki są bardzo różnorodną grupą organizmów żywych, których oddzielni przedstawiciele mogą mieć cechy królestwa Zwierząt, Roślin lub Grzybów. Dlatego zagadnienie dotyczące systematyki pierwotniaków po dzień dzisiejszy jest zagadnieniem dyskusyjnym.
Pierwotniaki są zazwyczaj organizmami jednokomórkowymi. Jednak istnieją też formy kolonialne i wielokomórkowe, które nie mają wyspecjalizowanej budowy tkankowej. Pierwotniaki są rozpowszechnione przeważnie w środowisku wodnym lub wilgotnym (wody słodkie i słone, gleba). Oddzielne miejsce wyznaczono formom pasożytniczym, które mogą być przyczyną schorzeń u ludzi, zwierząt czy roślin. Podstawowe sposoby odtwarzania pierwotniaków - rozmnażanie bezpłciowe. Niektóre posiadają skomplikowany cykl życiowy z przemianą pokoleń i zmianą gospodarzy.
Pierwotniaki, które pod względem budowy podobne są do przedstawicieli świata roślinnego, mają w porównaniu z innymi roślinami uproszczoną budowę komórki. Przykładami takich pierwotniaków są glony, między innymi jednokomórkowe (zawłotnia, chlorella), kolonialne (toczek) i wielokomórkowe nitkowate (taśma) czy plechowce (laminaria, porfira itd.). Plastydy glonów różnią się pod względem budowy od plastyd innych roślin. Między innymi one różnią się ilością błon u przedstawicieli różnych oddziałów: dwubłonowe u zielenic i krasnorostów, trzybłonowe u euglenid. Ilość tylakoidów - elementów strukturalnych chloroplastów - u różnych przedstawicieli też nie jest jednakowa .
Jednokomórkowe pierwotniaki, które pod względem cech są podobne do komórek zwierzęcych, należą do jednej grupy. Wśród pierwotniaków wyodrębnia się takson Zarodziowe, który łączy wolnożyjących (np. pełzak odmieniec) i pasożytniczych (np. pełzak czerwonki, lam-blie) przedstawicieli, którzy poruszają się za pomocą wici lub wypustek plazmatycznych - ni-bynóżek (pseudopodiów). W niesprzyjających warunkach przedstawiciele typu mogą tworzyć przetrwalniki. Typ Sporowce łączy tylko pasożytniczych przedstawicieli, których cykl życiowy odbywa się z przemianą bezpłciowego rozmnażania i procesu płciowego, często z udziałem kilku organizmów - żywicieli (np. zarodziec malarii) (гус. X.1, A). U człowieka przedstawiciele zarodziowców mogą wywoływać następujące schorzenia: malarię, kokcydiozę, toksoplazmozę. Grupa systematyczna Cnidosporidia (zarodnikowce pełzakowate) reprezentowana jest przez pierwotniaków pasożytniczych, które są przyczyną chorób zwierząt (np. ryb, skąposzczetów, błonkówek) (гус. X.1, B). Dla typu orzęsków cechą charakterystyczną jest obecność rzęsek jako organelli ruchu. Jednak są takie, które mają rzęski tylko na określonych etapach cyklu życiowego, a w innych okresach - są nieruchome (гус. X.1, C). Dla pantofelka cechą charakterystyczną jest obecność minimum dwóch jąder - dużego (makronukieos) wegetatywnego i małego (mikronukleus) generatywnego. Duże jądro zapewnia regulację wszystkich życiowo ważnych procesów komórki, małe jądro - przekazuje informację dziedziczną podczas rozmnażania. Pantofelki rozmnażają się drogą podziału na pół lub koniugacją.
Najprostsze grzyby są reprezentowane przez lęgniowce. Przedstawiciele najprostszych grzybów tworzą wielojądrową grzybnię. Między jej komórkami nie ma przegródek. Taki sposób połączenia komórek ma nazwę syncytie. Przy tym komórka może nie mieć błony, a niektóre części cytoplazmy z jądrami powiązane są między sobą mostkami cytoplazmatycznymi. W skład ściany komórkowej oprócz chityny wchodzi błonnik (co jest charakterystyczne dla komórek roślinnych). Sposoby rozmnażania - proces bezpłciowy i płciowy. Są to przeważnie organizmy pasożytnicze, które wywołują schorzenia wyższych roślin i zwierząt. Na przykład fitoftora wywołuje fitoftorozę („ziemniaczaną zgniliznę”), która pustoszy pola, zmniejszając urodzaj ziemniaków.
Otóż do pierwotniaków należy niezwykle różnorodna grupa organizmów będących obiektem dociekań naukowców, którzy badają procesy ewolucji. Oni sądzą, że pierwotniaki są ogniwem łączącym między prokariotycznymi i współczesnymi eukariotycznymi organizmami, takimi jak rośliny i zwierzęta.
Źródło: Biologia podręcznik dla klasy 9 Szałamow