Kõik elusorganismid jagunevad mitme- ja üherakuliste olendite alamkuningriikideks. Viimased on üherakulised ja kuuluvad kõige lihtsamate hulka, taimed ja loomad aga need struktuurid, milles on sajandite jooksul välja kujunenud keerulisem organisatsioon. Rakkude arv varieerub sõltuv alt sordist, millesse isend kuulub. Enamik neist on nii väikesed, et neid saab näha ainult mikroskoobi all. Rakud ilmusid Maale umbes 3,5 miljardit aastat tagasi.
Meie ajal uurib kõiki elusorganismidega toimuvaid protsesse bioloogia. Just see teadus tegeleb mitmerakulise ja üherakulise alamkuningriigiga.
Üherakulised organismid
Üerakulisuse määrab ühe raku olemasolu kehas, mis täidab kõiki elutähtsaid funktsioone. Tuntud amööb ja ripsmeline king on primitiivsed ja samal ajal vanimad eluvormid,mis on selle liigi liikmed. Nad olid esimesed elusolendid, kes Maal elasid. See hõlmab ka selliseid rühmi nagu eosloomad, sarkoodid ja bakterid. Kõik nad on väikesed ja enamasti palja silmaga nähtamatud. Need jagunevad tavaliselt kahte üldkategooriasse: prokarüootsed ja eukarüootsed.
Prokarüoote esindavad mõne liigi algloomad või seened. Mõned neist elavad kolooniates, kus kõik isendid on ühesugused. Kogu eluprotsess viiakse läbi igas üksikus rakus, et see ellu jääks.
Prokarüootsetel organismidel ei ole membraaniga seotud tuumasid ja rakuorganelle. Tavaliselt on need bakterid ja tsüanobakterid, nagu E. coli, salmonella, nostokud jne.
Eukarüootid koosnevad rakkude seeriast, mille ellujäämine sõltub üksteisest. Neil on tuum ja muud membraanidega eraldatud organellid. Need on enamasti veeparasiidid või seened ja vetikad.
Kõik nende rühmade esindajad erinevad suuruse poolest. Väikseim bakter on vaid 300 nanomeetrit pikk. Üherakulistel organismidel on tavaliselt spetsiaalsed lipud või ripsmed, mis osalevad nende liikumises. Neil on lihtne kere, millel on selgelt väljendunud põhijooned. Toitumine toimub reeglina toidu imendumise (fagotsütoosi) protsessis ja seda hoitakse raku spetsiaalsetes organellides.
Ainuraksed on Maa eluvormis domineerinud miljardeid aastaid. Ent evolutsioon kõige lihtsamatest isenditest keerukamateks on muutnud kogu maastikku, kuna see on viinud bioloogiliselt arenenud suhete tekkeni. Lisaks viis moodustumiseni uute liikide tekkimineuus keskkond mitmekesise ökoloogilise vastasmõjuga.
Mitmerakulised organismid
Hultrakulise alamkuningriigi peamine omadus on suure hulga rakkude olemasolu ühes indiviidis. Need kinnitatakse kokku, luues seeläbi täiesti uue organisatsiooni, mis koosneb paljudest tuletatud osadest. Enamikku neist on võimalik näha ilma spetsiaalsete instrumentideta. Taimed, kalad, linnud ja loomad väljuvad ühest puurist. Kõik olendid, mis kuuluvad mitmerakulisesse alamkuningriiki, taastavad uusi isendeid embrüotest, mis moodustuvad kahest vastandlikust sugurakust.
Indiviidi või terve organismi mis tahes osa, mis on määratud suure hulga komponentidega, on keeruline, kõrgelt arenenud struktuur. Mitmerakuliste organismide alamkuningriigis eraldab klassifikatsioon selgelt funktsioonid, milles iga üksikosake oma ülesannet täidab. Nad osalevad elutähtsates protsessides, toetades seega kogu organismi olemasolu.
Subkuningriik Multicellular kõlab ladina keeles nagu Metazoa. Kompleksse organismi moodustamiseks tuleb rakud tuvastada ja siduda teistega. Üksikult on palja silmaga näha vaid kümmekond alglooma. Ülejäänud peaaegu kaks miljonit nähtavat isendit on mitmerakulised.
Mitjarakulised loomad luuakse isendite kombineerimisel kolooniate, filamentide või agregatsiooni teel. Mitmerakuline arenes iseseisv alt, nagu Volvox ja mõned vigurrohelisedvetikad.
Märgiks mitmerakulise, st selle varajaste primitiivsete liikide alamkuningriigist, oli luude, kestade ja muude kõvade kehaosade puudumine. Seetõttu pole nende jälgi tänaseni säilinud. Erandiks on käsnad, mis elavad endiselt meredes ja ookeanides. Võib-olla leidub nende jäänuseid mõnes iidses kivis, näiteks Grypania spiralis, mille fossiilid leiti varasest proterosoikumi ajast pärit musta kilda vanimatest kihtidest.
Allolevas tabelis on mitmerakuline alamkuningriik esitatud kogu selle mitmekesisuses.
Keerulised suhted tekkisid algloomade evolutsiooni ja rakkude rühmadeks jagunemise ning kudesid ja elundeid organiseeriva võime tekkimise tulemusena. On palju teooriaid, mis selgitavad mehhanisme, mille abil üherakulised organismid võisid areneda.
Tekkimise teooriad
Tänapäeval on mitmerakulise alamkuningriigi tekke kohta kolm peamist teooriat. Et mitte laskuda detailidesse, võib süntsütia alteooria kokkuvõtet kirjeldada mõne sõnaga. Selle olemus seisneb selles, et primitiivne organism, mille rakkudes oli mitu tuuma, võis lõpuks igaüks neist sisemise membraaniga eraldada. Näiteks leidub mitmes tuumas hallitusseent, aga ka ripsloomakinga, mis kinnitab seda teooriat. Teaduse jaoks ei piisa aga mitme tuuma olemasolust. Nende paljususe teooria kinnitamiseks on vajalik visuaalne muundumine kõige lihtsamast eukarüoodist hästiarenenud loomaks.
Kolooniateooria ütleb, et sümbioos, mis koosneb sama liigi erinevatest organismidest, viis nende muutumiseni ja täiuslikumate olendite ilmumiseni. Haeckel on esimene teadlane, kes esitas selle teooria 1874. aastal. Organisatsiooni keerukus tuleneb sellest, et rakud püsivad koos, mitte ei tõmmata jagunemise ajal lahku. Selle teooria näiteid võib näha sellistes algloomade metaloomades nagu rohevetikad, mida nimetatakse eudorinaks või volvaxiks. Nad moodustavad kolooniaid, milles on olenev alt liigist kuni 50 000 rakku.
Kolooniateooria pakub välja sama liigi erinevate organismide ühinemise. Selle teooria eeliseks on see, et on täheldatud, et toidupuuduse ajal koonduvad amööbid kolooniaks, mis liigub üksusena uude asukohta. Mõned neist amööbidest on veidi erinevad.
Sümbioosi teooria viitab sellele, et esimene olend mitmerakulisest alamkuningriigist ilmus tänu erinevatele primitiivsetele olenditele, kes täitsid erinevaid ülesandeid. Sellised suhted on olemas näiteks klounkalade ja džunglis puudel parasiteerivate mereanemoonide või viinapuude vahel.
Selle teooria probleem seisneb aga selles, et ei ole teada, kuidas saab erinevate indiviidide DNA ühte genoomi lisada.
Näiteks mitokondrid ja kloroplastid võivad olla endosümbiondid (organismid kehas). Seda juhtub äärmiselt harva ja isegi siis säilitavad endosümbiontide genoomid omavahelised erinevused. Nad sünkroonivad oma DNA-d eraldi peremeesliigi mitoosi ajal.
Kaks või kolm sümbiootilistkuigi sambliku moodustavad isendid sõltuvad ellujäämiseks üksteisest, peavad nad paljunema eraldi ja seejärel rekombineeruma, et moodustada uuesti üks organism.
Muud teooriad, mis käsitlevad ka mitmerakulise alamkuningriigi tekkimist:
- GK-PID teooria. Umbes 800 miljonit aastat tagasi võis kerge geneetiline muutus ühes molekulis, mida nimetatakse GK-PID-ks, võimaldada inimestel liikuda ühest rakust keerukama struktuurini.
- Viiruste roll. Hiljuti on tõdetud, et viirustelt laenatud geenid mängivad kudede, elundite jagunemisel ja isegi sugulisel paljunemisel, munaraku ja sperma sulandumises üliolulist rolli. Leiti esimene süntsütiin-1 valk, mis kandus viiruselt inimesele. Seda leidub rakkudevahelistes membraanides, mis eraldavad platsentat ja aju. Teine valk tuvastati 2007. aastal ja sai nimeks EFF1. See aitab moodustada ümarusside nematoodi nahka ja on osa kogu FF-valgu perekonnast. Dr Felix Rey Pariisi Institut Pasteur'ist koostas EFF1 struktuuri 3D-paigutuse ja näitas, et see on see, mis seob osakesed omavahel. See kogemus kinnitab tõsiasja, et kõik teadaolevad väikseimate osakeste liitumised molekulideks on viiruslikku päritolu. See viitab ka sellele, et viirused olid sisemiste struktuuride kommunikatsiooniks eluliselt tähtsad ja ilma nendeta poleks mitmerakulise käsnatüübi alamkuningriigi koloonial olnud võimalik.
Kõik need teooriad, nagu paljud teised, mida kuulsad teadlased jätkuv alt pakuvad, on väga huvitavad. Ükski neist ei oska aga selgelt ja ühemõtteliselt vastataküsimusele: kuidas sai nii tohutult erinevaid liike pärineda ühest Ma alt tekkinud rakust? Või: miks üksikud inimesed otsustasid ühineda ja koos eksisteerima?
Võib-olla möödub mõni aasta ja uued avastused annavad meile vastused kõigile neile küsimustele.
Elundid ja koed
Keerulistel organismidel on sellised bioloogilised funktsioonid nagu kaitse, vereringe, seedimine, hingamine ja seksuaalne paljunemine. Neid teostavad teatud organid, nagu nahk, süda, magu, kopsud ja reproduktiivsüsteem. Need koosnevad paljudest erinevat tüüpi rakkudest, mis töötavad koos konkreetsete ülesannete täitmiseks.
Näiteks südamelihases on suur hulk mitokondreid. Nad toodavad adenosiintrifosfaati, tänu millele liigub veri pidev alt läbi vereringesüsteemi. Naharakkudes on seevastu vähem mitokondreid. Selle asemel on neil tihedad valgud ja nad toodavad keratiini, mis kaitseb pehmeid sisekudesid kahjustuste ja välistegurite eest.
Reproduktsioon
Kuigi eranditult kõik algloomad paljunevad aseksuaalselt, eelistavad paljud mitmerakulised alamkuningriigid sugulist paljunemist. Näiteks inimesed on keeruline struktuur, mis on loodud kahe üksiku raku, mida nimetatakse munarakuks ja spermaks, ühinemisel. Ühe munaraku ühinemine sugurakuga (sugurakud on spetsiaalsed sugurakud, mis sisaldavad ühte kromosoomikomplekti) spermatosoidiga viib sügoodi moodustumiseni.
Zygote sisaldab geneetilist materjalinii sperma kui munarakud. Selle jagunemine toob kaasa täiesti uue, eraldiseisva organismi arengu. Rakkude arenemise ja jagunemise käigus hakkavad nad vastav alt geenides paika pandud programmile rühmadeks eristuma. See võimaldab neil veelgi täita täiesti erinevaid funktsioone, hoolimata asjaolust, et nad on üksteisega geneetiliselt identsed.
Seega kõik keha organid ja koed, mis moodustavad närve, luid, lihaseid, kõõluseid, verd – need kõik tekkisid ühest sügootist, mis tekkis kahe üksiku suguraku ühinemise tõttu.
Metasoo eelis
Hultrakuliste organismide alamkuningriigil on mitmeid olulisi eeliseid, tänu millele nad domineerivad meie planeedil.
Kuna keeruline sisemine struktuur võimaldab suurust suurendada, aitab see arendada ka kõrgema järgu struktuure ja mitme funktsiooniga kudesid.
Suurtel organismidel on parim kaitse kiskjate vastu. Samuti on neil suurem liikuvus, mis võimaldab neil rännata parematesse elupaikadesse.
Multirakulisel alamkuningriigil on veel üks vaieldamatu eelis. Kõigi selle liikide ühine omadus on üsna pikk eluiga. Rakukeha puutub igast küljest keskkonnaga kokku ja selle kahjustused võivad põhjustada isendi surma. Mitmerakuline organism jääb eksisteerima ka siis, kui üks rakk sureb või kahjustub. Samuti on eeliseks DNA dubleerimine. Osakeste jagunemine kehas võimaldab kiiremat kasvu ja kahjustatud osa paranemistkangad.
Jagamise ajal kopeerib uus lahter vana, mis võimaldab salvestada soodsaid omadusi järgmistesse põlvkondadesse, aga ka aja jooksul neid täiustada. Teisisõnu võimaldab dubleerimine säilitada ja kohandada tunnuseid, mis parandavad organismi ellujäämist või sobivust, eriti loomariigis, mitmerakuliste organismide alamriigis.
Mitmerakuliste organismide puudused
Keerulistel organismidel on ka puudusi. Näiteks on nad vastuvõtlikud erinevatele haigustele, mis tulenevad nende keerulisest bioloogilisest koostisest ja funktsioonidest. Algloomadel, vastupidi, pole piisav alt arenenud organsüsteeme. See tähendab, et nende risk ohtlikesse haigustesse on viidud miinimumini.
Oluline on märkida, et erinev alt mitmerakulistest organismidest on primitiivsetel isenditel võime aseksuaalselt paljuneda. See aitab neil mitte raisata ressursse ja energiat partneri leidmisele ja seksua altegevusele.
Lihtsamatel organismidel on ka võime võtta energiat difusiooni või osmoosi teel. See vabastab nad vajadusest toidu leidmiseks ringi liikuda. Peaaegu kõik võib olla üherakulise olendi potentsiaalne toiduallikas.
Selgroogsed ja selgrootud
Erandita jagab klassifikatsioon kõik alamkuningriiki kuuluvad mitmerakulised olendid kahte tüüpi: selgroogsed (koordaadid) ja selgrootud.
Selgrootutel ei ole kindlat luustikku, samas kui akordidel on hästi arenenud sisemine kõhr- ja luuskelett ning kõrgelt arenenud aju, mida kaitseb kolju. Selgroogsedneil on hästi arenenud meeleelundid, hingamissüsteem koos lõpuste või kopsudega ja arenenud närvisüsteem, mis eristab neid veelgi primitiivsematest kolleegidest.
Mõlemat tüüpi loomad elavad erinevates elupaikades, kuid akordid suudavad tänu arenenud närvisüsteemile kohaneda maa, mere ja õhuga. Selgrootuid leidub aga laias valikus, alates metsadest ja kõrbetest kuni koobaste ja merepõhjamudani.
Praeguseks on tuvastatud peaaegu kaks miljonit liiki mitmerakuliste selgrootute alamkuningriigist. Need kaks miljonit moodustavad umbes 98% kõigist elusolenditest, see tähendab, et 100 maailmas elavast organismiliigist on 98 selgrootud. Inimesed kuuluvad akordi perekonda.
Selgroogsed jagunevad kaladeks, kahepaikseteks, roomajateks, lindudeks ja imetajateks. Selgrooteta loomad esindavad selliseid hõimkondi nagu lülijalgsed, okasnahksed, ussid, koelenteraadid ja molluskid.
Üks suurimaid erinevusi nende liikide vahel on nende suurus. Selgrootud, nagu putukad või koelenteraadid, on väikesed ja aeglased, sest nad ei suuda arendada suuri kehasid ja tugevaid lihaseid. On mõned erandid, näiteks kalmaar, mille pikkus võib ulatuda 15 meetrini. Selgroogsetel on universaalne tugisüsteem ja seetõttu võivad nad areneda kiiremini ja saada suuremaks kui selgrootud.
Kordaatidel on ka kõrgelt arenenud närvisüsteem. Närvikiudude vahelise spetsiaalse ühenduse abil suudavad nad väga kiiresti reageerida muutustele oma keskkonnas, mis annab neilekindel eelis.
Võrreldes selgroogsetega kasutab enamik selgrootuid loomi lihtsat närvisüsteemi ja käitub peaaegu täielikult instinktiivselt. See süsteem töötab enamiku ajast hästi, kuigi need olendid ei suuda sageli oma vigadest õppida. Erandiks on kaheksajalad ja nende lähisugulased, keda peetakse selgrootute maailma kõige intelligentsemate loomade hulka.
Kõigil akordidel, nagu me teame, on selgroog. Mitmerakuliste selgrootute alamkuningriigi eripäraks on aga sarnasus nende sugulastega. See seisneb selles, et selgroogsetel on teatud eluetapis ka painduv tugivarras, notokord, millest saab hiljem selgroog. Esimene elu arenes välja üksikute rakkudena vees. Selgrootud olid esialgne lüli teiste organismide evolutsioonis. Nende järkjärgulised muutused viisid hästiarenenud luustikuga keeruliste olendite tekkeni.
Tsöliaakia
Tänapäeval on umbes üksteist tuhat koelenteraatide liiki. Need on ühed vanimad keerulised loomad, kes maa peale ilmusid. Väikseimat koelenteraati ei saa ilma mikroskoobita näha ja suurima teadaoleva millimallika läbimõõt on 2,5 meetrit.
Niisiis, vaatame lähem alt mitmerakuliste organismide alamriiki ehk sooletüüpi. Elupaikade põhiomaduste kirjelduse saab määrata vee- või merekeskkonna olemasolu järgi. Nad elavad üksi või kolooniates, mis suudavadliikuda vab alt või elada ühes kohas.
Koelenteraatide kehakuju nimetatakse "kotiks". Suu ühendub pimeda kotiga, mida nimetatakse "mao-veresoonkonna õõnsuks". See kott toimib seedimise, gaasivahetuse protsessis ja toimib hüdrostaatilise skeletina. Üksik avaus toimib nii suu kui ka anusina. Kombitsad on pikad õõnsad struktuurid, mida kasutatakse toidu liigutamiseks ja hõivamiseks. Kõigil koelenteraatidel on kombitsad, mis on kaetud imikutega. Nad on varustatud spetsiaalsete rakkudega – nemotsüstidega, mis suudavad oma saagiks toksiine süstida. Imikud võimaldavad püüda ka suuri saakloomi, mille loomad oma kombitsaid tagasi tõmmates suhu panevad. Nematsüstid põhjustavad põletushaavu, mida mõned meduusid inimestele tekitavad.
Alamkuningriigi loomad on mitmerakulised, näiteks koelenteraadid, neil on nii rakusisene kui ka rakuväline seedimine. Hingamine toimub lihtsa difusiooni teel. Neil on närvide võrgustik, mis ulatub üle kogu keha.
Paljudel vormidel on polümorfism, st mitmesugused geenid, mille koloonias esinevad erinevate funktsioonide jaoks erinevat tüüpi olendid. Neid isendeid nimetatakse zooidideks. Paljunemist võib nimetada juhuslikuks (väline lootus) või seksuaalseks (sugurakkude moodustumine).
Näiteks meduusid toodavad mune ja spermat ning lasevad need seejärel vette. Kui munarakk viljastatakse, areneb see vab alt ujuvaks ripsmeliseks vastseks, mida nimetatakse planlaks.
Tüüpilised näited alamkuningriigist Mitmerakulised koelenteraadid on hüdrad,obeelia, portugali paat, purjekas, aurelia meduus, peameduus, mereanemoonid, korallid, mereaedikud, gorgoonid jne.
Taimed
Alamriigis on mitmerakulised taimed eukarüootsed organismid, mis saavad toituda fotosünteesist. Algselt peeti vetikaid taimedeks, kuid nüüd klassifitseeritakse nad protistideks, erirühmaks, mis on kõigist teadaolevatest liikidest välja jäetud. Kaasaegne taimede määratlus viitab organismidele, kes elavad peamiselt maal (ja mõnikord ka vees).
Teine taimede eripära on roheline pigment – klorofüll. Seda kasutatakse päikeseenergia neelamiseks fotosünteesi käigus.
Igal taimel on haploidsed ja diploidsed faasid, mis iseloomustavad selle elutsüklit. Seda nimetatakse põlvkondade vaheldumiseks, kuna kõik selle faasid on mitmerakulised.
Alternatiivsed põlvkonnad on sporofüütide põlvkond ja gametofüütide põlvkond. Gametofüütide faasis moodustuvad sugurakud. Haploidsed sugurakud sulanduvad, moodustades sügoodi, mida nimetatakse diploidseks rakuks, kuna sellel on täielik kromosoomide komplekt. Se alt kasvavad sporofüütide põlvkonna diploidsed isendid.
Sporofüüdid läbivad meioosi (jagunemise) faasi ja moodustavad haploidseid eoseid.
Niisiis võib mitmerakulist alamkuningriiki lühid alt kirjeldada kui peamist Maad asustavat elusolendite rühma. Nende hulka kuuluvad kõik, kellel on mitu erineva struktuuri ja funktsiooniga rakke, mis on ühendatud üheksorganism. Kõige lihtsamad mitmerakulised organismid on koelenteraadid ning planeedi kõige keerulisem ja arenenum loom on inimene.
