15.1 سمات المملكة الحيوانية
أهداف التعلم
بحلول نهاية هذا القسم، ستكون قادرًا على:- اذكر السمات التي تميز المملكة الحيوانية عن الممالك الأخرى
- اشرح عمليات التكاثر الحيواني والتطور الجنيني
- صف التسلسل الهرمي للتصنيف الحيواني الأساسي
- قارن ووازن بين التطور الجنيني لأوليات الفم وثانويات الفم
على الرغم من التنوع الهائل لأفراد المملكة الحيوانية، تشترك الحيوانات في سمات مشتركة تميزها عن الكائنات الحية في الممالك الأخرى. جميع الحيوانات حقيقية النواة، كائنات متعددة الخلايا، ومعظمها يمتلك أنسجة متخصصة. معظم الحيوانات متحركة، على الأقل خلال مراحل معينة من حياتها. تحتاج الحيوانات إلى مصدر للغذاء للنمو والتطور. جميع الحيوانات غيرية التغذية، حيث تبتلع المواد العضوية الحية أو الميتة. يميزها هذا الشكل من الحصول على الطاقة عن الكائنات ذاتية التغذية، مثل معظم النباتات التي تصنع مغذياتها الخاصة عبر التمثيل الضوئي، وعن الفطريات التي تهضم طعامها خارجيًا. قد تكون الحيوانات آكلة لحوم، أو آكلة أعشاب، أو قارتة، أو طفيليات (شكل 15.2). تتكاثر معظم الحيوانات جنسيًا: يمر النسل بسلسلة من مراحل التطور التي تؤسس مخطط الجسم (body plan) المحدد، على عكس النباتات، على سبيل المثال، حيث يكون الشكل الدقيق للجسم غير محدد. مخطط الجسم يشير إلى شكل الحيوان.
تركيب الأنسجة المعقد
من السمات المميزة للحيوانات وجود تراكيب متخصصة تتمايز لأداء وظائف فريدة. بصفتها كائنات متعددة الخلايا، تطور معظم الحيوانات خلايا متخصصة تتجمع لتشكل أنسجة ذات وظائف متخصصة. النسيج هو مجموعة من الخلايا المتشابهة التي لها أصل جنيني مشترك. هناك أربعة أنواع رئيسية من الأنسجة الحيوانية: العصبية، العضلية، الضامة، والطلائية. يحتوي النسيج العصبي على العصبونات، أو الخلايا العصبية، التي تنقل النبضات العصبية. ينقبض النسيج العضلي ليسبب جميع أنواع حركات الجسم من حركة الكائن الحي إلى الحركات داخل الجسم نفسه. تمتلك الحيوانات أيضًا أنسجة ضامة متخصصة توفر العديد من الوظائف، بما في ذلك النقل والدعم الهيكلي. تشمل أمثلة الأنسجة الضامة الدم والعظام. يتكون النسيج الضام من خلايا مفصولة بمادة خارج خلوية مصنوعة من مواد عضوية وغير عضوية، مثل رواسب البروتين والمعادن في العظام. يغطي النسيج الطلائي الأسطح الداخلية والخارجية للأعضاء داخل جسم الحيوان والسطح الخارجي لجسم الكائن الحي.
رابط للتعلم
شاهد هذا الفيديو لمشاهدة عرض تقديمي لعالم الأحياء E.O. Wilson حول أهمية التنوع الحيواني.
التكاثر والتطور الحيواني
تمتلك معظم الحيوانات خلايا جسدية (جسدية) ثنائية الصيغة الصبغية وعددًا صغيرًا من الخلايا التناسلية (الأمشاج) أحادية الصيغة الصبغية التي تنتج عن طريق الانقسام المنصف. توجد بعض الاستثناءات: على سبيل المثال، في النحل والدبابير والنمل، يكون الذكر أحادي الصيغة الصبغية لأنه يتطور من بويضة غير مخصبة. تخضع معظم الحيوانات للتكاثر الجنسي، بينما يمتلك الكثير منها أيضًا آليات للتكاثر اللاجنسي.
التكاثر الجنسي والتطور الجنيني
جميع أنواع الحيوانات تقريبًا قادرة على التكاثر الجنسي؛ وبالنسبة للكثير منها، هذا هو النمط الوحيد الممكن للتكاثر. يميز هذا الحيوانات عن الفطريات والطلائعيات والبكتيريا، حيث يكون التكاثر اللاجنسي شائعًا أو حصريًا. أثناء التكاثر الجنسي، تتحد الأمشاج الذكرية والأنثوية للنوع في عملية تسمى الإخصاب. عادةً، ينتقل الحيوان المنوي الذكري الصغير المتحرك إلى البويضة الأنثوية الأكبر حجمًا وغير المتحركة. شكل الحيوانات المنوية متنوع ويشمل خلايا ذات أسواط أو خلايا أميبية لتسهيل الحركة. الإخصاب واندماج نوى الأمشاج ينتجان الزيجوت. قد يكون الإخصاب داخليًا، خاصة في الحيوانات البرية، أو خارجيًا، كما هو شائع في العديد من الأنواع المائية.
بعد الإخصاب، تتوالى سلسلة من التطورات حيث تنقسم الخلايا وتتمايز. تتشابه العديد من أحداث التطور في مجموعات الأنواع الحيوانية ذات الصلة، وتعد هذه الأحداث إحدى الطرق الرئيسية التي يصنف بها العلماء المجموعات الحيوانية عالية المستوى. أثناء التطور، تتخصص الخلايا الحيوانية وتشكل أنسجة، مما يحدد شكلها ووظائفها المستقبلية. في العديد من الحيوانات، مثل الثدييات، يشبه الصغار البالغين. تخضع حيوانات أخرى، مثل بعض الحشرات والبرمائيات، لتحول كامل حيث تمر الأفراد بمرحلة يرقية واحدة أو أكثر. بالنسبة لهذه الحيوانات، يمتلك الصغار والبالغون أنظمة غذائية مختلفة وأحيانًا بيئات مختلفة. في أنواع أخرى، تحدث عملية تحول غير كامل حيث يشبه الصغار البالغين إلى حد ما ويمرون بسلسلة من المراحل مفصولة بالانسلاخ (تساقط الجلد) حتى يصلوا إلى الشكل البالغ النهائي.
التكاثر اللاجنسي
التكاثر اللاجنسي، على عكس التكاثر الجنسي، ينتج نسلًا متطابقًا وراثيًا مع بعضه البعض ومع الوالد. عدد من أنواع الحيوانات—خاصة تلك التي لا تمتلك عمودًا فقريًا، ولكن حتى بعض الأسماك والبرمائيات والزواحف—قادرة على التكاثر اللاجنسي. يغيب التكاثر اللاجنسي، باستثناء التوائم المتطابقة العرضية، في الطيور والثدييات. تشمل الأشكال الأكثر شيوعًا للتكاثر اللاجنسي للحيوانات المائية الثابتة التبرعم والتفتت، حيث يمكن لجزء من الفرد الأبوي أن ينفصل وينمو ليصبح فردًا جديدًا. في المقابل، يسمى شكل من أشكال التكاثر اللاجنسي الموجود في بعض اللافقاريات والفقاريات النادرة التوالد العذري (أو "البداية العذرية")، حيث تتطور البويضات غير المخصبة إلى نسل جديد.
سمات تصنيف الحيوانات
تصنف الحيوانات وفقًا للخصائص المورفولوجية والتنموية، مثل مخطط الجسم. باستثناء الإسفنجيات، فإن مخطط الجسم الحيواني متناظر. هذا يعني أن توزيع أجزاء أجسامها متوازن على طول محور. تشمل الخصائص الإضافية التي تساهم في تصنيف الحيوانات عدد طبقات الأنسجة المتكونة أثناء التطور، ووجود أو عدم وجود تجويف جسمي داخلي، وسمات أخرى للتطور الجنيني.
ربط بصري
أي من العبارات التالية خاطئة؟
- الحيوانات الحقيقية (Eumetazoa) لديها أنسجة متخصصة بينما الحيوانات الجانبية (Parazoa) لا تمتلكها.
- كل من عديمات التجويف الجسمي وكاذبات التجويف الجسمي تمتلك تجويفًا جسميًا.
- الحبليات أقرب صلة بشوكيات الجلد منها إلى العجليات وفقًا للشكل.
- بعض الحيوانات لديها تناظر شعاعي، وبعضها لديه تناظر ثنائي.
تناظر الجسم
قد تكون الحيوانات غير متناظرة (asymmetrical)، أو شعاعية، أو ثنائية التناظر في شكلها (شكل 15.4). الحيوانات غير المتناظرة هي حيوانات ليس لها نمط أو تناظر؛ ومثال على الحيوان غير المتناظر هو الإسفنج (شكل 15.4أ). الكائن الحي ذو التناظر الشعاعي (radial symmetry) (شكل 15.4ب) يمتلك اتجاهًا طوليًا (من الأعلى إلى الأسفل): أي مستوى يقطع على طول هذا المحور العلوي السفلي ينتج نصفين متطابقين تقريبًا. مثال على كائن حي ذي تناظر شعاعي هو شقائق النعمان البحرية.
يوضح التناظر الثنائي (bilateral symmetry) في شكل 15.4ج باستخدام ماعز. يمتلك الماعز أيضًا جوانب علوية وسفلية، لكنها ليست متناظرة. يقسم مستوى رأسي يقطع من الأمام إلى الخلف الحيوان إلى نصفين أيمن وأيسر متطابقين تقريبًا. تمتلك الحيوانات ذات التناظر الثنائي أيضًا "رأسًا" و "ذيلًا" (أمامي مقابل خلفي) وظهرًا وجانبًا سفليًا (ظهري مقابل بطني).
رابط للتعلم
شاهد هذا الفيديو لمشاهدة رسم سريع لأنواع تناظر الجسم المختلفة.
طبقات الأنسجة
تخضع معظم أنواع الحيوانات لطبقات من الأنسجة المبكرة أثناء التطور الجنيني. تسمى هذه الطبقات الطبقات الجنينية (germ layers). تتطور كل طبقة إلى مجموعة محددة من الأنسجة والأعضاء. تتطور الحيوانات إما بطبقتين أو ثلاث طبقات جنينية (شكل 15.5). تطور الحيوانات التي تظهر تناظرًا شعاعيًا طبقتين جنينيتين، طبقة داخلية (الأديم الباطن) وطبقة خارجية (الأديم الظاهر). تسمى هذه الحيوانات ثنائيات الطبقة الجنينية (diploblasts). تطور الحيوانات ذات التناظر الثنائي ثلاث طبقات جنينية: طبقة داخلية (الأديم الباطن)، وطبقة خارجية (الأديم الظاهر)، وطبقة وسطى (الأديم المتوسط). تسمى الحيوانات ذات الطبقات الجنينية الثلاث ثلاثيات الطبقة الجنينية (triploblasts).
وجود أو غياب التجويف الجسمي
قد تطور ثلاثيات الطبقة الجنينية تجويفًا جسميًا داخليًا مشتقًا من الأديم المتوسط (mesoderm)، يسمى التجويف الجسمي (coelom) (يُنطق: سي-لوم). هذا التجويف المبطن بالظهارة هو مساحة، عادة ما تكون مملوءة بسائل، تقع بين الجهاز الهضمي وجدار الجسم. يحتوي على أعضاء مثل الكلى والطحال، ويضم الجهاز الدوري. ثلاثيات الطبقة الجنينية التي لا تطور تجويفًا جسميًا تسمى عديمات التجويف الجسمي (acoelomates)، وتكون منطقة الأديم المتوسط لديها مملوءة بالكامل بالأنسجة، على الرغم من أنها تمتلك تجويفًا معويًا. تشمل أمثلة عديمات التجويف الجسمي الديدان المفلطحة. تسمى الحيوانات ذات التجويف الجسمي الحقيقي حقيقيات التجويف الجسمي (eucoelomates) (أو حقيقيات التجويف الجسمي) (شكل 15.6). ينشأ التجويف الجسمي الحقيقي بالكامل داخل الطبقة الجنينية للأديم المتوسط. الحيوانات مثل ديدان الأرض، والقواقع، والحشرات، ونجم البحر، والفقاريات كلها حقيقيات التجويف الجسمي. تمتلك مجموعة ثالثة من ثلاثيات الطبقة الجنينية تجويفًا جسميًا مشتقًا جزئيًا من الأديم المتوسط وجزئيًا من نسيج الأديم الباطن (endoderm). تسمى هذه الحيوانات كاذبات التجويف الجسمي (pseudocoelomates). الديدان الأسطوانية هي أمثلة على كاذبات التجويف الجسمي. تشير البيانات الجديدة حول علاقات كاذبات التجويف الجسمي إلى أن هذه الشعب ليست ذات صلة وثيقة، وبالتالي فإن تطور التجويف الجسمي الكاذب (pseudocoelom) يجب أن يكون قد حدث أكثر من مرة (شكل 15.3). يمكن تمييز حقيقيات التجويف الجسمي الحقيقية بشكل أكبر بناءً على سمات تطورها الجنيني المبكر.
أوليات الفم وثانويات الفم
يمكن تقسيم ثنائية التناظر، ثلاثية الطبقة الجنينية حقيقيات التجويف الجسمي إلى مجموعتين بناءً على الاختلافات في تطورها الجنيني المبكر. تشمل أوليات الفم (protostomes) شعبًا مثل مفصليات الأرجل، والرخويات، والحلقيات. تشمل ثانويات الفم (deuterostomes) الحبليات وشوكيات الجلد. سميت هاتان المجموعتان بناءً على أي فتحة من تجويف الجهاز الهضمي تتطور أولاً: الفم أم الشرج. كلمة protostome تأتي من كلمات يونانية تعني "الفم أولاً"، وكلمة deuterostome تنشأ من كلمات تعني "الفم ثانيًا" (في هذه الحالة، يتطور الشرج أولاً). يعكس هذا الاختلاف مصير تركيب يسمى الفوهة الأريمية (شكل 15.7)، والتي تصبح الفم في أوليات الفم والشرج في ثانويات الفم. تختلف خصائص تطورية أخرى بين أوليات الفم وثانويات الفم، بما في ذلك طريقة تكوين التجويف الجسمي والانقسام الخلوي المبكر للجنين.