15.2 الإسفنجيات واللاسعات
أهداف التعلم
بنهاية هذا القسم، ستكون قادرًا على:- وصف السمات التنظيمية لأبسط الحيوانات
- وصف السمات التنظيمية لللاسعات
تنقسم مملكة الحيوانات بشكل غير رسمي إلى حيوانات لافقارية، وهي تلك التي لا تمتلك عمودًا فقريًا، وحيوانات فقارية، وهي تلك التي تمتلك عمودًا فقريًا. وعلى الرغم من أننا بشكل عام أكثر دراية بالحيوانات الفقارية، فإن الغالبية العظمى من أنواع الحيوانات، حوالي 95 بالمائة، هي لافقاريات. تشمل اللافقاريات تنوعًا هائلاً من الحيوانات، ملايين الأنواع ضمن حوالي 32 شعبة، والتي سنبدأ في تناولها هنا.
تمثل الإسفنجيات واللاسعات أبسط الحيوانات. ويبدو أن الإسفنجيات تمثل مرحلة مبكرة من تعدد الخلايا في الفرع الحيوي للحيوانات. وعلى الرغم من أنها تحتوي على خلايا متخصصة لوظائف معينة، إلا أنها تفتقر إلى الأنسجة الحقيقية التي تتنظم فيها الخلايا المتخصصة في مجموعات وظيفية. تتشابه الإسفنجيات مع ما قد يكون سلف الحيوانات: طلائعيات مستعمرة ذات أسواط. أما اللاسعات، أو قناديل البحر وأقاربها، فهي أبسط مجموعة حيوانية تظهر أنسجة حقيقية، على الرغم من أنها تمتلك طبقتين نسيجيتين فقط.
الإسفنجيات
تمثل الحيوانات في تحت مملكة البارازوا (Parazoa) أبسط الحيوانات وتشمل الإسفنجيات، أو شعبة المساميات (Porifera) (شكل 15.8). جميع الإسفنجيات مائية ومعظم أنواعها بحرية. تعيش الإسفنجيات على اتصال وثيق بالماء، الذي يلعب دورًا في تغذيتها وتبادل الغازات والإخراج. يخصص جزء كبير من بنية جسم الإسفنج لتحريك الماء عبر الجسم حتى يتمكن من ترشيح الطعام وامتصاص الأكسجين المذاب والتخلص من الفضلات.
يتخذ جسم أبسط الإسفنجيات شكل أسطوانة ذات تجويف مركزي كبير، وهو التجويف الإسفنجي (spongocoel). يدخل الماء إلى التجويف الإسفنجي من مسام عديدة في جدار الجسم. يتدفق الماء خارجًا عبر فتحة كبيرة تسمى الفوهة الزفيرية (osculum) (شكل 15.9). ومع ذلك، تظهر الإسفنجيات تنوعًا في أشكال الجسم، والتي تختلف في حجم وتفرع التجويف الإسفنجي، وعدد الفوهات الزفيرية، وموقع الخلايا التي ترشح الطعام من الماء.
تتكون الإسفنجيات من طبقة خارجية من الخلايا المسطحة وطبقة داخلية من الخلايا تسمى الخلايا المطوقة تفصل بينهما مادة هلامية تسمى الميزوهيل (mesohyl). يحتوي الميزوهيل على خلايا أميبية مطمورة تفرز إبرًا صغيرة تسمى الشويكات (spicules) أو ألياف بروتينية تساعد على إعطاء الإسفنجة قوتها الهيكلية. جسم الخلية المطوقة (choanocyte) مطمور في الميزوهيل، ولكن يبرز داخل التجويف الإسفنجي طوق شبكي يحيط بسوط واحد. يؤدي خفقان الأسواط من جميع الخلايا المطوقة إلى تحريك الماء عبر الإسفنجة. تُحتبس جزيئات الطعام في المخاط الذي ينتجه الطوق الشبيه بالمنخل للخلايا المطوقة وتُبتلع عن طريق البلعمة. تسمى هذه العملية الهضم داخل الخلوي (intracellular digestion). تقوم الخلايا الأميبية (Amoebocytes) بامتصاص العناصر الغذائية المعاد تعبئتها في فجوات غذائية للخلايا المطوقة وتوصيلها إلى خلايا أخرى داخل الإسفنجة.
العمليات الفسيولوجية في الإسفنجيات
على الرغم من افتقارها للتعقيد، فإن الإسفنجيات كائنات حية ناجحة بوضوح، فقد استمرت على الأرض لأكثر من نصف مليار سنة. وبسبب افتقارها إلى جهاز هضمي حقيقي، تعتمد الإسفنجيات على عمليات الهضم داخل الخلوي لخلاياها المطوقة للحصول على الطاقة. يكمن قيد هذا النوع من الهضم في أن جزيئات الطعام يجب أن تكون أصغر من الخلايا الفردية. يحدث تبادل الغازات والدوران والإخراج عن طريق الانتشار بين الخلايا والماء.
تتكاثر الإسفنجيات جنسيًا ولاجنسيًا. يتم التكاثر اللاجنسي إما عن طريق التفتت (fragmentation) (حيث تنفصل قطعة من الإسفنجة وتنمو لتصبح فردًا جديدًا)، أو التبرعم (budding) (نمو خارجي من الوالد ينفصل في النهاية). يحدث نوع من التكاثر اللاجنسي يوجد فقط في الإسفنجيات العذبة من خلال تكوين البُريعمات (gemmules)، وهي تجمعات من الخلايا محاطة بطبقة خارجية صلبة. تبقى البُريعمات على قيد الحياة في البيئات القاسية ويمكن أن تلتصق بأساس وتنمو لتصبح إسفنجة جديدة.
الإسفنجيات أحادية المسكن (monoecious) (أو خنثى)، مما يعني أن الفرد الواحد يمكنه إنتاج كل من البويضات والحيوانات المنوية. قد تكون الإسفنجيات خنثى متتالية، تنتج البويضات أولاً ثم الحيوانات المنوية لاحقًا. تنشأ البويضات من الخلايا الأميبية وتُحتفظ بها داخل التجويف الإسفنجي، بينما تنشأ الحيوانات المنوية من الخلايا المطوقة وتُقذف عبر الفوهة الزفيرية. تقوم الحيوانات المنوية التي تحملها تيارات الماء بتخصيب بويضات الإسفنجيات الأخرى. يحدث التطور اليرقي المبكر داخل الإسفنجة، ثم تُطلق اليرقات السابحة بحرية عبر الفوهة الزفيرية. هذه هي المرة الوحيدة التي تظهر فيها الإسفنجيات الحركة. الإسفنجيات ثابتة في مرحلة البلوغ وتقضي حياتها ملتصقة بأساس ثابت.
رابط للتعلم
شاهد هذا الفيديو الذي يوضح تغذية الإسفنجيات.
اللاسعات
تشمل شعبة اللاسعات (Cnidaria) حيوانات تظهر تناظرًا شعاعيًا أو ثنائيًا شعاعيًا وهي ثنائية الطبقة الجنينية. جميع اللاسعات تقريبًا (حوالي 99 بالمائة) هي أنواع بحرية. تمتلك اللاسعات خلايا متخصصة تُعرف باسم الخلايا اللاسعة (cnidocytes) ("الخلايا اللاذعة") تحتوي على عضيات تسمى الأكياس الخيطية اللاسعة (nematocysts). تتركز هذه الخلايا حول فم الحيوان ولوامسه ويمكنها شل حركة الفريسة بالسموم. تحتوي الأكياس الخيطية اللاسعة على خيوط ملفوفة قد تحمل أشواكًا. يحتوي الجدار الخارجي للخلية على نتوء شبيه بالشعر حساس للمس. عند لمسها، تطلق الخلايا الخيوط الملفوفة المحتوية على السموم التي يمكن أن تخترق وتصعق المفترس أو الفريسة (انظر شكل 15.10).
تُظهر اللاسعات مخططين مميزين للجسم: البوليب (polyp) أو "السليلة" والميدوسا (medusa) أو "القنديل" (شكل 15.11). من أمثلة شكل البوليب أنواع المياه العذبة من جنس Hydra؛ ولعل أشهر الحيوانات الميدوسية هي قناديل البحر. البوليبات ثابتة في مرحلة البلوغ، مع فتحة واحدة للجهاز الهضمي (الفم) متجهة للأعلى وتحيط بها اللوامس. الميدوسات متحركة، مع الفم واللوامس معلقة من الجسم على شكل جرس. في اللاسعات الأخرى، يوجد كل من شكل البوليب والميدوسا، وتتناوب دورة الحياة بين هذين الشكلين.
العمليات الفسيولوجية لللاسعات
جميع اللاسعات لها طبقتان نسيجيتان. تسمى الطبقة الخارجية البشرة (epidermis)، بينما تسمى الطبقة الداخلية الأدمة المعدية (gastrodermis) وتبطن التجويف الهضمي. بين هاتين الطبقتين توجد ميزوجليا (mesoglea) غير حية وشبيهة بالهلام. توجد أنواع خلايا متمايزة في كل طبقة نسيجية، مثل الخلايا العصبية والخلايا المفرزة للإنزيمات والخلايا الممتصة للمغذيات، بالإضافة إلى وصلات بين الخلايا. ومع ذلك، لا توجد أعضاء أو أجهزة عضوية في هذه الشعبة.
الجهاز العصبي بدائي، مع خلايا عصبية منتشرة في جميع أنحاء الجسم في شبكة. وظيفة الخلايا العصبية هي حمل الإشارات من الخلايا الحسية إلى الخلايا القابضة. تشكل مجموعات الخلايا في الشبكة العصبية حبالًا عصبية قد تكون ضرورية لنقل أسرع. تقوم اللاسعات بعملية الهضم خارج الخلوي (extracellular digestion)، مع استكمال الهضم بواسطة عمليات هضم داخل خلوية. يُؤخذ الطعام إلى التجويف المعدي الوعائي (gastrovascular cavity)، وتُفرز الإنزيمات في التجويف، وتمتص الخلايا المبطنة للتجويف المنتجات الغذائية لعملية الهضم خارج الخلوي. يحتوي التجويف المعدي الوعائي على فتحة واحدة فقط تعمل كفم وشرج (جهاز هضمي غير كامل). مثل الإسفنجيات، تتبادل خلايا اللاسعات الأكسجين وثاني أكسيد الكربون والفضلات النيتروجينية عن طريق الانتشار بين الخلايا في البشرة والأدمة المعدية مع الماء.
تنوع اللاسعات
تحتوي شعبة اللاسعات (Cnidaria) على حوالي 10,000 نوع موصوف مقسمة إلى أربع طوائف: Anthozoa، Scyphozoa، Cubozoa، و Hydrozoa.
تضم طائفة Anthozoa جميع اللاسعات التي تظهر مخطط جسم بوليب ثابت فقط؛ بعبارة أخرى، لا توجد مرحلة ميدوسا ضمن دورة حياتها. تشمل الأمثلة شقائق النعمان البحرية، وأقلام البحر، والشعاب المرجانية، ويقدر عدد الأنواع الموصوفة بحوالي 6,100 نوع. عادة ما تكون شقائق النعمان البحرية ذات ألوان زاهية ويمكن أن يصل حجمها إلى 1.8 إلى 10 سم في القطر. هذه الحيوانات عادة ما تكون أسطوانية الشكل وملتصقة بأساس. تحيط فتحة الفم بلوامس تحمل خلايا لاسعة (شكل 15.12).
تشمل السكيفوزوا جميع قناديل البحر وهي متحركة وبحرية حصريًا مع حوالي 200 نوع موصوف. الميدوسا هي المرحلة السائدة في دورة الحياة، على الرغم من وجود مرحلة بوليب أيضًا. تتراوح الأنواع في الطول من 2 سم إلى أكبر أنواع السكيفوزوا، Cyanea capillata، بعرض 2 متر. تُظهر قناديل البحر شكل جسم مميز يشبه الجرس (شكل 15.13).
رابط للتعلم
استخدم هذا الفيديو لتحديد مراحل دورة حياة قناديل البحر.
تضم طائفة Cubozoa قناديل بحر مربعة المقطع العرضي، ولذلك تُعرف باسم "قناديل البحر الصندوقية". قد تصل أحجام هذه الأنواع إلى 15-25 سم. تتشابه الكوبوزوا تشريحيًا مع قناديل البحر. يتمثل الاختلاف البارز بين الطائفتين في ترتيب اللوامس. تمتلك الكوبوزوا وسادات عضلية تسمى بيداليا عند زوايا غطاء الجرس المربع، مع وجود واحد أو أكثر من اللوامس متصلة بكل بيداليوم. في بعض الحالات، قد يمتد الجهاز الهضمي إلى البيداليا. توجد الكوبوزوا عادة في شكل بوليب يتطور من يرقة. قد تتبرعم البوليبات لتشكل المزيد من البوليبات ثم تتحول إلى أشكال ميدوسية.
رابط للتعلم
شاهد هذا الفيديو لمعرفة المزيد عن السموم القاتلة لقنديل البحر الصندوقي.
تضم طائفة Hydrozoa ما يقرب من 3,500 نوع،2 معظمها بحرية. تمتلك معظم الأنواع في هذه الطائفة شكلي البوليب والميدوسا في دورة حياتها. تشكل العديد من الهيدروزوا مستعمرات تتكون من فروع من البوليبات المتخصصة التي تتشارك في تجويف معدي وعائي. قد تكون المستعمرات أيضًا حرة الطفو وتحتوي على أفراد ميدوسا وبوليب في المستعمرة، كما هو الحال في قنديل البحر البرتغالي (Physalia) أو بحار الرياح (Velella). أنواع أخرى هي بوليبات منفردة أو ميدوسات منفردة. السمة المشتركة بين جميع هذه الأنواع هي أن غددها التناسلية مشتقة من نسيج البشرة، بينما في جميع اللاسعات الأخرى، فإنها مشتقة من نسيج الأدمة المعدية (شكل 15.14أب).