Розділ «Тема 20. ОРГАНІЗМ ЯК БІОЛОГІЧНА СИСТЕМА»

Організм як цілісна система

Одноклітинні, колоніальні та багатоклітинні організми

Одноклітинні організми – це організми, які складаються лише з однієї клітини, у якій здійснюються всі необхідні життєві функції, притаманні багатоклітинним організмам. Ці організми зустрічаються серед прокаріотів (бактерії, ціанобактерії, архебактерії) і серед основних царств еукаріотів. Є одноклітинні тварини (наприклад, амеба-протей, евглена зелена, інфузорія-туфелька), одноклітинні рослини (наприклад, зелені водорості хламідомонада і хлорела, діатомові водорості), одноклітинні гриби (мукор, дріжджі). Одноклітинні організми, зазвичай, мають малі розміри, тобто є мікроорганізмами. Проте деякі одноклітинні тварини видимі неозброєним оком, а деякі багатоклітинні організми мікроскопічні. Одноклітинними були перші організми на Землі, але багатоклітинність у процесі еволюції незалежно розвивалася кілька разів. Клітини одноклітинних організмів поєднують властивості і клітини, і самостійного організму. Тому вони мають більші розміри, аніж клітини багатоклітинних організмів.

Колоніальні організми – це організми, які складаються з багатьох клітин одного чи декількох типів, що функціонують незалежно одна від одної. До колоніальних організмів належать колоніальні джгутикові (наприклад, вольвокс, евдоріна), колоніальні інфузорії (зоотамнії), колоніальні кишковопорожнинні (сифонофора, коралові поліпи) та ін. Колоніальними є організми, у яких особини дочірніх поколінь за безстатевого розмноження залишаються поєднаними з материнським організмом, утворюючи більш-менш складне поєднання – колонію. У рослинних джгутикових (евдоріна, гоніум) клітини колонії поєднуються між собою драглистою речовиною. А в колоній вольвокса окремі клітини не повністю ізольовані одна від одної, а пов'язані між собою тонкими цитоплазматичними містками. В інших, складніше організованих колоніях окремі особини можуть займати певне місце і виконувати спеціальні функції, важливі для всієї колонії. Наприклад, у сифонофор кожна колонія складається з видозмінених поліпів та медуз, які морфологічно та функціонально спеціалізовані. Взаємна інтеграція та спеціалізація, при цьому, досягає такої глибини, що колонія набуває рис єдиного організму.

Багатоклітинні організми – це організми, які складаються із сукупності клітин, групи яких спеціалізуються на виконанні певних функцій, утворюючи якісно нові структури: тканини, органи, системи органів. У більшості випадків завдяки такій спеціалізації окремі клітини не можуть існувати поза організмом. Багатоклітинними організмами є більшість рослин, грибів і тварин. Оскільки в здійсненні певної життєвої функції беруть участь клітини, тканини, органи, системи органів, то ця функція у багатоклітинних буде мати складніший і досконаліший характер. Спеціалізація складових частин багатоклітинного організму на виконанні певної функції робить їх залежними від інших частин, тому разом із диференціацією відбуваються процеси інтеграції, завдяки яким між частинами формуються внутрішні зв'язки (фізіологічні, генетичні, нервові, гуморальні та ін.), що обумовлюють підпорядкування їх організму як цілісній системі. Багатоклітинні організми поєднують молекулярний, клітинний, тканинний, органний і системний рівні.

Тканина – це сукупність клітин, подібних за будовою, походженням та виконуваними функціями. Утворюються тканини в багатоклітинних організмів унаслідок диференціації клітин. Диференціація клітин – процес виникнення відмінностей у будові та функціях клітин під час їхнього розвитку. Головними чинниками диференціації клітин є: а) відмінності цитоплазми ранніх ембріональних клітин, які обумовлені неоднорідністю цитоплазми яйцеклітини; б) індуковані впливи сусідніх клітин; в) вплив гормонів; г) вплив чинників довкілля та ін. Здійснюється цей важливий процес здебільшого в процесі зародкового розвитку і в деяких органах дорослого організму (наприклад, у кровотворних органах, гонадах). Диференціація клітин має, зазвичай, незворотній характер.

Молекулярно-генетичною основою диференціації клітин є активність специфічних для кожної тканини генів. Тканини виникають у більшості багатоклітинних тварин і вищих рослин, нижчі рослини і гриби тканин не мають.

Порівняльна характеристика тканин рослин та тварин

Органи – частина тваринного або рослинного організму, яка виконує одну або декілька функцій. Органи складаються з тканин різних типів, але, як правило, переважає один із них (наприклад, у серці переважає поперечнопосмугована серцева тканина). Ці структури багатоклітинних організмів характеризуються розташуванням, особливостями будови, виконуваними функціями тощо. Органи, виконуючи спільні функції, утворюють системи органів. У межах систем органи можуть послідовно з'єднуватися один з одним (наприклад, органи травного каналу) або бути "розкиданими" в організмі (наприклад, органи ендокринної системи). Усі органи організму взаємопов'язані і взаємодіють – корелюють. Кореляція є мірою залежності двох або більше випадкових величин. При цьому зміна однієї або кількох цих величин призводить до систематичної зміни іншої або інших величин. У процесі еволюції органи, в зв'язку з виконанням додаткових функцій, можуть видозмінюватися (наприклад, видозмінами пагона є вусики, вуса, колючки, бульби, цибулини, кореневища тощо).

Різноманітність органів

А. За функціями

Б. За наявністю порожнини: паренхіматозні – заповнені сполучною або основною тканинами (наприклад, легені, листок); порожнисті– мають всередині порожнину (наприклад, шлунок, стебло злакових).

В. За тривалістю існування: постійні– функціонують до кінця життя (наприклад, мозок, стебло); тимчасові – існують нетривалий час, а потім зникають (наприклад, плацента, квітка).

Г. За розташуванням: зовнішні (наприклад, очі, листок) та внутрішні (наприклад, серце, насінний зачаток).

Д. За походженням: гомологічні – мають однакове походження, але виконують різні функції (наприклад, лапа тигра і ласт тюленя, бульби картоплі і колючки глоду); аналогічні – мають різне походження, але виконують подібні функції (наприклад, крило метелика і крило птаха, колючки глоду і колючки кактуса).

У процесі розвитку в організмі рослин і тварин органи функціонально доповнюють один одного, формуючи фізіологічні та функціональні системи. Фізіологічні системи органів – це постійне поєднання органів, які виконують в організмі спільні життєво важливі фізіологічні процеси (наприклад, дихальна система для виконання функції дихання). В організмі багатоклітинних тварин і людини умовно розрізняють такі основні фізіологічні системи органів, як кровоносна, дихальна, травна, сечовидільна, статева, нервова та ін. Функціональні системи органів – це тимчасове поєднання органів різних систем для виконання певних функцій. Наприклад, під час бігу тварин узгоджено функціонують органи дихальної, кровоносної, опорно-рухової, нервової систем.

Регуляція життєвих функцій

Регуляція функцій – це сукупність процесів, які забезпечують існування організму як єдиного цілого. У багатоклітинних організмів забезпечується спеціалізованими регуляторними системами – нервовою, ендокринною та імунною. За дальністю дії процесів регуляції в організмі розрізняють центральні (передають інформацію в межах усього організму) та місцеві (пов'язані з перенесенням речовин від клітини до клітини в межах невеликих ділянок) системи регуляції. За типом взаємодії між клітинами виділяють два механізми регуляції: електрофізіологічний,

пов'язаний з передачею електричного імпульсу, та гуморальний, що реалізується шляхом перенесення хімічних речовин. У багатоклітинних організмів виділяють здебільшого три види регуляції: нервова, гуморальна та імунна.