Βιολογία των χορδών των σπονδυλωτών

Τα σκωλήκια των σπονδυλωτών είναι ζώα του θηρίου Χορντάτα που κατέχουν ένα notochord σε κάποιο σημείο της ανάπτυξής τους, αλλά δεν υπάρχει σπονδυλική στήλη (σπονδυλική στήλη). ΕΝΑ notochord είναι μια ράβδος τύπου χόνδρου που εξυπηρετεί μια υποστηρικτική λειτουργία παρέχοντας μια θέση εάν προσκολληθεί στους μυς. Στους ανθρώπους, που είναι σπονδυλωτά, τα notochord αντικαθίστανται από μια σπονδυλική στήλη που χρησιμεύει για την προστασία του νωτιαίος μυελός. Αυτή η διάκριση είναι το κύριο χαρακτηριστικό που διαχωρίζει τα σπονδυλωτά σπονδυλωτά από σπονδυλωτά ή ζώα με σπονδυλική στήλη. Το φύλο Χορντάτα διαιρείται σε τρεις υποφύλλες: Vertebrata, Tunicata, και Κεφαλοχορδάς. Τα σκωλήκια των σπονδυλωτών ανήκουν και στα δύο Tunicata και Κεφαλοχορδάς υπόφυλα.

Βασικές τακτικές

Τα σκωλήκια των σπονδυλωτών είναι ποικίλες αλλά μοιράζονται πολλά κοινά χαρακτηριστικά. Οι οργανισμοί αυτοί κατοικούν σε θαλάσσια περιβάλλοντα που ζουν μεμονωμένα ή σε αποικίες. Τα σκωλήκια των σπονδυλωτών τροφοδοτούνται με μικροσκοπική οργανική ύλη, όπως το πλαγκτόν, που αιωρούνται στο νερό. Τα σκωλήκια των σπονδυλωτών είναι coelomates, ή ζώα με πραγματική σωματική κοιλότητα. Αυτή η κοιλότητα γεμάτη με υγρό (coelom), που βρίσκεται μεταξύ του τοιχώματος του σώματος και του πεπτικού σωλήνα, είναι αυτό που διαφοροποιεί τα coelomates από acoelomates. Τα σκωλήκια των σπονδυλωτών αναπαραγωγής τυπικά μέσω σεξουαλικών μέσων, με κάποια ικανά ασεξουαλική αναπαραγωγή. Υπάρχουν τέσσερα βασικά χαρακτηριστικά που είναι κοινά για τα χορδή και στις τρεις υποφύλλες. Αυτά τα χαρακτηριστικά παρατηρούνται κάποια στιγμή κατά την ανάπτυξη των οργανισμών.

Τέσσερα χαρακτηριστικά των χορδών

• Όλα τα χορδαία έχουν ένα notochord. Το notochord εκτείνεται από το κεφάλι του ζώου μέχρι την ουρά του, προς την ραχιαία (πίσω) επιφάνεια του και προς τα πίσω στο πεπτικό σύστημα. Παρέχει μια ημι-εύκαμπτη δομή για μυς να χρησιμοποιηθούν για στήριξη καθώς κινείται το ζώο.
• Όλα τα χορδαία έχουν ένα ραχιαίο νεύρο σωλήνα. Αυτός ο κοίλος σωλήνας ή το νευρικό κορδόνι είναι ραχιαίο στο νωτιαίο χείλος. Στα χορδή των σπονδυλωτών, αναπτύσσεται ο σωλήνας του νωτιαίου νεύρου κεντρικό νευρικό σύστημα κατασκευάζει το εγκέφαλος και του νωτιαίου μυελού. Σε σπονδυλωτά σπονδυλωτά, παρατηρείται γενικά στο στάδιο της προνύμφης ανάπτυξης, αλλά όχι στο στάδιο του ενήλικα.
• Όλα τα χορδαία έχουν ένα μετα-πρωκτική ουρά. Αυτή η επέκταση του σώματος υπερβαίνει το τέλος του πεπτικού σωλήνα και παρατηρείται μόνο στα αρχικά αναπτυξιακά στάδια ορισμένων χορδών.
• Όλα τα χορδή έχουν φάρυγγα σχισμών. Στα σπονδυλωτά των σπονδυλωτών, αυτές οι δομές είναι σημαντικές τόσο για τη διατροφή όσο και για την αναπνοή. Τα σπονδυλωτά της γης έχουν δομές βραγχίων στα πρώιμα εμβρυϊκά στάδια ανάπτυξης, τα οποία εξελίσσονται σε άλλες δομές (π.χ. φωνή) καθώς το έμβρυο ωριμάζει.

Όλα τα χορδή των ασπόνδυλων έχουν ένα endosytle. Αυτή η δομή βρίσκεται στο τοίχωμα του φάρυγγα και παράγει βλέννα για να βοηθήσει στο φιλτράρισμα της τροφής από το περιβάλλον. Σε σπονδυλωτά χορδή, η endosytle θεωρείται ότι έχει προσαρμοστεί εξελικτικά για να σχηματίσει το θυροειδής.

Ασπόνδυλα σκάρτα του φυλή Tunicata, επίσης λέγεται Urochordata, έχουν μεταξύ 2.000 και 3.000 είδη. Είναι τροφοδότες εναιωρημάτων που ζουν σε θαλάσσια περιβάλλοντα με εξειδικευμένες εξωτερικές επενδύσεις για φιλτράρισμα τροφίμων. Tunicata οι οργανισμοί μπορούν να ζουν είτε μόνοι είτε σε αποικίες και χωρίζονται σε τρεις κατηγορίες: Ascidiacea, Thaliacea, και Larvacea.

Ascidiacea

Οι ασκίδες αποτελούν το μεγαλύτερο μέρος των ειδών χιτωνόζης. Αυτά τα ζώα είναι αδέσποτα ως ενήλικες, που σημαίνει ότι μένουν σε ένα μέρος αγκυροβόλησης σε βράχους ή άλλες σκληρές υποβρύχιες επιφάνειες. Το σωματοειδές σώμα αυτού του χιτωνόζου είναι εγκιβωτισμένο σε υλικό που αποτελείται από πρωτεΐνη και ένα υδατάνθρακας ένωση παρόμοια με την κυτταρίνη. Αυτό το περίβλημα ονομάζεται a χιτώνας και ποικίλλει σε πάχος, σκληρότητα και διαφάνεια μεταξύ των ειδών. Μέσα στο χιτώνα είναι το τοίχωμα του σώματος, το οποίο έχει παχιά και λεπτά στρώματα επιδερμίδας. Το λεπτό εξωτερικό στρώμα εκκρίνει τις ενώσεις που γίνονται το χιτώνα, ενώ το παχύτερο εσωτερικό στρώμα περιέχει νεύρα, αιμοφόρα αγγεία, και τους μυς. Οι ασκίδες έχουν ένα τοίχωμα σώματος σχήματος U με δύο ανοίγματα που ονομάζονται σιφόνια τα οποία παίρνουν νερό (εισπνεόμενο σιφόνι) και σπρώχνουν τα απόβλητα και το νερό (εκπνοή σιφόνι). Ασκιδιανοί καλούνται επίσης θάλασσα squirts λόγω του πώς χρησιμοποιούν τους μυς τους για να εκτοξεύσουν με δύναμη το νερό μέσω του σιφόνι τους. Μέσα στο τοίχωμα του σώματος υπάρχει μια μεγάλη κοιλότητα ή κόλπος της καρδιάς που περιέχει ένα μεγάλο φάρυγγα. ο φάρυγγας είναι ένας μυϊκός σωλήνας που οδηγεί στο έντερο. Οι μικροσκοπικοί πόροι στο τοίχωμα του φάρυγγα (φρυγικές σχισμές στο φάρυγγα) φιλτράρουν τρόφιμα, όπως μονοκύτταρα φύκια, από το νερό. Το εσωτερικό τοίχωμα του φάρυγγα καλύπτεται με μικρές τρίχες που ονομάζονται βλεφαρίδες και μια λεπτή επίστρωση βλέννας που παράγεται από το endostyle. Τόσο άμεση τροφή προς την πεπτική οδό. Το νερό που εισάγεται μέσω του εισπνεόμενου σιφωνίου περνάει από τον φάρυγγα στο κόλπο και εκδιώκεται μέσω του εκπνεόμενου σιφωνίου.

Ορισμένα είδη ασκιδίων είναι μοναχικά, ενώ άλλα ζουν σε αποικίες. Τα αποικιακά είδη είναι διατεταγμένα σε ομάδες και μοιράζονται ένα εκπνεόμενο σιφόνι. Παρόλο που μπορεί να εμφανιστεί ασυμπτωτική αναπαραγωγή, η πλειοψηφία των ασκιδίων έχει τόσο αρσενικές όσο και θηλυκές γονάδες και αναπαραγωγή σεξουαλικά. Γονιμοποίηση εμφανίζεται ως αρσενικό γαμέτες (σπέρμα) από ένα θαλάσσιο σκονάκι απελευθερώνονται στο νερό και ταξιδεύουν μέχρι να ενωθούν με μια κυψέλη αυγών μέσα στο σώμα μιας άλλης θαλάσσιας εκχύλισης. Οι προκύπτουσες προνύμφες μοιράζονται όλα τα κοινά χαρακτηριστικά των χορδών των ασπόνδυλων, όπως ένα notochord, ραχιαίο νεύρο, φάρυγγα σχισμές, endostyle και post-anal ουρά. Είναι παρόμοια με τους μανταλάκια στην εμφάνιση και σε αντίθεση με τους ενήλικες, οι προνύμφες είναι κινητές και κολυμπούν γύρω μέχρι να βρουν μια σταθερή επιφάνεια πάνω στην οποία θα προσκολληθούν και θα αναπτυχθούν. Οι προνύμφες υφίστανται μεταμόρφωση και τελικά χάνουν την ουρά τους, το notocord και το ραχιαίο νεύρο.

Η τάξη Tunicata Thaliacea περιλαμβάνει doliolids, salps και πυροσώματα. Doliolids είναι πολύ μικροσκοπικά ζώα μήκους 1-2 cm με κυλινδρικά σώματα που μοιάζουν με βαρέλια. Οι κυκλικές ζώνες μυών του σώματος μοιάζουν με τις ζώνες ενός βαρελιού, συμβάλλοντας περαιτέρω στην εμφάνιση που μοιάζει με βαρέλι. Οι Doliolids έχουν δύο πλατιά σιφόνια, ο ένας τοποθετημένος στο εμπρόσθιο άκρο και ο άλλος στο πίσω μέρος. Το νερό προωθείται από το ένα άκρο του ζώου στο άλλο με το κτύπημα των βλεφαρίδων και των μυϊκών ζωνών. Αυτή η δραστηριότητα οδηγεί τον οργανισμό μέσω του ύδατος για να φιλτράρει τη διατροφή μέσω των φάρυγγα των σχισμών. Οι Doliolids αναπαράγουν τόσο ασεξουαλικά όσο και σεξουαλικά εναλλαγή γενεών. Κατά τη διάρκεια του κύκλου ζωής τους, εναλλάσσονται μεταξύ μιας σεξουαλικής γενιάς που παράγει γαμέτες για σεξουαλική αναπαραγωγή και μια γενεά ασεξουαλική που αναπαράγει με εκβλαστήσεις.

Αλάσπες είναι παρόμοια με τα doliolids με σχήμα βαρελιού, πρόωση τζετ και δυνατότητες τροφοδοσίας φιλτραρίσματος. Τα σαλάμια έχουν ζελατινώδη σώματα και ζουν μοναχικά ή σε μεγάλες αποικίες που μπορούν να εκτείνονται για αρκετά πόδια σε μήκος. Ορισμένα salpes είναι βιοφωταύγειας και λάμψη ως μέσο επικοινωνίας. Όπως και οι doliolids, οι salps εναλλάσσονται μεταξύ σεξουαλικών και ασεξουαλικών γενεών. Οι αλάμπες μερικές φορές ανθίζουν σε μεγάλους αριθμούς σε απόκριση των ανθισμάτων φυτοπλαγκτόν. Μόλις οι αριθμοί του φυτοπλαγκτού δεν μπορούν πλέον να υποστηρίξουν τον μεγάλο αριθμό σάλπιγγων, οι αριθμοί salp πέφτουν πίσω σε κανονικές κλίμακες.

Όπως τα σαλάχια, πυροσώματα υπάρχουν σε αποικίες που σχηματίζονται από εκατοντάδες άτομα. Κάθε άτομο είναι τοποθετημένο μέσα στο χιτώνιο κατά τρόπο που δίνει στην αποικία την εμφάνιση ενός κώνου. Μεμονωμένα πυροσώματα καλούνται ζωοειδή και έχουν σχήμα βαρελιού. Παίρνουν νερό από το εξωτερικό περιβάλλον, φιλτράρουν το νερό της τροφής μέσω ενός εσωτερικού καλαμιού και εκδιώκουν το νερό στο εσωτερικό της κωνικής αποικίας. Οι αποικίες πυροσωμάτων κινούνται μαζί με τα ρεύματα των ωκεανών, αλλά είναι ικανές να προωθήσουν κάποιο κίνημα λόγω των κροσσών στο εσωτερικό πλέγμα διήθησης. Επίσης, όπως τα σαλάχια, τα πυροσώματα παρουσιάζουν εναλλαγή γενεών και είναι βιοφωταύγεια.

Οργανισμοί στην τάξη Larvacea, γνωστός και ως Appendicularia, είναι μοναδικά από άλλα είδη του φύλου Tunicata στο ότι διατηρούν τα χορδή χαρακτηριστικά τους σε όλη την ενηλικίωση. Αυτές οι ταΐστρες φίλτρων βρίσκονται μέσα σε ένα εξωτερικό ζελατινώδες περίβλημα, που ονομάζεται σπίτι, το οποίο εκκρίνεται από το σώμα. Το σπίτι περιέχει δύο εσωτερικά ανοίγματα κοντά στο κεφάλι, ένα περίτεχνο εσωτερικό σύστημα διήθησης και ένα εξωτερικό άνοιγμα κοντά στην ουρά.

Οι προνύμφες κινούνται προς τα εμπρός μέσω της ανοιχτής θάλασσας χρησιμοποιώντας τις ουρές τους. Το νερό τραβιέται μέσα από τα εσωτερικά ανοίγματα επιτρέποντας τη διήθηση μικροσκοπικών οργανισμών, όπως το φυτοπλαγκτόν και βακτήρια, από το νερό. Εάν το σύστημα φιλτραρίσματος γίνει φραγμένο, το ζώο μπορεί να εκτοξεύσει το παλιό σπίτι και να εκκρίνει ένα νέο. Οι λαβρακίτες το κάνουν αρκετές φορές την ημέρα.

Σε αντίθεση με άλλα Tunicata, οι προνύμφες αναπαράγονται μόνο με σεξουαλική αναπαραγωγή. Οι περισσότεροι είναι ερμαφρόδιτες, που σημαίνει ότι περιέχουν τόσο αρσενικές όσο και θηλυκές γονάδες. Η γονιμοποίηση συμβαίνει εξωτερικά καθώς το σπέρμα και τα αυγά μεταδίδονται στην ανοιχτή θάλασσα. Η αυτο-γονιμοποίηση εμποδίζεται με εναλλαγή της απελευθέρωσης σπέρματος και αυγών. Πρώτα απελευθερώνεται σπέρμα, ακολουθούμενη από την απελευθέρωση των αυγών, με αποτέλεσμα το θάνατο του γονέα.

Κεφαλοχορδώσεις αντιπροσωπεύουν ένα μικρό υποκατάστημα χορδή με περίπου 32 είδη. Αυτά τα μικροσκοπικά ασπόνδυλα μοιάζουν με ψάρια και μπορούν να βρεθούν που ζουν στην άμμο σε ρηχά τροπικά και εύκρατα νερά. Τα κεφαλοχορδικά αναφέρονται συνήθως ως ρινιστές, τα οποία αντιπροσωπεύουν τα πιο κοινά είδη κεφαλοχορδικών Branchiostoma lanceolatus. Σε αντίθεση με τα περισσότερα Tunicata είδη, αυτά τα ζώα διατηρούν τα τέσσερα κύρια χαρακτηριστικά χορδών ως ενήλικες. Έχουν ένα notochord, νωτιαίο νεύρο, σχιστόλιθο και post-anal ουρά. Το όνομα cephalochordate προέρχεται από το γεγονός ότι το notochord εκτείνεται καλά στο κεφάλι.

Τα λουκάνικα είναι τροφοδότες φίλτρων που θάβουν το σώμα τους στο πάτωμα του ωκεανού με τα κεφάλια τους να παραμένουν πάνω από την άμμο. Διηθούν τα τρόφιμα από το νερό καθώς περνούν από το ανοιχτό στόμα τους. Όπως και τα ψάρια, οι ντομάτες έχουν πτερύγια και μπλοκ μυών διευθετημένα σε επαναλαμβανόμενα τμήματα κατά μήκος του σώματος. Αυτά τα χαρακτηριστικά επιτρέπουν τη συντονισμένη κίνηση ενώ κολυμπούν μέσα στο νερό για να φιλτράρουν τα τρόφιμα ή να ξεφύγουν από τα αρπακτικά ζώα. Τα λουκέτα αναπαράγονται σεξουαλικά και έχουν ξεχωριστά αρσενικά (μόνο αρσενικά γονάδες) και θηλυκά (μόνο γυναίκες γονάδες). Η γονιμοποίηση συμβαίνει εξωτερικά καθώς το σπέρμα και τα αυγά απελευθερώνονται στο ανοικτό νερό. Μόλις γονιμοποιηθεί ένα ωάριο, αναπτύσσεται σε μια προνύμφη ελεύθερης κολύμβησης πλαγκτόν αιωρούνται στο νερό. Τελικά, η προνύμφη περνάει από μεταμόρφωση και γίνεται ένας ενήλικας που ζει κυρίως κοντά στον ωκεανό.

• _{Ghiselin, Michael T. "Κεφαλοχορδάς". Encyclopædia Britannica, Encyclopædia Britannica, Inc., 23 Οκτ. 2008, www.britannica.com/animal/cephalochordate#ref49506.}
• _{Jurd, R. ΡΕ. Το Instant σημειώνει τη βιολογία των ζώων. Bios Scientific Publishers, 2004.}
• _{Karleskint, George, et αϊ. Εισαγωγή στη θαλάσσια βιολογία. Εκπαιδευτικό υλικό, 2009.}
• _{Προσωπικό, Εκδόσεις Dorling Kindersley. Ζώο: Ο οριστικός οπτικός οδηγός, 3η έκδοση. Dorling Kindersley Publishing, Incorporated, 2017.}