|
Эволюция пищеварительной системы.
Растительные организмы синтезируют
сами все необходимые им органические вещества и поэтому не нуждаются в
пищеварительной системе. Водоросли поглощают все питательные вещества из окружающей
среды (воды) без помощи каких-либо специальных приспособлений. Наземные растения
получают двуокись углерода из воздуха, главным образом с помощью листьев, а воду
и минеральные вещества всасывают из почвы с помощью корней. Существует
несколько видов насекомоядных растений. Они не имеют особой пищеварительной
«системы», но выделяют ферменты, сходные с ферментами животных. Транспорт
веществ по растению осуществляется по системам тканей (главным образом флоэме и
ксилеме), вода и газы могут транспортироваться по межклетникам. Поступление веществ
осуществляется путем простой диффузии, облегченной диффузии или путем активного
переноса. Растворы, движущиеся по флоэме и ксилеме, представляют собой сложные
смеси органических и неорганических веществ, состав которых различен у разных
растений, а также в различных его органах и в разное время года. Сок растений
содержит до 98% воды, а также соли, сахара, аминокислоты, ферменты и другие
белки, органические кислоты (лимонную, яблочную и др.) и гормоны (например индолилуксусную
кислоту). Растительный сок имеет несколько кислую реакцию (рН - 7-4,6). Синтезируемые
питательные вещества растения могут запасать, поскольку производимое количество
значительно превышает потребность самого растения в питательных веществах на текущие
процессы жизнедеятельности (до 20 раз).
Пищеварение у простейших происходит
в одной клетке (тело простейших состоит из одной клетки). Поступление веществ осуществляется
также путем диффузии и активного переноса, но у них существует пиноцитоз
(поступление жидких питательных веществ) и фагоцитоз (захват крупных органических
веществ и бактерий с помощью ложноножек). Переваривание происходит в
пищеварительных вакуолях: пищеварительные ферменты, образующиеся в цитоплазме,
поступают внутрь вакуоли и переваривают пищу, затем расщепленные вещества через
стенку вакуоли всасываются в цитоплазму, где ассимилируются или используются
для получения энергии. У гидры еще нет пищеварительной системы, хотя она и
многоклеточна; переваривают пищу только клетки энтодермы (внутреннего слоя
клеток). Они выделяют пищеварительные ферменты в просвет полости, где пища размельчается
(внеклеточное переваривание) и затем всасывается внутрь энтодермальных клеток,
в которых происходит окончательное внутриклеточное переваривание.
Непереваренные остатки пищи выбрасываются через то же отверстие в полости, через
которое пища поступает. У плоских червей (имеющих три зародышевых листка) уже имеется
пищеварительная система, состоящая изо рта, глотки и желудка, но нет анального
отверстия: поступление пищи внутрь и выход остатков наружу происходит одним и
тем же путем. Желудок сильно разветвлен и его ветви заходят почти во все части
тела, что облегчает распределение всосавшейся переваренной пищи. Планарии, при
голодании могут частично переваривать свои собственные органы и таким образом
долгое время обходиться без пищи.
Дождевые черви обладают полной
пищеварительной системой: она состоит изо рта, мышечной глотки, пищевода, зоба
с мягкими стенками, где пища сохраняется про запас, твердого мышечного желудка,
в нем пища измельчается при помощи мелких камешков, поступивших вместе с пищей,
прямой и длинной кишки (в которой осуществляется внеклеточное переваривание пищи)
и анального отверстия, через которое удаляются непереваренные остатки пищи. У других
беспозвоночных строение пищеварительной системы примерно такое же, но имеет свои
особенности. У некоторых беспозвоночных - червей, головоногих моллюсков, ракообразных
и морских ежей - имеются твердые зазубренные ротовые части, которыми животное
может отрывать и измельчать пищу. У насекомых в связи с разнообразием используемой
пищи формируется различный ротовой аппарат (сосущий, грызущий, лижущий, лакающий
и т.д.), продукты переваривания всасываются путем простой диффузии или активного
переноса.
На ранних этапах эволюции позвоночных
животных их пищеварительная система постепенно усложнялась, в ней появлялись
новые органы. У всех современных животных - от рыб до человека - эта система построена
по единому плану: за желудком следует тонкая кишка, в которой переваривается
большинство видов пищи, там же происходит и всасывание, за тонкой кишкой следует
толстая кишка, где процессы переваривания и всасывания завершаются. У позвоночных
- более совершенные пищеварительные железы - печень и поджелудочная железа (пищеварительные
железы есть у моллюсков, часто пищеварительная железа несет функции печени и поджелудочной
железы одновременно). Пищеварительные железы являются выростами пищеварительного
тракта, в процессе онтогенеза превращаются в самостоятельные органы. Связь с
тонкой кишкой они сохраняют с помощью протоков, открывающихся в кишку. У
позвоночных животных в связи с их приспособленностью к обитанию в различных экологических
условиях и использованием разнообразной пищи выработались свои характерные
особенности: усложняется строение зубов, появляется многокамерный желудок
(например у жвачных), удлиняется кишечный тракт (у растительноядных) и др. Тем
не менее, у всех животных, от самых низших до наиболее организованных, химия пищеварения
и участвующих в нем ферментов очень сходны. Таким образом, в ходе эволюции пищеварительная
система постепенно усложнялась, добавлялись новые органы и, наконец, выработался
сложный механизм, который достиг наибольшей сложности у человека.
|