Friday, November 2, 2012

სიმეტრია ბიოლოგიაში

     ცოცხალ სამყაროში არსებულ სიმეტრიის მოვლენას ყურადღება მიაქციეს ჯერ კიდევ უძველეს დროში ბერძნებმა (ჩვ.წ.ა. მე-5 საუკუნე) და ჩამოაყალიბეს სწავლება ჰარმონიის შესახებ.
     მე-19 საუკუნეში მეცნიერებაში გამოჩნდა ერთეული შრომები, რომლებიც ეძღვნებოდა სიმეტრიის მოვლენის არსებობას მცენარეებში, ცხოველებში, ბიოგენურ მოლეკულებში. მე-20 საუკუნეში კი უკვე კარგად შეისწავლეს ბიოობიექტები სიმეტრიის ჭრილში და 1961 წელს ჩამოყალიბდა სწავლების ახალი დარგი - ბიოსიმეტრიკა. ის შეისწავლის ცოცხალი ორგანიზმების სიმეტრიებს.

    სიმეტრია ბიოლოგიაში გულისხმობს ცოცხალი ორგანიზმის მსგავსი (ერთნაირი) სხეულის ნაწილების ან ფორმების კანონზომიერ განლაგებას სიმეტრიის ცენტრის ან ღერძის მიმართ.

       მრავალუჯრედიანი ორგანიზმების უმეტესობას ახასიათებს ამა თუ იმ ფორმის სიმეტრია.ცოცხალ ორგანიზმთა მხოლოდ მცირე ნაწილია სრულად ასიმეტრული. ასიმეტრია ძირითადად ეხება ორგანიზმის შინაგან აგებულებას. მაგალითად ზოგიერთ მოლუსკს აქვს მხოლოდ ერთი თირკმელი ,ერთი ლაყუჩი,ერთი სასქესო ჟირკვალი და შესაბამისად სასუნთქი ,გამომყოფი და სასქესო ხვრელი განლაგებილა სხეულის ერთ(მარჯვენა) ნაწილში. არის ცოტა მაგალითებიც გარეგნული აგებულების ასიმეტრიის.

       თუ ჩვენ წარმოსახვით შევძლებთ სხეული გავყოთ ორ ნაწილად მარჯვენად და მარცხენად, სიმეტრიის ამ ფორმას ვუწოდებთ ბილატერალურს.  თუ ცხოველის სხეული წარმოსახვით შეიძლება გაიყოს არა ერთი, არამედ რამდენიმე სიმეტრიული სიბრტყით თანაბრად, მაშინ ასეთ ცხოველებს უწოდებენ რადიალურად სიმეტრიულებს.

  ცოცხალ ბუნებაში ცნება სიმეტრია აბსოლიტური არაა და ყოველთვის შეიცავს თავის თავში ასიმეტრიას გარკვეული ხარისხით. მაგ: მცენარეთა სიმეტრიული ფოთლები რომ გავჭრათ შუაზე და ერთმანეთს შევადაროთ ისინი არ თანხვდებიან ზუსტად.

ასიმეტრია ნიშნავს სიმეტრიის უქონლობას პირველადად, განსხვავებით დისსიმეტრიისგან რაც გულისხმობს სიმეტრიის ან მისი ნაწილის დაკარგვას მეორადად.

ბიოლოგიურ ობიექტებში გვხვდება სიმეტრიის შემდეგი ტიპები:

. სფერული სიმეტრია
.რადიალური (სხივური) სიმეტრია
. ორმხრივი ( ბილატერალური )სიმეტრია

   სფერული სიმეტრია ახასიათებთ მხოლოდ ზოგიერთ  უმარტივესებს (რადიოლარიებს, ჰელიოზოას). მათ სხეულს აქვს სფეროს ფორმა ხოლო სხეულის ნაწილები სფეროს ცენტრის მიმართ რადიალურადაა განლაგებული ან კონცენტრირებული. ამ ორგანიზმებს არა აქვთ ბოლო ან გვერდები და ნებისმიერი სიბრტყე რომელიც გაივლის ცენტრზე, მათ სხეულს ყოფს თანაბარ ნაწილებად.
                                               (სფერული სიმეტრია-რადიოლარია)         

 
     
        რადიალური სიმეტრიის მქონე სხეულებს აქვთ ცილინდრის ან ბურთის მსგავსი ფორმა ცენტრალური სიმეტრიის ღერძით საიდანაც გადიან ან მის მიმართ არიან განლაგებული სხეულის ნაწილები. ძირითადი ღერძი ჰეტეროპოლარულია, რაც ნიშნავს იმას რომ არაერთგვაროვანი ბოლოები აქვს. ერთი მათგანი წარმოადგენს ორალურ დაბოლოებას (ანთერიორს) და მეორე აბორალურ ბოლოს (პოსტერიორს)-აფორმირებს სხეულის უკანა ნაწილს და ანუსს. გამონაკლისია ცხოველები, რომელთაც აქვთ სხეულის კენტი ცირკულარულად განლაგებული ნაწილები. (მაგ: ზღვის ვარსკვლავა). სხეულებს სამი,ხუთი, შვიდი და ა.შ. სხეულის ნაწილებით გააჩნიათ წრიული სიმეტრია, რომელსაც შეიძლება ვუწოდოთ სამ სხივიანი,ხუთ სხივიანი და ა.შ. სიმეტრია და მხოლოდ გარკვეულ სიბრტყეს შეუძლია გაყოს ასეთი სხეული ტოლ ნაწილებად. რადიალური სიმეტრია ახასიათებთ ნაწლავღრუიანებსა და კანეკლიანებს,თუმცა არა აუცილებლად მთელი ცხოვრების მანძილზე. მაგალითად ოფიურის მატლებს აქვთ სარკისებრი სიმეტრია,ხოლო მოზრდილებს სხივური სიმეტრია.

                                                  (სხივური სიმეტრია  - ოფიურა)                   
                                             
                                       



    აღსანიშნავია რომ ხუთ სხივიანი სიმეტრია განსაკუთრებით ხშირად გვხვდება ცოცხალ სამყაროში.


     ბირადიალური სიმეტრიის დროს ანტერიორ-პოსტერიორ ღერძთან ერთად არსებობს ორი სხვა სიმეტრიის ღერძებიც რომლებიც მის და ერთმანეთის მიმართ სწორი კუთხითაა განლაგებული. ესენი არის საგიტალური და ტრანსვერსალური ღერძები. ასეთ ცხოველებს  არა აქვთ მხოლოდ ორი ბოლო, არამედ გააჩნიათ სიმეტრიული გვერდების ორი წყვილიც. მათ აქვთ სიმეტრიის ორი სიბრტყე ერთი გადის ანტერიორ-პოსტერიოს ღერძზე და საგიტალურზე, მეორე ანტერიორ-პოსტერიორ ღერძზე და ტრანსველსალურზე. მსგავსი სიმეტრია აქვს მედუზას.

           

   ბილატერალურ სიმეტრიას გააჩნია ასევე სამი ღერძი, როგორც ბირადიალურს, მაგრამ მისგან განსხვავებით სიმეტრიული გვერდების მხოლოდ ერთი წყვილი აქვს-ლატერალურები. რადგან დორზალური (ზურგი) და ვენტრალური (წინა)  არაერთგვაროვანია. ამიტომ მხოლოდ ერთი საგიტალური სიმეტრიის სიბრტყე ყოფს ბილატერალურ ცხოველებს სიმეტრიულ ნაწილებად. ბილატერალური სიმეტრია ახასიათებს ცხოველების უმრავლესობას.



    სიმეტრიები გვხვდება მცენარეებშიც. აქ გამოყოფენ რადიალურს (ფესვები,ღერო,ყვავილები) ბილატერალურს (ფოთლები) ხვეულ სიმეტრიას (სპირალურად განლაგებული ფოტლები ღეროებზე,ფოთლის ჩანასახები, ყვავილები) ირიბხაზოვანს (მარჯვნივ და მარცხნივ განლაგებული ფოთლები, ნაყოფები )
                                                            (რადიალური სიმეტრია)

                                                        (ხვეული სიმეტრია)






Thursday, November 1, 2012

სოკოების სამეფო (fungi)

       


    სოკოების სამეფოს მიეკუთვნებიან ჰეტეროტროფული ორგანიზმები,რომელთათვის დამახასიათებელია როგორც მცენარეთა ასევე ცხოველთა თვისებები. ეს ჯგუფი ერთ-ერთი ყველაზე დიდი და მრავალფეროვანია ცოცხალ ორგანიზმთა შორის. თანამედროვე მონაცემებით დედამიწაზე სოკოების 100 ათასიდან 250 ათასამდე სახეობა არსებობს. მათ შეისწავლის  მეცნიერების დარგი მიკოლოგია.

   მიკოლოგია ბოტანიკის განხრაა, იმ მიზეზის გამო რომ ადრე სოკოები უმდაბლეს-უქლოროფილი მცენარეებად ითვლებოდნენ. 1980 წელს კი სოკოების სამეფო ცალკე გამოყვეს.

  სოკოები წყალსა თუ ხმელეთზე არსებული ყოველი ეკოსისტემის გამუყოფელი ნაწილია. სახლდებიან და ვრცელდებიან ყველგან-წყალში,ხმელეთზე თუ ნიადაგში.
წარმოადგენენ რედუცენტებს და უმნიშვნელოვანეს როლს ასრულებენ ბიოსფეროს ეკოსისტემაში,შლიან რა ყოველივე ორგანულს და წარმოშობენ ნაყოფიერ ნიადაგებს.

  ისინი ასევე ასრულებენ უდიდეს როლს როგორც სიმბიოტიკები. ცნობილია მათი სიმბიოზი უმაღლეს მცენარეებთან-მიკორიზა, წყალმცენარეებთან და ციანობაქტერიებთან-მღიერები და ლიქენები, ასევე მცოხნავი და ზოგიერთი სხვა ძუძუმწოვარის საჭმლის მომნელებელი სისტემის აუცილებელი ნაწილია.



                                                               (მღიერები)
   

       ადამიანის ცხოვრებაზე სოკოების გავლენა ასევე უზარმაზარია. ისინი გამოიყენება როგორც კვების პროდუქტებად, ასევე საყოფაცხოვრებო მიზნებისთვის და მედიცინაში. მაგალითად, ყველასთვის ცნობილია საფუარა სოკოების მნიშვნელობა,რომლებიც გამოიყენება დუღილის პროცესში და სხვადასხვა პროდუქტების ფერმენტაციისთვის.
ბიოტექნოლოგიებში მნიშვნელოვანი კომპონენტია. ასევე გამოიყენება ანტიბიოტიკების და ზოგი ქიმიური ნივთიერებების წარმოებაში.

  მეორეს მხრივ,არსებობენ მავნებელი სოკოები. მათ, როგორც სხვადასხვა კულტურების პარაზიტებს,შეუძლიათ უზარმაზარ ტერიტორიაზე გაანადგურონ მოსავალი, ტყეებში კი გაანადგურონ ხე მასალა. ზოგიერთი პარაზიტი სოკო იწვევს ადამიანისა და ცხოველების დაავადებებს:  დერმატომიკოზებს (კანის) და ღრმა მიკოზებს(შინაგანი ორგანოების)

  ძალიან საშიშია შხაიანი სოკოებით მოწამვლა. ასევე მიკოტოქსიკოზები-მოწამვლა მიკროსკოპული სოკოს ტოქსინებით,რაც გროვდება  საკვებ პროდუქტებში. დიდი ზარალი მოაქვს პროდუქტების ბიოკოროზიასაც- ფუჭებადობას ობის სოკოებით.
არსებობენ სოკოები ჰალუცინოგენებიც.


რას წარმოადგენენ სოკოები?

მეცნიერული განმარტებით,სოკოები ჰეტეროტროფული ეუკარიოტული ორგანიზმებია,კვების ოსმოტროფული ტიპით.

   სოკოს ვეგეტატიურ სხეულს წარმოადგენს რიზომიცელიუმი, უჯრედული ან არაუჯრედული მიცელიუმი (ან ერთუჯრედიანი სხეულაკი) რომელიც მთლიანად ჩაფლულია სუბსტრატში და საკვებ ნივთიერებებს  სხეულის მთელი ზედაპირით იწოვს.
სოკოს უჯრედები წყლისა და მასში გახსნილი ნივთიერებების შესაწოვად ანვითარებენ ბევრად დიდ ტურგორულ წნევას ვიდრე სხვა ეუკარიოტების უჯრედები.

    სოკოს მიცელიუმი უძრავადაა მიმაგრებული საკვებ ნიადაგზე და აქვს შეუზღუდავად ზრდის უნარი, რითაც ის ემსგავსება მცენარეებს.თუმცა ზოგ სოკოსნაირ ორგანიზმს ახასიათებს მოძრავი სასიცოცხლო ფორმებიც.

                                                         (სოკოს ჰიფები)

   მიცელიუმი თავის მხრივ წვრილი დატოტვილი ძაფების-ჰიფების სისტემაა. ჰიფები იზრდებიან აპიკალურად და უხვად იტოტებიან. სხეული მთლიანადაა ჩაფლული სუბსტრატში,რაც ხელს უშლის სპორების გავრცელებას. ამიტომ  სოკოების უმრავლესობას სპორმატარებელი ორგანოები უნვითარდება სუბსტრატის ზედაპირზე საკმაოდ რთულად მოწყობილი ნაყოფსხეულების სახით.

ნაყოფსხეულები შემდეგნაირად ვითარდებიან:  ჰიფები მჭიდროდ ჩაიწვნებიან ერთმანეთში და ქმნიან ცრუ ქსოვილს- პლექტენქიმას. პლექტენქიმა შეიძლება რომ სხვადასხვა ფუნქციურ შრეებადაც დაიყოს და ძალიან გავს პარენქიმას,მაგრამ მისგან განსხვავდება იმით რომ წარმოიშობა არა უჯრედების გაყოფით არამედ ჰიფების ჩაწვნით.

ზოგჯერ ჰიფები პარალელურად ჩაიწვნებიან და წარმოქმნიან მსხვილ მიცელიუმის ღეროებს-რიზომორფებს (ზოგჯერ 5 მეტრი და მეტი სიდიდის)

მიცელიუმს უნარი აქვს სახე იცვალოს და წარმოქმნას სკლეროცია. სკლეროცია ემსახურება განსაკუთრებით მძიმე გარემო პირობების გადატანას და კარგ პირობებში მოხვედრისთანავე წარმოშობს ახალ მიცელიუმს და ნაყოფსხეულებს.

    სოკო ჰეტეროტროფული ორგანიზმია. შეუძლია შეიწოვოს წყალი და მინერალები,მაგრამ ორგანული ნივთიერებები მზა სახით ჭირდება. ნივთიერებებს იწოვს სხეულის მთელი ზედაპირით და მისთვის მიცელიუმის (რომელიც კილომეტრებზე ვრცელდება)  უზარმაზარი საერთო ზედაპირი, ძალიან ხელსაყრელია.

   სოკოებისთვის დამახასიათებელია საკვების გარეგანი მონელება. ვინაიდან არ შეუძლია აითვისოს მსხვილი საკვები ნაწილაკები, ის გარემოში გამოყოფს ფერმენტებს. ფერმენტები პოლიმერებს ხლეჩენ ადვილად ასათვისებელ მონომერებად და სოკო ციტოპლაზმაში შეიწოვს მათ.

   ზოგ სოკოს ყველა სახის ფერმენტის გამომუშავების უნარი აქვს: პროტეაზები-ცილებისთვის, ლიპაზები-ცხიმებისთვის და კარბოჰიდრაზები პოლისაქარიდებისთვის.
ასეთი სოკოები ნებისმიერ საკვებ გარემოში გამრავლდებიან. მაგრამ არსებობენ სოკოები მხოლოდ გარკვეული სახის ფერმენტების შემცველობით და შესაბამისად  მხოლოდ გარკვეულ საკვებ გარემოში შეუძლიათ განვითარება.

    ერთ-ერთი მეტად დამახასიათებელია ის,რომ  სოკოებს გააჩნიათ მრავალბირთვიანი უჯრედები,განსხვავებით მცენარეებისა და ცხოველებისგან. სოკოს მიცელიუმში უჯრედების გაყოფა ბირთვის გაყოფისგან დამოუკიდებლად მიმდინარეობს და სწორედ ეს განაპირობებს ის მრავალბრთვიანობას. მის უჯრედებში შეიძლება იყოს ერთი, ორი ან მრავალი ბირთვი.

   სოკოს უჯრედს აქვს უჯრედის კედელი, რაც დამახასიათებელია მცენარეებისთვის და არა ცხოველებისთვის. ცენტრალური ვაკუოლი ჩამოუყალიბდება მხოლოდ უჯრედის დაბერების შემდეგ და შიგთავსის ავტოლიზისის ხარჯზე,რითიც ემსგავსება ცხოველებს და არა მცენარეებს. უჯრედის მიტოზი არის დახურული ტიპის-ანუ ბირთვის გარსი შენარჩუნებულია ქრომოსომთა ნაკრების განცალკევებამდე რითიც ის გავს ზოგიერთ წყალმცენარეს  და შოლტიანებს.

   სოკოს მეტაბოლიზმის საბოლოო პროდუქტია შარდოვანა. ისე როგორც ცხოველებისთვის და არა მცენარეებისთვის რომელთა მეტაბოლიზმის საბოლოო პროდუქტია ასპარაგინი და გლუტამინი. უჯრედის კედელი შეიცავს ქიტინს და ქიტოზინს რითიც ასევე განსხვავდება მცენარეებისგან. მელანინიც ასევე გროვდება მისი უჯრედების ცხოვრების პერიოდში (როგორც ცხოველებში )და არა უჯრედის სიკვდილის შემდეგ (როგორც მცენარეებს ახასიათებთ)


სოკოების გამრავლება :
 გამრავლება შეუძლიათ ვეგეტაციურად, უსქესოდ და სქესობრივათ. რამდენადაც ერთგვაროვანია მათი ვეგეტატიური აგებულება, იმდენად მრავალფეროვანია მათი გამრავლების ფორმები. მისთვის დამახასიათებელია ასევე პლეომორფიზმი-რამდენიმე ტიპის სპორმატარებლობა,მაგ: ერთდროულად სასქესო და უსქესოსი.

სწორედ გამრავლების ფორმებზეა დაფუძნებული მათი კლასიფიკაცია.



ვეგეტაციური გამრავლება ხდება - მიცელიუმის ნაწილებით პირდაპირ, ან მისი დაკვირტვით, ან სპეციალური წარმონაქმნებით ე.წ. არტროსპორებით. არტროსპორები წარმოიშობა მიცელიუმის დაშლის შედეგად და მერე საწყისს აძლევენ ახალი მიცელიუმის წარმოშობას.

უსქესო გამრავლება ხდება სპორების საშუალებით. წარმოშობის მიხედვით ანსხვავებენ ენდოგენურ და ეგზოგენურ სპორებს.

ენდოგენური სპორები (სპორანგიოსპორები) დამახასიათებელია უმდაბლესი სოკოებისთვის, წარმოიშობიან სპეციალური უჯრედების -სპორანგიების შიგნით.

ეგზოგენური სპორებს ეძახიან კონიდიებს. წარმოიშობიან სპეციალური ვერტიკალურად განლაგებული ჰიფების-კონიდომატარებლების წვეროებზე ან გვერდებზე. ისინი სქელი გარსითაა დაფარული და ამიტომ ძალიან გამძლეა,მაგრამ უძრავი. ისინი ხშირად გადააქვს ქარს ან ცხოველებს შორ მანძილებზე. კონიდიები ზრდის დროს ჯერ წარმოქმნიან მილაკს, შემდეგ მიცელიუმს.

ზოგიერთი სოკო უსქესოდ მრავლდება ე.წ. ზოოსპორებით. ეს სპორები მოძრაობენ შოლტების დახმარებით და ვითარდებიან ზოოსპორანგიებში.


სოკოების სქესობრივი გამრავლება.

    უმდაბლეს სოკოებს ახასიათებთ ჰაპლოიდური გამეტების შერწყმა იზოგამიის, ანიზოგამიის ან ოოგამიის გზით, ამ უკანასკნელის შემთხვევაში წარმოიშობა სასქესო ორგანოები: ოოგონიები (მდედრ) და ანთერიდიები (მამრ).  განაყოფიერების შედეგად კი წარმოიშობა ოოსპორა-სქელი გარსით დაფარული ზიგოტა.

ზოგიერთ სოკოებში. კერძოდ ზიგომიცეტებში სქესობრივი პროცესი მიმდინარეობს მიცელიუმის უჯრედებში განლაგებული უჯრედების შერწყმით (ზიგოგამია) ამ დროს შერწყმა ხდება სხვადასხვა ტიპის მიცელიუმის უჯრედებს შორის, რომლებსაც პირობითად შეიძლება ვუწოდოთ ,,-'' და ,,+'' .  გარეგნული აგებულებით ეს ორი ტიპის მიცელიუმი ერთგვარია,მხოლოდ შეჯვარება ერთი ტიპის მიცელიუმის უჯრედებს შორის არასდროს არ ხდება.  ასეთ სოკოებს ეწოდებათ ჰეტეროტალიურები. ზოგჯერ სოკოს მხოლოდ ერთი ტიპის მიცელიუმი აქვს და მას ეწოდება ჰომოტალიური.

                                                                 (ზიგომიცეტი)     

    ასკომიცეტებში სქესობრივი პროცესი მიდის არა სასქესო უჯრედების,არამედ სასქესო ორგანოების შერწყმის გზით.(გამეტანგიოგამია) , მამრობითი ანთერიდიის წანაზარდი ანაყოფიერებს მდედრობით არქიკარპს, რომელიც შედგება ტრიქოგონებისა და ასკოგონისგან. ბირთვები ამ დროს ერთდებიან,მაგრამ არ შეერწყმიან ერთმანეთს და წარმოიშობა დიკარიონი. ასკოგონისგან იზრდება ასკოგონიური ჰიფები, რომლის წვეროებზე  ბირთვების შერწყმის შედეგად ჩნდებიან ასკები-ჩანთები რომლებც შეიცავენ ასკოსპორებს. ჩანთები მოთავსებულია ნაყოფსხეულებში.
                                                             (ასკომიცეტი)

      ბაზიდიუმიან სოკოებში ხდება ვეგეტაციურ ჰიფებს შორის შერწყმა (სომატოგამია),რის შედეგადაც წარმოიშობა ბაზიდიები ბაზიდიოსპორებით (ორი ,,-'' და ორი ,,+'' ). ეს ჰაპლოიდური სპორები საწყისს აძლევენ ჰაპლოიდურ მცირეხნით მცხოვრებ მიცელიუმს.ორი ჰაპლოიდური მიცელიუმი ერწყმის ერთმანეთს და წარმოშობს დიპლოიდურ მიცელიუმს,რომელზეც შემდეგ ვითარდება ბაზიდიები.
                                                                (ბაზიდიების წარმოშობა)


    სოკოებს , რომლებშიც სასქესო პროცესი არ არის დამზერილი, მიაკუთვნებენ დეიტერომიცეტების ჯგუფს. უნდა ითქვას რომ ეს ჯგუფი უფრო პირობითია, რადგან მონაცემთა დაგროვების შემდეგ ამა თუ იმ დეიტერომიცეტს მიაკუთვნებენ ხოლმე სოკოების სხვადასხვა ჯგუფს.