مقدمه:

همانطور که در نوشتار قبلی نوشتم فیله پوریفرا  phylum Porifera  ساده ترین شکل موجودات چند سلولی هستند. یک نمونه مشهور این فیله، اسفنجها هستند. بسیاری از فرگشت شناسان عقیده دارند این فیله نخستین جانداران چند سلولی هستند که از تک سلولی ها منشا گرفته اند. در این نوشتار در باره ساختار اسنفنجها کمی توضیح داده می شود و به طور به خصوص سعی خواهیم کرد به این سوال پاسخ دهیم که آیا فرگشت این جانداران از تک سلولی ها اثبات شده و یک فکت علمی است یا در حد یک فرضیه است و اگر در حد یک فرضیه است چه اشکالاتی به آن وارد است ؟ و همچنین فاصله ژنوتیپی و فنوتیپی آنها را با مونوسیگا برویکولیس بررسی می کنیم.   در ضمن لازم به ذکر است جهت نگارش این مطلب از برخی نوشته های اینترنتی در وبلاگها و وب سایتهای مختلف که متاسفانه اسم نویسنده انها مشخص نبود استفاده شده است که لازم دیدم از آنها تشکر نمایم

ساختار و آناتومی:

اسفنجها از ساده ترین،پست ترین و یا ابتدایی ترین جانوران پر سلولی هستند. اسفنج از جانوران پریاخته پست هستند که در اغلب مواقع شبیه گیاهانند و قادر به حرکت نیستند.

اسفنج ها در گونه های مختلف با شکل های گوناگون یافت می شوند. مسطح، گرد، کوزه ای، منشعب و یا حتی غیر منظم دیده می شوند.کوچکترین اسفنج شناخته شده به نام Leucosolenia حجمی حدود 2.5 سانتیمتر دارد.


اسفنج ها حیوانات دریازی هستند که شاخه porifera)) پوریفرا  را تشکیل میدهند و جزء جانداران ابتدایی میباشند.ادعا می شود  نیاکان آنها کوانوفلاژلت (choanoflagellate) هستند.جد اسفنج ها از آغازیان آبزی بوده که تشکیل کلنی داده و بعد به صورت سلولهای یقه دار در اسفنجها ظاهر شده اند. آیا این موضوع صحت دارد؟ به این سوال مهم در صفحات بعدی پاسخ خواهیم داد.

اسفنج ها موجودات بی مهره هستند که وسیله حرکتی ندارند. همیشه به یک جا چسبیده اند و شکل معینی ندارند.

در بدن اسفنج بافت یا اندام وجود ندارد. به جای ان هر یک از سلولها مسئولیت فعالیت های خاصی برای زنده نگه داشتن اسفنج ها هستند.این جاندار از هر لحاظ ساده است.به طور کلی توانایی حرکت ندارد اما در نمونه هایی نادر توانایی خزیدن دیده میشود.این جانداران نه اندامی برای بینایی دارد نه اندامی برای شنوایی، اما باز هم در نمونه های نادر توانایی عکس العمل در برابر نور و روشنایی را دارد.

بدن اسفنج ها شبیه یک کیسه تو خالیست که در قاعده به وسیله یک پایه یا بدون پایه به جسمی متصل شده است.

دیواره آن پر از سوراخ های ریز است که از این جهت به آن پوریفرا یا سوراخ دار میگویند.

حفره میانی را اسپونگوسل میگویند که خود از بالا توسط منفذی به نام اسکولم (دهانه) به خارج باز میشود. اسپونگول در بعضی از اسفنج ها بزرگ و عمیق و در بعضی دیگر کوچک و کم عمق است.

از نظر شکل بسیار متفاوت اند و ممکن است به اشکال استوانه ای،منشوری،کروی،مخروطی،گلدانی و... باشند. برخی از آنها دارای پای کوتاه یا بلند هستند. شکل آنها در برخی ثابت و در برخی متغییر است. ابعاد آنها معمولا بین 1 میلی متر تا 2 متر قطر و ارتفاع متغییر است.

اسفنج های عهد حاضر اکثر به رنگ خاکستری و یا خرمایی کم رنگ دیده میشود اما گاهی به رنگ های قرمز روشن،ابی، بنفش و یا سیاه دیده میشوند.

دارای اسکلت داخلی کلیسیتی یا سیلیسی میباشند و در آبهای شور و شیرین زندگی میکنند.

اسفنج ها موجوداتی کف زی هستند که در جایی که غذای کافی برای رشد یافت شود میچسبند. چون ثابت اند به اجسام سخت احتیاج دارند. بنابراین تجمع آنها از در حوضچه هایی که کف آنها از قلوه سنگ و تخته سنگ، ریگ و ماسه باشد بیشتر است.

 

سیستم حرکت : سلولهاى آمیبى ( amoeboid cells ) همراه با فعالیت دیواره ابزار حرکت براى انتقال مواد غذایى از سلولى به سلول دیگر را فراهم مى کند.

سیستم گوارشى : اسفنج ها داراى تغذیه فیلترى هستند ، این بدین معنى است که آنها زمانى که بالغ مى شوند در یک مکان باقى مى مانند ، و غذا را به وسیله فیلتر کردن از روزنه هایش بدست مى آورند. ذرات میکروسکوپى غذا را به وسیله آب آورده و سپس به وسیله سلول هاى یقه اى احاطه مى شوند ، سیستم گوارشى غذا را در وزیکول هایى قرار مى دهد یا آنها را به سمت سلول هاى آمیبى براى گوارش مى فرستد.

سیستم برون ریز : در اسفنج ها غده هاى درون ریز وجود ندارد ، اما آنها داراى غده هاى برون ریز هستند که به سطح ترشح مى شوند . مطالعات در دو دهه گذشته نشان داده است که اسفنج ها بیو توکسین هاى وسیعى را تولید مى کنند که گاهى بسیار قوى است. براى مثال برخى از Tedania , neofibularia مى توانند جوشهاى دردناکى بر روى پوست انسان ها ایجاد کنند. بیوتوکسین یک ماده شیمیایى است که از حمله صیادان و همچنین آلوده شدن به وسیله میکروبها جلوگیرى مى کند و به رقابت براى مکان با دیگر بى مهرگان شامل ascidians ، corales  و حتى دیگر اسفنج ها کمک مى کند.

سیستم دفعى : یک منفذ اصلى در اسفنج ها وجود دارد که براى وارد یا خارج شدن مواد استفاده مى شود.

سیستم ایمنى : در تمام اسفنج هاى دریایى ترکیبى از anti- flammatory  و antibiotic شناسایى شده است.

سیستم تنفسى : سلول هاى مختلف اکسیژنى که در جریان آب عبورى وجود دارد را جذب مى کنند.

سیستم عصبى یا حسى : در اسفنج ها سیستم عصبى وجود ندارد. اما ثابت شده است که سیگنال هاى الکتریکى در طول غشاء سلولها از یک طرف به طرف دیگر حرکت مى کند.

سیستم تولید مثل :

تولیدمثل غیرجنسی

هرگاه قسمتی از اسفنج آسیب ببیند یا از بین رود، مجددا ترمیم میشود. قابلیت ترمیم در اسفنجها ، بسیار زیاد است. بطوری که هرگاه یاخته ای بدن اسفنجی را کاملا از هم مجزا کنند و یاخته ها را مجاور هم قرار دهند، اسفنج دوباره به صورت اولیه خود در میآید. تکثیر بسیاری از اسفنجها از راه جوانه زدن است. جوانه ممکن است از تنه اصلی جدا شود و یا متصل باقی بماند که در این صورت به تدریج بر توده اسفنج افزوده میشود. اسفنجهایی که در آب شیرین زندگی میکنند، دارای جوانه های داخلی هستند. تشکیل جوانه های داخلی ، اسفنجها را از شرایط نامناسب محیطی ، مانند سرما و خشکی مصون نگه میدارد. جوانه ها توسط ارکئوسیتها که محتوی مواد غذایی هستند، احاطه میشوند و گاهی نیز غشایی مقاوم ومجهز روزنه ، را فرا می گیرد. در شرایط نامساعد که تنه اصلی اسفنج از بین میرود، جوانه ها آزاد میشوند. در شرایط مناسب برای رشد جوانه ، ارکئوسیتها از میان میکروپیل دیواره مقاوم بیرون میآیند و تشکیل اسفنج جدیدی میدهند.

تولید مثل جنسی

بعضی از اسفنجها مثل سیفا ، یک جنسی و برخی دیگر دو جنسی هستند. تخم و اسپرم ، از ارکئوسیتها مشتق میشوند. اندام تناسلی در اسفنج وجود ندارد. تخم درون مزانشیم باقی میماند و بوسیله اسپرم ، اسفنج دیگری بارور میشود. ابتدا تخم بارور شده سه بار پی درپی تقسیم میشود و هشت یاخته جدید بوجود می آورد. سطح تقسیم بعدی ، افقی است. هشت یاخته بزرگ ، اپیدرم را تشکیل میدهد و هشت یاخته کوچک ، کوانوسیتها را بوجود میآورد. این مرحله بلاستولاست و حفره داخلی بلاستوسیل نیز وجود دارد. پس از این مرحله لارو شناگر آزاد ، به نام آمفی بلاستولا بوجود میآید که به زودی ساکن میشود و پس از طی دوران رشد و نمو ، اسفنج بالغ را میسازد.

سیستم تنفسى : سلول هاى مختلف اکسیژنى که در جریان آب عبورى وجود دارد را جذب مى کنند.

 

اسفنجهای آب شیرین

این اسفنجها به صورت توده های نامنظم رشد میکنند، بزرگی آنها به اندازه مشت گره کرده انسان است. پاره ای به رنگ زرد یا قهوهای هستند و برخی دیگر ، چون در مجاورت نور آفتاب قرار گیرند، رنگ سبز به خود میگیرند. پیدایش رنگ سبز ، به علت وجود جلبک است که درون مزانشیم اسفنجهای آب شیرین زندگی میکنند.

 مجاری در اسفنجها

ساختمان مجاری در اکثر اسفنجها ، بسیار پیچیده و دارای انشعابات زیادی است. مجاری با توجه به نوع انشعابات ، به سه گروه تقسیم میشوند.

•آسکون: که در لوکوسولینا از یک مجرای ساده به نام استیتوم تشکیل یافته و محیط پیرامون را مستقیما ، با حفره اسپونگوسل مربوط میکند.

•سیکون:از دو نوع مجرا تشکیل شده که از آن دو نوع ، تنها مجاری شعاعی ، از کوانوسیت پوشیده شده است.

•لوکون:دیواره بدن در این نوع از اسفنجها ضخیمتر بوده و دارای مزانشیم زیادتری است. مجاری از انشعابات پیچیده تشکیل مییابد و یاخته های کوانوسیت ، منحصر به بخشهای ویژهای از این مجاری هستند.

 

استخوانبندی

بدن نرم اسفنجها بوسیله اجسام ریز متعددی به نام سوزنه (اسپیکول) که به صورت بلورهایی در درون مزانشیم جایگزین شده اند نگهداری میشود. ترکیب شیمیایی اسپیکولها ، در انواع مختلف اسفنجها تفاوت دارد. در لوکوسولیناوسیفا ، از جنس کربنات کلسیم و در اسفنجهای شیشهای ، از جنس سیلیس است.

 

اسپیکولها از نظر اندازه و شکل خارجی متفاوت هستند. برخی از آنها پیچیده اند. اسفنجهای حمام و برخی دیگر از اسفنجها دارای الیاف اسفنجی هستند. ترکیب شیمیایی این ماده مانند ناخن و پشم ، از جنس اسکلروپروتئین و کاملا در برابر آنزیمها مقاوم است.

 

مشخصات کلی

•تقارن در آنها شعاعی است و برخی نیز فاقد تقارن هستند. برخلاف جانوران عالیتر بدن آنها فاقد ساختار مشخصی است.

•تمامی یا قسمتی از پوشش داخلی این جانوران ، از کوانویست (سلولهای یقه دار) پوشیده شده است.

•بدن مجهز به سوراخها ، مجاری و دالانهای زیادی است که دائما آب در آنها گردش میکند و غذا واکسیژن را به قسمتهای مختلف بدن میرساند.

•بدن ازاسکلت داخلی که سوزنه (Spicule) نام دارد، تشکیل شده است.

•این جانوران فاقد اندامهای حرکتی هستند. هضم در آنها ، درون یاخته ای است.

•تولید مثل از راه جنسی و غیرجنسی است. تولید مثل غیرجنسی از راه جوانه زدن ، و تولید مثل جنسی از راه ترکیب تخمک و اسپرماتوزوئید صورت میگیرد.

•لارو این جانوران مژکدار و در آب شناور است.

 

رده بندی اسفنجها

اسفنجها را بر اساس ساختمان اسکلت درونی به 4 رده تقسیم میکنند.

•رده اسفنجهای آهکی( کالکارا) با اسپیکولهایی از جنس کربنات کلسیم مانند لوکوسولینا.

•رده اسفنجهای شیشه ای یا سیلیسی( هیالوسپونژیا) با اسپیکولهای 6 محوری سیلیسی.

•رده اسفنجهای معمولی (دمواسپونژیا) متشکل از تارهای اسپونژین یا اسپیکولهای سیلیسی و یا هر دو.

•رده اسکلرواسپونژیا بااسکلت داخلی آن مشابه با اسفنجهای معمولی. 

لوکوسولینا یک اسفنج ساده

 لوکوسولینا یکی از ساده ترین اسفنجهاست که به صخره های مناطق کم عمق ساحل دریا چسبیده است. لوکوسولینا از تعدادی تشکیلات لوله مانند که بطور عمودی بر روی لوله های افقی دیگر قرار گرفته اند، تشکیل شده است. هر لوله عمودی ، درون حفره اسپونگوسل قرار دارد و از بالا از راه دهانچه با محیط بیرون در ارتباط است. جنس اسپیکولها در لوکوسولینها ، کربنات کلسیم است. شکل بیرونی روزنه ها با یکدیگر تفاوت دارد. برخی از آنها به صورت میله ساده و یا یک محوری هستند و پارهای دیگر سه یا چهار محور دارند.

به اسپیکولهای بزرگتر که ساختار اصلی اسکلت جانور را تشکیل میدهند مگااسکلرو اسپیکولهای کوچکتر را میکرواسکلر میگویند. دیواره بدن جانور ، مجهز به سوراخهای ریز و متعددی به نام روزنک است که سطح بیرون بدن را به حفره درونی اسپونگوسل مربوط میسازد. مزانشیم از ماده کلوئیدی با غلظت ناچیز تشکیل یافته است. کوانوسیتها که یاخته ای لاله مانندی هستند، از سمت پایه ، بر روی مزانشیم قرار گرفتهاند و تاژک آنها متوجه اسپنگوسل است.

تاژکها با حرکت خود جریانی از آب را بوجود میآورند و آب را از روزنکها به حفره درونی انتقال میدهند و در نهایت ، آب از دهانچه خارج میشود. تخمین زده شده که اسفنجی با حجمی حدود 8 سانتیمتر مکعب ، قادر است در روز بین 23 تا 28 لیتر آب را از خود عبور دهد. با گردش آب ، جانور، ازاکسیژنو مواد غذایی موجود در آن به منظور تنفس ، تغذیه و انتقال مواد زاید بهره میگیرد. لوکوسولینها از پلانکتونها و ذرات آلی کوچک در آب ، تغذیه میکند. این جانور ، عصب و یاخته ای حسی ندارد، از اینرو هر یاخته ، مستقلا نسبت به محرکهای محیطی از خود واکنش نشان میدهد.

در دریاها (آبهای شور) و یا آبهای شیرین زندگی میکنند.در جزایر خلیج فارس وجود دارد.در دریای مدیترانه،خلیج مکزیک و هند انتشار دارد.

به علت داشتن اسکلت و بوی نا مطبوع دشمن طبیعی ندارد.در حفره های آن بعضی ازکرمها،سخت پوستان ونرمتنان زندگی میکنند.نوعی خرچنگ هم به صورت همزیست با اسفنج زندگی میکند.

 

بحث : ایا اسفنجها از کوانوفلاژلها فرگشت یافته اند؟ آیا ایا چنین چیزی ممکن بوده است؟

تقریبا در تمامی کتب بیولوژی تکاملی به این نکته که اسفنجا از کوانوفلاژلها فرگشت یافته اند اشاره شده است. در نوشتارهای قبلی ما شکل یک کوانوفلاژل را منتشر کردیم. در اینجا برای مقایسه یک بار دیگر هم  آناتومی یک مونوسیگا برویکولیس را منتشر می کنم. در زیر آن نیز شکل یک اسفنج بسیار ساده مثلا یک لوکوسولینا که برخی اعتقاد دارند کوچکترین اسفنج شناخته شده است را منتشر می کنم و سپس از شما خوانندگان محترم سوال می کنم که ایا شما منطقی می دانید یک مونوسیگا برویکولیس بتواند با یک یا چند موتاسیون تصادفی یا انتخاب طبیعی به یک لوکوسولینا فرگشت یابد؟

تصویر شماتیک یک کوانوفلاژل

تصویر شماتیک یک لوکوسولینا

 

برای اینکه یک کوانوفلاژل تبدیل به یک لوکوسولینا شود راه درازی باید طی شود و قطعا در یک اتفاق ناگهانی تصادفی و با مکانیسمهای انتخاب طبیعی چنین اتفاقی امکان پذیر نیست.

 

 

مونوسیگا برویکولیس یک جاندار تک سلولی با ابعاد 3 تا 10 میکرومتر و دارای 30 تا 40 میکروویلی است. او با این ابزار، باکتریهای ریزتر را در دام خود اسیر و آنها را می خورد. اندازه ژنوم این جاندار 41.6 میلیون جفت باز  است. در مقابل اندازه یک لوکوسولنیا حدود 2.5 سانتیمتر است یعنی حدودا ده هزار برابر یک مونوسیگا . وقتی به ژنوم این دو جاندار می نگریم تفاوتها خیلی بیشتر است. در مقابل یک ژنوم 41.6 میلیون جفت بازی مونوسیگا، ژنوم اسفنج دارای  18000 ژن است که این ژنها به سلولهای  مختلف جاندار می گویند چه شکلی باش، چگونه عمل کن، چگونه کنار دیگر سلولها قرار بگیر ، چگونه با آنها ارتباط بر قرار کن، چگونه با محیط پیرامون خود بجنگ یا ص لح کن ، چگونه تولید مثل کن و نهایتا اینکه چگونه بمیر.

یک مساله مهم در خصوص اسفنجها ، اندازه ژنوم آنهاست. در مطالعه ای که بر روی 75 گونه اسفنج در 33 خانواده و 12 رده انجام شد مشخص کرد که انداز ژنوم این موجودات به شدت متغیر است. در این مطالعه که در سال 2013 توسط آقایان Jeffery NW1Jardine CBGregory TR.  منتشر شد(Genome. 2013 Aug;56(8):451-6) انجام شد اندازه ژنوم اسفنجها بین 0.04 تا 0.63 پیکوگرم  برآورد شد. در مطالعه دیگری که توسط آقای Mansi Srivastava و همکاران بر روی نوعی اسفنج به نام شد  بر روی نوعی اسفنج به نام Amphimedon queenslandica   انجام و نتیجه آن در سال 2010 در  مجله نیچر منتشر شد ( Nature. 2010 August 5; 466(7307): 720–726 ) اندازه ژنوم حدود 167 میلیون جفت باز ذکر شده است یعنی چیزی حدود 4 برابر یک مونوسیگا برویکولیس. این بدین معنی است که یک مونوسیگا برای تبدیل به یک اسفنج باید ژنومش آنقدر به اشکال مختلف موتاسیون بیابد که نهایتا حجم آن به 4 برابر قبلی برسد .

از آنجه گفته شد می توان گفت که فرگشت مونوسیگا برویکولیس به اسفنج حدود 650 میلیون سال حداقل با چند چالش بزرگ روبرو بوده   که بدون توجیه این چالش ها نمی توان این فرگشت را درک کرد:

1-   چه عامل مهم و به شدت تاثیر گذاری سبب افزایش چهار برابری حجم ژنوم شده است:

2-   چه عاملی سبب شده تا حجم جاندار  در این فرگشت ده هزار برابر شود؟ ایا صرفا تغییر  مختصات ژنتیکی  سبب چنین تغییری در فنوتیپ شده است؟

3-   چگونه یک موجود تک سلولی در یک فرگشت عظیم توانسته است انواع و اقسام سلولها و ارگانلها را تولید و سپس با یکدیگر هماهنگ کند؟

4-   دو عنصر هوش و طراحی  در این تغییر به طوری بسیار زیاد به چشم می خود. ژنهایی هوشمندی که این طراحی را بر عهده گرفته اند کدام ژنها بوده اند؟

 

نتیجه گیری: فرگشتی چنین عظیم و غیر قابل باور را چگونه می شود توجیه کرد؟ وسعت تغییرات به حدی است که به نظر می رسد آنچه بیولوژیستهای مختلف در باره فرگشت کوانوفلاژلها به اسفنجها می گویند کاملا نادرست و غیر قابل توجیه است و لذا این پله مهم فرگشت ، پله ای شکسته تلقی می شود.

 

 



تاريخ : ۱۳٩٦/٧/٢۳ | ۱٢:٥٠ ‎ق.ظ | نویسنده : دکتر سید محمود میرافضلی سریزدی | نظرات ()
.: Weblog Themes By VatanSkin :.