Метамерия (биология) - Metamerism (biology)

Дождевые черви - классический пример биологической одноименной метамерии - свойства повторения сегментов тела с отдельными участками.

В биологии , метамерия феномен , имеющий линейную серию сегментов тела в основном сходны по структуре, хотя и не все такие структуры полностью одинаковы в какой - либо одной формы жизни , потому что некоторые из них выполняют специальные функции. У животных метамерные сегменты называют сомитами или метамерами . В растениях их называют метамерами или, точнее, фитомерами .

У животных

У животных зоологи определяют метамерию как мезодермальное событие, приводящее к последовательному повторению единичных подразделений эктодермы и продуктов мезодермы . Эндодерма не участвует в метамерии. Сегментация - это не то же самое понятие, что и метамерия: сегментация может быть ограничена только тканями, происходящими из эктодермы, например, у ленточных червей Cestoda . Метамерия гораздо более важна с биологической точки зрения, поскольку она приводит к образованию метамеров, также называемых сомитами, которые играют решающую роль в продвинутой локомоции .

Метамеризм можно разделить на две основные категории:

  • гомономная метамерия - это строгая последовательная последовательность метамеров. Его можно сгруппировать еще в две классификации, известные как псевдометамерия и истинная метамерия. Пример псевдометамерии находится в классе Cestoda . Ленточный червь состоит из множества повторяющихся сегментов - в первую очередь для размножения и обмена основных питательных веществ. Каждый сегмент действует независимо от других, поэтому это не считается истинной метамерией. Другой червь, дождевой червь типа Annelida , может служить примером истинной метамерии. В каждом сегменте червя можно найти повторение органов и мышечной ткани. Что отличает аннелид от цестоды, так это то, что сегменты дождевого червя работают вместе для всего организма. Считается, что сегментация возникла по многим причинам, включая более высокую степень движения. Возьмем, к примеру, дождевого червя: сегментация мышечной ткани позволяет червю двигаться постепенно. Круговые мышцы работают, позволяя сегментам удлиняться один за другим, а продольные мышцы затем работают, чтобы укорачивать удлиненные сегменты. Этот узор продолжается вниз по всей поверхности червя, позволяя ему двигаться по поверхности. Каждый сегмент может работать независимо, но в направлении движения всего червя.
  • Гетерономная метамерия - это состояние, при котором метамеры сгруппированы вместе для выполнения схожих задач. Ярким примером этого является голова насекомого (5 метамеров), грудная клетка (3 метамера) и брюшко (11 метамеров, не все различимые у всех насекомых). Процесс, который приводит к группированию метамеров, называется «тагматизацией», и каждая группировка называется тагмой (множественное число: тагматы). У организмов с высоко производными тагматами, таких как насекомые, большая часть метамерии внутри тагмы не может быть тривиально различима. Его, возможно, придется искать в структурах, которые не обязательно отражают сгруппированную метамерную функцию (например, лестничная нервная система или сомиты не отражают унитарную структуру грудной клетки).
Сегменты раков демонстрируют метамеризм

Кроме того, животное может быть классифицировано как «псевдометамерное», что означает, что оно имеет четкую внутреннюю метамерию, но не имеет соответствующей внешней метамерии, как это видно, например, у Monoplacophora .

Люди и другие хордовые являются яркими примерами организмов, у которых метамеры тесно сгруппированы в тагматы. В хордовых метамеры каждой тагмы слиты до такой степени, что непосредственно видны несколько повторяющихся элементов. Чтобы выявить метамерию в тагматах таких организмов, необходимы интенсивные исследования. Примеры обнаруживаемых признаков рудиментарных метамерных структур включают жаберные дуги и черепные нервы .

Некоторые схемы рассматривают концепцию метамерии как один из четырех принципов построения человеческого тела, общих для многих животных, наряду с общей двусторонней симметрией (или зигоморфизмом), пахимеризмом (или тубуляцией ) и стратификацией . Более поздние схемы также включают три других концепции: сегментацию (задуманную как отличную от метамерии), полярность и эндокринозность .

В растениях

Метамер - это один из нескольких сегментов, которые участвуют в конструкции побега или на которые может быть (по крайней мере) концептуально разделен росток. В метамеристической модели растение состоит из серии «фитонов» или фитомеров , каждый из которых состоит из междоузлия и его верхнего узла с прикрепленным листом. Как писал Аса Грей (1850):

Ветка, или сам простой стебель, явно представляет собой совокупность одинаковых частей, расположенных одна над другой в непрерывном ряду, развивающихся одна из другой в последовательных поколениях. Каждый из этих сочленений стебля, несущий лист на вершине, является элементом растения; или, как мы его называем, фитон - потенциальное растение, имеющее все органы вегетации, а именно стебель, лист, а в его нисходящем развитии даже корень или его эквивалент. Этот взгляд на состав растения, хотя и не новый, не получил должной оценки. Считаю необходимым для правильного философского понимания растения.

Некоторые растения, особенно травы, демонстрируют довольно четкую метамерную конструкцию, но у многих других либо отсутствуют дискретные модули, либо их наличие более спорно. Теорию фитона критиковали как чрезмерно остроумную академическую концепцию, которая имеет мало отношения к реальности. Имс (1961) пришел к выводу, что «концепции побега как состоящего из ряда структурных единиц были затемнены доминированием теории стебля и листа. Анатомических единиц, подобных этим, не существует: побег является основной единицей». Даже в этом случае другие по-прежнему считают сравнительное исследование по длине метамерного организма фундаментальным аспектом морфологии растений .

Метамерные концепции обычно разделяют вегетативную ось на повторяющиеся единицы по ее длине, но возможны конструкции, основанные на других делениях. Теория модели трубок предполагает, что растения (особенно деревья) состоят из отдельных трубок («метамеров»), каждая из которых поддерживает определенное количество фотосинтетической ткани. Вертикальные метамеры также предполагаются в некоторых пустынных кустарниках, у которых стебель преобразован в отдельные полосы ксилемы , каждая из которых имеет непрерывность от корня к побегу. Это может позволить растению отслоить большую часть своей системы побегов в ответ на засуху, не повреждая оставшуюся часть.

У сосудистых растений система побегов принципиально отличается от корневой системы тем, что первая имеет метамерное строение (повторяющиеся единицы органов; стебель, лист и соцветие), а вторая - нет. Эмбрион растения представляет собой первый метамер побега у сперматофитов или семенных растений.

Считается, что растения (особенно деревья) имеют `` модульную конструкцию '', модуль представляет собой ось, на которой осуществляется вся последовательность воздушной дифференциации от зарождения меристемы до начала половой жизни (например, развитие цветка или шишки), которая завершает свое развитие. Эти модули считаются развивающими, не обязательно структурными.

Смотрите также

использованная литература