تنظيم الخلايا

ما هو تنظيم الخلايا؟

التنظيم البيولوجي موجود على جميع المستويات في الكائنات الحية، حيث يمكن رؤيته على أصغر مستوى في الجزيئات التي تتكون منها أشياء مثل الحمض النووي والبروتينات إلى المستوى الأكبر في كائن حي مثل الحوت الأزرق، أكبر حيوان ثديي على الأرض، وبالمثل فإن بدائيات النوى وحقيقيات النوى أحادية الخلية تظهر ترتيبًا في طريقة ترتيب خلاياها.

المنظمات وحيدة الخلية مثل الأميبا عائمة حرة ومستقلة، إذ إن أجسامهم أحادية الخلية قادرة على تنفيذ جميع عمليات الحياة مثل التمثيل الغذائي والتنفس دون مساعدة من الخلايا الأخرى، كما يمكن لبعض الكائنات وحيدة الخلية مثل البكتيريا، أن تتجمع معًا وتشكل غشاءً حيويًا، البيوفيلم عبارة عن مجموعة كبيرة من العديد من البكتيريا التي تلتصق بالسطح وتقوم بعمل طبقة واقية على نفسها، إذ يمكن أن تظهر الأغشية الحيوية أوجه تشابه مع الكائنات متعددة الخلايا.

تقسيم العمل هو العملية التي تقوم فيها مجموعة واحدة من الخلايا بوظيفة واحدة (مثل صنع الصمغ الذي يلصق الغشاء الحيوي على السطح)، بينما تقوم مجموعة أخرى من الخلايا بوظيفة أخرى (مثل تناول المغذيات)، وتقوم الكائنات متعددة الخلايا بعمليات حياتها من خلال تقسيم العمل، كما أن لديهم خلايا متخصصة تقوم بوظائف محددة ومع ذلك، لا تعتبر الأغشية الحيوية كائنات متعددة الخلايا، وبدلاً من ذلك تسمى الكائنات المستعمرة، والفرق بين الكائن متعدد الخلايا والكائن الاستعماري هو أن الكائنات الحية الفردية من مستعمرة أو غشاء حيوي، يمكن إذا تم فصلها البقاء على قيد الحياة بمفردها.

الكائنات الاستعمارية:

ربما كانت الكائنات المستعمرة واحدة من أولى الخطوات التطورية نحو الكائنات متعددة الخلايا، حيث أن الطحالب من جنس فولفوكس هي مثال على الحدود بين الكائنات الحية المستعمرة والكائنات متعددة الخلايا، وكل فولفوكس هو كائن استعماري، وهي مكونة من 1000 إلى 3000 طحالب ضوئية مجمعة معًا في كرة مجوفة، وللكرة واجهة أمامية وخلفية مميزة، إذ تحتوي الخلايا على بقع عين، والتي تتطور أكثر في الخلايا القريبة من الجبهة، وهذا يمكن المستعمرة من السباحة نحو الضوء.

أصل تعدد الخلايا:

أقدم كائن متعدد الخلايا معروف هو الطحالب الحمراء (Bangiomorpha pubescens)، والتي تم العثور على حفريات منها في صخرة عمرها 1.2 مليار سنة، ونظرًا لأن الكائنات الحية الأولى كانت وحيدة الخلية، كان على هذه الكائنات أن تتطور إلى كائنات متعددة الخلايا.

يعتقد العلماء أن تعدد الخلايا نشأ عن التعاون بين العديد من الكائنات الحية من نفس النوع، حيث تقترح النظرية الاستعمارية أن هذا التعاون أدى إلى تطوير كائن متعدد الخلايا، وتمت ملاحظة العديد من الأمثلة على التعاون بين الكائنات الحية في الطبيعة، على سبيل المثال تتجمع أنواع معينة من الأميبا (كائن وحيد الخلية واحد) معًا خلال أوقات نقص الغذاء وتشكل مستعمرة تنتقل كواحدة إلى موقع جديد، ثم تصبح بعض هذه الأميبات متمايزة قليلاً عن بعضها البعض، وفولفوكس هو مثال آخر للكائن الاستعماري، إذ يقبل معظم العلماء أن النظرية الاستعمارية تشرح كيف تطورت الكائنات متعددة الخلايا.

الكائنات متعددة الخلايا هي كائنات حية تتكون من أكثر من نوع واحد من الخلايا ولها خلايا متخصصة يتم تجميعها معًا للقيام بوظائف متخصصة، ومعظم الحياة التي يمكنك رؤيتها بدون مجهر متعددة الخلايا، لن تعيش خلايا الكائن متعدد الخلايا كخلايا مستقلة إذ يُظهر جسم الكائن متعدد الخلايا مثل الشجرة أو القط تنظيمًا على عدة مستويات: الأنسجة والأعضاء وأنظمة الأعضاء، ويتم تجميع الخلايا المماثلة في الأنسجة وتشكل مجموعات الأنسجة الأعضاء، ويتم تجميع الأعضاء التي لها وظيفة مماثلة في نظام عضو.

مستويات التنظيم في الكائنات متعددة الخلايا:

الخلية هي أصغر وحدة هيكل ووظيفة لجميع الكائنات الحية، حيث أن الخلية هي أيضًا أصغر وحدة في الحياة، وتوجد منظمات وحيدة الخلية على هذا الكوكب لأكثر من 3.5 مليار سنة، ومن الواضح أن الكائنات أحادية الخلية مثل البكتيريا تتكون من خلية واحدة فقط، في حين أن الكائنات متعددة الخلايا يمكن أن تتكون من تريليونات من الخلايا.

تتكون أبسط الكائنات الحية متعددة الخلايا الإسفنج، من العديد من الأنواع المتخصصة من الخلايا التي تعمل معًا لتحقيق هدف مشترك، حيث تشمل أنواع الخلايا هذه الخلايا الهضمية وخلايا المسام الأنبوبية وخلايا البشرة، على الرغم من أن أنواع الخلايا المختلفة تخلق بنية كبيرة ومنظمة ومتعددة الخلايا – الإسفنج المرئي – إلا أنها ليست منظمة في أنسجة مترابطة حقيقية.

إذا تم كسر الإسفنج عن طريق تمريره من خلال غربال فسيتم إصلاح الإسفنج على الجانب الآخر ومع ذلك، إذا تم فصل خلايا الإسفنج عن بعضها البعض فلن تتمكن أنواع الخلايا الفردية من البقاء بمفردها، وتختلف الكائنات الاستعمارية الأبسط مثل أعضاء جنس فولفوكس، في أن خلاياها الفردية تعيش بحرية، ويمكنها البقاء على قيد الحياة بمفردها إذا انفصلت عن المستعمرة.

النسيج هو مجموعة من الخلايا المتصلة التي لها وظيفة مماثلة داخل الكائن الحي، الكائنات الحية الأكثر تعقيدًا مثل قنديل البحر والشعاب المرجانية وشقائق البحر لها مستوى نسيج من التنظيم، على سبيل المثال لقنديل البحر أنسجة لها وظائف وقائية وهضمية وحسية منفصلة.

حتى الكائنات الحية الأكثر تعقيدًا مثل الدودة المستديرة مع وجود خلايا وأنسجة متمايزة أيضًا لديها مستوى عضو من التطور، حيث أن العضو عبارة عن مجموعة من الأنسجة لها وظيفة محددة أو مجموعة من الوظائف، كما يمكن أن تكون الأعضاء بدائية مثل دماغ الدودة المفلطحة (مجموعة من الخلايا العصبية) أو كبيرة مثل جذع السيكويا (يصل ارتفاعها إلى 90 مترًا أو 300 قدم) أو معقدة مثل الكبد البشري.

تمتلك الكائنات الحية الأكثر تعقيدًا (مثل الثدييات والأشجار والزهور) أنظمة عضوية، ونظام العضو هو مجموعة من الأعضاء التي تعمل معًا للقيام بوظائف معقدة ذات صلة مع تركيز كل عضو على جزء من المهمة، ومن الأمثلة على ذلك الجهاز الهضمي البشري، حيث يأكل الفم الطعام وتسحقه المعدة وتسييله والبنكرياس والمرارة يصنعان ويطلقان إنزيمات هضمية، وتمتص الأمعاء المغذيات في الدم.

الكائنات وحيدة الخلية قادرة على تنفيذ جميع عمليات الحياة دون مساعدة من الخلايا الأخرى، كما تقوم الكائنات متعددة الخلايا بعمليات حياتها من خلال تقسيم العمل، ولديهم خلايا متخصصة تقوم بوظائف محددة، وتقترح النظرية الاستعمارية أن التعاون بين الخلايا من نفس النوع أدى إلى تطوير كائن متعدد الخلايا، إذ يمكن تنظيم الكائنات متعددة الخلايا اعتمادًا على مدى تعقيدها من الخلايا إلى الأنسجة والأعضاء وأنظمة الأعضاء.

يمكن القول أن التنظيم يؤدي إلى الكفاءة، حيث يتم تنظيم الخلايا في أنسجة، والتي يتم تنظيمها في أعضاء، والتي تشكل جسم الكائن الحي، ويمكن القول أن جسم الإنسان نظام منظم وفعال للغاية.