Ewolucja kręgowców

Ewolucja to proces nagromadzania się w populacji z pokolenia na pokolenie zmian genetycznych. W jej wyniku organizmy osiągają coraz większe zróżnicowanie i bardziej skomplikowaną budowę. Kręgowce są najlepiej rozwiniętymi zwierzętami z wszystkich grup systematycznych. Kontrolowanie i koordynacja tak zbudowanych organizmów wymagała wykształcenia doskonałego układu sterującego. Rolę tę pełnią dwa układy: nerwowy i hormonalny. Układ nerwowy jest układem nadrzędnym i on steruje działaniem układu hormonalnego. Wraz z coraz większym ewolucyjnym skomplikowaniem organizmów potrzeba było coraz doskonalszego układu nerwowego, więc jego budowa i funkcje wyraźnie różnią się wśród poszczególnych gromad podtypu kręgowców.

Najbardziej prymitywny układ nerwowy posiadają bezżuchwowce. Przykładem zwierzęcia tej gromady jest minog rzeczny. Jego układ nerwowy zbudowany jest z części centralnej, czyli mózgu i cewkowatego rdzenia oraz z części obwodowej, czyli nerwów, które stanowią ich odgałęzienia. Mózg, czyli przednia, rozszerzona część cewki nerwowej jest złożony z pięciu odcinków. Jego budowę przedstawia rys. 1. Od mózgu odchodzi 10 par nerwów mózgowych, obsługujących narządy zmysłów i organy wewnętrzne ciała. Od rdzenia z kolei odchodzą parami nerwy rdzeniowe.

Gromadą o nieco bardziej skomplikowanej budowie są ryby, których przedstawicielem jest karp. Jako, że podobnie jak bezżuchwowce ryby są zwierzętami wodnymi, ich układ nerwowy niewiele różni się budową. Rozwojowi uległy natomiast poszczególne części układu. Podobnie jak u minoga układ nerwowy karpia składa się z mózgu i rdzenia kręgowego oraz nerwów obwodowych. Również tutaj wyróżniamy pięć zasadniczych części mózgu. Pierwszą stanowi przodomóżdże, którego przednią część stanowią płaty węchowe. Druga część to słabo rozwinięte międzymóżdże z dwoma wypuklinami: od góry szyszynką, a od dołu przysadką mózgową. Kolejne części, czyli śródmożdże i tyłomóżdże (móżdżek) są już dość silnie wykształcone. Piątą część stanowi rdzeń przedłużony, zwany inaczej zamóżdżem. Przechodzi on w rdzeń kręgowy ciągnący się wzdłuż całego ciała. Z mózgu i rdzenia odchodzą nerwy obwodowe. Wyróżniamy dwa typy takich nerwów: czuciowe, przewodzące impulsy do mózgu i ruchowe, przewodzące impulsy od mózgu do narządów wykonawczych. U ryb zbierają się one we wspólny nerw czuciowo-ruchowy.

Wyraźny rozwój układu nerwowego wydać już w gromadzie gadów. Przykładem takiego zwierzęcia jest żaba. Jej układ nerwowy złożony jest, podobnie jak u innych kręgowców, z mózgu, rdzenia kręgowego oraz nerwów obwodowych. Mózg żaby (przedstawiony na rysunku nr 2) charakteryzuje się silnym rozwojem płata wzrokowego, który jest częścią śródmożdża. Jest to związane z doskonałym wzrokiem tych zwierząt. Charakterystyczne jest również słabe wykształcenie móżdżku, który stanowi ośrodek koordynacji ruchów. Jest to zrozumiałe, ze względu na proste i nieskomplikowane ruchy żab. W przodomóżdżu rozwinięte są wyraźnie dwie półkule mózgowe. Z mózgu wychodzi 10 par nerwów mózgowych, a z rdzenia 10 par nerwów rdzeniowych. U płazów bardzo dobrze rozwinięty jest również układ współczulny, czyli sympatyczny. Składa się on z szeregu węzłów powiązanych z dwoma pniami nerwowymi, przebiegającymi pod kręgosłupem. Zadaniem tego układu jest regulowanie działalności organów wewnętrznych takich jak serce i przewód pokarmowy.

Mózg gadów został przedstawiony na rysunku nr 3. W tej gromadzie zaznacza się z kolei większy niż u płazów rozwój przodomóżdża. Składa się ono z dwóch silnie rozwiniętych półkul. Rdzeń przedłużony tworzy charakterystyczne wygięcie. Pod otworem ciemieniowym mieści się organ ciemieniowy o budowie podobnej do budowy oka, jednak jego reakcja na działanie światła jest niewielka. Z mózgu gadów wychodzi 11 par nerwów, czyli o parę więcej niż w niższych gromadach.

Układ nerwowy ptaków również składa się z mózgu, rdzenia i odchodzących od nich nerwów. Na rysunku nr 4 przedstawiony jest mózg gołębia. Widać na nim, że w porównaniu z mózgiem gadów, ptaki mają bardzo rozwinięte półkule przodomóżdża, duże płaty wzrokowe oraz doskonale rozwinięty móżdżek, który stanowi ośrodek kojarzenia ruchów. Jego duży rozwój jest wytłumaczony skomplikowanymi ruchami, jakie ptaki wykonują w czasie lotu. Charakterystyczne są również bardzo słabo rozwinięte płaty węchowe, co pozostaje w związku z niedorozwinięciem narządu węchu. Rdzeń przedłużony jest u ptaków charakterystycznie wygięty.

Układ nerwowy ssaków warunkuje ich wysoki rozwój i psychikę. Zarówno sprawność fizyczna jak i psychiczna ssaków opiera się na ścisłym powiązaniu narządów zmysłów poprzez układ nerwowy z układem mięśniowym, co jest spowodowane rozrośnięciem się kory mózgowej. Kora mózgowa jest miejscem skupienia ośrodków z wyższymi czynnościami psychicznymi oraz ośrodków słuchowych, wzrokowych, czuciowych i ruchowych. Półkule mózgowe u niższych ssaków są małe o gładkiej powierzchni. W miarę rozwoju ewolucyjnego półkule rozrastają się, a na powierzchni zwiększa się ilość bruzd i zwojów. W miarę rozwoju przykrywa on śródmóżdże i móżdżek. Móżdżek u ssaków jest silnie rozwinięty, podzielony na dwie półkule o powierzchni mocno pofałdowanej. Ssaki posiadają już 12 par nerwów mózgowych, dzięki wyodrębnieniu się nerwu błędnego i nerwu dodatkowego.

Ośrodkowy układ nerwowy człowieka jest najbardziej złożonym systemem spośród wszystkich znanych mechanizmów biologicznych. Składa się on, podobnie jak u reszty kręgowców, z mózgu i rdzenia kręgowego. Części te otoczone są trzema oponami: twardą, pajęczą i miękką, a przestrzeń pomiędzy pajęczynówką a oponą miękką jest wypełniona płynem mózgowo-rdzeniowym. Wszystko to ma na celu ochronę tych delikatnych organów. Rdzeń kręgowy ma kształt grubego sznura, który ciągnie się od rdzenia przedłużonego aż do drugiego kręgu lędźwiowego. Ma on za zadanie przewodzenie impulsów z mózgu i do mózgu oraz kontrolowanie czynności odruchowych. Rodzaje odruchów przedstawia tabela nr 1.

Odruch Opis
bezwarunkowy Przebiega automatycznie, po z góry ustalonych drogach, utrwalonych genetycznie. Ich uruchomienie zachodzi bez udziału świadomości. Są niezmienne.
warunkowy Są one nabywane w czasie życia osobniczego. Powstaje zawsze na bazie odruchu bezwarunkowego przez kojarzenie różnych bodźców (adekwatnego i nieadekwatnego) w tym samych czasie. Nie odświeżany zanika.

Rdzeń kręgowy jest zbudowany z istoty szarej i białej. Istotę szarą układającą się na kształt litery H otacza istota biała. W mózgu jest odwrotnie, tzn: istota biała jest otoczona istotą szarą, tzw. korą mózgową. Poszczególne elementy obu istot przedstawia tabela nr 2. Największą i najlepiej rozwiniętą częścią układu nerwowego człowieka jest jednak mózg. Jego struktura i funkcje zostały pokrótce przedstawione w tabeli nr 3. Jak z niej wynika jest on nieporównywalnie bardziej rozwinięty i sprawniejszy niż mózg jakiegokolwiek innego organizmu. W obwodowym układzie nerwowym człowieka możemy jeszcze wyróżnić dwa układy: somatyczny i autonomiczny. Układ somatyczny kontroluje reakcje ustroju na środowisko zewnętrzne. Obejmuje on receptory reagujące na zmiany w środowisku, neurony czuciowe oraz ruchowe. Zadaniem układu autonomicznego z kolei jest utrzymywanie homeostazy ustroju w odpowiedzi na zmiany środowiska wewnętrznego. Układ ten funkcjonuje niezależnie od woli. Pod jego kontrolą pozostają efektory w mięśniach gładkich, w mięśniu sercowym i gruczołach wydzielania wewnętrznego. Neurony zstępujące w obrębie tego układu tworzą dwa systemy: układ współczulny i przywspółczulny. Są to układy antagonistyczne regulujące razem pracę poszczególnych narządów wewnętrznych.

Nazwa Składniki budowy
Istota szara dendryty
aksony bezmielinowe
komórki glejowe
naczynia krwionośne
Istota biała aksony z osłonką mielinową

Struktura Funkcje
Rdzeń przedłużony Obejmuje ośrodki, które regulują czynności serca, oddychanie i ciśnienie krwi oraz ośrodki kontrolujące połykanie, kaszel, wymioty.
Most Łączy ze sobą różne części mózgowia, znajduje się w nim ośrodek oddechowy.
Śródmózgowie Ośrodek reakcji wzrokowych i słuchowych

Wzgórze Główny czuciowy ośrodek przekazywania informacji pomiędzy rdzeniem kręgowym a mózgiem. Neurony wzgórza sortują i interpretują wszystkie nadchodzące z organów zmysłowych informacje, zanim prześlą je do właściwych komórek w mózgu.

Podwzgórze Ośrodki termoregulacji, głodu, sytości, metabolizmu tłuszczów oraz ośrodki kontrolujące niektóre emocje. Wpływa na przysadkę mózgową

Móżdżek Ośrodek odruchowy koordynacji złożonej i ruchów złożonych.

Półkule mózgowe Ośrodek intelektu, pamięci, świadomości i mowy; kontroluje także uczucia i funkcje motoryczne.

Jak więc widać na powyższych przykładach układ nerwowy wykonał "wielki skok ewolucyjny" w obrębie jednego tylko podtypu strunowców. Uległ on ogromnej rozbudowie, co dowodzi ogromnych zdolności adaptacyjnych organizmów żywych. Układ ten będzie rozwijał się tak długo, dopóki będą się zmieniać i komplikować organizmy żywe i będzie zmieniała się i rola w środowisku.

Bezżuchwowce, bezszczękowce (Agnatha) - jedna z dwóch nadgromad kręgowców.

Cechy charakterystyczne: brak żuchwy, układ pokarmowy nie posiada żołądka, rozdzielnopłciowość.

Do bezżuchwowców zaliczają się następujące gromady:
Gromada: Osteostraci
Gromada: Anaspida
Gromada: Heterostraci
Gromada: śluzice (Myxini)
Gromada: minogi (Cephalaspidomorphi)