Ewolucyjny rozwój układu pokarmowego bezkręgowców i kręgowców, ze szczególnym zwróceniem uwagi na budowę i funkcjonowanie układu pokarmowego człowieka

Miliardy lat temu w bezkresnej pustce nastąpił wybuch. Dało to początek powstania wszechświata. Materia zbliżała się do siebie i zderzała. Powstawały coraz to większe meteoryty, które wciąż się łączyły. W ten właśnie sposób powstała Ziemia. Na początku, jedyną rzeczą, jaka istniała na powierzchni naszej planety było morze wrzącej lawy. W miarę upływu czasu gorąca powierzchnia zastygała. Nadeszła era diamentu. Ten uznawany dziś za wspaniałą ozdobę pierwiastek, królował na ziemi przez miliardy lat.

W pewnym momencie historii naszej planety nadszedł czas na powstanie organizmów żywych. Pierwszymi były małe jednokomórkowe organizmy, żyjące w wodzie. W miarę przypływu lat organizmy ewoluowały. Tworząc coraz bardziej złożone formy.

Dziś mamy już dwudziesty pierwszy wiek naszej ery. Na ziemi nadal żyją setki organizmów. A jak się odżywiają? To właśnie będzie tematem mojej pracy.

Bezkręgowce, czyli Invertebrata, to popularne określenie wszystkich niższych zwierząt, od pierwotniaków po bezczaszkowe strunowce. Jest to nazwa wprowadzona przez J.B. Lamarcka na określenie zwierząt nie mających kręgosłupa w odróżnieniu od kręgowców. Do bezkręgowców należy ok. 97% znanych dotąd gatunków zwierząt.

W niektórych ujęciach systematycznych pierwotniaki stanowią odrębną grupę, a do bezkręgowców należą wyłącznie organizmy wielokomórkowe. Pomimo licznych kontrowersji nadal wyróżnia się jednak bezkręgowce, z czysto praktycznych względów, jako osobną grupę. Zalicza się do nich ponad 20 typów systematycznych, m.in. gąbki, parzydełkowce, płazińce, obleńce, pierścienice, stawonogi, mięczaki, szkarłupnie, przedstrunowce i strunowce.

Jedną z najprostszych form budowy układu pokarmowego wykazują jamochłony. Ogólna nazwa jamochłony obejmuje swym zasięgiem parzydełkowce oraz żebropławy. Układ pokarmowy parzydełkowców składa się z otworu gębowego, będącego także otworem wydalniczym. Ponadto występuje tylko jama chłonąco–trawiąca lub, jak kto woli gastralna. Są dwie formy budowy ciała jamochłonów: polip i meduza. Jamochłony żyją w wodzie. Polip przytwierdza się do podłoża stopą, a otwór gębowy kieruje ku górze. Otwór gębowy otoczony jest czułkami, które tylko czyhają na ofiarę, aby porazić ją swymi parzydełkami. Meduza natomiast unosi się w toni wodnej. Ma kształt parasola, któremu brakuje tylko rączki do trzymania. Na spodniej części znajduje się otwór gębowy. Jest on nieco mniejszy niż u polipa. Otoczony jest czterema ramionami okołogębowymi. Podobnie jak polipa czułki, tak u meduzy ramiona, pomagają w zdobywaniu pokarmu. Wewnątrz ciała meduzy znajduje się jama gastralna, która jest nieco mniejsza niż u polipa, ale jest ona lepiej uorganizowana. Posiada jamę centralną i odchodzące od niej promieniście kanały. Liczba kanałów może się waha od czterech do nawet dziesięciu, przy czym każdy kanał może mieć mniejsze, dodatkowe rozgałęzienia. Dookoła obrzeża parasola biegnie jeszcze jeden kanał zwany okrężnym. Do niego dochodzą wszystkie pozostałe kanały.

Parzydełkowce chwytają swoje ofiary wystrzeliwując im parzące, kolczaste nici z komórek parzydełkowych. Odżywiają się drogą fagocytozy to znaczy wychwytują i wchłaniają drobne cząsteczki organiczne przez wyspecjalizowane w tym kierunku komórki wyższego ustroju lub drogą pinocytozy, czyli pobierania płynów i substancji odżywczych przez komórki, poprzez wpuklenie się błony komórkowej, a następnie wytworzenie się kanalików, którymi wchłaniane są określone składniki potrzebne do produkcji cytoplazmy. Trzecią znaną nam formą odżywiania jamochłonów jest osmoza. Polega ona na dyfuzyjnym przepływie cząsteczek rozpuszczalnika przez błonę półprzepuszczalną z roztworu mniej stężonego do bardziej stężonego. Formy o wyższym stopniu rozwoju pobierają pokarm przez cytostom, czyli nibyusta.

Cały proces trawienia odbywa się w jamie chłonąco-trawiącej. Dlatego też, aby zwierzę mogło ponownie pobrać pokarm, musi najpierw zakończyć trawienie pierwszego. Aby usunąć nie strawione resztki pokarmu polip i meduza, wydalają je poprzez otwór gębowy.

Parzydełkowce dzielą się na trzy charakterystyczne gromady: stułbiopławy, krążkopławy i koralowce. Cóż ciekawego możemy powiedzieć o stułbiopławach? Polipy tej gromady łączą się w kolonie. Ich jamy gastralne są połączone w jedność. Jeśli jeden osobnik zdobędzie pokarm, to podzieli się nim ze swoimi pobratymcami. Jest to bardzo charakterystyczne zachowanie dla tych organizmów. Doskonałym przykładem może być kolonia stułbiopława obelii. Osobniki tej gromady łączą się ze sobą i dzielą funkcjami. I w ten sposób niektóre polipy mają bardzo dobrze wykształcone czułki i parzydełka, aby mogły lepiej polować na drobne skorupiaki. W zamian za to nie muszą się martwić o inne sprawy gdyż tym zajmują się jego współtowarzysze. Jeśli kolonię taką przyrównać do ludzi, to o wspomnianych wcześniej stułbiopławach można by powiedzieć, że są swoistymi kucharzami.

O ile krążkopławy nie wyróżniają się niczym szczególnym o tyle koralowce mają pewną szczególną tylko dla nich cechę. Mianowicie jamochłony te występują wyłącznie w postaci polipa. Budowa ich układu pokarmowego przeszła swoistą metamorfozę i zarazem pewien rozwój. Pomiędzy otworem gębowym i jamą gastralną pojawiła się gardziel. Gardziel zwiemy epidermalną ze względu na rodzaj tkanki, z jakiej jest zbudowana. W samej jamie gastralnej także można zauważyć wiele zmian. Jama została podzielona przez fałdy gastrodermalne. Przegród takich możemy się spodziewać sześciu, ośmiu lub wielokrotności sześciu. Ilość komór, które powstały w wyniku pojawienia się fałd stała się podstawą podziału koralowców. Na przykład korale madreporowe tworzące kolonie zaliczymy do sześciopromiennych, a gorgonię do ośmiopromiennych.

Wyżej uorganizowanymi organizmami są płazińce. Typ ten dzieli się na wirki, przywry oraz tasiemce. Ich cechą charakterystyczną jest brak otworu odbytowego. Jego funkcję spełnia tzw. nefrydium. Jest to system kanalików biegnących wzdłuż ciała. Jednakże samo nefrydium jest używanie głównie z celu osmoregulacja. Zbędne produkty przemiany materii są natomiast wydalane przez powierzchnię ciała.

Wirki w swym układzie pokarmowym posiadają ruchomą, wysuwaną gardziel, która kształtem przypomina rękach przyczepiony do brzusznej strony ciała zwierzęcia. Z rękawem połączone jest jelito. Wirki nie strawione resztki pokarmu wydalają przez otwór gębowy. Jest to swoiste podobieństwo do jamochłonów i tak samo jak one nie mogą pobrać nowego pokarmu, dopóki w ich układzie pokarmowym znajduje się inny pokarm. Wirki w obrębie własnej grupy postawiły mały krok w ewolucji. To znaczy dokonały podziału jelita na trzy odrębne gałęzie. Taki rodzaj wirek nazywamy wypławkami. Dobrym przykładem jest wypławek biały. Jednakże rodzaj trawieni pozostaje ten sam, co u parzydełkowców. Najpierw trawienie zewnętrzne, czyli polanie zdobyczy sokami trawiennymi, a następnie fagocytoza nadtrawionego pokarmu przez komórki jelita. Na sam koniec pozostaje już tylko trawienie wewnątrzkomórkowe.

Motylica wątrobowa jest przykładem przywry. Jest to kolejna istota, której układ pokarmowy nie ma otworu odbytowego. Jelito jest tutaj dwudzielne, co jest charakterystyczną różnicą między wirkami i wypławkami a przywrami. Pobieranie pokarmu odbywa się tak samo jak u wirków. Jedyną różnicą jest fakt, że przez powierzchnię ciała także jest w małym stopniu pobierany pokarm.

W rodzinie płazińców istnieje pewna gromada, której nazwę zna już zapewne minimum 90% populacji ludzkości, tasiemiec. Diphyllobothrium czyli bruzdogłowiec szeroki. Jest przykładem tego, iż nie zawsze rozwój pewnego układu następuje zgodnie z rozwojem innych układów. Układ rozrodczy ewoluował a układ pokarmowy? No właśnie, pozostał taki sam jak u przywr. Pobieranie pokarmu odbywa się drogą wchłaniania całą powierzchnią ciała.

Porównując parzydełkowce z płazińcami można zauważyć typową różnicę w rozwoju, czyli wykształcenie jelita. Dodatkowo u płazińców widać początek powstawania układu odbytowego, czego przykładem może być nefrydium.

Nicienie są pierwszymi organizmami, które mogły pobierać nową porcję pokarmu jeszcze przed strawieniem poprzedniej. Było to możliwe za sprawą powstania swoistej rurki, która nazywamy dziś układem pokarmowym nicieni. Rozwijając pojęcie rurki należy zauważyć, że jest to układ złożony z jelita przedniego, środkowego i tylnego. Pierwsze z jelit wysłane zostało, oskórkiem, a na jego początku znajdują się wargi, dzięki, którym zwierzę może rozpoznać pokarm. Wargi tworzą oczywiście otwór gębowy. Za otworem gębowym znajduje się jama gębowa, której skurcze powodują przesuwanie się pokarmu w kierunku jelita środkowego. Pokarm jest trawiony a resztki przesuwane do ostatniego z jelit i wydalane poprzez otwór wydalniczy. Należy także wspomnieć, że jelito środkowe nie jest wysłane oskórkiem, natomiast tylne posiada oskórek. Typowym nicieniem jest glista ludzka.
W porównaniu z poprzednim typem zwierząt zauważamy dobrze oddzielone odcinki trzech jelit, które współdziałają ze sobą podczas obróbki pokarmu. Ewoluował także układ wydalniczy, dzięki któremu możliwe jest pobranie nowego pokarmu, jeszcze przed strawieniem pierwszego.

Wrotki. Nazwa ta bynajmniej nie została zapożyczona ze znanego nam dobrze „sprzętu sportowego”. Jest to raczej sprawa aparatu wrotnego zbudowanego z rzęsek. Ale nie to jest tematem mojej pracy. Wrotki tym różnią się od wcześniejszej ewolucyjnie grupy, że wykształciły charakterystyczny aparat żujący znajdujący się w gardzieli. Gardziel natomiast umieszczona jest za otworem gębowym będącym początkiem układu pokarmowego wrotek. Dzięki żuciu pokarm jest rozcierany na łatwe do strawienia cząstki. Dodatkowo do gardzieli uchodzą gruczoły ślinowe. Za gardzielą jest już tylko przełyk, żołądek i jelito tylne. Jelito to jest zakończone kloaką pospolicie zwaną przez biologów stekiem.

Układ pokarmowy pierścienic ukazuje już typowe przystosowania do samodzielnego zdobywania pokarmu. Chodzi tutaj oczywiście o szczęki służące głownie do rozdrabniania pokarmu, ale także do ataku i obrony. Układ pokarmowy tych zwierząt zbudowany jest podobnie jak u wrotek z trzech jelit: przedniego, środkowego i tylnego. W pierwszym z jelit wyróżnić można jamę gębową, gardziel oraz przełyk. To właśnie w gardzieli występują mocne chitynowe lub, jak kto woli kutykalne szczęki albo po prostu w zęby. Z samym drapieżnictwem wiąże się wytworzenie odcinka głowowego, na które zlokalizowane są narządy zmysłów.

Przedstawicielem skąposzczetów będącym jedną z gromad pierścienic jest pospolity i dobrze znana dżdżownica. W gromadzie tej, za otworem gębowym znajduje się umięśniona gardziel, działająca jak swoista pompa przesuwająca pokarm dalej. Pokarm jest przesuwany do długiego przełyku, który w swej dalszej części posiada wole. Są to rozszerzające się miejsca gdzie gromadzony jest pokarm. I właśnie do przełyku uchodzą gruczoły wapienne pomagające trawić pokarm. Następnym etapem wędrówki pokarmu jest żołądek. Tutaj skąposzczet rozdrabnia pokarm. W samym jelicie środkowym następuje trawienie i wchłanianie substancji odżywczych. Wszystkie niestrawione resztki pokarmowe trafiają do jelita tylnego zakończonego odbytem.

Wieloszczety i pijawki nie wyróżniaj się niczym szczególnym na odcinkach układu pokarmowego. Wieloszczety są głównie pasożytami, ale niektóre z nich mogą być drapieżcami. Znane są także przykłady symbiozy z innymi organizmami. Przykładem takiego wieloszczeta jest myzostomida. Pijawki są natomiast typowymi pasożytami. Każdy z nas dobrze je zna. Żywią się krwią. Ale nie każdy wie, ze one także mają wyodrębnioną część głowową. Znajdują się na niej szczęki, dzięki którym pijawka nacina skórę ofiary. Ciekawą rzeczą jest hirudyna. Jest to wydzielina, która zapobiega krzepnięciu pobieranej krwi. Jest ona wydzielana bezpośrednio w szczękach lub na obrzeżach otworu gębowego pijawki. Krew magazynuje się w wolach. Stamtąd pokarm przedostaje się bardzo powoli do żołądka gdzie jest trawiony. Może to trwać nawet kilka miesięcy. Niestrawione resztki przesuwane są do jelita tylnego i wydalane przez otwór wydalniczy.

W odróżnieniu od wrotek pierścienice wykształciły część głowową, na której umieszczone są aparatu czuciowe przydatne podczas polowania na pokarm. Ponadto gromada ta wykształciła szczęki i zęby, które znacznie pomagają w zdobywaniu i rozdrabnianiu pokarmu. Trzecią ważną cechą są wole. Te „worki” można porównać do spiżarni, w której magazynowany jest pokarm. Pierwszym skojarzeniem, jakie się w tym momencie nasuwa jest gromadzenie pokarmu przez chomika. Ale nie wybiegajmy tak daleko z ewolucją.

Mollusca, czyli mięczaki. Są już bardzo wysoko uorganizowanymi stworzeniami na drabinie ewolucyjnej w porównaniu z ich poprzednikami. Ich układ pokarmowy tworzą standartowo trzy odcinki jelita: przednie, środkowe i tylne. Na początku jak zwykle zauważyć można otwór gębowy. Zaraz za nim znajduje się jama gębowa i umięśniona gardziel. W gardzieli nowością nie są chitynowe szczęki, ale język, który jest silnie umięśniony i ruchliwy. Na powierzchni języka występuje wiele rzędów ostrych chitynowych ząbków, które tworzą tarkę. Dzięki szczękom i tarce pokarm jest rozdrabniany na mniejsze części. Przy początkowej obróbce pokarmu uczestniczą także gruczoły ślinowe, wytwarzające substancję zwilżającą pokarm. Dalej mamy długi przełyk, a zaraz za nim żołądek. Jak widać zniknęły wole, będące starsze ewolucyjnie. Nową sprawą jest także wątroba. Bardzo ważny organ. Uchodzi on do żołądka. Wytwarza wydzielinę, która trawi białka i węglowodany. Wątroba magazynuje także substancje odżywcze, to właśnie w niej odkładają się również zapasy fosforanu wapnia. Wapień jak wiadomo buduje skorupę i w tym właśnie celu mięczaki magazynują ten surowiec. Z żołądka niestrawione resztki usuwane są do jelita tylnego, a następnie wydalane przez otwór odbytowy otwierający się do jamy płaszczowej.

Mięczakiem, który jest bardzo często wykorzystywany w potrawach znanych głownie w Francji jest ślimak. Jest mnóstwo rodzaji ślimaków: błotniarka stawowa, zatoczek rogowy, rozkolec, stożek, skrzydłonóg itp. Układ pokarmowy ślimaka wygląda dokładnie tak jak to opisałem nieco wcześniej. Żywią się głownie roślinami oraz odfiltrowanymi z wody cząstkami organicznymi. Ale zdarzają się i tacy jak na przykład stożek, którzy są drapieżcami. W swej części głowowej mają gruczoły i zęby jadowe. Są niebezpieczne nawet dla człowieka. My jednak nie musimy się ich obawiać gdyż, ślimak stożek żyje wyłącznie w strefie tropikalnej.

Małże także są cenionym w kuchni pożywieniem. Można je spotkać na talerzu szczególnie w miastach portowych. Ich układ pokarmowy jest, jak na mięczaki, standardowo uorganizowany. Otwór gębowy, żołądek, wątroba, jelito i otwór odbytowy. Ciekawą sprawą jest jednak zdobywanie pokarmu. Małże filtrują wodę przepuszczając ją przez jamę płaszczową. Urzęsione skrzela wychwytują drobne organizmy i szczątki organiczne, a woda jest wydalana na zewnątrz.

Trzecią gromadą mięczaków są głowonogi. Któż z nas nie słyszał opowieści o ogromnych kałamarnicach atakujących statki oraz marynarzy. Wiele z tych opowieści zostało spisanych bądź użytych jako materiał na dobrą książkę. Wielu z nas na pewno czytało opowieści Juliusza, Wernea, który to w szczególnie ciekawy sposób opisywał wielkie ośmiornicy kryjące się w głębinach mórz i oceanów. Wszystkie głowonogi są drapieżnikami. Rzadko polują na inne mięczaki. W ich menu znajdziemy raczej inne gatunki zwierząt.
W odróżnieniu od pierścienic mięczaki pozbyły się wolów oraz wykształciły chropowaty język. Na końcu ich układu pokarmowego nie znajduje się bezpośrednio otwór odbytowy, ale jama płaszczowa. Doszło pojęcie filtracji poprzez skrzela oraz wyspecjalizowane drapieżnictwo.

Stawonogi mają więcej wspólnego z pierścienicami niż z mięczakami. Zaraz wyjaśnię, dlaczego. Różnicą jest na pewno pojawienie się przed otworem gębowym, aparatu gębowego w postaci czułków, dzięki którym można zdobywać pożywienie. Dalej układ pokarmowy jest zbudowany bardzo podobnie jak u pierścienic. Jest tu otwór gębowy, jama gębowa, przełyk, wole, żołądek, jelito oraz odbyt. Na początku i końcu układy występują elementy wysłane oskórkiem. Kolejną różnicą tym razem będzie jelito. Wykształciły się tu wypustki, które znacznie powiększają powierzchnię wchłaniania.

Skorupiaki są kolejną potrawą występującą w kuchni całego świata. Zastanówmy się jednak jak odżywiają się same skorupiaki. Jest tu wiele sposobów: drapieżniki, saprofagi, filtratory oraz pasożyty. Ponadto są to mięsożercy, roślinożercy lub wszystkożercy. Budowa układu pokarmowego odbiega nieco od ogólnego schematu w przypadku żołądka. Rak posiada żołądek żujący, zaopatrzony w listewki i zęby chitynowe. Występuje także trzustko-wątroba wspomagająca funkcje trawienne. Uwidacznia się ona uwypukleniem jelita.
Wije są mało znaną gromadą. Występują tu mięsożercy, np. drewniak oraz roślinożercy, np. krocionóg. Ich układ pokarmowy jest zbudowany dokładnie tak jak pokazuje to ogólny schemat.

Jaka jest najliczniejsza grupa zwierząt na świecie? Owady. Tak to prawda, jest ich ponad 750 tysięcy gatunków. Opisanie układów pokarmowych wszystkich zajęłoby mi kilka lat, dlatego ograniczę się do schematu ogólnego. Jednakże układ pokarmowy owadów zalicza się do ogólnego schematu stawonogów. Jedyne, czym się różnią to aparatem gębowym. Aparat ten może być przystosowany do ataku, rozdrabniania lub pobierania pokarmu, podtrzymywania pokarmu albo nacinania skóry. Wiele owadów wykształciło gruczoły ślinowe. Pszczoły produkują dzięki nim wosk, jedwabnik jedwab, a komar substancje przeciw krzepnięciu krwi.

Pajęczaki żyją na całym świecie. Są głownie pasożytami. Żywią się innymi pajęczakami lub owadami. W celu upolowania ofiary wiją sieć. Gdy na sieci złapał się np. owad, pająk nakłuwa go, bądź rozrywa i polewa sokiem trawiennym wykształconym przez specjalnie wykształcony w tym celu gruczoł. Następnie dzięki umięśnionej gardzieli wsysa swoją ofiarę. Pozostałe części układu pokarmowego są identyczne jak u pozostałych gromad stawonogów.

Stawonogi w ewolucji postawiły bardzo waży krok. Udoskonaliły znacznie metody polowania, a co za tym idzie drapieżnictwo. Powstał aparat gębowy spełniający wielorakie funkcje. Niektóre narządy układu pokarmowego były przekształcane, ale tylko w obrębie własnego gatunku i dla własnych potrzeb, jak np. żołądek u raka. Powstało wiele nowych gruczołów jak np. wątrobo-trzustka. Ale wyróżnić należy także gruczoły ślinowe itp.

Ostatnim typem bezkręgowców na liście ewolucyjnej są szkarłupnie. Ich układ pokarmowy buduje pierścień okołogębowy i odchodzące od niego promieniście pięć pasm.
Liliowce będącymi gromadą szkarłupni nie wykazują jednak dużego postępu w ewolucji. Układ pokarmowy tych zwierząt rozpoczyna się otworem gębowym umieszczonym centralnie na górnej powierzchni, a odbytowy z boku.

Rozgwiazdy są bardziej znaną formą szkarłupni. Żyją szczególnie gęsto w pobliży raf koralowych. Acanthaser planci, czyli korona cierniowa niszczy rafy koralowe odżywiając się nimi. Wiele rozgwiazd posiada ostre, jadowite kolce, które są niebezpieczne także dla człowieka. Ich otwór gębowy znajduje się na spodniej stronie ciała, a odbytowy na wierzchniej.
Wężowidła są mało znaną formą życia. Można o nich pomyśleć jako o cofniętych w rozwoju. Jest tak za sprawą braku otworu odbytowego.

Jeżowce na spodniej stronie ciała wykształciły aparat żujący. Jest on uzbrojony w zęby i podczas otwierania i zamykania aparatu pokarm jest rozdrabniany, a następnie przekazywany dalej do dalszych części układu pokarmowego. Jeżowce żywią się głównie glonami, odgryzając je ze skał.

Strzykwy zostały niegdyś porównane do ogórka. Taki właśnie mają kształt. Na jednym końcu mają otwór gębowy, a na drugim odbytowy. Otwór gębowy otoczony jest czułkami. Dzięki nim zwierze grzebie w mule wyławiając drobne bezkręgowce. To właśnie nimi się żywi.

Nie można powiedzieć, aby szkarłupnie dokonały jakiegoś postępu w ewolucji. Jedynymi nowościami są aparatu umieszczone wokoło otworu gębowego u niektórych gromad i wykorzystywane tylko w tej określonej gromadzie. Nie spotyka się ich nigdzie indziej.

Na tym etapie zakończyliśmy rozwój ewolucyjny układu pokarmowego bezkręgowców. Następnym będą kręgowce.

Kręgowce są podtypem zwierząt, należący do typu strunowców. Charakteryzują się wyraźną symetrią dwuboczną i zaznaczoną w wielu miejscach metameryzacją ciała. W szkielecie kręgowców występują chrzęstne i kostne elementy szkieletowe, wyróżnia się szkielet osiowy, czaszkę i szkielet odnóży. Przewód pokarmowy jest różnie zbudowany w zależności od rodzaju pobieranego pokarmu, zawsze występują gruczoły trawienne: wątroba i trzustka. Kręgowce charakteryzują się zamkniętym układem pokarmowym - krew, która krąży w naczyniach, roznosi zarówno pokarm jak i gazy oddechowe, serce składa się z kilku części i ulega rozbudowie u poszczególnych gromad.

Nie można od razu opisywać ewolucji kręgowców gdyż najpierw nasuwa się pytanie, czym są strunowce? Strunowce są oczywiście zwierzętami. Tworzą odrębny typ dzielący się na trzy podtypy systematyczne: osłonice, bezczaszkowce oraz kręgowce. Wspólnymi cechami strunowców są: struna grzbietowa występująca w rozwoju embrionalnym, obecność szpar skrzelowych, grzbietowe położenie ośrodkowego układu nerwowego.

Ich układ pokarmowy jest bardzo rozbudowany z tego względu jego ewolucję opiszę na przykładzie kolejnych podtypów i gromad. Na początek wspomnę jedynie, że zaczyna się on otworem gębowym, a kończy odbytowym.

Żachwa przejrzystka jest bardzo ciekawą formą życia. Należy ona do podtypu osłonic. Do pierwszego odcinka przewodu pokarmowego trafia nie tylko pożywienie. Dzieję się tak, ponieważ jest to także początkowy odcinek układu oddechowego. Dopiero w gardzieli pożywienie jest odcedzane z wody i tlenu. Stamtąd trafia do żołądka. Zaraz za żołądkiem leży jelito. Na sam koniec, wszystko, czego zwierzę nie strawiło jest usuwane przez otwór odbytowy.

Lancetnik do dziś jest uważany za najprostszą formą życia wśród strunowców. Należy on do bezczaszkowców. Jego układ pokarmowy rozpoczyna takie samo połączenie jak u żachwy. Mianowicie, przez otwór gębowy pobierana jest woda z tlenem oraz oczywiście pokarmem. W gardzieli następuje rozdzielenie substancji pokarmowej od wody. Następnie endostyl, czyli coś w rodzaju orzęsionej rynienki przekazuje pożywienie dalej w głąb układu pokarmowego. W jelicie, do którego uchodzi uchyłek wątrobowy składniki odżywcze są wchłaniane. Niestrawione resztki wydalane są poprzez otwór odbytowy.

W ewolucji układu pokarmowego wyżej wymienionych zwierząt nie zaszło wiele zmian. Jedyne, co się da zauważyć, to, że pokarm jest pobierany wraz z wodą i tlenem a dopiero potem odcedzany.

Minóg będzie pierwszym kręgowcem, którego układ pokarmowy zostanie przedstawiony w tej pracy. Należy on do krągłoustych. Czasem literatura powszechna używa stwierdzenia kręgouste. Zwierzęta te przed otworem gębowym posiadają lejek przedgębowy. W samej jamie gębowej występują rogowe zęby, dzięki którym minog może nacinać skórę ofiary i pobierać z niej pokarm. Zwierze to żywi się krwią i tkankami miękkimi. Krew jest zasysana dzięki językowi, który znajduje się na dnie jamy gębowej. Pokarm z jamy gębowej trafia do przełyku a następnie do jelita prostego. Przednia część tegoż jelita nosi nazwę żołądka. Obok żołądka, a raczej pod nim leży wątroba. Za jelitem znajduje się już tylko otwór odbytowy, przez który minog wydala niestrawione resztki.

Rozwój ewolucyjny wykształcił u tych zwierząt dobrze zorganizowany język oraz zęby. Jest to charakterystyczny przykład jak ewolucja powoduje, że zwierzęta mogą pobierać coraz bardziej urozmaicony pokarm.

Całkiem niedawno każdy z nas siedział sobie wygodnie przy wigilijnym stole i zajadał się pysznymi potrawami, wśród których znajdował się także karp. Nie tylko w Polsce jest to bardzo popularna potrawa wigilijna, ale na całym świecie. Karp jest oczywiście rybą. Jak wiemy wszystkie zwierzęta żyjące dziś na ziemi powstały w wodzie. Dlatego warto się zastanowić jak nasi pra, pra, pra, ... poprzednicy żywili się i jak wyglądał ich układ pokarmowy. Ryby pobierają pokarm poprzez otwór gębowy. Zaraz za nim leży jama gębowa. Dalej jest przełyk, który jest bardzo krótki i przechodzi w duży żołądek. Za żołądkiem jest jelito cienkie, jelito grube i odbyt. Jest to bardzo ważne, ponieważ ewolucyjnie ryby poszły daleko naprzód dzieląc jelito na dwa ważne organy spełniające różne funkcje. Przednia część jelita cienkiego zwana jest dwunastnicą. Do niej uchodzą przewody dwóch gruczołów trawiennych. Mowa tu o trzustce i wątrobie. Wątroba jest nam już dobrze znana, ale trzustka jest ewolucyjnie młoda. Jest to kolejna rzecz, którą w rozwoju ewolucyjnym przypisujemy rybą. Niektóre ryby, tak jak np. nasz nieszczęsny karp mogą w ogóle nie posiadać żołądka. A raczej nie jest on wyróżniony. Cały proces trawienia został przesunięty do jelita, które dzięki temu jest o wiele dłuższe.

Wielu z nas chciałoby w przyszłości studiować na akademiach mających wiele wspólnego z biologią i zwierzętami. Jednakże już dziś możemy powiedzieć bardzo wiele na przykład o ich układach pokarmowych. Weźmy pod lupę układ pokarmowy płazów. Układ ten rozpoczyna się jamą gębowo-gardłową. Zaczyna się podobna sytuacja jak u minoga. Tym razem pokarm jest pobierany na wolnym powietrzu i nie ma potrzeby odcedzania go. Niektóre płazy nie posiadające ogona, jak np. żaby, mają natomiast rozwidlony język. Jest on przyczepiony do spodniej części szczęki dolnej. Dzięki takiemu ułożeniu język może być bardzo prosto i szybko wyrzucany na zewnątrz. W ten sposób zwierzę to poluje na pokarm. Z jamą gębowo-gardłową kontakt mają parzyste przewody nosowe oraz przewody Eustachiusza. Za jamą znajduje się krtań. Za krtanią spotykamy podobne narządy jak u ryb. Jedynie na końcu układu pojawia się kloaka, czyli rozszerzona część jelita prostego. Do kloaki uchodzi układ wydalniczy i rozrodczy.

Słowo kloaka nie jest dla nas niczym nowym. Ale rozwidlony i przyczepiony do spodniej części jamy gębowo-gardłowej jest całkowitą nowością. Daje nam to kolejny przykład rozwoju ewolucyjnego ukierunkowanego w stronę zdobywania pokarmu.

Na świecie żyje jeszcze tylko jeden gatunek smoków. Jest to potoczna nazwa aczkolwiek bardzo często stosowana. Mowa tu o smokach z Komodo, a raczej o waranach z Komodo. Należą one do gromady gadów. Tak wielkie, kilkumetrowej długości zwierzęta, są niebezpieczne nawet dla człowieka. Ewolucja u tych zwierząt pozwoliła na wykształcenie bardzo zwinnego języka oraz ostrych zębów. Wśród gadów tylko żółwie nie posiadają uzębienia. Do jamy gębowej uchodzą także gruczoły ślinowe, które wytwarzają substancje biorącą udział w trawieniu pokarmu. Język stał się dosłownie narządem do rozpoznawania i wychwytywania pokarmu. Mianowicie węże i jaszczurki rozpoznają nim środowisko. Wysuwają go i za jego pomocą badają otoczenie. Kameleon natomiast potrafi wyrzucić swój język na znaczną odległość i przylepia go do swej ofiary, którą następnie wciąga i zjada. Tuż za jamą gębową znajduje się gardziel, a następnie przełyk. Żołądek gadów jest bardzo ciekawy. Jest tak ze względu na wielkość pobieranego pokarmu. Węże często zjadają nawet kilkukilogramowe zwierzęta. Aby taka porcja pokarmu mogła być pomieszczona tkanka, która buduje ściany żołądka musi być bardzo rozciągliwa. Niektóre gady żywią się jedynie roślinami. U nich wykształcił się organ zwany jelitem ślepym.

Ewolucja nadal prowadzi nas w kierunku nowych sposobów zdobywania pokarmu. Rozwój głębiej schowanych organów układu pokarmowego można powiedzieć, że stoi w miejscu. Zmienia się jedynie układ szczęk i budowa języka. W tym momencie staje się ważne jak zdobywać pokarm.

W układzie systematycznym zaliczane są jako gromada zwierząt stałocieplnych do typu kręgowców. Współcześnie żyje 9300 gatunków podzielonych na 28 rzędów. Są jedynymi kręgowcami (z wyjątkiem nietoperzy), które dzięki umiejętności latania opanowały środowisko powietrzne. Mowa tu o ptakach. Ich układ pokarmowy jak też pozostałe układy został przystosowany do lotu. Ptaki nie posiadają uzębienia. Jedynie twardy, ale lżejszy niż zęby dziób. Jest to początek drogi jamy gębowej. W samej jamie znajduje się mały język, który jest częściowo zrogowaciały. Wszystko to powoduje, ze ptak połyka pokarm w całości, nie rozdrabniając go. Dalej mamy gardziel i przełyk jak u innych zwierząt. Powrotem do łask są wole. Znajdują się na końcu przełyku. Jednakże doszła pewna nowość. Wole nie służą już jedynie do przetrzymywania pokarmu, ale to tutaj rozpoczyna się jego nadtrawianie. Dzięki tej początkowej obróbce pokarmu wytwarzane jest także mleczko dla piskląt. Postępują tak np. gołębie. Ptaki mają dwa żołądki. Pierwszy zwany jest gruczołowym. Do niego uchodzą gruczoły trawienne wydzielające soki żołądkowe. Tutaj pokarm jest trawiony. Drugi z żołądków nazywany jest mięśniowym, gdyż miażdży wszystko, co nie zostało strawione wcześniej. Aby pomóc drugiemu z żołądków w pracy, ptaki często połykają małe kamyki, które rozcierają pokarm. Kamyki służą także do lepszego umiejscowienia środka ciężkości. Dalsza część układu pokarmowego zbudowana jest tak samo jak u gadów.

Ptaki w ewolucji odbiegły znacznie w rozwoju od standardów innych zwierząt. Ich droga prowadziła ku zdobyciu przestworzy. W tym celu odpowiednio przekształciły swój układ pokarmowy. Inną sprawą jest utrzymanie stałocieplności. Ptaki często zjadają bardzo duże ilości pokarmu. Niekiedy w zimie jak np. u sikorki, aby utrzymać stałą temperaturę ciała, ptak musi zjeść w ciągu doby więcej pokarmu niż sam waży.

„Człowiek, rodzaj ssaków z rodziny człowiekowatych. Przedstawiciele tego rodzaju charakteryzują się względnie dużą pojemnością mózgoczaszki, budową kończyn przystosowaną do wyprostowanej pozycji ciała i dwunożnego sposobu chodzenia, posiadają przeciwstawny kciuk, zręczne dłonie i zdolność precyzyjnego chwytu. Oprócz człowieka współczesnego do rodzaju tego zalicza się Homo habilis, Homo erectus oraz wymarłe formy Homo sapiens.” Powyższy cytat pochodzi z Encyklopedii Współczesnej PWN. To właśnie na przykładzie człowieka mam zamiar opisać układ pokarmowy ssaków. Najbardziej rozwiniętych ewolucyjnie stworzeń na naszej planecie.

Początek układu pokarmowego ssaków tworzy jama ustna. Znajdują się w niej zęby oraz język, które współdziałając ze sobą oraz z gruczołami wytwarzającymi ślinę zwilżają, rozdrabniają i formują pokarm w tzw. kęsy. Gruczoły wytwarzające ślinę są to oczywiście gruczoły ślinowe. W samej ślinie znajdują się amylazy, które to rozkładają zawarte w pokarmie wielocukry do dwucukrów. Ilość zębów w uzębieniu ssaków jest zróżnicowana. Człowiek np. posiada tyle samo i takie same zęby na szczęce górnej jak i dolnej. Rozpiszmy to na przykładzie jednej strony, np. lewej u żuchwy. Zaczynając od końca posiadamy trzy zęby trzonowe, dwa przedtrzonowe, jeden kieł oraz dwa siekacze. Siekacze i kły służą do odgryzania i rozdrabniania pożywienia. Trzonowe i przedtrzonowe są natomiast wykorzystywane do miażdżenia. Rodzaj uzębienia człowieka pozwala na pobieranie zarówno pokarmu roślinnego jak i zwierzęcego. Kolejnym odcinkiem układu pokarmowego człowieka jest gardło. Jest ono wspólnym odcinkiem dwóch układów: oddechowego i pokarmowego. W tym miejscu kęs pokarmu zostaje odpowiednio skierowany, aby nie trafił w niepowołane miejsce. Kolejnym punktem wędrówki pożywienia jest przełyk. Jest to długi narząd łączący gardło z żołądkiem. Kęs pokarmu przedostaje się z górnej części przełyku do dolnej za pomocą skurczy mięśni. One wywołują ruch robaczkowy porcji pokarmu. Kiedy pokarm skończy wędrówkę przez przełyk, trafia do żołądka. Żołądek może być jedno lub wielokomorowy. Jedno występuje u ssaków drapieżnych jak np. człowiek. Wielokomorowy raczej u przeżuwaczy. Pożywienie, które trafiło do żołądka człowieka trafia na kwaśnie pH wynoszące w granicach 2 do 4. Jest tak głównie za sprawą znajdującego się w soku żołądkowych kwasu solnego HCl. Pokarm jest w żołądku przez bardzo długo czas. Podczas jego pobytu w tym narządzie następuje częściowa denaturacja białka. Następnie rozpoczyna się uaktywnienie enzymów trawiennych. W soku żołądkowym nie występuje jedynie kwas solnego. Są tu także pepsyny rozkładające białka do wielocząsteczkowych peptydów oraz podpuszczki, które powodują, że ścina się kazeina, czyli białko mleka. Dodatkowo w małych ilościach w soku żołądkowym znajdują się lipazy, które rozkładają tłuszcze. Za żołądkiem leży jelito. Jest ono bardzo długim narządem układu pokarmowego ssaków. Wśród zwierząt roślinożernych jest ono 20 razy dłuższe niż długość ich ciała, a u mięsożernych pięć razy dłuższe. Całe jelito dzieli się na dwa odcinki, jelito cienkie i grube. Pierwsze jest jelito cienkie. Na jego początku znajduje się narząd zwany dwunastnicą. Do niej uchodzą przewodu gruczołów trawiennych: trzustki i wątroby. To właśnie pod wpływem enzymów wytwarzanych przez te narządy zachodzi proces trawienia. Do właśnie tu, w jelicie cienkim, zachodzi prawie cały proces resorpcji. Pokarm jest rozkładany na aminokwasy, cukry proste, monoglicerydy, glicerol i kwasy tłuszczowe. Jelito cienkie wyściełane jest śluzówką, która tworzy tzw. kosmki jelitowe. Dzięki nim powierzchnia chłonna jest wielokrotnie powiększona. Wchłanianie substancji odżywczych odbywa się za pomocą skurczy kosmków. Inne mniejsze cząstki odżywcze mogą być bezpośrednio wchłonięte przez komórki budujące ściany jelita cienkiego. Dzieje się tak za sprawą transportu biernego lub czynnego. Wszystko, co nie zostało strawione jest przesuwane, za pomocą ruchów perystaltycznych ścian jelita cienkiego, do kolejnej części układu pokarmowego ssaków, jelita grubego. Zanim jednak przejdziemy do zastanawiania się nad funkcją drugiej części jelita, wróćmy na chwilę do wspomnianych wcześniej gruczołów, wątroby i trzustki. Trzustka to gruczoł, który wytwarza sok trawienny o zasadowym pH, czyli takim, które jest większe od siedmiu. W skład takiego soku wchodzą trypsyny i peptydazy rozkładające polipeptydy na peptydy i aminokwasy, amylaza trzustkowa, rozkładająca skrobię na dwucukry oraz lipaza trzustkowa, która rozkłada tłuszcze. Ponadto trzustka jest producentem dwóch hormonów, insuliny i glukagonu. Kolejnym gruczołem jest wątroba. Jest to ogromny narząd produkujący żółć. Jest to raczej mało sprecyzowana nazwa. Powinniśmy używać stwierdzenia sok. W samym soku jest natomiast kwas żółciowy. Dzięki temu kwasowi zachodzi proces emulgacji tłuszczów. Powstaje pytanie, co to jest emulgacja tłuszczów? Już wyjaśniam, że jest to proces rozbijania dużych cząstek tłuszczów na małe kuleczki tworzące zawiesinę. Oprócz funkcji związanych z tłuszczami wątroba pomaga także w innych procesach zachodzących w obrębie układu pokarmowego. Pierwszą ważną rzeczą jest istotna rola wątroby w metabolizmie węglowodanów. Polega to na syntetyzowaniu i magazynowaniu glikogenu. Ponadto wątroba spełnia ważną rolę w metabolizmie białek. Ten proces polega natomiast na dezaminacji i wzajemnych przemianach aminokwasów oraz tworzeniu mocznika z amoniaku i syntezie białek z osocza krwi. Wątroba jako gruczoł ma bardzo duże znaczenie w metabolizmie tłuszczów, co przejawia się w syntezie cholesterolu, fosfolipidów i kwasów tłuszczowych. Wątroba uczestniczy w mechanizmach obronnych ustroju oraz magazynuje witaminy A, D, B12 i niektóre ważne pierwiastki jak np. żelazo, które jest niezbędne w prawidłowym funkcjonowaniu organizmu. Pozostają jeszcze role mniej związane z układem pokarmowym aczkolwiek ważne dla całości organizmu. Mianowicie wątroba bierze udział w tworzeniu krwi oraz jej czynnym magazynowaniu i procesach krzepnięcia. Wątroba także jako narząd n najwyższej temperaturze odgrywa bardzo ważną rolę w termoregulacji. Przejdźmy może teraz do kolejnego narządu układu pokarmowego ssaków. Jest nim jelito grube. Ten odcinek jelita jest krótszy niż jego poprzednik. Pierwszą ważną rzeczą jest tutaj brak kosmków, natomiast śluzówka pozostaje, a co więcej wytwarza się gruba warstwa śluzu. W jelicie grubym małe znaczenie mają enzymy, które spotykaliśmy wcześniej. Tutaj główną rolę w procesie przemian fizykochemicznych odgrywają enzymy bakterii. Bakterie te znajdują się właśnie w jelicie grubym i produkują witaminy, B i K. Na koniec po ponownym odsączeniu wody, wszystkie niestrawione resztki są formowane w kał i usuwane na zewnątrz w tzw. procesie defekacji. Na samym końcu układu pokarmowego ssaków znajduje się odbyt. To właśnie przez otwór odbytowy wszystkie niepożądane resztki pokarmowe są wydalane.
Jak widać na przykładzie człowieka jako przedstawiciela ssaków, gatunek ten jest bardzo rozwinięty ewolucyjnie. Ssaki mogą pobierać pokarm zarówno roślinny jak i mięsny. Nie sprawia im kłopotu trawienie takiego pokarmu. Powstało wiele nowych enzymów, które pomagają w trawieniu. Sama jama gębowa jest bardzo ważna. Ilość zębów została dokładnie sprecyzowana. Każdy ząb pełni także oddzielną role. Innym nie opisanym wcześniej przystosowaniem do pobierania pokarmu są kończyny. Człowiek w celu upolowania pokarmu używa rąk, wilk łap itd. Jednakże u człowieka nie każdy organ układu pokarmowego jest dokładnie przystosowany do pobierania każdego rodzaju pokarmu. Niektóre jego części lepiej radzą sobie np. z pokarmem roślinnym niż mięsnym. Można, więc wyciągnąć wniosek, iż nasz następca na drabinie ewolucji zmieni to przystosowanie na lepsze. Dzięki temu będzie mógł bez problemu żywić się każdym pokarmem występującym na naszej planecie.

Ewolucja jest to powolny, nieodwracalny i kierunkowy proces rozwoju organizmów, którego efektem jest coraz większa różnorodność, złożoność i organizacja świata żywego i któremu podlegają całe populacje, a nie pojedyncze osobniki. Taki właśnie proces opisywałem w swojej pracy. Mam nadzieję, że nie tylko był on lekturą uważaną za pracę na ocenę, ale że ty drogi czytelniku dowiedziałeś się, choć kilku nowych rzeczy na temat świata organizmów żywych.

Opracowane przez Bartłomiej Ścisło