همه چیز درباره اسفنج ها (چرخه زندگی و مورفولوژی)

اسفنج ها جانوران متعلق به شاخه ی porifera هستند. اسفنج ها جانوران پر سلولی ای هستند که بدنشان سرتاسر، حفره ها و کانال هایی است که به آب و مواد غذایی اجازه ی گردش در داخل بدن را می دهد.  بدن اسفنج ها متشکل از سه لایه ی تمایز نیافته است که یکی ار ان ها سطح خارجی بدن و دیگری سطح حفره ها و کانال ها را پوشش می دهد و یک لایه سلول نیز بین این دو لایه قرار می گیرد. با توجه به اینکه در بیشتر جانوران سلول های تمایز یافته دیده می شود در مورد اسفنج ها این نکته جالب توجه است که سلول های ان ها تمایز نیافته هستند.

[toc]

مقدمه

اسفنج ها ساده ترین جانورانی هستند که بر روی کره ی زمین زندگی می کنند. ان ها را جزو جانوران به حساب می آوریم چون جاندارانی پرسلولی ، هتروتروف و بدون دیواره ی سلولی هستند. برای توضیحات بیشتر مقاله ی مربوط به جانوران را مطالعه کنید.

اسفنج ها فاقد اندام و بافت های مشخصی هستند و بدن آن ها دارای یک اسکلت داخلی از جنس اسپونجین یا اسپیکول هایی از کربنات کلسیم یا سیلیکا می باشد. بدن اسفنج ها بر خلاف بیشتر جانوران فاقد تقارن است و شکل بدن آن ها بر اساس شرایط محیطی برای جذب بهتر آب و مواد غذایی مشخص می شود. بدن اسفنج ها دارای یک حفره ی بزرگ مرکزی به نام osculum است که محل ورود و خروج آب به بدن جانور است. آب از طریق این حفره که حفره ی مرکزی نیز خوانده می شود وارد بدن شده، بعد از جذب شدن مواد غذایی اش، از طریق همان حفره دفع می شود.

اسفنج ها جانوران دریا زی بی حرکتی هستند که بیشتر آن ها در آب های آزاد (آب های شور ) زندگی می کنند. اسفنج ها را می توان در همه جای اقیانوس ها از آب های کم عمق گرفته تا اعماق 8800 متری یافت. با این وجود برخی از اسفنج ها در آب های شیرین نیز یافت می شوند.

تقریبا 5 الی 10 هزار  گونه از اسفنج ها  شناخته شده اند که از باکتری ها تغذیه می کنند. ولی با این وجود برخی از گونه های اسفنج ها نیز وجود دارند که به شکل همزیست با میکروارگانیسم های فتوسنتز کننده زندگی می کنند. این میکرو ارگانیسم ها اغلب، غذا و اکسیژنی بیش از مقدار مورد نیاز خود تولید می کنند و اسفنج ها از این غذا و اکسیزن بهره مند می شوند.  برخی از گونه های اسفنج ها که در محیط هایی زندگی می کنند که غذایی کمی در دسترسشان است، در طی تکامل به نوعی گوشتخوار  شده اند و از جانوران دیگر تغذیه می کنند.

بیشتر گونه های اسفنج ها توسط تولید مثل جنسی ، نسل خود را پایدار نگه داشته و تولید کثل می کنند. اسفنج ها سلول هایی جنسی به نام اسپرم ها را آزاد می کنند که به سلول جنسی ماده به نام تخمک که از جانداری دیگر رها شده است لقاح یافته و سلول لقاح یافته تبدیل به یک لارو می شود که شنا کنان ، به دنبال محلی جدید برای ایجاد یک اسفنج جدید می گردد.  همینطور اسفنج هایی که قطعه قطعه می شوند، هر قطعه از ان ها می تواند یک اسفنج جدید به وجود آورد . علاوه بر این اسفنج ها توس تولید مثل غیر جنسی و جوانه زدن هم می توانند تکثیر شوند.

در بیشتر اسفنج ها مزوفیل (ردیف سلول های بین لایه داخلی و خارجی ) به عنوان یک اسکلت داخلی برای اسفنج عمل می کند و تنها اسکلت تقویت کننده ی اسفنج هایی است که برای مثال سطح سنگ ها را پوشش می دهند و پوشش سختی ایجاد می کنند. این بافت مزانشیم اغلب توسط مواد معدنی یا رشته های پروتئین اسپونجین یا هر دو تقویت می شود. دمواسپونج ها (دسته ای از اسفنج ها ) از پروتئین اسپونجین استفاده می کنند . برخی دیگر از اسفنج ها از سیلیکا و برخی دیگر از کربنات کلسیم.  دمو اسپونج ها گروه بسیار وسیعی هستند و  شامل تقریبا 90 % از تمام اسفنج های می شوند که تا کنون شناخته شده اند. اسفنج های کالکارئوس که دارای اسکلت کربنات کلسیمی هستند  این دسته از اسفنج ها اغلب محدود به آب های کم عمق هستند که در ان ها ساختن کلسیم کربنات راحت تر است و شرایط برای ساختن آن مهیا تر. اسفنج های شیشه ای نیز دسته ای از اسفنج ها هستند که دارای اسکلت از جنس سیلیکا می باشند و محدود به نواحی عمیق اقیانوس ها می شوند که در ان ها شکارچی کمتری نیز وجود دارد. فسیل های تمام انواع اسفنج ها در سنگ هایی کشف شده است که بعضا قدمت آن ها به 580 میلیون سال قبل می رسد.  همچنین آرکئوسیاتید ها که منقرض شده اند نیز اکنون جزو اسفنج ها به حساب می آیند. این جانوران در 530 الی 490 میلیون سال قبل می زیسته اند.

نزدیک ترین خویشاوند اسفنج ها به نظر میرسد کوانوفلاژلات ها باشند که آغازیانی تک سلولی و تاژک دار هستند. کوانوفلاژلات ها شباهت بسیار زیادی به سلول هایی دارند که در اسفنج ها مسئول به حرکت در آوردن آب داخل حفره ها و کانال ها بوده و باکتری ها و مواد غذایی را از آب میگیرند.  اسفنج ها را به عنوان یک گروه منوفیلتیک ( مونو فیلتیک ) به حساب نمی اورند (گروه مونو فیلتیک : گروهی از جانداران که از یک جد مشترک  (نیای مشترک ) به وجود امده باشند و تنها نواده های آن جد (نیا ) باشند. ).  به این دلیل اسفنج ها را یک گروه مونوفیلتیک به حساب نمی آورند که معتقدند یومتازوآ ها (جانوران پیچیده تر ) نیز گروه ی از جانوران هستند که از اسفنج ها تکامل یافته اند. این دانشمندان معتقدند جانوران پیچیده تر از برخی از دسته های اسفنج های کالکارین و دمواسپونج ها به وجود امده اند. هر چند تحقیقات انجام شده در سال 2008 مدارکی را نشان می دهد که پیشنهاد می کنند جانوران پیچیده تر از comb jellies (شانه داران) تکامل یافته اند.

ویژگی ها

اسفنج ها جانوران عضو شاخه ی porifera هستند و به عنوان متازوآن های بی حرکت ( جانوران پرسلولی بی حرکت) تعریف می شوند. این جانداران دارای ورودی و خروجی هایی برای آب هستند که توسط یک حفره ی پوشیده از سلول هایی به اسم کوانوسیت ها به هم متصل شده اند.  کوانوسیت های سلول هایی هستند که دارای یک تاژک می باشند و شباهت زیادی به آغازیانی به نام کوانوفلاژلات ها دارند. تعداد انگشت شماری از اسفنج ها که گوشت خوار شده اند، سیستم انتقال آب و کوانوسیت های خود را در طی تکامل از دست داده اند.  سلول های این گونه اسفنج ها توسط اتصال به یک غشای پایه به هم مرتبط می شوند. غشای پایه در سایر اسفنج ها دیده نمی شود. اسفنج ها هیچ دستگاه و بافت تمایز یافته ی جداگانه ای از جمله سیستم عصبی ندارند با این وجود برخی از سلول های لایه های خارجی ان ها می توانند به لایه های عمقی نفوذ کرده و تغییر نقش و عملکرد دهند

مقایسه ی اسفنج ها با کیسه تنان ( Cnidaria ) و شانه داران ( Ctenophora )
      اسفنج ها     کیسه تنان و شانه داران
سیستم عصبی:ندارنددارند – بسیار ساده
اتصال سلول ها به همدگیر در یک لایهندارند – به جز هومواسکلرومورف ها که غشای پایه دارنددارند: اتصالات بین سلولی – غشای پایه
سلول های سطحی می تواند به داخل رفته و تغییر عملکرد دهندمی توانند نمی توانند

 

ساختار اسفنج ها

انواع سلول ها:

سلول های یقه ای – مزوهیل – پوروسیت – آرکئوسیت
اسپیکول – پیناکوسیت – لوفوسیت – اووسیت –
اسکلروسیت – جریان آب
انواع سلول های اسفنج ها

بدن اسفنج ها یک توده تو خالی است که شکل آن توسط مزوهیل حفظ می شود. مزوهیل (قبلا مزانشیم گفته می شد)  یک ماده ژل مانند است که به طور عمده از کلاژن تشکیل شده است. سطح داخلی بدن اسفنج ها (سطح رو به حفره ی داخلی ) از یک لایه از سلول هایی به نام کوانوسیت ( سلول های یقه ای ) پوشیده شده است.  کوانوسیت ها سلول های استوانه ای شکلی هستند که اطراف تاژک آن ها توسط یک طوقه یا یقه پوشیده شده است و به همین دلیل سلول های یقه ای نامیده می شوند (شکل روبرو). حرکت موجی این تاژک ها آب را در حفره داخل بدن اسفنج به جریان در می آورد.

همه اسفنج ها دارای اوستیوم ( جمع آن : اوستیا ) هستند. اوستیوم ها کانال هایی هستند که با عبور از مزوهیل به حفره داخلی باز می شوند. این کانال ها توسط سلول هایی لوله مانند به نام پوروسیت ایجاد می شوند. همچنین پوروسیت ها دروازه های قابل کنترل برای این کانال ها نیز ایجاد می کنند.

پیناکوسیت ها سلول های صفحه مانندی هستند سایر سطوح اسفنج را می پوشانند ( هر سطحی که توسط کوانوسیت ها پوشیده نشده است ) همچنین پیناکوسیت ها می توانند غذاهای بزرگی که نمی توانند از اوستیوم ها رد شوند را تجزیه می کنند. علاوه بر این ها، پیناکوسیت هایی که در قاعده اسفنج قرار دارند مسئول اتصال جانور به سطح هستند.

سایر انواع سلول هایی که بدن اسفنج ها را می سازند عبارتند از:

لوفوسیت : سلول آمیب مانندی که در مزوهیل اسفنج حرکت کرده و کلاژن ترشح می کند.

کولنسیت : نوع دیگری از سلول های ترشح کننده ی کلاژن

سلول های رابدیفر : مسئول ترشح پلی ساکارید های سازنده مزوهیل

اووسیت و اسپرماتوسیت : سلول های تولید مثلی اسفنج هستند

اسکلروسیت : مسئول ترشح اسپیکول ( خار های کوچک معدنی ) . اسپیکول ها در بیشتر اسفنج ها به عنوان اسکلت عمل کرده و در دفاع از جانور نیز نقش دارند.

نوع دیگری از اسفنج ها به نام DEMOSPONGES سلول هایی به نام اسپونجوسیت دارند که وظیفه ترشح نوع خاصی از کلاژن را بر عهده دارند. این کلاژن ها پلیمریزه شده و رشته های ضخیمی را تشکیل می دهند که به استحکام مزوهیل کمک می کند.

میوسیت ها : سیگنال های الکتریکی تولید می کنند و منجر به انقباض بخشی از بدن اسفنج می شوند.

سلول های خاکستری به عنوان سیستم ایمنی اسفنج عمل می کنند.

آرکئوسیت ها یا همان آمیبوسیت ها سلول های چندظرفیتی هستند به این معنی که می توانند به عنوان سلول های دیگر با وظایف متعدد تبدیل شوند.

اسفنج های شیشه ای

جریان آب

سنسیشیوم اصلی

اسپیکول

کوانوسنسیشیوم

یک اسفنج شیشه ای

اسفنج های شیشه ای دارای فرم دیگری از آرایش سلولی در بدنشان هستند. در این اسفنج ها، اسپیکول ها (خار ها ) که به طور عمده از سیلیس ساخته شده اند، یک شبکه ی داربست مانند ایجاد می کنند که در بین بافت اصلی دیده می شود. بافت اصلی بدن این اسفنج ها مانند یک تار عنکبوت است که شامل همه انواع سلول های اسفنج ها می شود. این بافت یک سنسیشیوم است به این معنی که یک سلول با تعداد زیادی هسته است. یا به عبارتی می توان گفت چندین سلول هستند که یک غشای پلاسمایی مشترک دارند.

مایع داخل این توده بزرگ سلولی جریان یافته و هسته ها و اندامک ها را جابجا می کند.

اسفنج های شیشه ای به جای کوانوسیت ها، یک سنسیشیوم دیگر نیز دارند که کوانوسنسیشیوم نامیده می شود.  این سلول های بزرگ حفراتی را شکل می دهند که آب از داخل آن ها رد می شود. سطح داخلی این مجرا توسط اجسام یقه ای پوشیده شده است که هر کدام از یک یقه و یک تاژک تشکیل می شوند. حرکت تاژک ها آب را از طریق این مجاری به داخل بدن و بینابین ساختار تار عنکبوتی می کشد.

برخی از سلول های اسفنح های شیشه ای دارای یک سلول و سیتوپلاسم واحد هستند ولی این سلول ها نیز توسط زوائد سیتوپلاسمی به سایر سلول ها و به سنسیشیوم متصل می شوند.

اسکلروسیت هایی که اسپیکول اسفنج را می سازند هر کدام چندین هسته دارند. در لارو اسفنج، این سلول ها توسط پل های سیتوپلاسمی به سایر سلول ها و بافت ها متصل شده اند. این ارتباطات سلولی در اسفنج های بالغ دیده نشده اند.

جریان آب و ساختار بدنی اسفنج ها

 

             لوکونوئید                          سیکونوئید                      آسکونوئید

 پیناکوسیت                 کوانوسیت                     مزوهیل               جریان آب
ساختار بدن انواع اسفنج ها

بیشتر اسفنج ها مانند دودکش عمل می کنند. آن ها آب را در بخش های پایینی بدن گرفته و آن را از اسکولوم (دهان کوچک) در فوقانی ترین بخش تنه آزاد می کنند. اسفنج ها می توانند جریان آب را با بستن یا تنگ تر کردن اسکولوم یا حفره های ورودی کنترل کنند. همچنین زنش تاژک ها نیز می تواند این جریان را تعدیل کند. وقتی که آب پر از شن یا مواد زائد و مضر باشد، اسفنج ها به راحتی جریان آب را متوقف می کنند.

پیناکوسیت ها و کوانوسیت ها علاوه بر اسفنج ها، بافت پوششی چند جانور پیچیده تر را نیز تشکیل می دهند. این سلول ها توسط اتصالات محکم بین سلولی یا اتصالات محکم به غشای پایه به جایی وصل نیستند. انعطاف پذیری این بافت و قابلیت تغییر شکل مزوهیل که توسط لوفوسیت ها ایجاد می شود، به جانور اجازه می دهد ساختار و شکل بدن خود را تغییر داده و بیشترین سازگاری ممکن را با شرایط محیطی به دست بیاورد.

ساده ترین شکل و ساختار بدنی در اسفنج ها یک شکل لوله ای یا گلدانی است که به نام آسکونوئید شناخته می شود (شکل بالا)  ولی این ساختار اندازه و سایز جانور را محدود می کند. این ساختار بدنی با یک اسفنگوسل (حفره داخلی ) ساقه مانند و لوله ای مشخص می شود که توسط یک لایه کوانوسیت ها پوشیده شده است. قطر اسفنج های آسکونوئید به ندرت به بیش از 1 میلی متر می رسد.

برخی از اسفنج ها با تشکیل ساختار سیکونوئید، این محدودیت ها را پشت سر می گذارند. در ساختار سینکونوئید دیواره بدن این جانور، چین و شکنج دار و حفره دار است. فضای داخل این مجاری با کوانوسیت ها پوشیده می شود که  با اوستیوم ها به مجاری خارجی این چین و شکنج ها متصل می شوند. بیشتر شدن سلول های کوانوسیت و در نتیجه یشتر شدن سطح تماس جانور با آب محیط، به سینکونوئید ها اجازه می دهد که تا چندین سانتی متر قطر داشته باشند.

الگوی بدنی لوکونوئید، قدرت پمپ کردن آب و توانایی بزرگ تر شدن این جانور را بیشتر افزایش می دهد. در این ساختار بدنی، تقریبا تمام حفره داخلی اسفنج با مزوهیلی پر شده است که داخل این مزوهیل تعداد زیادی حفره و فضای تو حالی وجود دارد. این حفره ها تو سط کانال هایی به هم متصل شده و ساختاری شبکه مانند را تشکیل داده اند. این حفره های بدن اسفنج های لوکونوئید که با کوانوسیت ها پوشیده شده اند، توس همین کانال های شبکه ای، به فضای داخل و خارج بدن اسفنج نیز ارتباط پیدا می کنند.

اسفنج ها لوکونوئید می توانند تا 1متر قطر هم برسند.  با توجه به اینکه بزرگتر شدن اسفنج در فرم لوکونوئید برابر با بیشتر شدن تعداد حفره های شبکه ای است، این اسفنج ها می توانند به انوع مختلف شکل ها و حالت های بدنی دیده شوند برای مثال برخی از این اسفنج ها دقیقا به شکل سطحی که روی آن قرار گرفته اند در میایند و روی سطح پهن می شوند.  همه ی اسفنج های آب های شیرین و بیشتر اسفنج های آب های عمیق ساختار لوکونید دارند.  شبکه ی حرکت و عبور آب در اسفنج های شیشه ای دقیقا مشابه شبکه عبور آب در اسفنج های لوکونید می باشد.

در هر سه فرم ساختار بدنی اسفنج ها، مقطع عرضی نواحی دارای کوانوسیت بسیار قطور تر از سایر بخش های اسفنج می باشد.  این باعث می شود حرکت آب در نزدیکی کوانوسیت ها آرام تر شود و این موضوع به کوانوسیت ها اجازه می دهد راحت تر و بیشتر بتوانند مواد غذایی موجود در آب را به دام بیندازند.  برای مثال در یک اسفنج لوکونید کوچک که 10 سانتی متر طول و 1 سانتی متر قطر داشته باشد، آب با سرعت نزدیک به 6 سانتی متر در دقیقه وارد بیش از 80.000 کانال ها و سوراخ های ورودی می شود. با توجه به اینکه این اسفنج دارای بیش از 2 میلیون حفره تاژک دار می باشد که قطر بیشتری از کانال ها دارند، سرعت آب در این حفرات به 3.6 سانتی متر بر ساعت کاهش می یابد. این کاهش باعث می شود کوانوسیت ها به راحتی مواد غذایی موجود در آب را آز آب بگیرند.  همه این مقادیر آب از طریق اوکولوم (حفره مرکزی بالای اسفنج ) با سرعتی معادل 8.5 سانتی متر بر ثانیه خارج می شوند. این سرعت بالا نیز به این خاطر ایجاد می شود که بتواند مواد زائد داخل آب دفعی را تا فواصلی دورتر پرتاب کند.

اسکلت اسفنج ها

در زیست شناسی اسکلت به هر اندام سفت و مجکم بدن جاندار اطلاق می شود. بدون توجه به اینکه مفصل دارد یا نه و بدون توجه به اینکه با عناصر معدنی تقویت شده باشد یا نه. بافت مزوهیل در بیشتر اسفنج ها به عنوان یک اسکلت داخلی برای اسفنج عمل می کند. و البته تنهای بافت اسکلتی این اسفنج ها نیز به شمار می رود. به طور معمول این مزوهیل توسط ساختار های معدنی به نام اسپیکول ها یا توسط رشته های پروتئینی به نام اسپونجین ها حمایت شده و استحکام می یابد. در برخی موارد هر دوی این ساختار ها در کنار هم به چشم می خورند.

اسپیکول ها اغلب از سیلیکا یا کلسیم کربنات ساخته می شوند.  برای مثال اسکلرواسپونج ها ( اسفنجهای سخت ) توده عظیمی از کلسیم کربنات دارند که به عنوان اسکلت بدن اسفنج عمل می کند. این ساختار ها توسط سلول هایی به نام پیناکوسیت ها ترشح می شوند که پوست خارجی اسفنج را مفروش کرده اند. در شکل فوق که بخشی از یک اسفنج را نشان می دهد بافت نارنجی رنگ نشان دهنده کلسیم کربنات و تیغ های خاکستری داخل آن اسپیکول ها هستند.

رده های اسفنج ها

اسفنج ها از قدیم در سه دسته قرار می گرفتند. اسفنج های اهکی (Calcarea) ، اسفنج های شیشه ای (Glass sponges) و  دمواسپونج ها (Dempsponges) . ولی بعد ها مطالعات بیشتر روی یکی از زیر رده های دمواسپونج ها به نام همواسکلرومورفا (Homoscleromorpha) نشان داد که این دسته به نوبه ی خود می توانند یک رده ی جداگانه باشند لذا این اسفنج ها نیز از زیر گروهی مو اسفنج ها در آمده و کلاس چهارم این شاخه را تشکیل دادند.

اسفنج ها بیشتر بر اساس نوع اسکلتی که دارند به چهار رده یر تقسیم می شوند:

نوع سلول هااسپیکولرشته های اسپونجیناسکلت خارجیشکل بدنی
آهکییک هسته – یک غشای خارجیکلسیت
ممکن است منفرد بوده یا یک توده عظیم باشد
نداردمعمول بوده و از جنس آهکآسکونوئید ، سیکونوئید ، لوکونوئید یا سولنوئید
شیشه ایاغلب سنسیشیوم در همه گونه هاسیسلیکا ، منفرد یا ادغام شدهنداردنداردلوکونوئید
دمواسپونج هایک هسته – یک غشای خارجیسیلیکاحاضر در بیشتر گونه هادر بعضی از گونه ها از جنس آراگونیتلوکونوئید
هومواسکلرومورفایک هسته – یک غشای خارجیسیلیکاحاضر در بیشتر گونه هانداردلوکونوئید یا سیلئیبید

فعالیت های حیاتی

حرکت اسفنج ها

با وجود اینکه اسفنج های بالغ جانورانی ثابت و غیر متحرک هستند، برخی از گونه ها می توانند با سرعت 1-4 میلیمتر در روز در کف دریا حرکت کنند. این حرکت ناشی از حرکت امیب مانند ( حرکت آمیبی یا حرکت با پای کاذب ) پیناکوسیت ها و سایر سلول های اسفنج می باشد.  برخی گونه ها می توانند کل بدنشان را منقبض کنند و بیشتر گونه ها می توانند اسکولا یا استیوم هایشان را باز و بسته کنند. اسفنج های جوان می توانند حرکتی آزادانه داشه باشند.

تنفس ، تغزیه و ترشح

اسفنج ها سیستم های جداگانه ای برای تنفس و گوارش و گردش خون و دفع مواد زاید ندارند ولی سیستم گردش آب آن ها کار تمام این سیستم ها را انجام می دهد. اسفنج ها مواد غذایی را از آبی که از داخل بدنشان رد می شود گرفته و از آن ها استفاده می کنند. موادی که بزرگتر از 50 میکرومتر باشند، از اوستیا نمی توانند وارد شوند و پیناکوسیت ها آن ها را با استفاده از فاگوسیتوز وارد کرده و تجزیه می کنند. ذرات 0.5 تا 50 میکرومتری نیز در داخل اوستیا گیر می افتند (اوستیا از ابتدا تا انتها رفته رفته نازک تر و باریک تر می شود) ذرات کوچک تر از 0.5 میکرون ( مثل باکتری ها) ز اوستیا رد شده و توسط کوانوسیت ها گیر می افتند.  از جایی که ذرات کوچک و باکتری ها بسیار بیشتر و فراوان تر از سایر ذرات هستند، کوانوسیت ها نزدیک به 80% از کل غذای اسفنج را سید می کنند. آرکئوسیت ها سلول هایی هستند که به مانند یک لوله عمل کرده و مواد غذایی را به سلول هایی که غذا سید نمی کنند منتقل می کنند.

قبلا دانشمندان معتقد بودند اسفنج های شیشه ای حتی می توانند مواد غذایی و مولکول های محلول در آب را نیز به عنوان غذا گرفته و جذب کنند ولی مطالغاتی که در سال 2007 انجام شد هیچ مدرکی دال برای موضوع پیدا نکرد. مطالعات بیشتر نشان داد این اسفنج ها از باکتری های محیط تغذیه می کنند و می توانند زدیک به 90 درصد از باکتری هایی که از داخل اسفنج عبور می کنند را گیر بیندازند.

سلول های اسفنج ها اکسیژن را از آبی که از داخل آن ها رد می شود گرفته و کربن دی اکسید و سایر مواد زاید مثل آمونیوم را در آن رها می کنند.  آرکئوسیت ها مواد زاودی را که بزرگ هستند و ممکن است راه خروجی را ببندند را گرفته و با عبور دادن از مزوهیل، در سمت دیگر از بدن خارج می کنند. برخی از گونه ها نیز این مواد را وارد ساختار اسکلت خود می کنند.

اسفنج های گوشتخوار

چند گونه ی معدود که در آب هایی با باکتری کم زندگی می کنند مواد غذایی خود را از راه شکار جانوران سخت پوست موجود در آب ها به دست می آورند. بیشتر این اسفنج ها به خانواده cladorhizidae تعلق دارند ولی با این وجود برخی از اعضای خانواده های Guitarridae و Esperiopsidae نیز گوشتخوار هستند. در بیشتر موارد چگونگی شکار طعمه هنوز نا شناخته باقی مانده است اما تعنقاد بر این است بیشتر آن ها از زوائد چسبناک یا اسپیکول های قلاب شده برای این کار بهره مند می شوند. بیشتر اسفنج های گوشتخوار در آبهای عمیق زندگی می کنند. آب هایی که نا نزدکی به 9 کیلومتر عمق دارند. در نتیجه با پیشرفت تکنیک های جستجوی آب های عمیق انتظار می رود گونه های جدید تر و بیشتری از این اسفنج ها کشف گردد.

بیشتر اسفنج های گوشتخوار شناخته شده، کوانوسیت ها و مسیر جریان آب خود را طی تکامل از دست داده اند. با وجود این جنس chondrocladia دارای سیستم گردش آب پیشرفته ای است که با استفاده از ان آب را به داخل کشیده و با باد کردن زوائدی بالون مانند، طعمه را به دام می اندازد.

درون هم زیستی

اسفنج های آب های شیرین غالبا گونه هایی از جلبک های سبز را درون سلول های خودشان به عنوان هم زیست میزبانی می کنند. این اسفنج ها از مواد غذایی ساخته شده توسط این جلبک ها استفاده می نمایند. بیشتر گونه های دریایی سایر انواع فتوسنتز کننده ها از جمله سیانوباکتری ها یا آغازیان فتوسنتزکننده ای مثل تاژک داران چرخان را میزبانی میکنند. در برخی گونه های ممکن است جانداران فتوسنتز کننده ی هم زیست تا یک سوم کل توده ی زنده ی اسفنج را شامل شوند و در این اسفنج ها ممکن است 48 الی 80 درصد انرژی اسفنج از راه فتوسنتز توسط این جانداران هم زیست تامین شود. در سال 2008 توسط بررسی های انجام شده، کشف گونه ای با اسپیکول های سلیسی و شیشه مانند گزارش شد که از اسپیکول ها برای هدایت نور به درون اسفنج جهت انجام فتوسنتز توسط گونه ها استفاده می کرد. اسفنج های دارای هم زیست های فتوسنتز کننده بیشتر در آب هایی با منابع غذایی کم یافت شده و اغلب دارای شکلی برگ مانند هستند که میزان جذب نور خورشید را به حداکثر برسانند.

 

یک گونه ی اخیرا کشف شده از اسفنج های گوشتخوار که در دهانه آتشفشان های زیر آب زندگی می کنند میزبان باکتری های متابولیزه کننده متان هستند و با آن ها همزیستی دارند.

سیستم ایمنی اسفنج ها

اسفنج ها دارای سیستم ایمنی پیچیده ای نیستند ولی با این وجود آن ها پیوند بافت از سایر گونه ها را رد می کنند. پیوند بافت از هر یک از اعضای یک گونه به عضو دیگر ان گونه پذیرفته می شود. در برخی از گونه های دریای، سلول های خاکستری نقش اساسی را در پس زدن پیوند و ماده خارجی ایفا می کنند.  و قتی اسفنج مورد تهاجم سلول های بیگانه قرار گرفت این سلول ها ماده ای ترشح می کنند که مسیر انتقال آب منطقه ی مورد تهاجم قرار گرفته را متوقف می کند که موجود مهاجم نتواند از سیستم انتقا آب اسفنج برای نقل و انتقال استفاده کند.  در صورتی که موجود مهاجم از میان نرفت این سلول ها در منطقه دور هم جمع شده و با ترشح موادی سمی به منطقه ی آلوده شده، تمام سلول های آن منطقه را از بین می برند.  این شرایط آماده باش ایمنی می تواند تا 3 هفته ادامه داشته باشد.

تولید مثل اسفنج ها

تولید مثل غیر جنسی در اسفنج ها

اسفنج ها روش های مختلفی برای تولید مثل غیر جنسی دارند.  قطعه قطعه شدن و جوانه زدن و جوانه های داخلی (gemmules) و …  اسفنج ها و جوانه های جدید با جریان و موج های آب از پیکر مادر کنده شده و با حرکت کوانوسیت ها و پیناکوسیت ها و شکل دهی مجدد مزوهیل،  خود را به زمین جدید متصل می کنند. سپس طی چند روز آینده خود را به شکل یک اسفنج کوچک ولی کارا و مستقل در حای جدید خودشان تثبیت کرده و به زندگی ادامه میدهند.  در فرآیند قطعه قطعه شدن ، قطعه ی جدا شدن حتما باید دارای دو نوع سلول باشد (حداقل). کولنسیت ها برای ساختن مزوهیل و آرکئوسیت ها برای ساختن سایر اجزای بدن اسفنج جدید. در صورت دارا بودن این دو نوع سلول، قطعه ی جدا شده می تواند در محل جدید، اسفنج جدیدی را به وجود بیاورد. علیرغم قطعه قطعه شدن، چندین گونه ی انگشت شمار از اسفنج ها با فرآیند جوانه زدن همانند سازی می کنند.

جوانه های داخلی یا گمول ها (Gemmules)  جوانه های بقا هستند که در چند اسفنج دریای و بیشتر اسفنج های آب های شیرین در تعداد بسیار زیادی تولید می شوند. بیشتر اسفنج ها در پاییز یا زمانی که درحال مردن باشند هزاران عدد از این جوانه های تولید مثلی را می سازند.  این جوانه ها بعد از ساخته شدن برای مدتیمی توانند غیر فعال باقی مانده و شرایط ساخت از جمله بی غذایی و نبود اکسیژن و کمبود آب و … را تحمل نمایند.  بعد از اینکه شرایط محیطی مساعد شد، این جوانه ی اسفنج فعال شده و زندگی جدیدی را شروع می کند.  برخی از این جوانه ها تغییر مکان داده و برخی دیگر در همان مکان اسفنج قبلی رشد می کنند به گونه ای که در فصل بهار به سختی می توان گفت این همان اسفنج قبلی است یا اینکه نه، اسفنج قبلی مرده و توسط جوانه هایی که ایجاد کرده بوده، در همان محل اسفنج جدیدی به وجود آمده است.

تولید مثل جنسی در اسفنج ها

بیشتر اسفنج ها هرمافرودیت هستند (به این معنی که می توانند به عنوان هر دو جنسیت نقش ایفا کنند). همچنین اسفنج ها گناد (عضو جنسی) ندارند. کسیت های اسپرماتید توسط کوانوسیت هایی تولید می شوند که به داخل مزوهیل فرومیروند.  تخمک ها نیز از تغییر شکل آرکئوسیت ها به وجود می آیند. هر تخمک به تجمع سلول های پرستار اطراف آن یک توده ی زرده کسب می کند.  در زمان تولید مثل، کیسه ی اسپرماتید منفجر شده و اسپرم ها آزاد می شوند. این اسپرم ها از بدن یک اسپرم به محیط آزاد شده و در محیط پخش می شوند. وقتی به اسفنج جدید رسیدند توسط کوانوسیت ها بلعیده می شوند ولی کوانوسیت ها این اسپرم ها را نمی خورند. آنها به سلول های آمیبی شکلی تغییر شکل داده و اسپرم ها را به سمت تخمک ها می برند.  در بیشتر موارد سلول تخمک، سلول حامل و محموله ی آن را باهم فرو میبرد.

برخی از گونه ها تخم ها را در محیط آزاد می کنند اما بیشتر گونه ها تخم ها را تا زمان باز شدن و رشد کردن داخل خودشان نگه می دارند.  4 نوع لارو وجود دارد اما هر 4 نوع ان ها شامل توپ هایی از سلول هستند که خارجی ترین لایه ی سلول ها دارای تاژک هایی می باشند که لارو را قادر به حرکت می کنند.  بعد از چند روز شنا کردن لارو در محلی فرود آمده و شروع به تکثیر می کند بیشتر یلول ها ابتدا به آرکئوسیت ها تبدیل شده و سپس بر اساس محل خودشان انواع مناسبی از سلول ها تبدیل می شوند.

چرخه ی حیات اسفنج ها

اسفنج ها در مناطق معتدل عمرشان به عدد دو رقمی نمی رسد. ولی اسفنج های مناطق استوایی بعضا تا ۲۰۰ سال یا بیشتر هم می توانند زنده بمانند. برخی از demosponge های کلسیفیه شده در هر سال فقط ۰.۲ میلیمتر رشد می کنند. اگر این میزان رشد ثابت باشد اسفنج هایی که ۱ متر طول دارند باید مربوط به ۵۰۰۰ سال پیش باشند. برخی از اسفنج ها وقتی عمرشان به چند هفته می رسد تولید مثل جنسی را شروع می کنند ولی برخی دیگر سال ها منتظر می مانند.

هماهنگی فعالیت ها

اسفنج های بالغ فاقد هر گونه سیستم عصبی و ارتباطی هستند. ولی با این وجود بیشتر گونه های اسفنج ها حرکت هایی را انجام می دهند که لازم به هماهنگی بین قسمت های مختلف بدن می باشد. مهم ترین حرکت انقباض هماهنگ پیناکوسیت ها است است که آب را با فشار از مجاری به بیرون رانده و رسوب ها و مواد زایدی که ممکن است باعث انسداد راه ها شوند را به بیرون می رانند. برخی از گونه ها قادر هستند اسکولوم را به طور جداگانه و مستقل از سایر اجزای بدن منقبض نمایند. همچنین ممکن است اسفنج ها با انقباض بدنُ اندازه خود را کوچک تر کرده و آسیبی که از شکارچی به آن ها میرسد را کمتر کنند. در مواقعی که دو اسفنج به هم متصل هستند برای مثال زمانی که یک جوانه تشکیل شده و بدون جدا شدن از مادر به اندازه ی نسبتا بزرگی رسیده استُ انقباض ها در هر دوی این اسفنج ها نیز به صورت هماهنگ و هم زمان انجام می شود. نوع هماهنگی سلول های مختلف برای انجام حرکات این چنینی هنوز ناشناخته مانده است اما احتمالا مانند ناقل های عصبی (نوروترانسمیتر ها) از فرآیند های شیمیایی استفاده می شود.  البته اسفنج های شیشه ای با انتشار سیگنال های الکتریکی در کل سنسیشیوم (توده سلول بزرگ چندین هسته ای ) شروع حرکت تاژک ها را باعث می شوند. به نظر می رسد میوسیت ها (سلول های ماهیچه ای ) هم مسئول انقباض بوده و هم انتقال سیگنال را انجام می دهند .
اسفنج ها ژن هایی دارند که بسیار مشابه ژن های تعیین کننده گیرنده های پس سیناپسی در سایر جانوران  می باشند. ولی با این وجود این ژن ها فقط در سلول های فلاسکی فعال می شوند و وظیفه ی چندین توانایی حسی در لارو های شنا کننده را بر عهده دارند. این زن ها این سوال را مطرح می کنند که آیات این سلول های فلاسکی همان اجداد نورون های امروزی هستند یا اینکه باز مانده های نورون هایی هستند که در اجداد اسفنج ها وجود داشتند و بعدا طی تکامل از بین رفته اند.

اکولوژی

زیستگاه ها

اسفنج ها در سرتاسر زمین از قطب ها تا مناطق استوایی گسترده شده اند. بیشتر آن ها در آب های ساکت و آرام و تمیز زندگی میکنند چرا که امواج خروشان و جریان های آب با بلند کردن گرد و خاک و گل و لای و مواد قابل رسوبُ می توانند باعث انسداد منافذ اسفنج ها شده و تغذیه و تنفس را برای آن ها مشکل کنند. بیشتر اسفنج ها روی سطوح سفت و محکمی مثل سطح سنگ ها زندگی می کنند ولی برخی از آن ها نیز با زوائدی ریشه مانند به سطوح نرم متصل می شوند.
اشفنج های آب های معتدل فراوان تر از اسافنج های آب های مناطق استوایی هستند ولی تنوع کمتری نسبت به آن ها دارند. اسفنج های شیشه ای فراوان ترین اسفنج های مناطق استوایی و همچنین اعماف آب های معتدل هستند. ساختار پر حفره و منفذ این اسفنج ها به آن ها این اجازه را می دهد که مواد غذایی آب های کم غذای این مناطق را نیز به دست بیاورند. دمواسپنج ها و اسفنج های کلسروس در آب های کم عمق مناطق غیر استوایی شایع تر هستند. در جدول زیر مقایسه زیستگاه های اسفنج های مختلف را می توانید ببینید
نوع آبعمقنوع سطح
calcareaدریاکمتر از ۱۰۰ مترسخت
glass spongesدریاعمیقنرم یا شنی
demospongesدریا . آب شور . دریاچهتمام عمق هاهر سطحی

 

تولید کنندگان اولیه

اسفنج ها با همزیست های فتوسنتز کننده ای که دارند می توانند ۳ برابر اکسیژنی که خودشان مصرف می کنند را تولید نمایند. علاوه بر این مقدار مواد معدنی و غذایی بیشتری نیز از این همزیستی به دست می آید که در نتیجه اسفنج ها را محیط زیست مناسبی برای سایر جانوران می سازد. مثال این مورد را می توان در صخره های مرجانی مشاهده کرد.

 

دفاع

بیشتر اسفنج ها با ساختن اسپیکول هایی مانع رسیدن خارپوستانی می شوند که قصد تغذیه از بدن آن ها را دارند. همچنین اسفنج ها مب تواند مواد سمی ای را بسازند که از رشد و زندگگی جانوران ثابت و بی تحرک دیگر در اطراف آن ها جلوگیری کند. این شیوه های دفاعی اسفنج ها را به یکی از قوی ترین رقابت کننده ها بر سر زیستگاه تبدیل کرده است.

برخی از گونه ها مثل اسفنج آتشین کارائیب می تواند در صورت تماس با دست انسان؛ راش های شدیدی ایجاد کند. برخی دیگر موادی سمی تولید می کنند که گفته می شود برای دفع لاک پشت ها و ماهی های شکارچی ساخته می شوند ولی تحقیقات نشان داد این مواد تاثیری در میل ماهی ها به خوردن اسفنج ها ندارند. البته خورده شدن اسفنج ها توسط ماهی ها می تواند با پراکنده کردن قطعات اسفنج ها و کمک به تولید مثل آن ها به نفع آن ها نیز باشد.

اسفنج های شیشه ای هیچ گونه مواد سمی تولید نمی کنند ولی در اعماق بسیار زیاد زندگی میکنند. جایی که کمتر شکارچی ای را می توان پیدا کرد.

 

شکارچیان اسفنج ها

گروهی از حشرات پرنده به نام Sisyra ها که با نام مگس های اسفنج (sponge flies ) نیز شناخته می شوند شکارچیان تخصص یافته ی اسفنج ها به شمار می روند.  حشره ماده تححم های خود را روی گیاهان سطح آب قرار می دهد و مدتی بعد لارو ها با خارج شدن از تخم ها به داخل آب می افتند. این لارو های با پیدا کردن اسفنج ها به سطح آن ها متصل شده و با قطعات دهانی دراز خودشان از اسفنج ها تغذیه می کنند. لارو های برخی از گونه ها در سطح اسفنج ها باقی مانده و از آنجا تغذیه می کنند در حالی که برخی دیگر به داخل منافذ اسفنج ها نفوذ می کنند و مدتی آن جا ساکن می شوند. حشرات بالغ از آب خارج شده و به زندگی خود ادامه می دهند.

 

فرسایش

گونه ای از اسفنج های کارائیب به نام Chondrilla nucula ماده ای سمی ترشح می کند که با کشتن پولیپ های مرجان هاُ به اسفنج اجازه می دهد که روی اسکلت مرجان ها زندگی کنند. برخی دیگر از اسفنج ها به ویژه اسفنج های خانواده Clionaidae از مواد تجزیه کننده ای استفاده می کنند که سنگ ها و مرجان ها و صدف ها را سوراخ می کنند. اسفنج ها می توانند سالانه ۱ متر از مرجان ها را حذف کنند.

 

بیماری ها

اسفنج های جنس Aplysina از بیماری ای به نام سندروم Aplysina red band (باند قرمز آپلیسینا) رنج می برند. این بیماری باعث می شود اسفنج چندین باند زنگی رنگ ایجاد کند که بعضا در اطراف آن نیز بافت های مرده و نکروتیک دیده می شوند. این باند ها ممکن است به طور کامل اطراف اسفنج را فرا بگیرند. این باند های زنگی توسط نوعی سیانوباکتری ایجاد می شوند ولی هنوز مشحص نشده که آیا این بیماری مسری اسفنج ها توسط این سیانوباکتری ایجاد می شود یا نه.

 

همکاری با سایر موجودات

علاوه بر همزیستی با باکتری های فتوسنتز کننده –  اسفنج ها به خاطر گستردگی جاندارانی که با آن ها همکاری دارند معروف هستند. اسفنج lissodendoryx بیشتر روی سطوح سنگی دیده می شود. این اسفنج در اطراف خود به اسفنج های seagrass اجازه ی رشد و تکثیر می دهد و با احاطه شدن توسط این اسفنج ها ( که طعم بدی برای ماهی ها دارند) از دست شکارچیان دور می ماند.

میگو های جنس synalpheus در اطراف اسفنج ها کلنی تشکیل می دهند. هر گونه ی خاص نوعی خاص از اسفنج ها را برای همزیستی بر میگزیند. میگو ها علاوه بر این که از محیط اطراف اسفنج ها به عنوان منبع غذایی استفاده می کنند – از ان ها به عنوان مانعی در برابر شکارچیان نیز بهره می برند.

بعضا ممکن است تا ۱۶ هزار جاندار مختلف با یک اسفنج همزیستی داشته باشند.

 

تاریخچه تکاملی اسفنج ها

۲۴-ایزوپروپیل کولستان (24isopropylcholestane) یکی از مشتقات پایدار ۲۴-ایزوپروپیل کلسترول است که  فقط توسط دمواسپونج ها تولید می شود و سایر جانوران قادر به تولید کردن آن نیستند. از این رو کوانوفلاژلات ها یا (تاژک داران یقه ای ) را نزدیک ترین گروه جانداران تک سلولی به اسفنج ها می دانند. بررسی هاس دانشمندان نسز نشان داد کوانوفلاژلات ها قادر به تولید ۲۴-ایزوپروپیل کلسترول نیستند. البته بررسی های بیشتر و گشترده تر روی همه ی گونه های دیگر کوانوفلاژلات ها مورد نیاز است و این بررسی ها هنوز به اتمام نرسیده اند. همچنین بررسی های فسیلی رد پاهایی از ۲۴-ایزوپروپیل کلستان را در سنگ هایی به قدمت بیش از ۱۸۰۰ میلیون سال پیش نشان داده است.

 

منبع:مدرسه ایرانیان

ممکن است شما دوست داشته باشید بیشتر از نویسنده