Trávení
Trávicí soustava má mnoho podob. Existuje zásadní rozdíl mezi vnitřním a vnějším trávením. Vnější trávení se vyvinulo dříve v evoluční historii a většina hub na něj stále spoléhá. Při tomto procesu jsou enzymy vylučovány do prostředí obklopujícího organismus, kde rozkládají organický materiál, a část produktů difunduje zpět do organismu. Živočichové mají trubici (gastrointestinální trakt), ve které probíhá vnitřní trávení, které je efektivnější, protože lze zachytit více rozkládaných produktů a účinněji kontrolovat vnitřní chemické prostředí.
Některé organismy, včetně téměř všech pavouků, jednoduše vylučují biotoxiny a trávicí chemikálie (např. enzymy) do extracelulárního prostředí před pozřením následné „polévky“. U jiných může být trávení, jakmile se potenciální živiny nebo potrava dostanou dovnitř organismu, vedeno do měchýřku nebo váčkovité struktury, trubicí nebo několika specializovanými orgány, jejichž cílem je zefektivnit vstřebávání živin.
Sekreční systémy
Bakterie používají několik systémů k získávání živin z jiných organismů v prostředí.
Kanálový transportní systém
V kanálovém transportním systému tvoří několik proteinů souvislý kanál procházející vnitřní a vnější membránou bakterie. Jedná se o jednoduchý systém, který se skládá pouze ze tří proteinových podjednotek: ABC proteinu, membránového fúzního proteinu (MFP) a vnějšího membránového proteinu (OMP). Tento sekreční systém transportuje různé molekuly, od iontů, léčiv až po proteiny různých velikostí (20-900 kDa). Vylučované molekuly mají různou velikost, od malého peptidu kolicinu V z Escherichia coli (10 kDa) až po protein buněčné adheze LapA z Pseudomonas fluorescens o velikosti 900 kDa.
Molekulární stříkačka
Systém sekrece typu III znamená, že se používá molekulární stříkačka, kterou může bakterie (např. některé typy salmonel, Shigella, Yersinia) vstřikovat živiny do protistních buněk. Jeden takový mechanismus byl poprvé objeven u Y. pestis a ukázal, že toxiny mohou být vstřikovány přímo z cytoplazmy bakterie do cytoplazmy buněk jejího hostitele, místo aby byly jednoduše vylučovány do extracelulárního prostředí.
Konjugační mechanismus
Konjugační mechanismus některých bakterií (a bičíků archeí) je schopen přenášet DNA i proteiny. Byl objeven u bakterie Agrobacterium tumefaciens, která tento systém využívá k vnesení Ti plazmidu a proteinů do hostitele, u něhož se vyvíjí korunkový hálek (nádor). Prototypem systému je komplex VirB bakterie Agrobacterium tumefaciens.
Zajímavým případem jsou Rhizobia vázající dusík, u nichž se konjugační prvky přirozeně zapojují do mezikmenové konjugace. Takové prvky jako Agrobacterium Ti nebo Ri plazmidy obsahují prvky, které se mohou přenášet do rostlinných buněk. Přenesené geny vstupují do jádra rostlinné buňky a účinně přeměňují rostlinné buňky na továrny na výrobu opinů, které bakterie využívají jako zdroj uhlíku a energie. Infikované rostlinné buňky tvoří korunní hálky nebo kořenové nádory. Plasmidy Ti a Ri jsou tedy endosymbionty bakterií, které jsou zase endosymbionty (neboli parazity) infikované rostliny.
Plasmidy Ti a Ri jsou samy o sobě konjugativní. Přenos Ti a Ri mezi bakteriemi využívá nezávislý systém (tra neboli přenosový operon) na systému pro mezidruhový přenos (vir neboli virulenční operon). Takovým přenosem vznikají virulentní kmeny z dříve avirulentních agrobakterií.
Uvolňování vezikul vnější membrány
Kromě využití výše uvedených multiproteinových komplexů mají gramnegativní bakterie ještě další způsob uvolňování materiálu: tvorbu vezikul vnější membrány. Části vnější membrány se odštípnou a vytvoří kulovité struktury z lipidové dvojvrstvy uzavírající periplazmatické materiály. Bylo zjištěno, že vezikuly řady bakteriálních druhů obsahují faktory virulence, některé mají imunomodulační účinky a některé mohou přímo přilnout k hostitelským buňkám a intoxikovat je. Zatímco uvolňování vezikul bylo prokázáno jako obecná reakce na stresové podmínky, zdá se, že proces nakládání nákladových proteinů je selektivní.
Žaludeční dutina
Žaludeční dutina funguje jako žaludek při trávení i distribuci živin do všech částí těla. Mimobuněčné trávení probíhá v této centrální dutině, která je vystlána gastrodermis, vnitřní vrstvou epitelu. Tato dutina má pouze jeden otvor směrem ven, který funguje jako ústa i řitní otvor: odpadní a nestrávené látky jsou vylučovány ústy/řitním otvorem, což lze označit za neúplné střevo.
Rostlina, jako je mucholapka venušinská, která si dokáže vytvářet vlastní potravu pomocí fotosyntézy, nežere a netráví svou kořist za tradičním účelem získávání energie a uhlíku, ale doluje kořist především kvůli základním živinám (zejména dusíku a fosforu), kterých je v jejím bažinatém, kyselém prostředí nedostatek.
Fagozom
Fagozom je vakuola vytvořená kolem částice absorbované fagocytózou. Vakuola vzniká splynutím buněčné membrány kolem částice. Fagozom je buněčný prostor, ve kterém mohou být patogenní mikroorganismy usmrceny a stráveny. Phagosomes fuse with lysosomes in their maturation process, forming phagolysosomes. In humans, Entamoeba histolytica can phagocytose red blood cells.
Specialised organs and behaviours
To aid in the digestion of their food, animals evolved organs such as beaks, tongues, radulae, teeth, crops, gizzards, and others.
Beaks
Birds have bony beaks that are specialised according to the bird’s ecological niche. For example, macaws primarily eat seeds, nuts, and fruit, using their beaks to open even the toughest seed. First they scratch a thin line with the sharp point of the beak, then they shear the seed open with the sides of the beak.
The mouth of the squid is equipped with a sharp horny beak mainly made of cross-linked proteins. Slouží k usmrcení a roztrhání kořisti na zvládnutelné kousky. Zobák je velmi robustní, ale na rozdíl od zubů a čelistí mnoha jiných organismů, včetně mořských druhů, neobsahuje žádné minerály. Zobák je jedinou nestravitelnou částí chobotnice.
Jazyk
Jazyk je kosterní sval na dně úst většiny obratlovců, který manipuluje s potravou při žvýkání (žvýkání) a polykání (deglutace). Je citlivý a udržuje se vlhký díky slinám. Spodní strana jazyka je pokryta hladkou sliznicí. Jazyk má také hmatový smysl pro vyhledávání a umístění částic potravy, které vyžadují další žvýkání. Jazyk je využíván ke svinování částic potravy do bolusu před jejich transportem do jícnu prostřednictvím peristaltiky.
Podjazyková oblast pod přední stranou jazyka je místem, kde je ústní sliznice velmi tenká a podložená pletencem žil. Jedná se o ideální místo pro zavádění některých léků do organismu. Sublingvální cesta využívá vysoce cévní kvality ústní dutiny a umožňuje rychlou aplikaci léků do kardiovaskulárního systému, čímž se obchází gastrointestinální trakt.
Zuby
Zuby (v jednotném čísle zub) jsou malé bělavé struktury nacházející se v čelistech (nebo ústech) mnoha obratlovců, které slouží k trhání, škrábání, dojení a žvýkání potravy. Zuby nejsou tvořeny kostí, ale tkáněmi různé hustoty a tvrdosti, jako je sklovina, dentin a cement. Lidské zuby mají krevní a nervové zásobení, které umožňuje propriocepci. Jedná se o schopnost vnímání při žvýkání, například pokud bychom se zakousli do něčeho, co je pro naše zuby příliš tvrdé, jako je odštípnutý talíř smíchaný s jídlem, naše zuby vyšlou zprávu do mozku a my si uvědomíme, že to nelze rozkousat, a přestaneme se o to pokoušet.
Tvary, velikosti a počet druhů zubů zvířat souvisí s jejich stravou. Například býložravci mají řadu stoliček, které slouží k drcení obtížně stravitelné rostlinné hmoty. Masožravci mají špičáky, které slouží k usmrcování a trhání masa.
Crop
Crop neboli krupa je tenkostěnná rozšířená část trávicího traktu, která slouží k ukládání potravy před trávením. U některých ptáků se jedná o rozšířený svalnatý vak v blízkosti jícnu nebo hrdla. U dospělých holubů a holubic může krupa produkovat krupové mléko, kterým se krmí nově vylíhlí ptáci.
U některých druhů hmyzu může být krupa nebo rozšířený jícen.
Abomasum
U býložravců se vyvinulo slepé střevo (v případě přežvýkavců abomasum). Přežvýkavci mají předžaludek se čtyřmi komorami. Jsou to bachor, retikulum, omasum a abomasum. V prvních dvou komorách, bachoru a retikulu, se potrava mísí se slinami a rozděluje se na vrstvy pevného a tekutého materiálu. Pevné látky se shlukují a vytvářejí žvýkací hmotu (bolus). Žvýkačka je poté regurgitována, pomalu žvýkána, aby se zcela promísila se slinami a došlo k rozpadu velikosti částic.
Vláknina, zejména celulóza a hemicelulóza, je v těchto komorách (retikulu a bachoru) rozkládána především mikroby na těkavé mastné kyseliny, kyselinu octovou, propionovou a máselnou: (bakterie, prvoci a houby). V omasum se do krevního oběhu vstřebává voda a mnoho anorganických minerálních prvků.
Abomasum je čtvrtou a poslední komorou žaludku přežvýkavců. Je blízkým ekvivalentem monogastrického žaludku (např. u lidí nebo prasat) a trávenina se zde zpracovává v podstatě stejným způsobem. Slouží především jako místo pro kyselou hydrolýzu mikrobiálních a dietních bílkovin a připravuje tyto zdroje bílkovin pro další trávení a vstřebávání v tenkém střevě. Digesta se nakonec přesouvá do tenkého střeva, kde dochází k trávení a vstřebávání živin. Mikroby produkované v retikulo-rumenu jsou rovněž tráveny v tenkém střevě.
Specializované chování
Regurgitace byla zmíněna výše u abomasa a plodnic, s odkazem na obilné mléko, sekret z výstelky obilek holubů a holubic, kterým rodiče regurgitací krmí svá mláďata.
Mnozí žraloci mají schopnost obrátit žaludek naruby a vyvrátit jej z tlamy, aby se zbavili nežádoucího obsahu (možná se vyvinulo jako způsob, jak snížit expozici toxinům).
Jiní živočichové, například králíci a hlodavci, praktikují koprofagické chování – jedí specializované výkaly, aby znovu strávili potravu, zejména v případě objemných krmiv. Kapybary, králíci, křečci a další příbuzné druhy nemají složitý trávicí systém jako například přežvýkavci. Místo toho získávají z trávy více živin tím, že potrava prochází střevem podruhé. Měkké výkaly částečně strávené potravy jsou vylučovány a zpravidla okamžitě spotřebovány. Produkují také normální trus, který se nekonzumuje.
Mladí sloni, pandy, koaly a hroši konzumují trus své matky, pravděpodobně proto, aby získali bakterie potřebné ke správnému trávení vegetace. Když se narodí, jejich střeva tyto bakterie neobsahují (jsou zcela sterilní). Bez nich by z mnoha rostlinných složek nedokázaly získat žádnou výživnou hodnotu.
U žížal
Trávicí soustava žížaly se skládá z úst, hltanu, jícnu, plodnice, žaludku a střeva. Ústa jsou obklopena silnými rty, které fungují jako ruka a uchopují kousky odumřelé trávy, listí a plevele, přičemž kousky půdy pomáhají žvýkat. Rty rozmělňují potravu na menší kousky. V hltanu je potrava pro snadnější průchod mazána hlenovým sekretem. V jícnu se přidává uhličitan vápenatý k neutralizaci kyselin vznikajících při rozkladu potravinových látek. K dočasnému uskladnění dochází v plodnici, kde se mísí potrava a uhličitan vápenatý. Silné svaly žaludku hmotu potravy a nečistot rozmělní a promíchají. Po dokončení mísení přidávají žlázy ve stěnách žaludku do husté hmoty enzymy, které pomáhají chemicky rozkládat organické látky. Peristaltikou se směs dostává do střeva, kde přátelské bakterie pokračují v chemickém rozkladu. Tím se uvolňují sacharidy, bílkoviny, tuky a různé vitaminy a minerály, které se vstřebávají do těla.