Emésztés
Az emésztőrendszer sokféle formában működik. Alapvető különbség van a belső és a külső emésztés között. A külső emésztés az evolúció történetében korábban alakult ki, és a legtöbb gomba még mindig erre támaszkodik. Ebben a folyamatban enzimek választódnak ki a szervezetet körülvevő környezetbe, ahol lebontanak egy szerves anyagot, és a termékek egy része visszaszivárog a szervezetbe. Az állatoknak van egy csőjük (gyomor-bélrendszerük), amelyben a belső emésztés zajlik, ami hatékonyabb, mert a lebontott termékekből többet tudnak felfogni, és a belső kémiai környezetet hatékonyabban tudják szabályozni.
Egyes élőlények, köztük szinte minden pók, egyszerűen kiválasztják a biotoxinokat és az emésztést elősegítő vegyi anyagokat (pl. enzimeket) a sejteken kívüli környezetbe, mielőtt lenyelnék a keletkező “levest”. Másoknál, miután a potenciális tápanyag vagy táplálék a szervezet belsejébe került, az emésztés történhet egy hólyag vagy egy zsákszerű struktúra, egy csövön keresztül, vagy több, a tápanyagok hatékonyabb felszívódását célzó speciális szerven keresztül.
Szekrétumrendszerek
A baktériumok több rendszert is használnak arra, hogy tápanyagokat szerezzenek a környezetükben lévő más szervezetektől.
Kanalas transzportrendszer
A csatornás transzportrendszerben több fehérje alkot egy összefüggő, a baktérium belső és külső membránján áthaladó csatornát. Ez egy egyszerű rendszer, amely mindössze három fehérje alegységből áll: az ABC fehérjéből, a membránfúziós fehérjéből (MFP) és a külső membrán fehérjéből (OMP). Ez a szekréciós rendszer különböző molekulákat szállít, az ionoktól kezdve a gyógyszereken át a különböző méretű (20-900 kDa) fehérjékig. A szekretált molekulák mérete a kis Escherichia coli peptidtől, a colicin V-től (10 kDa) a Pseudomonas fluorescens sejtadhéziós fehérjéig (LapA, 900 kDa) eltérő.
Molekuláris fecskendő
A III. típusú szekréciós rendszer azt jelenti, hogy egy molekuláris fecskendő segítségével egy baktérium (pl. bizonyos Salmonella, Shigella, Yersinia típusok) tápanyagot juttathat a protista sejtekbe. Az egyik ilyen mechanizmust először az Y. pestisben fedezték fel, és kimutatták, hogy a toxinok közvetlenül a baktérium citoplazmájából injektálhatók a gazdasejtek citoplazmájába, ahelyett, hogy egyszerűen az extracelluláris közegbe szekretálódnának.
Konjugációs gépezet
A konjugációs gépezet egyes baktériumok (és az archeális flagellák) DNS és fehérjék szállítására egyaránt képes. Ezt fedezték fel az Agrobacterium tumefaciensben, amely ezt a rendszert használja a Ti plazmid és a fehérjék bejuttatására a gazdaszervezetbe, amelyből a koronagólya (tumor) fejlődik ki. Az Agrobacterium tumefaciens VirB komplexe a prototipikus rendszer.
A nitrogénkötő Rhizobiumok érdekes esetet jelentenek, ahol a konjugatív elemek természetes módon vesznek részt a királyságok közötti konjugációban. Az olyan elemek, mint az Agrobacterium Ti vagy Ri plazmidjai olyan elemeket tartalmaznak, amelyek képesek átkerülni a növényi sejtekbe. Az átvitt gének bejutnak a növényi sejtmagba, és hatékonyan átalakítják a növényi sejteket az opinok előállítására szolgáló gyárakká, amelyeket a baktériumok szén- és energiaforrásként használnak fel. A fertőzött növényi sejtek korona- vagy gyökértumorokat képeznek. A Ti és Ri plazmidok tehát a baktériumok endoszimbiontjai, amelyek viszont a fertőzött növény endoszimbiontjai (vagy parazitái).
A Ti és Ri plazmidok maguk is konjugatívak. A baktériumok közötti Ti és Ri átvitel a baktériumok közötti átvitelre szolgáló rendszertől (a tra vagy transzfer operontól) független rendszert használ (a vir vagy virulencia operontól). Az ilyen transzfer a korábban avirulens agrobaktériumokból virulens törzseket hoz létre.
A külső membrán vezikulák felszabadítása
A fent felsorolt multiprotein komplexek használatán kívül a Gram-negatív baktériumok rendelkeznek egy másik módszerrel is az anyagfelszabadításra: a külső membrán vezikulák képződésével. A külső membrán egyes részei lecsípődnek, gömb alakú struktúrákat alkotva, amelyek a periplazmás anyagokat magába záró lipid kettősrétegből állnak. Számos baktériumfajból származó vezikulákról kiderült, hogy virulenciafaktorokat tartalmaznak, némelyik immunmoduláló hatású, némelyik pedig közvetlenül a gazdasejtekhez tapad és megmérgezi azokat. Míg a vezikulák felszabadulását a stresszkörülményekre adott általános válaszként mutatták ki, a rakományfehérjék betöltésének folyamata szelektívnek tűnik.
Gasztrovaszkuláris üreg
A gasztrovaszkuláris üreg az emésztésben és a tápanyagok test minden részébe történő elosztásában egyaránt gyomorként működik. Az extracelluláris emésztés ebben a központi üregben zajlik, amelyet a gasztrodermisz, a hám belső rétege bélel. Ennek az üregnek csak egy nyílása van kifelé, amely szájként és végbélnyílásként is funkcionál: a hulladék és az emésztetlen anyag a szájon/ végbélnyíláson keresztül ürül ki, ami hiányos bélként írható le.
Egy olyan növény, mint a Vénuszlégycsapda, amely fotoszintézis útján képes saját táplálékát előállítani, nem a hagyományos energia- és széngyűjtési céllal eszi és emészti meg zsákmányát, hanem elsősorban a mocsaras, savas élőhelyén hiánycikknek számító alapvető tápanyagok (különösen a nitrogén és a foszfor) miatt aknázza ki a zsákmányt.
Fagoszóma
A fagoszóma a fagocitózis által felszívott részecske körül kialakult vákuum. A vakuólum a sejtmembránnak a részecske körüli összeolvadásával jön létre. A fagoszóma egy olyan sejtkompartment, amelyben a patogén mikroorganizmusok elpusztíthatók és megemészthetők. 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. Ezt használják a zsákmány megölésére és kezelhető darabokra tépésére. A csőr nagyon robusztus, de nem tartalmaz ásványi anyagokat, ellentétben sok más élőlény, köztük tengeri fajok fogaival és állkapcsával. A csőr a tintahalak egyetlen emészthetetlen része.
Nyelv
A nyelv a legtöbb gerinces állat szájpadlásán található vázizom, amely a táplálékot a rágáshoz (rágás) és a nyeléshez (nyelés) manipulálja. Érzékeny és nyál tartja nedvesen. A nyelv alját sima nyálkahártya borítja. A nyelvnek tapintóérzéke is van a további rágást igénylő táplálékrészecskék felkutatására és pozicionálására. A nyelvet arra használják, hogy a táplálékrészecskéket bólusba görgessék, mielőtt perisztaltika révén a nyelőcsőben lefelé szállítják őket.
A nyelv alatti régió a nyelv elülső része alatt olyan hely, ahol a szájnyálkahártya nagyon vékony, és vénák plexusa húzódik alatta. Ez ideális hely bizonyos gyógyszerek bejuttatására a szervezetbe. A szublingvális út kihasználja a szájüreg erősen vaszkuláris tulajdonságát, és lehetővé teszi a gyógyszerek gyors bejuttatását a szív- és érrendszerbe, megkerülve a gyomor-bél traktust.
Fogak
A fogak (egyes számban fog) sok gerinces állat állkapcsában (vagy szájában) található kis fehéres szerkezetek, amelyeket a táplálék tépésére, kaparására, fejésére és rágására használnak. A fogak nem csontból, hanem különböző sűrűségű és keménységű szövetekből, például zománcból, dentinből és cementből állnak. Az emberi fogak vér- és idegellátással rendelkeznek, ami lehetővé teszi a propriocepciót. Ez a rágás közbeni érzékelés képessége, például ha valami olyan dologba harapnánk bele, ami túl kemény a fogaink számára, például egy étellel kevert, letört tányérba, a fogaink üzenetet küldenek az agyunknak, és rájövünk, hogy azt nem lehet megrágni, ezért abbahagyjuk a próbálkozást.
Az állatok fogainak formája, mérete és típusainak száma összefügg a táplálkozásukkal. A növényevőknek például számos őrlőfoguk van, amelyeket a nehezen emészthető növényi anyagok őrlésére használnak. A húsevőknek szemfogaik vannak, amelyeket a hús megölésére és széttépésére használnak.
Korpa
A korpa vagy kropa a tápcsatorna vékony falú, kitágult része, amelyet az emésztés előtti táplálék tárolására használnak. Egyes madaraknál ez egy kitágult, izmos tasak a nyelőcső vagy a torok közelében. A kifejlett galamboknál és galamboknál a krúp termelhet krúptejet az újonnan kikelt madarak táplálására.
Egyes rovaroknál előfordulhat krúp vagy megnagyobbodott nyelőcső.
Abomasum
A növényevőknél kialakult a cecum (vagy kérődzők esetében az abomasum). A kérődzőknek négy kamrával rendelkező előgyomruk van. Ezek a bendő, a retikulum, az omasum és az abomasum. Az első két kamrában, a bendőben és a retikulumban a táplálék nyállal keveredik, és szilárd és folyékony anyagrétegekre válik szét. A szilárd anyagok összecsomósodnak, és a bélsarat (vagy bólust) alkotják. A bendő ezután visszaöklendezésre kerül, lassan megrágva, hogy teljesen összekeveredjen a nyállal és lebomoljon a részecskeméret.
A rostokat, különösen a cellulózt és a félcellulózt, elsősorban ezekben a kamrákban (a retikulo-rumen) bontják le a mikrobák az illékony zsírsavakra, ecetsavra, propionsavra és vajsavra: (baktériumok, protozoonok és gombák). Az omasumban a víz és számos szervetlen ásványi elem felszívódik a véráramba.
A hasnyálmirigy a kérődzők negyedik és egyben utolsó gyomortartománya. Ez a monogasztrikus gyomor (pl. az ember vagy a sertés gyomrának) közeli megfelelője, és az emésztőnedvek feldolgozása nagyjából ugyanúgy történik itt. Elsősorban a mikrobiális és táplálékfehérjék savas hidrolízisének helyszíne, előkészítve ezeket a fehérjeforrásokat a vékonybélben történő további emésztésre és felszívódásra. A digesta végül a vékonybélbe kerül, ahol a tápanyagok emésztése és felszívódása történik. A retikulumban termelődő mikrobák szintén a vékonybélben emésztődnek meg.
Speciális viselkedési módok
A felböfögést már említettük fentebb a bendő és a termés alatt, a termőtejre utalva, amely a galambok és galambok termőbélnyálkahártyájának váladéka, amellyel a szülők a kölykeiket táplálják felöklendezéssel.
Néhány cápa rendelkezik azzal a képességgel, hogy kifordítja a gyomrát, és kifordítja a szájából, hogy megszabaduljon a nem kívánt tartalomtól (talán a toxinoknak való kitettség csökkentésére fejlesztették ki).
Más állatok, például a nyulak és a rágcsálók koprofágiás viselkedést gyakorolnak – speciális ürüléket esznek a táplálék újraemésztése érdekében, különösen a nyers takarmányok esetében. A vízidisznók, nyulak, hörcsögök és más rokon fajok nem rendelkeznek olyan összetett emésztőrendszerrel, mint például a kérődzők. Ehelyett több tápanyagot vonnak ki a fűből azáltal, hogy a táplálékot másodszor is átengedik a bélrendszerükön. A részben megemésztett táplálékból álló puha ürülékszemcséket ürítenek, amelyeket általában azonnal elfogyasztanak. Normál ürüléket is termelnek, amelyet nem esznek meg.
A fiatal elefántok, pandák, koalák és vízilovak az anyjuk ürülékét eszik, valószínűleg azért, hogy hozzájussanak a növényzet megfelelő megemésztéséhez szükséges baktériumokhoz. Amikor megszületnek, bélrendszerük nem tartalmazza ezeket a baktériumokat (teljesen steril). Nélkülük számos növényi összetevőből nem tudnának tápértéket nyerni.
A földigilisztákban
A földigiliszta emésztőrendszere szájból, garatból, nyelőcsőből, termésből, zúzógyomorból és bélből áll. A szájat erős ajkak veszik körül, amelyek kézként működnek, hogy megragadják az elhalt fű, levelek és gyomok darabjait, a rágást pedig talajdarabok segítik. Az ajkak a táplálékot kisebb darabokra bontják. A garatban a táplálékot nyálkaváladékkal kenik meg a könnyebb áthaladás érdekében. A nyelőcső kalcium-karbonátot ad hozzá, hogy semlegesítse a táplálékanyag bomlása során keletkező savakat. Az átmeneti tárolás a termésben történik, ahol a táplálék és a kalcium-karbonát összekeveredik. A nyelőcső erőteljes izmai felpörgetik és összekeverik a táplálék és a szennyeződések tömegét. Amikor a keverés befejeződött, a köldök falában lévő mirigyek enzimeket adnak a sűrű péphez, ami segít a szerves anyagok kémiai lebontásában. A perisztaltika segítségével a keverék a bélbe kerül, ahol a barátságos baktériumok folytatják a kémiai lebontást. Ezáltal szénhidrátok, fehérjék, zsírok, valamint különböző vitaminok és ásványi anyagok szabadulnak fel, amelyek felszívódnak a szervezetben.