Matsmältning
Förmningsorganen har många olika former. Det finns en grundläggande skillnad mellan inre och yttre matsmältning. Den yttre matsmältningen utvecklades tidigare i evolutionens historia, och de flesta svampar är fortfarande beroende av den. I denna process utsöndras enzymer i miljön runt organismen, där de bryter ner ett organiskt material, och en del av produkterna diffunderar tillbaka till organismen. Djur har ett rör (mag-tarmkanalen) där den inre matsmältningen sker, vilket är effektivare eftersom mer av de nedbrutna produkterna kan fångas upp och den inre kemiska miljön kan kontrolleras mer effektivt.
Vissa organismer, däribland nästan alla spindlar, utsöndrar helt enkelt biotoxiner och matsmältningskemikalier (t.ex. enzymer) i den extracellulära miljön innan de intar den resulterande ”soppan”. Hos andra kan matsmältningen, när potentiella näringsämnen eller mat väl är inne i organismen, ledas till en vesikel eller en säckliknande struktur, genom ett rör eller genom flera specialiserade organ som syftar till att göra absorptionen av näringsämnen effektivare.
Sekretionssystem
Bakterier använder sig av flera system för att få näringsämnen från andra organismer i miljöerna.
Kanaltransportsystem
I ett kanaltransportsystem bildar flera proteiner en sammanhängande kanal som korsar bakteriens inre och yttre membran. Det är ett enkelt system som endast består av tre proteinunderenheter: ABC-protein, membranfusionsprotein (MFP) och yttre membranprotein (OMP). Detta sekretionssystem transporterar olika molekyler, från joner, läkemedel till proteiner av olika storlek (20-900 kDa). De molekyler som utsöndras varierar i storlek från den lilla Escherichia coli-peptiden colicin V, (10 kDa) till Pseudomonas fluorescens celladhesionsprotein LapA på 900 kDa.
Molekylär spruta
Ett sekretionssystem av typ III innebär att man använder sig av en molekylär spruta genom vilken en bakterie (t.ex. vissa typer av Salmonella, Shigella, Yersinia) kan injicera näring i protistceller. En sådan mekanism upptäcktes först i Y. pestis och visade att toxiner kunde injiceras direkt från bakteriens cytoplasma till cytoplasman i värdcellerna i stället för att helt enkelt utsöndras i det extracellulära mediet.
Konjugationsmaskineri
Konjugationsmaskineriet hos vissa bakterier (och arkealiska flagellas) kan transportera både DNA och proteiner. Det upptäcktes i Agrobacterium tumefaciens, som använder detta system för att föra in Ti-plasmid och proteiner i värden, som utvecklar krongallen (tumören). VirB-komplexet i Agrobacterium tumefaciens är det prototypiska systemet.
De kvävefixerande rhizobierna är ett intressant fall där konjugativa element naturligt deltar i konjugation mellan olika riken. Sådana element som Agrobacteriums Ti eller Ri plasmider innehåller element som kan överföras till växtceller. Överförda gener går in i växtcellens kärna och omvandlar effektivt växtcellerna till fabriker för produktion av opiner, som bakterierna använder som kol- och energikällor. Infekterade växtceller bildar krongall eller rotstumörer. Ti och Ri plasmiderna är alltså endosymbionter hos bakterierna, som i sin tur är endosymbionter (eller parasiter) hos den infekterade växten.
Ti och Ri plasmiderna är i sig konjugativa. För överföring av Ti och Ri mellan bakterier används ett system som är oberoende (tra-operonet eller överföringsoperonet) av det system som används för överföring mellan olika riken (vir-operonet eller virulensoperonet). En sådan överföring skapar virulenta stammar från tidigare avirulenta agrobakterier.
Framställning av vesiklar från yttre membran
Förutom användningen av de multiproteinkomplex som anges ovan, har gramnegativa bakterier en annan metod för att frigöra material: bildandet av vesiklar från yttre membran. Delar av det yttre membranet klämmer av och bildar sfäriska strukturer som består av ett lipiddubbelskikt som omsluter periplasmatiska material. Vesiklar från ett antal bakteriearter har visat sig innehålla virulensfaktorer, vissa har immunmodulerande effekter och vissa kan direkt fästa vid och förgifta värdceller. Det har visat sig att frisättning av vesiklar är ett allmänt svar på stressförhållanden, men processen för lastning av lastproteiner verkar vara selektiv.
Gastrovaskulära kaviteten
Den gastrovaskulära kaviteten fungerar som en magsäck både vid matsmältningen och fördelningen av näring till alla delar av kroppen. Den extracellulära matsmältningen sker i detta centrala hålrum, som är fodrat med gastrodermis, det inre lagret av epitel. Detta hålrum har endast en öppning mot utsidan som fungerar som både mun och anus: avfall och osmält material utsöndras genom munnen/anus, vilket kan beskrivas som en ofullständig tarm.
I en växt som Venusflugan som kan skapa sin egen föda genom fotosyntes äter och smälter den inte sitt byte för de traditionella syftena att skörda energi och kol, utan utvinner bytet i första hand för att få tag på viktiga näringsämnen (särskilt kväve och fosfor) som är en bristvara i dess sumpiga, sura livsmiljö.
Fagosom
En fagosom är en vakuol som bildas kring en partikel som absorberas genom fagocytos. Vakuolen bildas genom att cellmembranet smälter samman runt partikeln. En fagosom är en cellulär avdelning där patogena mikroorganismer kan dödas och smälta. 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. Den används för att döda och slita bytet i hanterbara bitar. Näbben är mycket robust, men innehåller inga mineraler, till skillnad från tänderna och käkarna hos många andra organismer, inklusive marina arter. Näbben är den enda osmältbara delen av bläckfisken.
Tungan
Tungan är en skelettmuskel på botten av munnen hos de flesta ryggradsdjur, som manipulerar maten för tuggning (mastication) och sväljning (deglutition). Den är känslig och hålls fuktig av saliv. Tungans undersida är täckt av en slät slemhinna. Tungan har också ett känselsinne för att lokalisera och placera matpartiklar som kräver ytterligare tuggning. Tungan används för att rulla matpartiklar till en bolus innan de transporteras ner i matstrupen genom peristaltik.
Den sublinguala regionen under tungans framsida är en plats där munslemhinnan är mycket tunn och underlagras av ett plexus av vener. Detta är en idealisk plats för att introducera vissa läkemedel i kroppen. Den sublinguala vägen drar nytta av munhålans mycket vaskulära kvalitet och gör det möjligt att snabbt föra in läkemedel i det kardiovaskulära systemet, utan att gå förbi mag-tarmkanalen.
Tänder
Tänder (singular tand) är små vitaktiga strukturer som finns i käkarna (eller munnen) hos många ryggradsdjur och som används för att riva, skrapa, mjölka och tugga mat. Tänder består inte av ben, utan snarare av vävnader av varierande densitet och hårdhet, såsom emalj, dentin och cementum. Människans tänder har en blod- och nervförsörjning som möjliggör proprioception. Om vi till exempel skulle bita i något som är för hårt för våra tänder, t.ex. en sönderslagen tallrik blandad med mat, skickar tänderna ett meddelande till hjärnan och vi inser att det inte går att tugga, så vi slutar att försöka.
Den form, den storlek och det antal olika typer av djurtänder som finns hos djuren hänger samman med deras diet. Till exempel har växtätare ett antal kindtänder som används för att mala växtmaterial som är svårt att smälta. Köttätare har hörntänder som används för att döda och slita kött.
Krop
En krop, eller croup, är en tunnväggig expanderad del av matsmältningskanalen som används för förvaring av mat före matsmältningen. Hos vissa fåglar är det en expanderad, muskulös påse nära matstrupen eller halsen. Hos vuxna duvor och duvor kan kråset producera kråsmjölk för att mata nykläckta fåglar.
Vissa insekter kan ha ett kråset eller en förstorad matstrupe.
Abomasum
Herbivorer har utvecklat cecums (eller en bukspalt när det gäller idisslare). Idisslare har en frammage med fyra kamrar. Dessa är vommen, retikulum, omasum och bukspalt. I de två första kamrarna, vommen och retikulum, blandas maten med saliv och delas upp i lager av fast och flytande material. Fasta ämnen klumpar ihop sig och bildar kudden (eller bolus). Den återges sedan, tuggas långsamt för att blandas fullständigt med saliv och för att bryta ner partikelstorleken.
Fibrer, särskilt cellulosa och hemicellulosa, bryts i första hand ner till flyktiga fettsyror, ättiksyra, propionsyra och smörsyra i dessa kamrar (retikulo-rumen) av mikrober: (bakterier, protozoer och svampar). I omasum absorberas vatten och många av de oorganiska mineralämnena till blodet.
Matmagen är det fjärde och sista magsäcken hos idisslare. Det är en nära motsvarighet till en monogastrisk mage (t.ex. hos människor eller grisar), och digesta bearbetas här på ungefär samma sätt. Den fungerar främst som en plats för syrahydrolys av mikrobiellt protein och dietprotein, vilket förbereder dessa proteinkällor för ytterligare matsmältning och absorption i tunntarmen. Digesta flyttas slutligen in i tunntarmen, där matsmältningen och absorptionen av näringsämnen sker. Mikrober som produceras i reticulo-rumen smälts också i tunntarmen.
Specialiserade beteenden
Regurgitering har nämnts ovan under bukspott och krås, Det är ett sekret från kråkfodret hos duvor och duvor som föräldrarna matar sina ungar med genom att kräkas upp.
Många hajar har förmågan att vända ut och in på magen och vända den ut ur munnen för att bli av med oönskat innehåll (kanske utvecklat som ett sätt att minska exponeringen för gifter).
Andra djur, t.ex. kaniner och gnagare, praktiserar beteenden som innebär koprofagi – att de äter specialiserade avföringsprodukter för att kunna återförda maten, särskilt när det gäller grovfoder. Capybara, kaniner, hamstrar och andra besläktade arter har inte ett komplext matsmältningssystem som till exempel idisslare. I stället utvinner de mer näring ur gräset genom att ge maten en andra passage genom tarmen. Mjuka avföringspellets av delvis smält mat utsöndras och konsumeras i allmänhet omedelbart. De producerar också vanlig avföring som inte äts.
Unga elefanter, pandor, koalor och flodhästar äter sin mammas avföring, troligen för att få de bakterier som krävs för att smälta växtlighet ordentligt. När de föds innehåller deras tarmar inte dessa bakterier (de är helt sterila). Utan dem skulle de inte kunna få ut något näringsvärde från många växtdelar.
I daggmaskar
En daggmasks matsmältningssystem består av en mun, svalg, matstrupe, crop, magsäck och tarm. Munnen är omgiven av starka läppar som fungerar som en hand för att ta tag i bitar av dött gräs, löv och ogräs, med bitar av jord som hjälp för att tugga. Läpparna bryter ner maten i mindre bitar. I svalget smörjs maten av slemsekret för att underlätta passagen. I matstrupen tillsätts kalciumkarbonat för att neutralisera de syror som bildas vid nedbrytningen av födan. Tillfällig lagring sker i grödan där mat och kalciumkarbonat blandas. De kraftiga musklerna i magsäcken skakar och blandar massan av föda och smuts. När kärlet är färdigt tillsätter körtlarna i kråsens väggar enzymer till den tjocka massan, vilket hjälper till att kemiskt bryta ner det organiska materialet. Genom peristaltik skickas blandningen till tarmen där vänliga bakterier fortsätter den kemiska nedbrytningen. Detta frigör kolhydrater, protein, fett och olika vitaminer och mineraler som kan tas upp i kroppen.