واحدهای ساختمانی بدن موجودات زنده

علوم برای نوآموزان

زندگی بر روی کره‌ی زمین موج می‌زند. درخت‌ها، پرندگان، موجودات دریایی و دیگر موجودات زنده را در هر جایی که بنگریم مشاهده می‌نماییم. کوچکی برخی از آن‌ها آن قدر است که اصلاً با چشم غیرمسلح دیده نمی‌شوند. آن چه که مسلم است این است که تمام موجودت زنده دارای بزرگی، شکل و روش زندگی ویژه‌ای هستند. تمام موجودات زنده دارای نقاط اشتراک فراوانی با هم هستند هرچند ما شاهد انواع مختلفی از حیات در کره‌ی ارض هستیم. به ویژه اندام‌های همه‌ی آن‌ها از واحدهای مشابه ساختمانی تشکیل شده است که نام یاخته یا سلول به آن‌ها داده شده است. در حقیقت یاخته عبارت است از کوچک‌ترین واحد ساختمانی اندام‌های موجود زنده.
در واقع تا کمی بیش از سه سده قبل کسی مطلع نبود که اندام‌های موجودات زنده از یاخته تشکیل شده است، زیرا بیش‌تر یاخته‌ها آن قدر کوچک‌اند که با چشمان غیرمسلح قابل رؤیت نیستند. یک یاخته‌ی معمولیِ نوعی دارای قطری تنها در حدود دو صدم میلی‌متر است. اگر سی و پنج تا از این نوع یاخته را کنار هم بگذاریم تازه تقریباً به اندازه‌ی سطح نقطه‌ی پایان این جمله خواهد شد. به همین خاطر، یاخته‌ها را عموماً در زیر میکروسکوپ مشاهده می‌کنند.
آنتوان فون لوفن هوک در اواخر دهه‌ی هزار و شش‌صد میلادی اقدام به ساخت نخستین میکروسکوپ قابل توجهِ قوی جهان نمود. بزرگ‌نمایی این میکروسکوپ سی‌صد بود (یعنی اشیاء را سی‌صد بار بزرگ‌تر نشان می‌داد. او به یاری این وسیله به نظاره‌ی اشیاء و موجودات کوچک دنیای پیرامونش نشست و از این راه موفق به کشف‌های اعجاب‌آوری شد. او با مشاهده به درون یک قطره باران در زیر میکروسکوپ‌اش متوجه شد که موجودات بسیار ریزی در قطره‌ی آب به شنا مشغول هستند. هنگامی که قطره‌ای از خون را در زیر میکروسکوپ تحت مشاهده قرار داد متوجه شد که در درون آن تعداد بسیار زیادی اشیاء لکه مانند به شکل نعبکی وجود دارد. و وقتی تکه‌ای پوست را در زیر میکروسکوپ قرار داد آن را شبیه جاده‌ای دید که به نظر می‌رسید با آجرهایی سنگ‌فرش شده بود. لوفن هوک در حالی که هنوز شناخت کاملی نسبت به چیزهایی که مشاهده می‌کرد نداشت، درواقع نخستین فردی بود که قادر شده بود یاخته‌ها را به گونه‌ای مجزا و قابل تشخیص، نظاره کند.
همین مشاهدات لوفن هوک بود که باعث شد دانشمندان دریابند که ساختمان اندام‌های بدن موجودات زنده از واحدهای ساختاری به نام سلول یا یاخته تشکیل شده است. ساده‌ترین موجودات زنده دارای ساختمان بدنی متشکل از تنها یک یاخته‌ی منفرد هستند و از این رو تک‌یاخته‌ای نامیده می‌شوند. میکروب، نامی است که به این گونه جان‌داران بسیار ریز داده شد. آن‌ها تقریباً در همه جا از جمله در هوا، در آب چشمه یا در عمق دریا یا در خاک قابل مشاهده‌اند. انواعی از آن‌ها حتی در یخچال‌های قطبی یا در دل صحراهای سوزان استوایی زندگی می‌کنند. حتی در بین موها، در سطح پوست، و در داخل بدن بشر نیز گروه‌های از تک‌یاخته‌ای‌های زنده وجود دارند. شاید تعجب‌آور باشد که گفته شود که گاهی یک موجود تک‌یاخته‌ای قادر به انجام کارهایی است که بدن آدمی قادر به انجام آن‌ها نیست؛ زیرا می‌تواند غذا بسازد و یا این که خوراک خود را شکار کند، و اقدام به دفع مواد زاید از بدنش نماید، و رشد نماید، و نیز به عکس العمل در برابر تغییرات و کنش‌های محیطی بپردازد. موجود تک‌یاخته‌ای قادر به تکثیر شدن است، در ابتدا این تک‌یاخته، دو نیم می‌شود و به دو تک‌یاخته‌ای تبدیل می‌شود، و این روند به طور تصاعدی می‌تواند ادامه یابد.
علت بروز بسیاری از تغییرات در دنیا، موجودات زنده‌ی تک‌یاخته‌ای هستند. میکروب‌هایی وجود دارند که در سطح زمین زندگی می‌کنند و به محض این که گیاهان یا جانوران می‌میرند مواد بدن آن‌ها را مصرف و تجزیه کرده به خاک تبدیل می‌کنند. در هوا نیز میکروب‌هایی زندگی می‌کنند که می‌توانند روی غذاها بنشینند و باعث تغییر رنگ و فساد آن‌ها شوند. در سطح بدن آدمی نیز میکروب‌های در حال حیاتی وجود دارند که باعث ایجاد بریدگی‌هایی در پوست بدن می‌شوند. با این عمل، محل زخم ملتهب و عفونی می‌شود. درست است که میکروب‌ها عمدتاً تک‌یاخته‌ای هستند اما ساختمان بدن بیش‌تر موجودات زنده‌ای که در اطرافمان قابل مشاهده‌اند از یاخته‌های فراوانی شکل گرفته است. وجود میلیون‌ها یاخته، شکل دهنده‌ی گیاهان و جانوران کوچک هستند. بدن بشر نیز از جمع صدها میلیارد یاخته تشکیل شدهاست. تعداد یاخته‌ها در موجودات زنده‌ی بزرگ‌تری هم‌چون فیل یا درختان تنومند قدیمی بیش‌تر است.
یاخته‌ها در ساختار بدن یک گیاه یا جانور و نیز بین تمام انواع موجودات زنده یکسان نیست، بلکه دارای انواع گوناگونی است. وظیفه‌ی کاری هر نوع یاخته مشخص و از دیگر یاخته‌ها متمایز است. مثلاً موجودات زنده دارای نوع خاصی از یاخته‌ها هستند که نقش حفاظتی را برای آن‌ها ایفا می‌کنند. مثلاً در سطح خارجی برگ‌ها یاخته‌ای به نام یاخته‌ی بشره‌ی برگ یافت می‌شود که نوعی یاخته‌ی حفاظتی محسوب می‌شود.
این یاخته‌های بشره‌ی برگ، به گونه‌ای تنگاتنگ در کنار یک‌دیگر قرار می‌گیرند. سطح این یاخته‌ها از پوششی شبیه موم که در برابر نفوذ آب مقاوم است پوشیده شده است که از خشک شدن برگ‌ها ممانعت به عمل می‌آورد. نقش دیگری که یاخته‌های بشره‌ی برگ دارند حفظ آن‌ها در برابر آفت‌ها و صدمه‌های احتمالی است.
یاخته‌های بشره منحصر به گیاهان نیست بلکه حتی انسان نیز دارای یاخته‌های بشره است که درواقع همان یاخته‌های سطح پوست هستند که بسیار ظریف و تخت‌اند. شکل قرارگیری این یاخته‌ها به صورت لایه لایه است. تمام سطح بدن را پوست می‌پوشاند که خود دربردارنده‌ی میلیاردها یاخته‌ی بشره است. مثلاً اگر تنها پوست دستمان را در نظر بگیریم متوجه می‌شویم که دارای تقریباً ده میلیار عدد یاخته‌ی بشره است. این یاخته‌های پوست هم هم‌چون یاخته‌های بشره‌ی برگ، به محافظت از بدن ما در برابر خشک شدگی، زخم‌ها، و نفوذ میکروب‌ها می‌پردازد.
هنگامی که خراش یا بریدگی‌ای در سطح پوست بدنمان به وجود می‌آید، محل خراش یا بریدگی می‌تواند محل بسیار راحتی برای میکروب‌ها جهت نفوذ به داخل بدن باشد. در صورت وقوع چنین امری، برای محافظت از سلامت بدن در برابر میکروب‌های مهاجم، یاخته‌هایی از بدن از نوعی دیگر، وارد میدان مبارزه می‌شوند تا به حفاظت از بدن در مقابل هجوم میکروب‌ها بپردازند. این یاخته‌ها که گویچه‌ها یا گلبول‌های سفید یا لوکوسیت نامیده می‌شوند، توده‌هایی چسبناک و بدون شکل هستند. آن‌ها به محاصره‌ی میکروب‌های موذی می‌پردازند و بعد از این که آن‌ها را نابود ساختند خود نیز می‌میرند که همان‌هایی هستند که در اطراف محل عفونت، به شکل چرک نمایان می‌شوند.
به این منظور که گیاهان و جانوران در طی فرایند رشد، اندازه و جثه‌ی لازم را به دست آورند، لازم دارند که در مرحله‌ی رشد بتوانند به محافظت از خود بپردازند. از این رو تمام یاخته‌های گیاهان دارای ساختار حفاظتی درونی هستند. درواقع دور آن‌ها با پوششی سخت که دیواره‌ی یاخته‌ای نامیده می‌شود پوشیده شده است. وجود دیواره‌ی یاخته‌ای باعث مقاوم و سخت ساختن یاخته‌های گیاهان می‌شود. گیاهان چوبی و از جمله درخت‌ها دارای یاخته‌هایی ویژه با دیواره‌های ضخیم و مستحکم هستند. وجود این یاخته‌ها باعث افزایش درجه‌ی مقاومت درخت‌ها می‌گردد و در نتیجه امکان رشد به آنها داده می‌شود. اما یاخته‌های جانوری، برخلاف یاخته‌های گیاهی، فاقد این دیواره‌های یاخته‌ای هستند. به همین دلیل است که جانوران نیازمند یاخته‌های ویژه‌ای هستند که قادر به محافظت از اندام‌های آن‌ها باشد. در مورد انسان، اسکلت بدن، متشکل از یاخته‌های استخوانی است. ماده‌ای سخت، پیرامون یاخته‌های استخوانی را پوشانده است که باعث مقاوم شدن استخوان می‌شود. یکی دیگر از یاخته‌های حفاظتی اندام‌های بدن، یاخته‌های غضروفی است.
جانوران دارای یاخته‌های دیگری هم هستند به نام یاخته‌های حرکتی. انجام حرکت به مدد یاخته‌هایی باریک و دراز صورت می‌گیرد که یاخته‌های ماهیچه‌ای نامیده می‌شوند و این قابلیت را دارند که منقبض شوند. به هنگام انقباضِ دسته‌ای از یاخته‌های ماهیچه‌ای، اندام‌هایی هم‌چون بازوها، پاها، و یا انگشتان به حرکت در می‌آیند که این بر اثر کشیده شدن استخوان‌ها تحت تأثیر این انقباض است. توانایی آدمیان برای دویدن، نوشتن، و یا بازی کردن به خاطر وجود یاخته‌های ماهیچه‌ای است. فعالیت برخی از یاخته‌های ماهیچه‌ای در کنترل انسان نیست و از این رو به آن‌ها یاخته‌های ماهیچه‌ای غیرارادی گفته می‌شود. این که گاهی صدای حرکت مواد غذایی در درون معده‌امان را می‌شنویم یا ضربان مداوم قلب‌امان را احساس می‌کنیم، به خاطر وجود فعالیت یاخته‌های ماهیچه‌ای غیرارادی است.
نوع دیگری از یاخته‌های جانوری به نام یاخته‌های عصبی وجود دارد که نرون نام دارند. تمام پیام‌ها در سراسر اندام‌های بدن توسط این یاخته‌ها منتقل می‌شوند. مثلاً حس داغی یا سردی در دستمان و یا مثلاً تشخیص رنگ‌های طلوع و غروب آفتاب توسط نورون‌های دست و چشم صورت می‌گیرد. طعم غذا به وسیله‌ی نورون‌های دهان و تشخیص بو یا عطر گل توسط نورون‌های بینی صورت می‌گیرد. بدن جان‌داران هم‌چنین نرون‌های دیگری نیز دارد که مربوط به اعمال غیر ارادی است و پیام‌های آن‌ها کاملاً قابل تشخیص توسط جان‌دار نیست. از جمله‌ی این اعمال حیاتی غیرارادی که ما از آن‌ها آگاه نمی‌شویم اما توسط این یاخته‌ها کنترل می‌شوند، ضربان قلب، عمل تنفس، و بسیاری از فرایندهای درونی دیگر است.
یاخته‌های بدن موجودات زنده و از جمله انسان نیاز به تغذیه دارند تا امکان ادامه‌ی حیات داشته باشند. برخلاف بسیاری از موجودات تک‌یاخته‌ای، یاخته‌های منفرد در بسیاری از موجودات زنده‌ی پُریاخته‌ای، قادر به ساختن غذا نیستند و از این رو برای ادامه‌ی بقایشان لازم دارند که غذا به آن‌ها رسانده شود. برای تحقق این امر، در غالب جانوران، مکانیسم کار به گونه‌ای است که مواد غذایی در خون حل می‌شود و با گردش خون تحت پمپاژ قلب به یکایک سلول‌ها رسانده می‌شوند. سپس غذای رسانده شده، توسط این یاخته‌ها جذب می‌شود و آن را برای انجام کارهایشان مصرف می‌نمایند.
انجام فعالیت یاخته‌های جانوری نیازمند وجود اکسیژن است. از راه جریان خون و به وسیله‌ی یاخته‌هایی ویژه به نام گویچه‌ها یا گلبول‌های قرمز، اکسیژن مورد نیاز به یاخته‌ها رسانده می‌شود. این گویچه‌های قرمز که قادر هستند بی هیچ مشکلی از داخل موی‌رگ‌ها و سرخ‌رگ‌ها رد شوند شکلی شبیه نعلبکی‌های تخت و صاف دارند. تعداد بسیار زیادی گلبول قرمز در بدن وجود دارد. در حدود پنج میلیون گلبول قرمز در یک قطره‌ی خون وجود دارد.
همان‌طور که قبلاً گفته شد، آنتوان فون لوفن هوک نخستین کسی بود که توانست با کمک میکروسکوپ‌هایی که هر چیزی را سی‌صد بار بزرگ‌تر از اندازه‌ی حقیقی‌اشان نشان می‌داد یاخته‌های ریز را مشاهده نماید. این میکروسکوپ‌ها به او کمک کردند که میکروب‌ها، یاخته‌های پوست، یاخته‌های خون، و یاخته‌های استخوان را ببیند. اما تفاوت بسیاری بین میکروسکوپ‌های امروزی و میکروسکوپ‌های مورد استفاده‌ی لوفن هوک وجود دارد. امروزه میکروسکوپ‌هایی در آزمایشکاه‌های پیش‌رفته وحود دارد که دارای بزرگ‌نمایی بیش از یک میلیون هستند. این نوع میکروسکوپ‌ها دانشمندان را قادر ساخته است که حتی به مشاهده‌ی درون یاخته‌ها بپردازند.
علیرغم وجود تفاوت‌هایی قابل ملاحظه بین انواع یاخته‌ها، شباهت‌هایی نیز بین آن‌ها وجود دارد، و وجود این شباهت‌ها ربطی به این ندارد که موجود زنده، تک‌یاخته‌ای یا پریاخته‌ای باشد. از جمله‌ی این شباهت‌ها این است که ارتباط یاخته (یا درون یاخته) با جهان خارج توسط پوششی ظریف به نام غشای یاخته‌ای قطع می‌گردد. غشای یاخته‌ای حد فاصل درون یاخته با محیط اطرافش است، درست همان گونه که پوست، محتویات درون بدن ما را در مقابل محیط پیرامونی در بر می‌گیرد. اما در حقیقت این پوشش، مانعی سفت و نفوذناپذیر نیست بلکه بیش‌تر نقش یک دروازه را بازی می‌کند. منفذهایی در غشای یاخته‌ای موجود است که تنظیم کننده‌ی ورود و خروج هر آن چیزی است که به یاخته وارد یا از آن خارج می‌شود. در حقیقت، ساختار غشای یاخته‌ای به گونه‌ای است که از یک سو این امکان فراهم می‌شود تا بعضی از مواد غذایی و مایع‌ها و گازها وارد یاخته شوند و از دیگر سو جلوی ورود برخی از مواد مضر را به درون یاخته می‌گیرد.
ماده‌ای ژله‌ای و خاکستری رنگ به نام سیتوپلاسم در داخل غشای یاخته‌ای وجود دارد. ماده‌ی تشکیل دهنده‌ی بیش‌ترِ سیتوپلاسم در غالب یاخته‌ها، آب است که حاوی کمی نمک و انواع ویتامین‌ها و مواد معدنی هم هست. در کل شبکه‌ی سیتوپلاسم، یاخته‌های ریز فراوانی غوطه‌ورند که ارگانل یا اندامک نامیده می‌شوند. هم‌چنان که اندام‌های بدن انسان هر کدام کار خاصی انجام می‌دهند، هر اندامک نیز وظیفه‌ای ویژه بر عهده دارد. مثلاً وظیفه‌ی یک نوع از این اندامک‌ها، عمل هضم غذاست. جمع‌آوری و انتقال مواد غذایی کار اندامکی دیگر است. تأمین انرژی مورد نیاز فعالیت‌های یاخته‌ای از وظایف اندامک‌هایی دیگر است. اندامک‌هایی نیز وجود دارند که کارشان نابود کردن میکروب‌هاست.
در بیش‌تر یاخته‌ها سازه‌ای بزرگ و مشخص به نام هسته وجود دارد که مرکز کنترل یاخته است و حاوی نشانه‌هایی است که از روی آن‌ها قادریم بفهمیم که یاخته از چه نوعی است و قرار بر این است که به چه نوعی تبدیل گردد. کنترل و مدیریت تمام اندامک‌های داخل یاخته بر عهده‌ی هسته است. هسته، دستورهای لازم را برای انواع فعالیت‌هایی که یاخته باید انجام دهد صادر می‌نماید. مهم‌ترین فرایندهای حیات، در درون هر یاخته صورت می‌گیرد. سلول‌ها اقدام به هضم غذا، دفع مواد زائد، و تولید انرژی می‌نمایند و دارای عکس العمل در برابر تغییراتی هستند که در محیط دور آن‌ها رخ می‌دهد. قابلیت مهم دیگری که یاخته دارد قدرت تکثیر است. موجود زنده‌ی تک‌یاخته‌ای بارها تقسیم می‌گردد. در هر تقسیم، یک یاخته به دو یاخته‌ی مستقل تقسیم و تبدیل می‌شود. به هر حال این بسیار اعجاب‌آور است که چگونه ساختمان یک درخت یا یک ماهی یا یک انسان از میلیاردها یاخته‌ی مختلف تشکیل شده است.
روشن است که این گونه نیست که یاخته‌ها دارای شکل و عمل‌کرد ثابتی در تمام طول حیاتشان باشند. در مراحلی از رشدِ خود، یاخته‌ها با هم تفاوت پیدا می‌نمایند و بعضی از آن‌ها مبدل به یاخته‌های عصبی و بعضی مبدل به یاخته‌های پوست و برخی به یاخته‌های ماهیچه‌ای تبدیل می‌شوند و به همین ترتیب، دیگر یاخته‌های اندام‌های مختلف از راه تبدیل و تخصیص وظیفه ساخته می‌شوند. اما به هر حال انواع این یاخته‌های تخصص یافته‌ی متفاوت در کنار یک‌دیگر قرار می‌گیرند و در یک کار جمعی و گروهی شرکت می‌کنند. ساختار اندام‌های بدن با تجمع همه‌ی این یاخته‌های متفاوت شکل می‌گیرد.
عمل تقسیم یاخته‌های بدن در سراسر طول عمر انسان صورت می‌پذیرد و به این طریق، یاخته‌های تازه به وجود می‌آیند. بدن انسان در هر دقیقه بیش از سه میلیارد یاخته‌ی نو به وجود می‌آورد و حدوداً در همین بازه‌ی زمانی به همین تعداد از سلول‌های قدیمی می‌میرند. آن‌چه در افواه به عنوان چرک پوست می‌شناسیم در واقع یاخته‌های مرده‌ی پوست هستند که از سطح بدن کنده می‌شوند. یاخته‌های مرده‌ای هم وجود دارند که همراه با مواد زائد از بدن خارج می‌گردند. اکثر یاخته‌های نوی که بدن تولید می‌نماید چای‌گزین یاخته‌های قدیمی و مرده می‌شوند، و یاخته‌های نوی هم وجود دارند که به جای جای‌گزینی، باعث رشد اندام‌ها و افزایش کلی یاخته‌های بدن می‌شوند.
حیات هر موجود زنده‌ی پریاخته‌ای با تقسیم یک یاخته‌ی منفرد اولیه آغاز می‌گردد. این یاخته‌ی منفرد اولیه سرچشمه‌ی زندگی موجود زنده است و در حقیقت حاوی همه‌ی اطلاعات مربوط به ساختار موجود زنده‌ی مربوطه است و مشخص کننده عمل‌کرد و شکل آن است. هم‌چون یک موجود تک‌یاخته‌ای، این یاخته‌ی اولیه بارها و بارها تقسیم و درواقع تکثیر می‌شود. تفاوتی که در این‌جا با فرایند تکثیر موجود تک‌یاخته‌ای وجود دارد این است که یاخته‌های حاصل از تقسیمات متوالی به جای این که از هم جدا و مستقل شوند در کنار یک‌دیگر، متصل به هم، باقی می‌مانند.
گفته شد که ساختمان بدن موجودات زنده (تک سلولی یا پر سلولی) متشکل از یک یا چند یاخته است. تفاوتی که یاخته‌ها با هم دارند بر حسب شکل و اندازه‌ی آن‌ها و نوع وظیفه‌ای است که بر عهده‌ی آنهاست. گفته شد که با وجود این فرق‌ها، مشابهت‌های فراوانی نیز بین آن‌ها وجود دارد. تنظیم فعالیت‌های هر یاخته توسط خودش، و واکنش در برابر کنش‌های محیطی، تولد، و مرگ، از جمله‌ی این مشابهت‌هاست. به این ترتیب در می‌یابیم که یاخته یک توده‌ی ژله‌مانند بی‌جان نیست بلکه بنیادی‌ترین جزء ساختمانی هر موجود زنده‌ای است.