ชั้นเนื้อเยื่อคัพภะและช่องลำตัว

จำนวนชั้นเนื้อเยื่อคัพภะและการมีอยู่และชนิดของช่องว่างภายในลำตัวเป็นลักษณะทางสถาปัตยกรรมแบบดั้งเดิมที่ใช้ในการเปรียบเทียบแผนผังลำตัวของสัตว์

Definition

ชั้นเนื้อเยื่อคัพภะคือชั้นเนื้อเยื่อคัพภะปฐมภูมิที่โครงสร้างทั้งหมดของร่างกายพัฒนามาจาก และช่องลำตัว (coelom) คือช่องว่างในลำตัวที่เต็มไปด้วยของเหลวซึ่งถูกบุด้วยเมโซเดิร์มอย่างสมบูรณ์ โดยรวมกันแล้วสิ่งเหล่านี้จำแนกระดับการจัดระเบียบของสัตว์เป็น diploblastic, acoelomate, pseudocoelomate และ coelomate

Scope

หัวข้อนี้อธิบายชั้นเนื้อเยื่อคัพภะ ได้แก่ เอกโตเดิร์ม เอนโดเดิร์ม และเมโซเดิร์ม และความแตกต่างระหว่างสัตว์ที่มีสองชั้น (diploblastic) กับสัตว์ที่มีสามชั้น (triploblastic) นอกจากนี้ยังครอบคลุมถึงสภาพของช่องว่างในลำตัวที่เกิดขึ้น ได้แก่ สัตว์ที่ไม่มีช่องลำตัว (acoelomate) สัตว์ที่มีช่องลำตัวเทียม (pseudocoelomate) ซึ่งช่องลำตัวไม่ได้ถูกบุด้วยเมโซเดิร์มทั้งหมด และสัตว์ที่มีช่องลำตัวแท้ (coelomate) ซึ่งมีช่องลำตัวที่บุด้วยเมโซเดิร์มอย่างสมบูรณ์ พร้อมทั้งข้อดีเชิงหน้าที่ที่ช่องลำตัวที่เต็มไปด้วยของเหลวมีให้

Core questions

• ชั้นเนื้อเยื่อคัพภะคืออะไร และเนื้อเยื่อใดบ้างที่พัฒนามาจากแต่ละชั้น?
• สัตว์ที่มีสองชั้นเนื้อเยื่อคัพภะ (diploblastic) และสัตว์ที่มีสามชั้นเนื้อเยื่อคัพภะ (triploblastic) แตกต่างกันอย่างไร?
• อะไรคือความแตกต่างระหว่างแผนผังลำตัวแบบ acoelomate, pseudocoelomate และ coelomate ที่แท้จริง?
• ช่องลำตัว (coelom) ให้ประโยชน์เชิงหน้าที่อะไรบ้าง?

Key theories

ระดับชั้นเนื้อเยื่อคัพภะ

สัตว์ที่มีสองชั้นเนื้อเยื่อคัพภะ (diploblastic) จะสร้างเพียงเอกโตเดิร์มและเอนโดเดิร์มเท่านั้น ในขณะที่สัตว์ที่มีสามชั้นเนื้อเยื่อคัพภะ (triploblastic) จะเพิ่มเมโซเดิร์ม ซึ่งสร้างกล้ามเนื้อ อวัยวะภายใน และเยื่อบุของช่องว่างในลำตัว ซึ่งช่วยเพิ่มความซับซ้อนของโครงสร้างได้อย่างมาก

ช่องลำตัวและโครงกระดูกไฮโดรสแตติก

ช่องลำตัวที่เต็มไปด้วยของเหลวจะแยกทางเดินอาหารออกจากผนังลำตัว ทำให้อวัยวะสามารถพัฒนาและเคลื่อนที่ได้อย่างอิสระ และสามารถทำหน้าที่เป็นโครงกระดูกไฮโดรสแตติกที่กล้ามเนื้อทำงานเพื่อการขุดและการเคลื่อนที่ที่มีประสิทธิภาพ

Mechanisms

ในระหว่างการเกิดแกสตรูเลชัน (gastrulation) ตัวอ่อนจะจัดระเบียบเป็นชั้นเนื้อเยื่อคัพภะ: เอกโตเดิร์ม (ectoderm) ก่อตัวเป็นผิวหนังชั้นนอกและระบบประสาท, เอนโดเดิร์ม (endoderm) ก่อตัวเป็นเยื่อบุทางเดินอาหารและอวัยวะที่เกี่ยวข้อง และในสัตว์ที่มีสามชั้น (triploblasts) เมโซเดิร์ม (mesoderm) ก่อตัวเป็นกล้ามเนื้อ เนื้อเยื่อเกี่ยวพัน และเยื่อบุของช่องว่างในลำตัว การที่ช่องลำตัวจะพัฒนาขึ้นหรือไม่และอย่างไรนั้นขึ้นอยู่กับชะตากรรมของเมโซเดิร์ม ในสัตว์ที่มีช่องลำตัวแท้ (coelomates) เมโซเดิร์มจะห่อหุ้มช่องว่างที่เต็มไปด้วยของเหลวซึ่งถูกบุทุกด้าน; ในสัตว์ที่มีช่องลำตัวเทียม (pseudocoelomates) ช่องว่างจะถูกจำกัดเพียงบางส่วนด้วยเมโซเดิร์ม; ในสัตว์ที่ไม่มีช่องลำตัว (acoelomates) ช่องว่างระหว่างทางเดินอาหารกับผนังลำตัวจะเต็มไปด้วยเซลล์ ของเหลวในช่องลำตัวสามารถทำหน้าที่เป็นโครงกระดูกไฮโดรสแตติก (hydrostatic skeleton) รองรับและแขวนอวัยวะ และช่วยในการไหลเวียนและการขนส่งของเสีย

Clinical relevance

ลักษณะของชั้นเนื้อเยื่อคัพภะและช่องลำตัวมีความสำคัญต่อการจำแนกสัตว์และการทำความเข้าใจพัฒนาการของพวกมัน กรอบแนวคิดของชั้นเนื้อเยื่อคัพภะเดียวกันนี้เป็นพื้นฐานของการศึกษาต้นกำเนิดของอวัยวะในการเกิดคัพภะของสัตว์มีกระดูกสันหลังและชีววิทยาพัฒนาการในวงกว้างขึ้น นี่คือบริบททางการศึกษา ไม่ใช่คำแนะนำทางการแพทย์

History

แนวคิดเรื่องชั้นเนื้อเยื่อคัพภะเกิดขึ้นจากการศึกษาคัพภวิทยาในศตวรรษที่ 19 โดย von Baer ได้อธิบายชั้นคัพภะ และนักวิจัยในภายหลังได้ยืนยันชะตากรรมที่สอดคล้องกันของชั้นเหล่านี้ในสัตว์ต่างๆ การจำแนกสัตว์ตามจำนวนชั้นเนื้อเยื่อคัพภะและชนิดของช่องลำตัวได้กลายเป็นแผนการจัดระเบียบมาตรฐานของสัตววิทยาเปรียบเทียบ ซึ่งโดดเด่นในตำราของ Hyman ในศตวรรษที่ 20 แม้ว่าวิวัฒนาการชาติพันธุ์ระดับโมเลกุล (molecular phylogenetics) ได้แสดงให้เห็นในภายหลังว่าชนิดของช่องลำตัวไม่ใช่แนวทางที่เรียบง่ายในการระบุความสัมพันธ์

Key figures

• Karl Ernst von Baer
• Ernst Haeckel
• Libbie Hyman

Seminal works

• hickman2020
• ruppert2004

Frequently asked questions

ช่องลำตัว (coelom) คืออะไร?

ช่องลำตัว (coelom) คือช่องว่างในลำตัวที่แท้จริงซึ่งถูกบุด้วยเนื้อเยื่อที่มาจากเมโซเดิร์มอย่างสมบูรณ์ โดยจะรองรับและแขวนอวัยวะภายใน และสามารถทำหน้าที่เป็นโครงกระดูกไฮโดรสแตติกได้

ความแตกต่างระหว่างสัตว์ที่มีสองชั้นเนื้อเยื่อคัพภะ (diploblastic) และสัตว์ที่มีสามชั้นเนื้อเยื่อคัพภะ (triploblastic) คืออะไร?

สัตว์ที่มีสองชั้นเนื้อเยื่อคัพภะ เช่น สัตว์ในไฟลัมไนดาเรีย (cnidarians) จะพัฒนามาจากชั้นเนื้อเยื่อคัพภะเพียงสองชั้น คือ เอกโตเดิร์มและเอนโดเดิร์ม ในขณะที่สัตว์ที่มีสามชั้นเนื้อเยื่อคัพภะจะเพิ่มชั้นที่สาม คือ เมโซเดิร์ม ซึ่งก่อตัวเป็นกล้ามเนื้อและอวัยวะภายในส่วนใหญ่