Fylogénia a stavba tráviacej sústavy stavovcov: fylogenetické línie, štruktúra a funkcia

Na začiatku fylogenetického vývoja sú jednoduché, ale variabilné tráviace sústavy bezstavovcov. Jednobunkovce prijímajú potravu difúziou alebo fagocytózou na ktoromkoľvek mieste tela alebo cez bunkové ústa (cytostoma). Niektoré článkonožce, lastúrniky, hubky, veľryby filtrujú planktón pomocou filtračného orgánu. Veľká časť hmyzu pomocou špeciálneho zariadenia a pomocného bodacieho orgánu cicia rastlinné a živočíšne šťavy.

Hubky dávajú príklad vnútrobunkového trávenia: v hubke prebieha vnútrobunkové trávenie v golierikatých bunkách (choanocyty) vys­tielajúcich telovú dutinu. Nestrávené zvyšky hubka s vodou vyvrhne cez veľký telový otvor - osculum. U pŕhlivcov a ploskavcov tráviacu sústavu tvorí dutina s jedným otvorom, ktorý slúži ako prijímací aj vyvrhovací; proces trávenia sa cyklicky opakuje, lebo prijatie ďalšej koristi je viazané na dokončenie trávenia predchádzajúcej. Pri niektorých pŕhlivcoch (napr. medúzovce) rozvádzanie živín do všetkých častí tela zabezpečuje rozvetvená tráviaca sústava, ktorá má zároveň aj obehovú funkciu.

Zásadným evolučným skokom u dvojstranne súmerných živočíchov bol vznik priechodnej rúrovitej tráviacej sústavy, ktorá má dva otvory na opačných koncoch tela (ústny a análny otvor). Tráviaca rúra sa postupne predlžuje a člení na špecializované oddiely: ústna dutina, hltan, pažerák, žalúdok, črevo a konečník. Do čreva a žalúdka sa vylučujú enzýmy, čím nastáva enzymatický rozklad a následné vstrebávanie živín.

Vo vyšších bezstavovcoch sa formujú pridružené špecializované žľazy, ktoré zefektívňujú trávenie. Mäkkýše majú hepatopankreas ako hepatobiliárnu jednotku pohromade, ktorá produkuje tráviace enzýmy a zároveň vstrebáva živiny. U obrúčkavcov vedie zdokonaľovanie tráviacej sústavy k zväčšovaniu vnútorného povrchu tráviacej rúry; dážďovky majú črevný záves (typhlosolis) zväčšujúci resorpčnú plochu. Pijavice zas rozširujú objem čreva pomocou bočných slepých vakovitých výbežkov (caeca), preto aj medzi pijavicami a inými máloštetinavcami dochádza k rozdielnym stratégiám zväčšovania vstrebávacej plochy.

Hlavné rozdiely a spoločné znaky tráviaceho traktu stavovcov

Tráviaca rúra stavovcov sa vyvíja tak, aby umožnila efektívne prijímanie a spracovanie potravy, vstrebávanie živín a vylučovanie zvyškov. Vnútorný povrch čreva sa zvyšuje klkami a mikroklkami na viacerých úrovniach zväčšenia plochy vstrebávania. Bunky produkujúce enzýmy sa zväčšujú do žliaz. Živočíchy prijímajú potravu rastlinnú i živočíšnu, a to cez rôzne mechanizmy-od difúzie, cez filtračné mechanizmy až po sofistikované perorálne ústrojenstvá a diabetické cicia fictívne.

Vnútorný povrch čreva stavovcov je rozšírený vznikom klkov a mikroklkov, ktoré sa uplatňujú pri vstrebávaní živín. U živočíchov, ktoré prijímajú s potravou veľa vody alebo sú vodné, sú slinné žľazy redukované; naopak, slinné žľazy môžu produkovať veľké množstvo slín (napr. u hovädzieho dobytka cca 120 litrov za deň). Dôležité sú tiež pečeň (hepar) a pankreas (pankreas). U mäkkýšov je pečeň spolu s pankreasom hepatopankreas a spolu s črevným výbežkom vstrebávajú živiny.

Príkladmi významných modifikácií sú tráviace sústavy prežúvavcov: bachor (rumen), čepiec (reticulum) a kniha (omasum) s vlastným žalúdkom slezom (abomasus). Prežúvavce spracúvajú potravu v ústnej dutine len nepatrne a posúvajú ju do bachora, ktorý slúži ako zásobáreň; mikroorganizmy rozkladajú celulózu na energo-látky. Potom sa potrava vracia do ústnej dutiny na ďalšie prežúvanie.

Vtáky majú špecifický mechanizmus trávenia: nemajú zuby, zobák slúži na uchopenie a často drvenie sa deje v špecializovanom svalnatom žalúdku s gastrolitmi (kamienkami). Žľaznatý žalúdok (proventriculus) zaisťuje chemické trávenie, a svalnatý žalúdok (ventriculus) mechanické drvenie potravy.

Hydrostatický a chemický proces trávenia

Podľa miesta rozkladu rozlišujeme tri princípy: vnútrobunkové (intracelulárne) trávenie, mimobunkové (extracelulárne) trávenie a mimotelové (extrasomatické) trávenie. Intracelulárne trávenie je staršie a prebieha vo vakuolách buniek (fagocytóza). Extracelulárne trávenie reprezentujú žľazy a tráviace šťavy v tráviacej rúre; tu dochádza k chemickému štiepeniu mimo buniek. Extrasomatické trávenie sa vyskytuje u druhov, ktoré vstrekujú tráviace šťavy do tela koristi. U pláz a stavovcov sa kombinujú tieto mechanizmy pre efektívnu výživu.

Proces trávenia zahŕňa delenie na mechanickú a chemickú transformáciu potravy. Mechanické spracovanie sa začína v ústnej dutine a ďalej, pričom sa využívajú časti ako radula u ulitníkov, alebo ostré útvary v zobákoch vtákov a zuby u cicavcov. Chemické štiepenie zahrnuje enzýmy ako pepsín v žalúdku a pankreatické enzýmy, ktoré pôsobia na trávenie bielkovín, tukov a sacharidov v tenkom čreve.

Kľúčové orgány a ich funkcie

Ústna dutina (cavum oris) predstavuje vstupnú bránu pre potravu a tekutiny, kde prebiehajú mechanické reflexy žuvania a polykania. Jazyk (lingua) premieňa tvar dutiny, podieľa sa na prehĺtanie a umožňuje artikuláciu reči a vnímanie chuti; chuťové poháriky sa nachádzajú na papilách jazyka. Slinné žľazy (trikrát veľké: príušná žľaza, podžalúdková žľaza a podjazyková žľaza) navlhčujú potraviny, enzymatizujú ich a čistiace enzýmy majú dezinfekčné účinky. Hltan (pharynx) predstavuje križovatku dýchacieho a tráviaceho systému; prehĺtací reflex je zložitý a zahŕňa zdvihnutie mäkkého podnebia a uzavretie hrtanovej príchlopky (epiglottis). Pažerák (oesophagus) je svalová rúra, ktorá posúva potravu do žalúdka pomocou peristaltických pohybov a mení sa v hornej a dolnej časti na rozdielne typy svalov.

Žalúdok (gaster) je svalovitý vak, kde sa zhromažďuje a mechanicky rozomieľa potrava. Funkcia žalúdka zahŕňa aj chemické trávenie a produkciu žalúdočnej šťavy: HCl, pepsín (proenzým, ktorý sa aktivuje v kyslom prostredí), mucín a ďalšie enzýmy (napríklad katepsín). Gastrín stimuleuje sekrečnú aktivitu žalúdka, zatiaľ čo somatostatín pôsobí proti jeho produkcii a potláča hlad. Sekrécia a peristaltika sú regulované nervovým a hormonálnym systémom; reflexné zvracanie je obranný mechanizmus pri podráždení žalúdka alebo pri požití dráždivých látok.

Tenké črevo (intestinum tenue) je hlavným miestom trávenia a vstrebávania-asi 90% všetkých procesov. Jeho vnútorná sliznica je výrazne zväčšená klkami a mikroklkmi (ríasy, villi, microvilli) na maximalizáciu vstrebávania. Dvanástnik (duodenum) prijíma pankreatickú šťavu a žlč; lačník (jejunum) a bedrovník (ileum) s miestom najintenzívnejšieho chemického trávenia a vstrebávania. Pankreas zabezpečuje exokrinnú funkciu (pankreatická šťava s tráviacimi enzýmami) a endokrinnú funkciu (ostrovčeky Langerhansa) pre reguláciu cukru v krvi. Pečeň (hepar) produkuje žlč, detoxikáciu, metabolizmus a skladovanie živín; žlč sa zhromažďuje v žlčníku a emulguje tuky v dvanástniku. Hrubé črevo (intestinum crassum) vstrebáva vodu a vytvára pevný obsah; apendix sídli v tejto oblasti a má imunitný význam, obzvlášť u ľudí. Črevná mikroflóra zohráva dôležitú úlohu pri rozklade vlákniny a tvorbe vitamínov B a K, zároveň ovplyvňuje imunitu a ochrannú bariéru čreva.

Štruktúra zubov a úloha dentície

Zuby sú ukotvené v zubných lôžkach (alveoly) a pozostávajú z koreňa, krčka a korunky. Dentín je najtvrdší biologický materiál (obsahuje najmä vápnik a fosfor) a nie je inervovaný; zubný cement pokrýva korene a má kostnatú tkanivinový vzhľad. Zubná dreň (pulpa) je bohatá na krv a nervy. Zuby sú usporiadané do vzorca (mliečny a trvalý chrup). Prerezávanie mliečnych zubov začína okolo 4.-6. mesiaca, výmena za trvalý chrup sa dokončuje približne medzi 15. a 18. rokom života.

Príslušné slinné žľazy: príušná žľaza, podsánková žľaza a podjazyková žľaza; denná produkcia slín u človeka predstavuje približne 1-1,5 litra. Sliny uľahčujú žuvanie a prehĺtanie, rozpúšťajú chuťové látky, obsahujú mucín pre klzkú húsenú potravu a lyzozým na dezinfekciu ústnej dutiny.

Prehľad ekologických a evolučných trendov

Podľa ekologickej a trofickej stratégie rozlišujeme:

• Mäsožravé živočíchy s krátkou tráviacou rúrou a dobre vyvinutými uchopovacími orgánmi, ktoré umožňujú rýchlu zháňanie a spracovanie koristi.
• Bylinožravé živočíchy majú zložitejšie trávenie na spracovanie celulózy vďaka symbiotickým mikroorganizmom; trávia sa v predžalúdkoch a vrácia potravu späť na prežúvanie, aby sa z celulózy získala energia.
• Prežúvavce majú tri predžalúdky a jeden vlastný žalúdok; črevo je výrazne dlhšie vzhľadom na veľký objem prijímanej potravy a dlhú dobu trávenia.
• Vtáky bezzubé mechanizmy, zväčšia význam v nevstrebávajúcom žalúdku s gastrolitmi, s prehĺtaním a rozdielnym trávnym systémom.
• Obojživelníky a plazy predstavujú progresívne modifikácie: vývoj slinných žliaz, lepšia regulácia tráviaceho procesu a rozšírená schopnosť mechanického spracovania potravy.
• Ryby s jednoduchými tráviacimi sústavami a s vývojom nových žliaz na exokrinné i endokrinné funkcie.

Zhrnutie kľúčových pojmov

Tráviaca sústava je gastrointestinálny trakt (GIT), ktorý slúži na príjem a spracovanie potravy, vstrebávanie živín a premenu potravy na látky telu vlastné. U ústnej dutiny sa začína celý proces s mechanickým spracovaním potravy, zatiaľ čo v tenkom čreve prebieha hlavné trávenie a vstrebávanie. Dôležité orgány: pečeň, pankreas a žlčové cesty. Rozdiely medzi skupinami živočíchov sú spojené s ich výživovými stratégiami a ekonomickými nárokmi prostredia, čo sa odráža v štruktúre a funkcii tráviacej sústavy.

tags: #traviaca #rura #u #stavovcov