مورفولوژی چیست؟ – به زبان ساده

مورفولوژی در علوم زیستی، علمی است که شکل، اندازه و ظاهر موجودات، اندام‌های آن‌ها، بافت‌های مختلف بدن و سلول‌های تشکیل‌دهنده بافت را بررسی می‌کند. همچنین مورفولوژی به شناسایی ساختارهای مختلف در بدن جانداران که عملکرد یکسانی دارند و طبقه‌بندی موجودات کمک می‌کند. در این مطلب می‌خوانیم، مورفولوژی چیست و چه دسته‌بندی دارد و با چه روش‌هایی می‌توان تفاوت‌های مورفولوژی در جانداران را بررسی کرد.

مورفولوژی چیست ؟

مورفولوژی یا ریخت‌شناسی در زیست‌شناسی، علم مطالعه اندازه، شکل، و ساختارهای کلی موجود در گیاهان، جانوران و میکروب‌ها است. مورفولوژیست‌ها معمولا ماهیچه‌ها، استخوان‌ها، رگ‌های خونی و سیستم عصبی جانوران و ساقه، برگ، ریشه و گل گیاهان را بررسی می‌کنند. ساخت میکروسکوپ‌های نوری و الکترونی با ایجاد فرصت مطالعه بهتر ریزساختارها و سلول‌ها، تحول بزرگی در علم ریخت‌شناسی ایجاد کرد. این پیشرفت به پزشکان، دام‌پزشکان و گیاه‌شناسان در شناسایی و درمان بیماری‌ها کمک فراوانی کرده است. این علم به چهار شاخه تقسیم می‌شود.

• مورفولوژی سلولی: سلول‌ها کوچک‌ترین واحد سازنده موجودات زنده هستند که شکل، اندازه و ساختار متفاوتی دارند. برای مثال، سلول‌های عصبی طول بسیار زیادی دارند، سلول‌های پوششی مکعبی، استوانه‌ای یا مسطح هستند و سلول‌های چربی شکلی کروی و عرض زیادی دارند. این تنوع در سلول‌های گیاهی و پروکاریوت‌ها نیز وجود دارد.
• مورفولوژی بافت: بافت‌ها ساختارهای عملکردی جانداران هستند که از کنار هم قرار گرفتن سلول‌ها ایجاد می‌شوند. این ساختارها برای انجام عملکردهای متفاوت در شکل و اندازه متفاوتی تشکیل می‌شوند.
• مورفولوژی اندام: اندام‌ها ساختارهای ویژه‌ای هستند که از کنار هم قرار گرفتن بافت‌های مختلف تشکیل می‌شوند و عملکرد مشخصی دارند. برای مثال قلب انسان، اندامی است که از مجموعه بافت‌های ماهیچه‌ای، پوششی و رگ‌های خونی تشکیل شده است یا ساقه گیاهان، اندامی است که از سامانه‌های بافتی مختلف ازجمله بافت آوندی، بافت پارانشیم و مزانشیم تشکیل می‌شود.
• مورفولوژی ساختار کلی بدن: کلی‌ترین سطح ریخت‌شناسی، بررسی مورفولوژی کل بدن یک موجود است. تقارن شعاعی و تقارن جانبی، دو نوع پارامتری هستند که در مورفولوژی ساختار کلی بدن بررسی می‌شوند.

مورفولوژی چه ساختارهایی را بررسی می کند ؟

تا اینجا خواندیم که مورفولوژی ظاهر ساختارهای بدن موجودات را بررسی می‌کند. در این بخش معیارها و ویژگی‌های ظاهری را بررسی می‌کنیم که مورفولوژیست‌ها با بررسی آن‌ها موجودات را به گروه‌های مختلف طبقه‌بندی می‌کنند.

فیلم آموزش علوم تجربی پایه نهم – بخش زیست و زمین شناسی در فرادرس

کلیک کنید

ساختارهای آنالوگ و همولوگ

در بررسی‌های مورفولوژی، ساختارهای همولوگ ساختارهایی هستند که از بخش‌های جنینی یکسان منشا می‌گیرند و ساختمان و الگوی رشدی یکسانی دارند. برای مثال بال پرندگان، بازوی انسان و باله‌های نهنگ ساختارهای همولوگ در جانوران هستند که از رگ‌خونی، استخوان و ماهیچه تشکیل شده‌اند اما عملکرد متفاوتی دارند. برخلاف این ساختارها، ساختارهای آنالوگ ساختمان و الگوی رشد متفاوت اما عملکرد یکسانی دارند. برای مثال، بال پروانه و بال پرندگان از ساختارهای آنالوگ در جانوران هستند.

الگوی بدن و تقارن

یکی از موضوع‌هایی که در مورفولوژی بدن جاندارن بررسی می‌شود، تقارن بدن است. بدن اغلب جانوران و گیاهان تقارن شعاعی، جانبی یا کروی دارد.

• تقارن کروی: این نوع تقارن در آغازیان و باکتری‌ها مشاهده می‌شود. در این جانداران، اجزای بدن در اطراف یک مرکز قرار می‌گیرند.
• تقارن شعاعی: بدن این موجودات یک استوانه یا نیمکره با محور مرکزی است که بخش‌های دیگر بدن با ساختاری منظم در اطراف آن قرار دارند. تفاوت این تقارن با تقارن کروی در این است که، اجزای بدن تمام محیط اطراف مرکز را نمی‌گیرند و در محورهای مشخصی قرار دارند.
• تقارن جانبی: در این تقارن، ساختارهای بدن جاندار فاصله و زاویه یکسانی با محور تقارن وسط بدن دارند. این ساختارها کاملا شبیه به هم هستند. برای مثال بال‌های پروانه و شاخ گوزن‌ها، تقارن جانبی دارند.

تقارن در جانوران پیشرفته ازجمله انسان، تنها در ظاهر و محور میانی بدن وجود دارد و دو بخش عقبی و جلویی در اثر تمایز، شکل متفاوتی دارند. همچنین بعضی از اندام‌های داخلی ازجمله قلب فقط در یک سمت بدن هستند و تقارن در آن‌ها دیده نمی‌شود.

تقارن در گل

در گیاهان گلدار، اگر اجزای متصل به یک گره، تعداد یکسان یا مضرب یک عدد باشد، گیاه متقارن است. برای مثال در یک گل متقارن تعداد کاسبرگ، گلبرگ، پرچم و مادگی پنج یا مضربی از پنج (۱۰، ۱۵ و ...) است. اجزای مختلف متصل به گره ممکن است کاملا شبیه به هم یا با اندازه‌های متفاوت باشند. تقارن پنج‌تایی معمولا در گیاهان دولپه‌ای و تقارن سه‌تایی معمولا در گیاهان تک‌لپه‌ای وجود دارد.

فیلم آموزش آناتومی عمومی بدن انسان در فرادرس

کلیک کنید

مورفولوژی بر چه اساسی جانداران را طبقه بندی می کند ؟

جانوران و گیاهان بر اساس اندازه، رنگ و قست‌های مختلف بدن شناسایی و از هم متمایز می‌شوند. تمایز سلولی، یکی دیگر از معیارهای مورفولوژی برای طبقه‌بندی جانوران است که ارتباط تکاملی آن‌ها با هم را نشان می‌دهد. بعضی جانوران ازجمله انسان لایه‌های جنینی مختلف شامل اکتودرم، مزودرم و اندودرم دارند، بعضی تک‌لایه و بعضی دولایه هستند.

گیاهان مثل جانوران، از یک نوع سلول یا چند سلول متفاوت تشکیل می‌شوند. بیشتر گیاهان اولیه ازجمله جلبک‌ها و قارچ‌ها، از یک نوع سلول پارانشیمی تشکیل شده‌اند و تمایزیافتگی کمی دارند. اما گیاهان عالی از چند لایه سلولی تمایزیافته و سامانه‌های بافتی متفاوت تشکیل می‌شوند که بر خلاف جانوران در تمام طول زندگی گیاه رشد و تمایز آن‌ها ادامه دارد.

طبقه بندی ویروس ها بر اساس مورفولوژی

ویروس‌ها گروهی از میکروب‌ها هستند که رشد و تکثیر آن‌ها در سلول یوکاریوتی یا پروکاریوتی انجام می‌شود. این میکروب‌ها از پوشش پروتئینی (نوکلئوکپسید)، مولکول‌های DNA یا RNA و آنزیم‌های لازم برای آلوده کردن سلول تشکیل شده‌اند. یکی از روش‌های تقسیم‌بندی ویروس‌ها، بر اساس مورفولوژی و تقارن شکل ظاهری این موجودات است.

• تقارن مارپیچی: در این ویروس‌ها ماده ژنتیکی در نوکلئوکپسیدهای مارپیچی قرار می‌گیرد. اندازه طول، عرض و تعداد پیچ‌های هر دور در ویروس‌های مختلف متفاوت است. ویروس موزاییک تنباکو، یکی از ویروس‌هایی است که در این گروه قرار می‌گیرد.
• تقارن بیست‌وجهی: پوشش کپسیدی در این ویروس‌ها ۲۰ وجه و ۱۲ راس متقارن دارد که از ژنوم ویروس محافظت می‌کنند. آدنوویروس‌ها، ازجمله ویروس‌هایی هستند که در این گروه قرار می‌گیرند.
• تقارن پیچیده: مورفولوژی ساختار این ویروس‌ها متفاوت از دو گروه دیگر است و از چند لایه پروتئين‌های کپسیدی متنوع تشکیل می‌شوند که شکل و تقارن متفاوتی دارند. تقارن دووجهی باکتریوفاژ، از دسته تقارن‌های پیچیده است.

طبقه‌بندی باکتری‌ها بر اساس مورفولوژی

باکتری‌ها، گروهی از میکروب‌ها با قطری حدود قطر آن‌ها حدود ۰٫۵ میکرومتر هستند و بر اساس مورفولوژی به در سه گروه اصلی، کروری یا «کوکسی» (Cocci)، میله‌ای یا باسیل (Bacilli) و مارپیچی یا «اسپیرال» (Spiral) قرار می‌گیرند. سلول‌های باکتریایی در هر یک از این دسته‌ها ممکن است به شکل تک، دوتایی (دیپلو)، چندتایی، رشته‌ای یا خوشه‌ای کنار هم قرار بگیرند.

روش های بررسی مورفولوژی در زیست شناسی چیست ؟

مورفولوژیست‌ها برای بررسی دقیق‌تر تفاوت‌های شکل، اندازه و ساختار بافت‌ها و اندام‌های مختلف جانداران از دسته روش‌های اصلی استفاده می‌کنند.

• روش‌های شیمیایی
• روش‌های میکروسکوپی

روش‌های شیمیایی بررسی مورفولوژی

استفاده از عناصر رادیواکتیو و بررسی واکنش‌های شیمیایی سلول و بافت، دو روش مهمی هستند که به کمک آن‌ها می‌توان ویژگی‌های این ساختارها را بررسی و آن‌ها را طبقه‌بندی کرد.

• عناصر رادیواکتیو: در این روش، بافت برای مدتی مشخص در معرض یک عنصر رادیواکتیو قرار می‌گیرد و پس از آن با دستگاه‌های رادیوگرافی تصویربرادی می‌شود و و نشر پرتوهای رادیواکتیو، شکل، ساختار و اندازه اندام یا بافت را مشخص می کند.
• بررسی واکنش‌های بیوشیمیایی: «هیستوشیمی» (Histochemistry) یا بررسی واکنش‌های شیمیایی بافت، مجموعه‌ای از روش‌های بیوشیمیایی هستند که امکان بررسی واکنش‌های مشخص در سلول‌ها یا بافت‌های مختلف را فراهم می‌کنند. یکی از این روش‌ها، رنگ آمیزی سلول، بافت یا ماده مشخصی در آن است. رنگ‌ها مواد شیمیایی آلی یا معدنی هستند که به ساختار مشخصی در سلول برای مثال لیپیدهای غشایی متصل می‌شوند و اختلاف رنگ ایجاد می‌کنند. این اختلاف رنگ سبب می‌شود مورفولوژیست‌ها بتوانند اندامک‌ها، دیواره سلولی،‌ مولکول‌های زیستی ازجمله کلاژن، DNA و RNA را شناسایی کنند.
  به علاوه با این روش می‌توان یک واکنش آنزیمی مشخص را بررسی کرد. برای این کار کافی است، رنگی مناسب برای برهم‌کنش با آنزیم، پیش‌ماده یا محصول فعالیت آن، پیدا کنیم.

  

روش‌های میکروسکوپی بررسی مورفولوژی چیست ؟

روش‌های میکروسکوبی کمک فراوانی به شناسایی و تعیین دقیق ساختارهای سلولی، بافتی و اندام‌ها می‌کنند. این روش‌ها مکمل روش‌های هیستوشیمی هستند. میکروسکوپ‌های نوری اولین و ساده‌ترین نوع میکروسکوپ‌ها بودند که با پیشرفت علم و تکنولوژی انواع پیشرفته آن‌ها برای بررسی‌های سلولی و بافتی گسترش یافت. هر یک از این میکروسکوپ‌های پیشرفته به‌طورخلاصه، در مسیرهای زیر به مورفولوژیست‌ها کمک می‌کنند.

• میکروسکوپ فاز مخالف (Phase Contrast Microscopy): این میکروسکوپ یکی از پرکاربرترین انواع آن برای مطالعه ساختار سلول‌ها است. چراکه به کمک آن می‌توان سلول‌های زنده را بدون رنگ‌آمیزی مطالعه کرد. همچنین مشاهده حرکات سلولی ازجمله تقسیم میتوز، حرکت مژک و تاژک به کمک این میکروسکوپ امکانپذیر است.
• میکروسکوپ تداخل فاز (Interference Microscopy): این میکروسکوپ دو پرتوی نوری متفاوت به نمونه می‌تابد. با استفاده از ابزارهای این میکروسکوپ می‌توان تراکم مواد در واحد سطح نمونه را اندازه‌گیری کرد.
• میکروسکوپ میدان دوقطبی (Polarization Microscopy): میکروسکوپ تداخل فاز، تصویر دقیقی از بلورهای موجود در نمونه به کاربر می‌دهد. به همین دلیل برای بررسی بافت‌های استخوانی کاربرد فراوانی دارد.
• میکروسکوپ فلوئورسنت (Fluorescent Microscopy): در این میکروسکوپ از رنگ‌های فلورسنت برای مشاهده ساختار و اندازه ریزساختارهای سلول و بافت استفاده می‌شود. در این روش می‌توان با استفاده از آنتی‌بادی‌های متصل به رنگ فلورسنت برای شناسایی پروتئین‌های ساختاری مثل میوزین‌های بافت ماهیچه‌ای بهره برد.
• میکروسکوپ الکترونی (Electron Microscopy): تفاوت اصلی این میکروسکوپ با دیگر انواع آن در استفاده از پرتو الکترونی برای بررسی ساختارهای درونی یا مورفولوژی سطحی یک بافت یا سلول است.

اختلال های تغییر مورفولوژی در انسان چیست ؟

هرکدام از سلول‌ها، بافت‌ها و اندام‌های انسان، برای انجام عملکردی متمایز، مورفولوژی ویژه‌ای دارند. تغییر یا اختلال در مورفولوژی این ساختارها سبب می‌شود بدن فعالیت طبیعی خود را انجام ندهد و فرد بیمار شود. در این بخش تغییر مورفولوژی در اسپرم و گلبول‌های قرمز انسان را بررسی می‌کنیم.