هيكل (أحياء)

يكون الهيكل الخارجي من الخارج، ويتواجد في عديد من اللافقاريات حيث تحيط وتحمي الأنسجة الرخوة وأعضاء الجسم، ويحدث لبعض أنواع الهياكل الخارجية انسلاخ بصورة دورية أو تبديل للجلد أثناء نمو الحيوان كما يحدث في العديد من المفصليات وتشمل الحشريات والقشريات.

والهيكل الخارجي للحشرات ليس نوع من أنواع الحماية وحسب، بل يُعد كمثابة السطح الذي يربط العضلات، ووسيلة حماية تمنع تسرب المياه لتحمي من الجفاف، وعضو الإحساس الذي يتعامل مع البيئة. وتقوم قشرة الرخويات بأداء جميع هذه الوظائف أيضًا باستثناء أنها لا تحتوي على أعضاء للإحساس.

يُمكن أن يكون الهيكل العظمي الخارجي وزنه ثقيل للغاية مقارنة بالكتلة الكلية للحيوان، لذا على الأرض عادة ما تكون الكائنات الحية التي تملك هيكل خارجي صغيرة نسبيًا، بينما يُمكن للحيوانات المائية تحمل الهيكل الخارجي، لأن الوزن يقل تحت الماء، ومثال على ذلكَ: بطلينوس العملاق الجنوبي، وهو نوع من أنواع البطلينوس كبير للحجم للغاية ويتواجد في المياه المالحة للمحيط الهادي ويمتلك صدفة ضخمة الحجم والوزن ويُصنف أنه حلزون بحري يمتلك صدفة كبيرة للغاية.

الهيكل الداخلي هو التكوين الداخلي الداعم للحيوان، ويتكون من أنسجة معدنية وهو مثالي للفقاريات، وتختلف الهياكل الداخلية في تعقيدها حيث تكون وظيفتها إما الدعم وحسب (كما في حالة الإسفنجيات)، أو تكون موقع لارتباط العضلات وآلية لنقل القوى العضلية.

وينشأ الهيكل الداخلي من نسيج أديم متوسط ومثال على ذلكَ الهيكل المتواجد في شوكيات الجلد والحبليات.

الهياكل العظمية المرنة قادرة على الحركة، ولذا حينما يُضغط على الهيكل العظمي يحدث تغير في شكله وبعد ذلكَ يعود لشكله الأصلي. وهذا النوع من الهياكل العظيمة المرنة مفيدة وذلكَ لأن الانقباض العضلي فقط هو المطلوب لأجل ثني الهيكل العظمي وعند إرتخاء العضلات يعود الهيكل العظمي لشكله الطبيعي. ويتواجد هذا النوع من الهياكل العظمية المرنة في بعض اللافقاريات مثل المفصل ذو الصمامين للقشريات.

قد يكون الغضروف هو أحد المواد المكونة للهياكل المرنة، ولكن معظم الهياكل المرنة تتكون من مزيج من البروتينات والسكريات والماء.

وللحصول على تركيب أو حماية إضافية، قد تُدعم الهياكل اللينة بهياكل صلبة، وعادة ما تعيش الكائنات الحية التي تملك هياكل عظمية مرنة تحت الماء، وهذا يدعم بنية الجسد في غياب الهياكل العظمية الصلبة.

الهياكل العظمية الصلبة غير قادرة على الحركة عند الضغط عليها، توفر نظام دعم قوي في الحيوانات البرية، وعادة ما يتواجد هذا النوع من الهياكل العظمية في الحيوانات المائية لأجل الحماية (مثال: القواقع)، أو الحيوانات سريعة الحركة والتي تحتاج إلى دعم إضافي من الجهاز العضلي للسباحة في الماء.

تتكون الهياكل العظمية العصلبة من مواد تتضمن الكايتين (كما متواجد في مفصليات الأرجل)، ومركبات الكالسيوم مثل كربونات الكالسيوم (مثل المتواجدة في الشعب المرجانية والرخويات الصخرية)، ومركبات السيليكات (وهي متواجدة في أنواع من الطحالب مثل الدياتوم، وأنواع من الكائنات الأولية مثل الشعوعيات).

تُستخدم الهياكل الخلوية لتحقيق الاستقرار والحفاظ على شكل الخلايا، وهي بنية حركية تحافظ على شكل وحماية الخلية وتُمكن بعض الخلايا من الحركة باستخدام الأسواط أو الأهداب أو الأرجل الدقيقة، بالإضافة أنها تلعب أدوارًا هامة في كل من النقل داخل الخلايا (مثال: حركة الحويصلات والعضيات)، وأخيرًا تُساعد في إنقسام الخلية.

الهيكل العظمي الهيدروستاتيكي هو عبارة عن هيكل من الأنسجة الرخوة شبه صلبة ممتلئة بسائل تحت ضغط، وتحيط بها العضلات، حيث تسمح العضلات الطولية والدائرية حول أجسامهم بالحركة بالتناوب ما بين التمدد والانقباض، والمثال المنتشر المتواجد به هذا النوع من الهياكل هي دودة الأرض.

العظام هي أعضاء صلبة تشكل جزءًا من الهيكل الداخلي للفقاريات، وتعمل على تحريك ودعم وحماية أجزاء الجسم المختلفة، وإنتاج خلايا الدم الحمراء والبيضاء وتخزين المعادن.

ويُعد نسيج العظام نوع من الأنسجة الضامة الكثيفة، حيث تتواجد أنواع متنوعة من العظام ذات هيكل داخلي وخارجي معقد كما أنها خفيفة الوزن، ورغم ذلكَ فهي قوية وصلبة.

أحد أنواع الأنسجة التي يتكون منها نسيج العظام هو النسيج المعدني وهذا يعطي الصلابة وبنية داخلية ثلاثية الأبعاد تشبه قرص العسل، بينما أنواع الأنسجة الآخرى التي توجد في العظام تشمل النخاع، وبطانة العظم والغشاء الخارجي «السمحاق» والأعصاب والأوعية الدموية والغضاريف.

خلال التطور الجنيني يكون المركب الأولي هو الغضروف والذي يتطور بعد ذلكَ إلى عظم حينما تتشكل العضلات حوله، الغضروف هو نسيج ضام صلب غير مرن توجد في العديد من المناطق التي تتضمن المفاصل المتواجدة بين العظام، والقفص الصدري، والأذن، والأنف، والمرفق، والركبة، والكاحل، وأنابيب الشعب الهوائية، والأقراص المتواجدة بين الفقرات، ولا تكون صلبة وقاسية مثل العظام ولكنها أكثر صلابة وأقل مرونة من العضلات.

يتكون الغضروف من خلايا متخصصة تُسمى الخلايا الغضروفية والتي تنتج كمية كبيرة من المادة الخلالية التي تتكون من النوع الثاني من ألياف الكولاجين ما عدا الغضروف الليفي الذي يحتوي على النوع الأول من ألياف الكولاجين والمادة الأساسية الوفيرة الغنية بمادة البروتيوغليكان وكذلكَ ألياف الإيلاستين.

ويصنف الغضروف إلى ثلاثة أنواع: الغضروف المرن، والغضروف الزجاجي «الهياليني»، والغضروف الليفي.