مورفولوژی چیست؟ – شاخه ها و راه های مطالعه آن

مورفولوژی یا ریخت شناسی اصطلاحی یونانی است که از ترکیب دو واژه ی Morphe به معنی شکل و قالب و Logos به معنی علم و شناخت، تشکیل شده است. مورفولوژی شاخه ای از زیست شناسی است که به مطالعه ی شکل ظاهری و ریخت موجودات (اعم از زنده و غیر زنده)، اندام و ساختمان بیرونی آن ها می پردازد.

شکل گیری علم مورفولوژی در دهه ی ۱۸۰۰ میلادی بود. بنیانگذاران این علم نیز یوهان ولفگانگ فون گوته و کارل فردریش بورداخ بودند. این علم در طبقه بندی موجودات نقش عمده ای دارد.

مورفولوژی به سه شاخه جانوری، گیاهی و کانی ها تقسیم می شود. در این مقاله نشریه جهان شیمی فیزیک به معرفی مورفولوژی و ویژگی های آن می پردازیم.

شاخه های مورفولوژی

جانوری

به علم مطالعه شکل و ساختمان ظاهری و همچنین بدن جانوران، مورفولوژی جانوری می گویند.

گیاهی

علمی که اندام ظاهری و شکل خارجی گیاهان را مورد مطالعه قرار می دهد به نام مورفولوژی گیاهی است. این علم به عنوان رشته ای مستقل از کالبدشناسی گیاهی شناخته شده است. مورفولوژی داخلی شامل شناسایی و حالت شکل داخلی اندام های گیاه است و نوع خارجی این علم نیز ریخت ظاهری و ساختمان اندام ها و اعضای گیاهان را مورد مطالعه قرار می دهد.

کانی ها

علمی که به بررسی فرم ظاهری کانی ها می پردازد، علم مورفولوژی کانی هاست.

طبقه بندی موجودات زنده

اندازه، رنگ و بخش هایی از بدن جانوران و گیاهان و همچنین تنوع سلولی، از جمله مشخصات مورفولوژی هستند که به تفکیک و سپس طبقه بندی جانوران و گیاهان کمک می کند. به طور مثال انسان ها دارای لایه های جنینی اکتودرم یا اکتوبلاست، مزودرم و اندودرم یا اندوبلاست است که دو لایه یا یک لایه هستند.

تشکیل گیاهان و حیوانات توسط یک نوع سلول یا سلول های مختلف صورت می پذیرد. به طور مثال جلبک ها و قارچ ها از یک نوع سلول به وجود می آیند و دگرگونی سلولی آن ها کم تر است، ولی گیاهان عالی یا گیاهان دانه دار از سلول های مختلف به وجود می آیند و به طور دائم رشد کرده و متمایزتر می شوند.

طبقه بندی ویروس ها بر طبق مورفولوژی

برای طبقه بندی و نام گذاری ویروس ها روش های متنوعی وجود دارد. نحوه تکثیر، نوع اسید نوکلئیک، نوع بیماری که به وجود آمده و مورفولوژی از جمله ی عوامل ایجاد طبقه بندی هستند.

ویروس به گروهی از میکروب ها گفته می شود که توانایی آلوده سازی گیاهان، جانوران، باکتری ها و حتی آرکی ها را دارند. سلول های یوکاریوتی و پروکاریوتی مکانی برای رشد و تکثیر ویروس ها هستند. ویروس ها در لایه ای پروتئینی با نام کپسید قرار گرفته اند. آن ها دارای DNA ،RNA و آنزیم هایی برای آلوده سازی سلول ها هستند. در زیر به طبقه بندی ویروس ها برطبق مورفولوژی و تقارن شکل ظاهری آن ها می پردازیم.

تقارن مارپیچی

در تقارن مارپیچی، نوکلئوکپسیدهای مارپیچی محل قرارگیری ماده ی ژنتیکی هستند. در انواع مختلف ویروس ها می توان به اختلاف اندازه طول، پهنا و شمار پیچ های هر دور پی برد. از جمله ی ویروس های این گروه می توان به ویروس موزاییک تنباکو اشاره کرد.

تقارن بیست وجهی

در تقارن بیست وجهی، پوشش کپسیدی دارای بیست وجه و دوازده راس متقارن است. آن ها وظیفه ی نگهداری از ژنوم ویروس را برعهده دارند. آدنوویروس در این دسته قرار گرفته است.

تقارن پیچیده

ویروس های باکتریایی مانند ویروس گروه آبله که کپسید مشخصی ندارند از گروه تقارن پیچیده هستند. ریخت شناسی ساختار این ویروس ها از تعدادی لایه با پروتئین های کپسیدی مختلف به وجود آمده است.

طبقه بندی باکتری ها برطبق مورفولوژی

باکتری ها گروه بزرگی از موجودات تک سلولی هستند و به انواع مختلفی مثل باکتری های مفید و باکتری های بیماری زا تقسیم بندی می شوند که هر کدام دارای عملکرد و وظایف خاصی هستند. طبقه بندی این موجودات به سه دسته انجام می گیرد.

کوکسی یا کروی

این باکتری ها از لحاظ ظاهری شبیه تخم مرغ بوده و بیضی شکل هستند. کوکسی ها برطبق نحوه ی قرارگرفتن در کنار هم به دیپلوکوک ها، استرپتوکوک ها، استافیلوکوک ها، تتراکوک ها و سارسیناها تقسیم بندی می شوند.

باسیل یا مارپیچی

به باکتری های میله ای شکل باسیل می گویند. اندازه این نوع باکتری ها ۱-۳ میکرون است.

اسپیروکت یا مارپیچی

اسپیروکت ها شکلی مارپیچی و فنر مانند دارند. این نوع باکتری ها باریک هستند و به سه گروه اسپیروکتاسه، لیتوسپیراسه و براکیسپیراسه تقسیم بندی می شوند.

تغییر مورفولوژی در بدن انسان

تغییرات ریخت شناسی در اسپرم

شکل طبیعی اسپرم به صورت سری بیضی مانند دارای کلاهک و یک دم سالم است. شکل غیرطبیعی آن نیز ممکن است سری بیش از حد بزرگ و یا کوچک باشد و یا دارای دو سر باشد. در حالتی دیگر نیز دم فنری یا دم زائد دارند.

ریخت شناسی اسپرم به بررسی شکل ظاهری و اندازه ی اسپرم می پردازد. طبق استاندارد سازمان جهانی بهداشت، داشتن مورفولوژی طبیعی چهار درصد اسپرم ها، از شروط باروری است. زیرا اسپرم هایی که ریخت شناسی غیرطبیعی دارند قادر به حرکت موثری نیستند که این می تواند سلامت جنین را به خطر اندازد. لازم به ذکر است عوامل دیگری همچون حرکت اسپرم ها و تعداد اسپرم ها نیز در باروری سالم تاثیرگذارند.

علت ریخت شناسی غیرطبیعی اسپرم

سه عامل بسیار مهم ریخت شناسی اسپرم ها را تحت تاثیر قرار می دهند. عامل ژنتیکی یکی از علت هایی است که غیرقابل درمان است. دو عامل دیگر که دمای بالای بیضه و در معرض مواد سمی قرار داشتن هستند، به راحتی قابل درمان هستند. ترک دخانیات و مشروبات الکلی، دوری از مواد شیمیایی و سمی، تغییر در سبک زندگی در جهت داشتن زندگی سالم و استفاده کمتر از سونا می توانند برای سلامت اسپرم ها مفید باشند.

تغییر ریخت شناسی در گلبول های قرمز

گلبول های قرمز یا اریتروسیت ها از انواع سلول های خونی هستند که نقش عمده ای در نقل و انتقالات گازهای تنفسی در خون مهره داران برعهده دارند. این گلبول ها به تعداد تقریبی ۵ میلیون در هر میلی متر مکعب خون یافت می شوند.

تغییر در اندازه

قطر گلبول های قرمز در حدود ۷ میکرون بوده و ضخامت آن ها ۱ تا ۲ میکرون است. در صورت تغییرات مورفولوژیکی، قطر آن ها تحت تاثیر قرار می گیرد.

افزایش قطر گلبول قرمز

رشد بیش از حد قطر گلبول قرمز در بیماری های کبدی، کم خونی مگالوبلاستیک و یا بیماری کم کاری تیروئید می تواند منجر به شیمی درمانی و یا از دست دادن طحال شود.

کاهش قطر گلبول قرمز

بیماری هایی همچون کم خونی ناشی از فقر آهن، کم خونی سیدروبلاستیک، مسمومیت سرب و کم خونی ناشی از اختلالات مزمن موجب کاهش قطر گلبول های قرمز می شود.

تغییر در رنگ

مرکز گلبول قرمز که هموگلوبین در آن قرار دارد کم رنگ تر بوده و ثلث قطر این سلول را دربر گرفته است. وجود بعضی از بیماری ها نیز می تواند باعث بزرگتر شدن نقاط کم رنگ و در واقع رنگ پریدگی آن شود. بیماری هایی مانند کم خونی ناشی از کمبود آهن، کم خونی ناشی از عوارض مزمن، تالاسمی و همچنین بی نظمی در محل سنتز هموگلوبین از جمله ی آن ها است.

تغییر در شکل ظاهری

شکل ظاهری نرمال گلبول های قرمز به صورت سکه ای است که در دو طرف خود فرورفتگی دارد. برخی از بیماری ها باعث تغییر شکل این سلول ها شود.

وزیکول های سیتوپلاسمی

در حالت نرمال گلبول های قرمز فاقد وزیکول سیتوپلاسمی است ولی وجود بیماری های مختلف باعث ایجاد تغییرات مورفولوژیکی و در نتیجه دانه دار به نظر رسیدن آن با میکروسکوپ می شود. هموگلوبین، DNA، آهن، ریبوزوم، باقیمانده های غشای هسته و انگل های گلبول قرمز در وزیکول های سیتوپلاسمی جای دارند.

مورفولوژی دندان

به مطالعه فرم و اندازه دندان ها، ریخت شناسی دندان می گویند. دندان را می توان از نظر توصیفی و بافت شناسی جزء پیچیده ترین ساختارهای بدن دانست. بسته به وظایف هر دندان و همچنین سن افراد، ریخت شناسی آن ها با هم متفاوت است. چهار فرم مختلف دندان های پیشین، نیش، آسیاب کوچک و آسیاب بزرگ با وظایف جداگانه، ریخت شناسی دندان را تشکیل می دهند.

دندان های پیشین

دندانهای پیش یا پیشین شامل چهار دندان جلویی فک بالا و فک پایینی هستند. دندان های پیشین میانی بالایی در نزدیک مرکز لب قرار گرفته اند و دندان های پیشین کناری در دو طرف آن ها واقع شده اند.

وظیفه اصلی این دندان ها گاز زدن غذا است که توسط لبه های تیزی که این نوع دندان دارد، انجام می گیرد.

دندان های نیش

این دندان ها شامل چهار مورد است که دو دندان در فک پایین و دو دندان در فک بالا قرار گرفته اند. محل قرارگیری دندان نیش در دو طرف دندان های پیشین است. این دندان ها کشیده و نوک تیز هستند و نسبت به دیگر مورفولوژیهای دندان، ریشه ی بلندتری دارند. دندان های نیش وظیفه ی تکه تکه کردن غذا را برعهده دارند.

دندان آسیاب کوچک

این دندان ها مابین دندان های نیش و دندان های آسیاب بزرگ قرار دارند. دندان های آسیاب کوچک شامل هشت دندان هستند. برآمدگی موجود در سطح این دندان ها باعث بهتر جویدن غذا می شود.

دندان آسیاب بزرگ

این دندان ها بزرگ ترین دندان دهان هستند که شامل شش دندان در فک بالا و شش دندان در فک پایینی هستند. سطح پهن و برجسته این دندان ها به جویدن و آسیاب بهتر غذا کمک می کند.

تفاوت مورفولوژی و آناتومی

ریخت شناسی و آناتومی جزء مباحث مهم زیست شناسی هستند اما با یکدیگر تفاوت دارند. آناتومی در زیرمجموعه ریخت شناسی قرار گرفته است. آناتومی واژه ای یونانی است به معنی برش دادن و قطعه قطعه کردن و به عبارتی به علمی که  ساختار بدن انسان را بررسی می کند آناتومی می گویند. ریخت شناسی، به مطالعه ارتباطات ساختارها می پردازد، درحالی که آناتومی مطالعه وجود ساختارها را انجام می دهند.

مطالعه ویژگی های بیرونی مثل اندازه، شکل و رنگ و همچنین ویژگی های بدنی برعهده ریخت شناسی است و بررسی شکل جزئی هر کدام از اندام ها نیز به کمک آناتومی انجام می پذیرد.

راه های مطالعه مورفولوژی در بیولوژی

اختلاف در فرم، اندازه و ساختار اندام موجودات، دانشمندان را بر آن داشته تا برای کسب اطلاعات بیشتر از راه ای کاربردی استفاده نمایند. در زیر به این شیوه های بررسی می پردازیم.

شیمیایی

از این روش برای بررسی شکل، فرم و اندازه  بافت استفاده می شود. بدین صورت که پس از قرار دادن بافت در معرض عنصر رادیواکتیو، تصویربرداری توسط دستگاه های رادیوگرافی انجام می گیرد.

هیستوشیمی

تکنیکی است که به شناسایی و تشخیص ساختار شیمیایی بافت ها کمک می کند. رنگ آمیزی سلول یکی از این روش هاست. این روش با اختلاف رنگی که ایجاد می کنند می توانند برای شناسایی ساختار بافت ها موثر است.

میکروسکوپی

یکی از راه هایی که به پیشبرد و تکمیل روش هیستوشیمی کمک می کند، روش میکروسکوپی است. میکروسکوپ وسیله مناسبی برای دیدن و بررسی سلول ها و بافت ها هستند که انواع آن ها را به اختصار تشریح خواهیم کرد.

میکروسکوپ فاز متضاد

این میکروسکوپ برای مشاهده سلول های زنده، تحرکات آن ها و همچنین تک سلولی هاست. برای داشتن نتیجه بهتر نیاز به نمونه بسیار نازک و یکنواخت است.

میکروسکوپ فلورسانس

منبع این نوع میکروسکوپ ها، پرتوهای فرابنفش است. برای مشاهده بهتر نمونه ها از مواد فلورسانت یا نورافشان استفاده می شود.

میکروسکوپ تداخل فاز

برای سنجش تراکم مواد در واحد سطح از این نوع میکروسکوپ استفاده می شود. نور تابیده شده به نمونه در این میکروسکوپ ها شامل دو نور مختلف است.

میکروسکوپ الکترونی

این میکروسکوپ نسبت به میکروسکوپ نوری قدرت جداسازی بالایی دارد. در میکروسکوپ های الکترونی از امواج الکترون ها به جای امواج نور مرئی استفاده می شود.

دانشمندان تاثیرگذار بر علم مورفولوژی

جفری سنت هیلر

این زیست شناس فرانسوی به بررسی آناتومی وامبریولوژی (علم مطالعه ی تکامل جنین) جانواران می پرداخت. او به پیشرفت تئوری آنالوگ ها کمک شایانی کرد. همچنین او معتقد به ساختار زیستی یکسان برای همه ی جانداران بود و آن را وحدت اجزا نامید.

ژرژ کوویه

طبیعت شناس و دیرین شناس فرانسوی که به وابستگی بین بخش های جانوران و عملکرد آن ها اعتقاد داشت. او طبقه بندی جانوران را با کمک مورفولوژی انجام داد و بر طبق آن به چهار دسته ی مهره داران، نرم تنان، مفصلی و تابش یافته طبقه بندی کرد.

ریچارد اوون

دیرین شناس و زیست شناس انگلیسی که با مشاجره هایش با نظریه تکامل چارلز داروین شهرت یافته بود. اما آنچه که او را بیشتر از همه در خدمت مورفولوژی قرار داده است مربوط به همسانی است.