غده مالپیگی: اندام دفعی در حشرات و عنکبوت‌ها

غده‌های مالپیگی: سیستم تصفیه‌خانه‌ی کوچک بدن

غده‌های مالپیگی چیستند و کجا قرار دارند؟

اگر به یک ملخ یا سوسک نگاه کنید، شاید فکر کنید که چنین موجود کوچکی اندام‌های پیچیده‌ای ندارد. اما در داخل بدن این جانوران، سیستم‌های دقیقی کار می‌کنند. یکی از این سیستم‌ها، برای دفع مواد سمی و زائد بدن است. در پستانداران مانند انسان، این کار بر عهده‌ی کلیه‌ها است. اما در حشرات و عنکبوت‌ها، این وظیفه را ساختارهایی به نام غده‌های مالپیگی بر عهده دارند. این غده‌ها مجموعه‌ای از لوله‌های بسیار باریک و نخ مانند هستند که معمولاً مانند دسته‌ای از نخ‌های زرد یا شفاف، در محلی که معده و روده به هم متصل می‌شوند، قرار گرفته‌اند. تعداد این لوله‌ها در گونه‌های مختلف، از فقط دو عدد تا بیش از 250 عدد متغیر است.

غده‌های مالپیگی چگونه کار می‌کنند؟ (یک فرآیند چهار مرحله‌ای)

کار این غده‌ها شبیه به یک تصفیه‌خانه‌ی کوچک و بسیار کارآمد است. فرآیند دفع را می‌توان به چهار مرحله‌ی اصلی تقسیم کرد:

مرحله‌ی ۱: فیلتراسیون و انتقال
مواد زائد حاصل از سوخت و ساز سلول‌های بدن، وارد مایع درون بدنی حشره می‌شوند که به آن همولنف می‌گویند (مشابه خون در پستانداران). سپس، این مواد زائد از دیواره‌ی غده‌های مالپیگی عبور کرده و به داخل این لوله‌ها منتقل می‌شوند.

مرحله‌ی ۲: بازجذب مواد مفید
همه‌ی موادی که وارد لوله‌ها می‌شوند، زائد نیستند. مواد مفید مانند آب، یون‌های پتاسیم ($K^+$) و سدیم ($Na^+$) دوباره از طریق دیواره‌ی لوله‌ها به داخل همولنف بازجذب می‌شوند. این مرحله برای جلوگیری از هدر رفتن آب و مواد معدنی ضروری بدن بسیار مهم است.

مرحله‌ی ۳: تغلیظ مواد زائد
پس از بازجذب آب، مواد زائد باقی‌مانده در لوله‌ها غلیظ می‌شوند. اصلی‌ترین ماده‌ی زائد، اسید اوریک است. این ماده به شکل کریستال‌های سفیدرنگ و کم‌محلول در آب درمی‌آید. تبدیل مواد زائد به اسید اوریک، راهی هوشمندانه برای دفع سموم با کمترین میزان هدررفت آب است.

مرحله‌ی ۴: دفع نهایی
مخلوط غلیظ‌شده‌ی مواد زائد از طریق لوله‌های مالپیگی به داخل روده ریخته می‌شود. در آنجا، این مواد با مدفوع مخلوط شده و در نهایت از بدن خارج می‌گردند.

اهمیت غده‌های مالپیگی در زندگی در خشکی

حشرات از موفق‌ترین جانوران در خشکی هستند. یکی از دلایل این موفقیت، سیستم دفع بسیار کارآمد آن‌ها است. دفع اسید اوریک به جای اوره (که در پستانداران دیده می‌شود) یک مزیت بزرگ است. زیرا اسید اوریک برای دفع به آب بسیار کمی نیاز دارد. این ویژگی به حشرات اجازه می‌دهد در محیط‌های بسیار خشک، مانند بیابان‌ها، بدون از دست دادن مقدار زیادی آب، به زندگی خود ادامه دهند. به عبارت دیگر، غده‌های مالپیگی نه تنها مواد سمی را دفع می‌کنند، بلکه در تنظیم اسمزی یا حفظ تعادل آب و نمک در بدن جانور نیز نقش حیاتی ایفا می‌کنند.

مثال عینی: ملخ و مدیریت آب بدن

یک ملخ را که در یک روز گرم روی یک برگ نشسته است، تصور کنید. این ملخ برای زنده ماندن باید آب بدن خود را حفظ کند. هنگامی که مواد غذایی در بدنش تجزیه می‌شوند، مواد زائد نیتروژنداری تولید می‌شوند که برای بدن سمی هستند. غده‌های مالپیگی این مواد را از همولنف جمع‌آوری می‌کنند. سپس، با دقت زیاد، تقریباً تمام آبی را که همراه این مواد وارد لوله‌ها شده است، دوباره به بدن بازمی‌گردانند و در نهایت، مواد زائد را به صورت کریستال‌های خشک اسید اوریک به روده می‌فرستند. این فرآیند شگفت‌انگیز باعث می‌شود ملخ بتواند روزها در گرمای آفتاب دوام بیاورد بدون اینکه به منبع آب دائمی نیاز داشته باشد.

اشتباهات رایج و پرسش‌های مهم

پاورقی

^۱ Malpighian Tubules (مالپیگیان تیوبیولز): لوله‌های باریک و متعدد مسئول دفع و تنظیم اسمزی در بسیاری از بندپایان.
^۲ Hemolymph (همولیمف): مایع همولنف، مایعی است که در دستگاه گردش خون باز حشرات و دیگر بندپایان جریان دارد و عملکردی مشابه خون در پستانداران دارد.
^۳ Uric Acid (یوریک اسید): ترکیب نیتروژنداری که محصول نهایی متابولیسم پروتئین در پرندگان، خزندگان و حشرات است و به صورت کریستال‌های کم‌محلول دفع می‌شود.
^۴ Osmoregulation (ازمورجولیشن): فرآیند تنظیم تعادل آب و مواد معدنی (نمک‌ها) در بدن یک جانور.
^۵ Marcello Malpighi (مارچلو مالپیگی): کالبدشناس و زیست‌شناس ایتالیایی (۱۶۲۸-۱۶۹۴) که از پایه‌گذاران علم میکروسکوپی بافتی بود.