ระบบย่อยอาหาร (Digestive system)

ระบบย่อยอาหาร (Digestive system) 
สัตว์จำเป็นต้องได้รับอาหารเพื่อนำมาสร้างพลังงานในการดำรงชีวิต จึงจำเป็นต้องพัฒนาโครงสร้างพิเศษทั้งเพื่อให้ได้รับสารอาหารเข้าสู่เซลล์ ซึ่งขึ้นอยู่กับ 2 กระบวนการคือการกิน (feeding) และการย่อยอาหาร (digestion)

1.  รูปแบบการกินอาหารของสัตว์ (Types of feeding)

      สัตว์จัดว่าเป็น hetrotrophs สร้างอาหารเองไม่ได้ จึงต้องกินอาหารหรือดูดซึมจากแหล่งอาหารเท่านั้น สัตว์ส่วนใหญ่จัดว่าเป็น ingestive eaters คือมีการกลืนกินอาหารผ่านทางปากเป็นหลัก จึงสามารถจำแนกกลุ่มของสัตว์ตามรูปแบบการกินอาหารได้เป็นดังนี้

      1.  Absorptive feeders เป็นพวกที่ดูดซึมอาหารผ่านทางผนังลำตัว ตัวอย่างเช่น

พยาธิตัวตืด

      2.  Filter feeders เป็นพวกที่กรองกินอนุภาคของอาหารที่มีขนาดเล็กที่แขวนลอยอยู่ในน้ำ ตัวอย่างเช่น หอยนางรม หอยแมลงภู่

      3.  Substrate feeders หรือ Deposit feeders เป็นพวกที่กินที่อยู่อาศัยที่ตัวเองเกาะอยู่ เช่น ตัวหนอนของแมลงกินใบไม้ที่ตัวเองเกาะอยู่

      4.  Fluid feeders เป็นพวกที่ดูดกินของเหลวจากสัตว์อื่น เช่น ยุง เหลือบ ริ้น ไร

      5.  Bulb feeders เป็นพวกที่กินอาหารที่เป็นชิ้นโต ๆ ได้แก่สัตว์ส่วนใหญ่

2.  ความต้องการสารอาหารของสัตว์ (Nutrition requirement)
      สัตว์ต้องการสารอาหารซึ่งนอกจากจะใช้ไปเพื่อผลิตพลังงานในรูปของ ATP แล้วยังใช้เพื่อเป็นโครงสร้างของร่างกาย ซ่อมเสริมทดแทนส่วนที่สึกหรอ และยังเป็นแหล่งของ essential nutrient อีกด้วยสารอาหารที่ได้จากการรับประทานได้แก่คาร์โบเดรต ซึ่งมีองค์ประกอบเป็น CHO ถึงแม้ว่าสารอาหารคาร์โบเดรตจะเป็นตัวที่สำคัญที่สุดในการผลิตพลังงานของเซลล์ แต่คาร์โบไฮเดรตก็ไม่จัดว่าเป็น essential nutrient เนื่องจากสัตว์สามารถที่จะสร้างจากสารอาหารอื่นได้เอง ส่วนสารอาหารที่จัดว่าเป็น essential nutrients ได้แก่ โปรตีน(ให้กรดอะมิโน) ลิพิด(ให้กรดไขมัน)  เกลือแร่ และวิตามิน

      สัตว์สร้างโปรตีนซึ่งมีอยู่ 2 รูปแบบในร่างกายคือพวกที่เป็นโปรตีนโครงสร้าง (structural proteins) และโปรตีนที่เป็นเอนไซม์ (enzymatic proteins) ขึ้นมาจากกรดอะมิโน 20 ชนิด กรดอะมิโนส่วนใหญ่สัตว์จะสร้างเองได้เรียกว่าเป็น non-essential amino acids แต่จะมีกรดอะมิโนบางตัวที่ร่างกายสร้างไม่ได้ต้องได้รับจากอาหารเรียกว่า essential amino acids ซึ่งในคนมี 8 ตัว ได้แก่ Try, Met, Val, Thr, Phe, Leu, Iso, Lys สำหรับทากรกมีอีก 1 ตัวที่เป็น essential amino acid คือ histidine ส่วน essential fatty acid ของคนคือ Lenoleic acid

3.  กระบวนการกินอาหาร (Food processing) 

      สัตว์ส่วนใหญ่กินอาหารชิ้นโต จึงต้องมีกระบวนการต่าง ๆ เพื่อให้ได้โมเลกุลสารอาหารขนาดเล็กพอที่เซลล์จะนำไปใช้ได้

      กระบวนการที่จะให้ได้มาซึ่งสารอาหารขนาดเล็กดังกล่าวประกอบด้วย

      1. การกิน (ingestion)

      2. การย่อย (digestion)

      3. การดูดซึม (absorption)

      4. การขับออก (elimination)

4. การย่อยอาหาร (Digestion)

      เป็นกระบวนการทางเคมีที่มีเอนไซม์เข้าร่วมปฏิกิริยา (enzymatic hydrolysis) เพื่อสลายอาหารให้เป็นสารอาหารโมเลกุลเดี่ยว (monomers) ที่สามารถดูดซึมเข้าสู่เซลล์ได้ การย่อยอาหารของสัตว์จำแนกตามแหล่งที่เกิดการย่อยได้เป็น 2 ประเภท

      1.  การย่อยภายในเซลล์ (intracellular digestion) พบในโปรติสท์ (อะมีบา พารามีเซียม) และสัตว์ชั้นต่ำชนิดเดียวที่พบว่ามีการย่อยอาหารภายในเซลล์คือฟองน้ำ โดยมีการหลั่ง hydrolytic enzyme จาก lysosome มาย่อยอาหาร สัตว์พวกนี้นำอนุภาคอาหารซึ่งมีขนาดเล็กเข้าสู่เซลล์โดยวิธีฟาโกไซโตซิสและสร้างเป็นถุงอาหาร (food vacuole) ดังแสดงในรูปที่ 3 ถุงอาหารจะเคลื่อนตัวไปรวมกับ ไลโซโซมซึ่งมี hydrolytic enzyme อยู่ การย่อยอาหารเกิดในถุงอาหาร อาหารอนุภาคเล็ก ๆ ที่ได้จากการย่อยจะถูกดูดซึมไปใช้ในเซลล์ ส่วนกากอาหารจะถูกขับทิ้งโดยวิธีเอกโซไซโตซิส ในกลุ่มนี้พารามีเซียมจัดว่าเป็นโปรติสท์ที่มีโครงสร้างเกี่ยวกับการย่อยอาหารที่แน่นอนคือมีการนำอาหารเข้าสู่เซลล์ผ่านทาง oral groove ก่อนที่จะส่งเข้า food vacuole และกากอาหารมีการขับออกทาง anal pore

ภาพที่  1  intracellular digestion

      3.2  การย่อยอาหารภายนอกเซลล์ (Extracellular digestion) สัตว์ส่วนใหญ่มีการย่อยอาหารภายนอกเซลล์โดยปล่อยเอนไซม์ออกมาย่อยอาหารภายในช่องลำตัว ในสัตว์ชั้นต่ำเช่นพวกซีเลนเทอเรต และแพลธีเฮลมินธ์ที่ดำรงชีพอิสระ เรียกสิ่งมีชีวิตกลุ่มนี้ว่า free-living plathyhelmenths เช่น พลานาเรีย มีช่องลำตัวที่มีรูเปิดทางเดียว เรียกว่า กัสโตรวาสคิวลาร์ คาวิตี (gastrovascular cavity) (รูปที่ 2) ซึ่งทำหน้าที่ทั้งย่อยอาหารและการลำเลียง เซลล์ที่บุช่องกัสโตรวาสคิวลาร์ของไฮดรา (gastrodermis) จะมีทั้งเซลล์ที่ทำหน้าที่สร้างเอนไซม์ออกมาย่อยอาหารและเซลล์ที่รับอนุภาคอาหารเข้าไปย่อยภายใน (nutritive or diestive cell) ดังนั้นไฮดราจึงเป็นสัตว์ที่มีการย่อยอาหารทั้งแบบภายนอกและภายในเซลล์

ภาพที่  2  ช่องทางเดินอาหาร (gastrovascular cavity) ของไฮดรา และพลานาเรีย 

4.  ประเภทของทางเดินอาหารของสัตว์

      ทางเดินอาหารแบ่งออกเป็น 2 ประเภท คือ

      1. ทางเดินอาหารแบบไม่สมบูรณ์ (incomplete digestive tract) มีลักษณะเป็นถุงที่มีช่องเปิดทางเดียวเช่นที่พบในไฮดราและพลานาเรีย ดังนั้นช่องเปิดนี้จึงทำหน้าที่เป็นทั้งปากและทวารหนักไปพร้อม ๆ กัน

      2. ทางเดินอาหารแบบสมบูรณ์ (complete digestive tract) พบในสัตว์ส่วนใหญ่ตั้งแต่หนอนตัวกลมจนถึงสัตว์มีกระดูกสันหลัง ลักษณะประกอบด้วยท่อที่มีช่องเปิด 2 ทาง ด้านหนึ่งเป็นทางเข้าของอาหารและอีกด้านหนึ่งเป็นทางออกของกากอาหารหรือทวารหนัก

ภาพที่ 3  เปรียบเทียบทางเดินอาหารของอาร์โทรปอดกับสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม

5.  องค์ประกอบของระบบทางเดินอาหารของสัตว์มีกระดูกสันหลังและคน  (Components of
     the digestive system)

      ทางเดินอาหารของคนมีลักษณะเป็นท่อของกล้ามเนื้อเรียบขดม้วนไปมา มีความยาวประมาณ 6-9 เมตรเมื่อยืดออกเต็มที่ ตามความยาวของท่อนี้มีการเปลี่ยนแปลงเป็นส่วนที่มีลักษณะพิเศษอยู่หลายส่วนได้แก่ ปาก คอหอย หลอดอาหาร กระเพาะอาหาร ลำไส้เล็ก ลำไส้ใหญ่ จนถึงทวารหนัก กล้ามเนื้อเรียบบางบริเวณมีการเปลี่ยนแปลงไปเป็นหูรูด (sphincter) เพื่อช่วยในการเก็บกักอาหาร และยังช่วยให้อาหารลำเลียงไปในทิศทางเดียวอีกด้วย การบีบรัดของกล้ามเนื้อเรียบมีลักษณะเป็นจังหวะเรียกว่า เพอริสตัลซิส (peristalsis) นอกจากการเปลี่ยนแปลงไปเป็นอวัยวะต่าง ๆ ตามความยาวของท่อแล้ว ยังมีต่อมต่าง ๆ ที่สร้างและหลั่งเอนไซม์ที่ช่วยย่อยอาหาร เช่น ต่อมน้ำลาย ตับอ่อน ตับ และถุงน้ำดี เป็นองค์ประกอบของทางเดินอาหารอีกด้วย