قد تختلف نفس الأعضاء في الأنواع المختلفة في التركيب والوظيفة. يحتوي قلبنا على أربع غرف منفصلة ، في حين أن الضفادع والضفادع والثعابين والسحالي يمكنها فعل ذلك بثلاث غرف فقط. يمكنك التعرف على وظائف القلوب المكونة من ثلاث غرف في هذه المقالة.
أصناف الفقاريات وغرف القلب
يتم تمثيل الفقاريات بفئات مختلفة: الأسماك والبرمائيات والزواحف والثدييات والطيور. يؤدي القلب أداءً عند الفقاريات وظيفة ضخ الدمفي جميع أنحاء الجسم ، وهذا ما يسمى الدورة الدموية. على الرغم من أن أنظمة الدورة الدموية متشابهة من نواح كثيرة ، إلا أن قلوب الفئات المختلفة من الفقاريات لها أعداد مختلفة من الغرف. تحدد هذه الغرف مدى كفاءة القلب في نقل تدفق الدم الغني بالأكسجين ونقل الدم المفتقر إلى الأكسجين إلى القلب.
يمكن تصنيف الفقاريات حسب عدد الحجرات الموجودة في القلب:
- حجرتان: أتريوم وبطين واحد (سمكة)
- ثلاث غرف: أذينان وبطين واحد (البرمائيات والبرمائيات والزواحف)
- أربع غرف: أذينان وبطينان (طيور وثدييات)
الدوران
يدخل الأكسجين ، أهم مادة ، إلى مجرى الدم من خلال الخياشيم أو الرئتين. لتحقيق استخدام أكثر كفاءة للأكسجين ، تمتلك العديد من الفقاريات مرحلتان منفصلتان من الدورة الدموية: رئوية وجهازية.
مع الدورة الرئوية للغرفة ، يرسل القلب الدم إلى الرئتين لإثرائهما بالأكسجين. تبدأ العملية في البطين ، ومن هناك ، عبر الشرايين الرئوية ، تدخل الرئتين. يعود الدم من الرئتين عبر الأوردة الرئوية ويتدفق إلى الأذين الأيسر. ومن هناك يدخل البطين حيث يبدأ الدوران الجهازي.
الدورة الدموية هي توزيع الدم الغني بالأكسجين في جميع أنحاء الجسم. يضخ البطين الدم عبر الشريان الأورطي ، وهو شريان ضخم يتفرع في جميع أجزاء الجسم. بعد وصول الأكسجين إلى الأعضاء والأطراف ، يعود عبر الأوردة التي تقوده إلى الوريد الأجوف السفلي أو الوريد الأجوف العلوي. ثم يدخل من هذين الأوردين الرئيسيين الأذين الأيمن. بمجرد الوصول إلى هناك ، يعود الدم المستنفد من الأكسجين إلى الدورة الدموية الرئوية.
القلب عبارة عن مضخة معقدةوالجهاز الرئيسي في الدورة الدموية والذي يمد الجسم بالأكسجين.
يتكون القلب من غرف: الأذين والبطين. واحد على كل جانب ، لكل منها وظائف مختلفة. يوفر الجانب الأيسر الدورة الدموية الجهازية ، بينما يكون الجانب الأيمن من القلب مسؤولاً عن الدورة الدموية الرئوية ، أي عن الأوكسجين.
أتريا
الأذينان هما الغرف التي يتم من خلالها يذهب الدم إلى القلب... هم في مقدمة القلب ، مع ردهة واحدة على كل جانب. يدخل الدم الوريدي الأذين الأيمن من خلال الوريد الأجوف العلوي والوريد الأجوف السفلي. يتلقى الشخص الأيسر الدم المؤكسج من الرئتين عبر الأوردة الرئوية اليمنى واليسرى.
يتدفق الدم إلى الأذين متجاوزًا الصمامات. يرتخي الأذينون ويتسعون لأنهم يمتلئون بالدم. هذه العملية تسمى الرجفان الانبساطي ونحن معك نسميها نبضة... يتم فصل الأذينين والبطينين بواسطة صمام تاجي وثلاثي الشرف. يمر الأذين بالقرب من انقباض الأذين ، مما يؤدي إلى تقلصات أذينية قصيرة. وهم بدورهم يدفعون الدم خارج الأذينين عبر الصمامات إلى البطينين. تسترخي الأوتار المرنة التي ترتبط بالصمام البطيني أثناء الانقباض وتنتقل إلى الانبساط البطيني ، لكن الصمام يُغلق أثناء الانقباض البطيني.
من السمات المميزة للأذينين أنهما لا تتداخل مع تدفق الدم الوريدي للقلب... يكون ضغط الدم الوريدي الداخل إلى القلب منخفضًا جدًا مقارنةً بالدم الشرياني ، وتتولى الصمامات ضغط الدم الوريدي. الانقباض الأذيني غير مكتمل ولا يمنع تدفق الدم الوريدي عبر الأذينين إلى البطينين. أثناء الانقباض الأذيني ، يستمر الدم الوريدي في التدفق باستمرار عبر الأذينين إلى البطينين.
عادة ما تكون التقلصات الأذينية طفيفة ؛ فهي تمنع فقط الضغط المرتد الكبير الذي يعيق الدم الوريدي. يتم تنسيق استرخاء الأذينين مع البطين ليبدأ في الاسترخاء قبل أن يبدأ البطينان في الانقباض ، مما يساعد على منع النبض البطيء للغاية.
البطينين
يقع البطينان في الجزء الخلفي من القلب. يتلقى البطين الدم من الأذين الأيمن و يضخه عبر الوريد الرئوي في الدورة الدموية الرئويةالذي يدخل الرئتين لتبادل الغازات. ثم يتلقى الدم الغني بالأكسجين من الأذين الأيسر ويضخه عبر الشريان الأورطي إلى الدورة الدموية النظامية لتزويد أنسجة الجسم بالأكسجين.
تكون جدران البطينين أكثر سمكًا وأكثر إحكامًا من جدران الأذينين. الإجهاد الفسيولوجي الذي يضخ الدم في جميع أنحاء الجسم من الرئتين أكبر بكثير من الضغط الناتج عن ملء البطينين. أثناء الانبساط البطيني ، يرتاح البطين ويمتلئ بالدم. أثناء الانقباض ، يتقلص البطين ويضخ الدم عبر الصمامات الهلالية في الدورة الدموية الجهازية.
يولد الناس في بعض الأحيان مع التشوهات الخلقية، على شكل بطين واحد مع الأذينين. قد تكون الأجزاء الأولية من الحاجز البطيني موجودة ، ولكنها لا تعمل. يسمى هذا المرض بأمراض القلب.
التمساح الشائع هو النوع الوحيد من البرمائيات الذي يحتوي على 4 حجرات للقلب. يوجد في عدد من الحيوانات ثلاث غرف ، أي الأذينان والبطين.
- البرمائيات
- البرمائيات
- الزواحف.
في الطبيعة ، تمتلك البرمائيات ومعظم الزواحف قلبًا محجوزًا مسبقًا ويتكون من أذينين وبطين واحد. هذه الحيوانات لديها أيضا سلاسل منفصلة من الأوعية الدموية، حيث تكون الغرف المنفصلة مسؤولة عن تشبع الأكسجين ، ويعود الوريد ويتدفق إلى الأذين الأيمن. من هناك ، يتم نقل الدم إلى البطين ثم ضخه إلى الرئتين. بعد التخصيب بالأكسجين وخالية من ثاني أكسيد الكربون ، يعود الدم إلى القلب ويتدفق إلى الأذين الأيسر. ثم يدخل البطين مرة ثانية ثم يتوزع في جميع أنحاء الجسم.
حقيقة أن هذه الحيوانات من ذوات الدم البارد ، فإن أجسامها لا تستهلك الكثير من الطاقة لإنتاج الحرارة. وبالتالي ، يمكن للزواحف والبرمائيات البقاء على قيد الحياة مع هياكل قلبية أقل كفاءة. هم ايضا قادرة على منع التدفق في الشريان الرئويلتحويل الدم إلى الجلد للتنفس الجلدي أثناء الغوص. كما أنها قادرة على تجاوز تدفق الدم في نظام الشريان الرئوي أثناء الغوص. تعتبر هذه الوظيفة التشريحية الأكثر تعقيدًا في بنية القلب في الفقاريات.
تستخدم جميع الفقاريات مثل الأسماك والبرمائيات والزواحف والطيور والثدييات الأكسجين من الهواء (أو المذاب في الماء) لاستخراج الطاقة بكفاءة من الطعام وإطلاق ثاني أكسيد الكربون كمنتج نفايات.
يجب على أي كائن حي توصيل الأكسجين لجميع الأعضاء وجمع ثاني أكسيد الكربون. نحن نعلم أن هذا الجهاز المتخصص يسمى جهاز الدورة الدموية: يتكون من الدم ، ويحتوي على الخلايا التي تحمل الأكسجين ، والأوعية الدموية (الأنابيب التي يتدفق من خلالها الدم) ، والقلب (المضخة التي تضخ الدم عبر الدم. أوعية).
بينما يعتقد الجميع أن الأسماك لديها خياشيم فقط ، فمن الجدير بالذكر أن العديد من الأنواع لها رئة أيضًا. في كثير من الأسماك ، يكون الجهاز الدوري دورة بسيطة نسبيًا.... يتكون القلب من غرفتين مقلصتين ، الأذين والبطين. في هذا النظام يدخل الدم من الجسم إلى القلب ويتم ضخه عبر الخياشيم حيث يتم إثرائه بالأكسجين.
للإجابة على السؤال حول كيفية ظهور هذه الظاهرة ، يجب علينا أولاً أن نفهم ما كان وراء تكوين مثل هذا الشكل المعقد للقلب والجهاز الدوري أثناء التطور.
حوالي 60 مليون سنة ، من بداية العصر الكربوني حتى نهاية العصر الجوراسي ، كانت البرمائيات هي الحيوانات البرية المهيمنةعلى الأرض. وسرعان ما فقدوا مكانة الشرف بسبب الهيكل البدائي. على الرغم من أنه من بين العائلات المختلفة للزواحف التي تنحدر من البرمائيات ، كانت المجموعات المعزولة أكثر مقاومة. على سبيل المثال ، الأركوصورات (التي تطورت في النهاية إلى الديناصورات) والثيرابسيدات (التي تطورت في النهاية إلى ثدييات). كان البرمائي الكلاسيكي هو Eryops ذو الرأس الكبير ، والذي يبلغ طوله حوالي أربعة عشر متراً من الرأس إلى الذيل ويزن حوالي مائتي كيلوغرام.
كلمة "البرمائيات" في الترجمة من اليونانية تعني "كلا نوعي الحياة"وهذا يلخص إلى حد كبير ما يجعل هذه الفقاريات فريدة من نوعها: فهي تضع بيضها في الماء لأنها تتطلب مصدرًا ثابتًا للرطوبة. ويمكنهم العيش على الأرض.
أعطى التقدم الكبير في تطور الفقاريات للعديد من الأنواع الدورة الدموية والجهاز التنفسي ، كفاءة عالية... وفقًا لهذه المعايير ، توجد البرمائيات والبرمائيات والزواحف في الجزء السفلي من سلم الأكسجين والجهاز التنفسي: تحتوي رئتيها على حجم داخلي صغير نسبيًا ولا يمكنها معالجة الكثير من الهواء مثل رئتي الثدييات. لحسن الحظ ، تستطيع البرمائيات أن تتنفس من خلال الجلد ، والذي ، عندما يقترن بقلب من ثلاث غرف ، يسمح لها ، وإن كان بصعوبة ، بتلبية احتياجاتها الأيضية.
سوف تكتشف الفقاريات التي لديها قلب مكون من ثلاث غرف في هذه المقالة.
ما الحيوانات لها قلب من ثلاث غرف؟
البرمائيات ( البرمائيات) والزواحف ( الزواحفأو الأوغاد) لها قلب من ثلاث غرفودائرتين من الدورة الدموية.
قلب شخص بالغ الضفادعثلاث غرف ، تتكون من البطين واثنين من الأذينين.
يتكون القلب المكون من ثلاث غرف من أذينين وبطين واحد. (يقولون أن للتمساح قلبًا مكونًا من أربع غرف) ، ومع ذلك ، فإن الحاجز الفاصل للقلب غير مكتمل ، ويبقى ثقب بين الحجرتين. يدخل الدم من البطين إلى أحد الأوعية الدموية. ينتقل إما عبر الشريان الرئوي إلى الرئتين أو عبر الشريان الأورطي إلى باقي الجسم. يدخل الدم المخصب بالأكسجين القلب من الرئتين ومن خلال الوريد الرئوي إلى الأذين الأيسر. والدم الذي يحتوي على ثاني أكسيد الكربون ، العائد من الجسم ، يدخل الأذين الأيمن من خلال الجيب الوريدي. يفرغ الأذينان في بطين واحد ، ويخلطان الدم الغني بالأكسجين من الرئتين مع الدم غير المؤكسج من أنسجة الجسم.
بينما يضمن هذا النظام أن الدم يتدفق دائمًا إلى الرئتين ثم يعود إلى القلب ، فإن خلط الدم في نفس البطين يعني أن الأعضاء لا تتلقى دمًا مؤكسجًا.
تنتمي البرمائيات إلى فئة الفقاريات ذات الأرجل الأربعة ، في المجموع تضم هذه الفئة حوالي ستة آلاف وسبعمائة نوع من الحيوانات ، بما في ذلك الضفادع والسمندل والنيوت. تعتبر هذه الفئة صغيرة. هناك ثمانية وعشرون نوعًا في روسيا ومائتان وسبعة وأربعون نوعًا في مدغشقر.
البرمائيات هي فقاريات بدائية أرضية ، وتحتل موقعًا وسيطًا بين الفقاريات المائية والبرية ، لأن معظم الأنواع تتكاثر وتتطور في البيئة المائية ، ويبدأ الأفراد الذين نضجوا في العيش على الأرض.
البرمائيات لديهم رئتانالتي يتنفسون بها ، تتكون الدورة الدموية من دائرتين ، والقلب مكون من ثلاث غرف. ينقسم الدم في البرمائيات إلى دم وريدي وشرياني. تتحرك البرمائيات بمساعدة أطرافها ذات الأصابع الخمسة ولديها مفاصل كروية. العمود الفقري والجمجمة مفصلية بشكل متحرك. ينمو الغضروف الحنكي المربع مع النمط الذاتي ، ويصبح الفك السفلي هو العظم السمعي. السمع في البرمائيات أفضل منه في الأسماك: بالإضافة إلى الأذن الداخلية ، هناك أيضًا سمع متوسط. تكيفت العيون لرؤية جيدة على مسافات مختلفة.
على الأرض ، لا تتكيف البرمائيات تمامًا لتعيش - ويمكن رؤية ذلك في جميع الأعضاء. تعتمد درجة حرارة البرمائيات على الرطوبة ودرجة حرارة بيئتها. قدرتهم على التنقل والتنقل على الأرض محدودة.
الدورة الدموية والجهاز الدوري
البرمائيات لها قلب من ثلاث غرفيتكون من بطين وأذينين بحجم قطعتين. في الأذينين المذنبين والساقين ، لا يتم فصل الأذينين الأيمن والأيسر تمامًا. يحتوي Tailless على حاجز كامل بين الأذينين ، لكن البرمائيات لها فتحة واحدة مشتركة تربط البطين بالأذينين. بالإضافة إلى ذلك ، يوجد في قلب البرمائيات الجيب الوريدي ، الذي يتلقى الدم الوريدي ويتواصل مع الأذين الأيمن. المخروط الشرياني مجاور للقلب ، يصب الدم من البطين إليه.
المخروط الشرياني له صمام حلزوني، الذي يوزع الدم عبر ثلاثة أزواج من الأوعية. مؤشر القلب هو نسبة كتلة القلب إلى النسبة المئوية من كتلة الجسم ويعتمد على مدى نشاط الحيوان. على سبيل المثال ، يتحرك الضفدع العشبي والضفدع الأخضر قليلاً جدًا ومؤشر القلب أقل من نصف بالمائة. والضفدع البري النشط لديه ما يقرب من واحد بالمائة.
في يرقات البرمائيات ، يكون للدورة الدموية دائرة واحدة ، ونظام إمداد الدم بها يشبه الأسماك: أذين واحد في القلب والبطين ، وهناك مخروط شرياني ، يتفرع إلى 4 أزواج من الشرايين الخيشومية. تتفكك الشرايين الثلاثة الأولى إلى شعيرات دموية في الخياشيم الخارجية والداخلية ، وتندمج الشعيرات الدموية الخيشومية في الشرايين الخيشومية. ينقسم الشريان الذي ينفذ القوس الخيشومي الأول إلى الشرايين السباتية التي تمد الرأس بالدم.
تم دمج الثاني والثالث الشرايين الخيشومية الصادرةمع الجذور اليمنى واليسرى للشريان الأورطي وهما متصلان في الشريان الأورطي الظهري. لا ينقسم الزوج الأخير من الشرايين الخيشومية إلى شعيرات دموية ، لأنه على القوس الرابع في الخياشيم الداخلية والخارجية ، يتدفق إلى جذور الأبهر الخلفي. يصاحب نمو وتشكيل الرئتين إعادة هيكلة الدم.
ينقسم الأذين بواسطة الحاجز الطولي إلى اليسار واليمين ، مما يجعل القلب مكونًا من ثلاث غرف. تتقلص شبكة الشعيرات الدموية وتتحول إلى شرايين سباتية ، وتنشأ جذور الأبهر الظهري في الأزواج الثانية ، في الذنب ، يتم الحفاظ على الزوج الثالث ، ويتحول الزوج الرابع إلى شرايين رئوية جلدية. يتحول الجهاز الدوري المحيطي أيضًا ويكتسب طابعًا وسيطًا بين الدوائر الأرضية والمائية. يحدث أكبر إعادة ترتيب في البرمائيات اللامعة.
تحتوي البرمائيات البالغة على قلب مكون من ثلاث غرف: بطين واحد وأذينينفي كمية قطعتين. يجاور الجيب الوريدي رقيق الجدران الأذين على الجانب الأيمن ، ويخرج مخروط الشرايين من البطين. يمكن الاستنتاج أن القلب له خمسة أقسام. هناك فتحة مشتركة يحدث بسببها فتح كلا الأذينين في البطين. توجد أيضًا صمامات لبطينية ، ولا تسمح للدم بالتغلغل مرة أخرى في الأذين عندما يتقلص البطين.
يتم تشكيل عدد من الغرف التي تتواصل مع بعضها البعض بسبب النتوءات العضلية لجدران البطين - وهذا لا يسمح للدم بالاختلاط. يخرج مخروط الشرايين من البطين الأيمن ، ويقع المخروط الحلزوني بداخله. من هذا المخروط ، تبدأ الأقواس الشريانية في الخروج بمقدار ثلاثة أزواج ، في البداية يكون للأوعية قشرة مشتركة.
الشرايين الرئوية اليمنى واليسرىالابتعاد عن المخروط أولاً. ثم تبدأ جذور الشريان الأورطي في التحرك بعيدًا. يفصل قوسان خيشيان شرايين: الشريان تحت الترقوة والشريان القذالي ، ويشاركان في إمداد الدم إلى الأطراف الأمامية والعضلات في الجذع ، ويندمجان في الشريان الأورطي الظهري تحت العمود الفقري. يفصل الشريان الأورطي الظهري الشريان المساريقي المعوي القوي (يمد هذا الشريان الأنبوب الهضمي بالدم). بالنسبة للفروع الأخرى ، يتدفق الدم عبر الشريان الأورطي الظهري إلى الأطراف الخلفية والأعضاء الأخرى.
الشرايين السباتية
الشرايين السباتية هي آخر من يبتعد عن المخروط الشرياني و تنقسم إلى الداخل والخارجالشرايين. يتم جمع الدم الوريدي من الأطراف الخلفية والجزء الخلفي من الجسم عن طريق الأوردة الوركية والفخذية ، والتي تندمج في الأوردة البابية الكلوية وتتفكك في الشعيرات الدموية في الكلى ، أي يتكون نظام البوابة الكلوية. من الأوردة الفخذية اليمنى واليسرى ، تغادر الأوردة وتندمج في الوريد البطني غير المنفصل ، والذي يذهب إلى الكبد على طول جدار البطن ، لذلك ينقسم إلى شعيرات دموية.
في الوريد البابي للكبد ، يتم جمع الدم من أوردة جميع أجزاء المعدة والأمعاء ، وفي الكبد يتحلل إلى شعيرات دموية. هناك تصريف من الشعيرات الدموية الكلوية في الأوردة ، والتي تتدفق وتتدفق إلى الوريد الأجوف الخلفي غير المتزاوج ، كما تتدفق الأوردة من الغدد التناسلية هناك. يمر الوريد الأجوف الخلفي عبر الكبد ، لكن الدم الذي يحتويه لا يدخل الكبد ، وتتدفق الأوردة الصغيرة من الكبد إليه ، ويتدفق بدوره إلى الجيوب الأنفية الوريدية. تحتفظ جميع البرمائيات المذنبة وبعض البرمائيات اللامعة بالأوردة الخلفية الكاردينالية ، والتي يحدث التقاءها في الأوردة المجوفة الأمامية.
الذي يتأكسد في الجلد يتم جمعه في الوريد الجلدي الكبير ، ويقوم الوريد الجلدي بدوره بنقل الدم الوريدي إلى الوريد تحت الترقوة مباشرة من الوريد العضدي. هناك اندماج بين الأوردة تحت الترقوة مع الأوردة الوداجية الداخلية والخارجية في اليسار إلى الأوردة الأمامية المجوفة ، والتي تتدفق إلى الجيب الوريدي. يبدأ الدم من هناك بالتدفق إلى الأذين في الجانب الأيمن. في الأوردة الرئوية ، يتم جمع الدم الشرياني من الرئتين ، وتتدفق الأوردة إلى الأذين على الجانب الأيسر.
الدم الشرياني والأذينين
عندما يكون التنفس رئويًا ، يبدأ الدم المختلط بالتجمع في الأذين الأيمن: يتكون من الدم الوريدي والشرياني ، ويأتي الدم الوريدي من جميع الأقسام عبر الوريد الأجوف ، ويأتي الدم الشرياني عبر أوردة الجلد. الدم الشرياني يملأ الأذينعلى الجانب الأيسر ، يأتي الدم من الرئتين. عندما يكون هناك تقلص في الأذينين في وقت واحد ، ثم يدخل الدم إلى البطين ، ولا تسمح أشواك جدران المعدة باختلاط الدم: يسود الدم الوريدي في البطين الأيمن ، ويسود الدم الشرياني في اليسار.
يخرج المخروط الشرياني من البطين على الجانب الأيمن ، لذلك عندما ينقبض البطين في المخروط ، يدخل الدم الوريدي أولاً ، ويملأ الشرايين الرئوية الجلدية. إذا استمر البطين في الانقباض في المخروط الشرياني ، يبدأ الضغط في الزيادة ، ويبدأ الصمام اللولبي في التحرك و يفتح فتحات أقواس الأبهر، يندفع الدم المختلط فيها من مركز البطين. مع الانكماش الكامل للبطين ، يدخل الدم الشرياني من النصف الأيسر إلى المخروط.
لن يكون قادرًا على المرور إلى الشريان الأورطي المقوس والشرايين الجلدية الرئوية ، نظرًا لوجود دم فيها بالفعل ، والذي يؤدي بضغط قوي إلى تغيير الصمام الملتف ، وفتح أفواه الشرايين السباتية ، وسيتدفق الدم الشرياني هناك ، مما يؤدي إلى أن يكون موجها إلى الرأس. إذا توقف التنفس الرئوي لفترة طويلة ، على سبيل المثال ، أثناء الشتاء تحت الماء ، سيتدفق المزيد من الدم الوريدي إلى الرأس.
يدخل الأكسجين إلى الدماغ بكمية أقل ، لأن هناك انخفاض عام في عمل التمثيل الغذائي والحيوان في حالة ذهول. في البرمائيات ، التي تنتمي إلى الذنب ، غالبًا ما تبقى فتحة بين الأذينين ، والصمام الحلزوني للمخروط الشرياني ضعيف التطور. وفقًا لذلك ، يدخل الدم إلى أقواس الشرايين أكثر اختلاطًا من البرمائيات اللامعة.
على الرغم من حقيقة أن البرمائيات الدورة الدموية تذهب في دائرتينلأن البطين واحد لا يسمح لهم بالانقسام التام. يرتبط هيكل هذا النظام ارتباطًا مباشرًا بأعضاء الجهاز التنفسي ، التي لها بنية مزدوجة وتتوافق مع نمط الحياة الذي تقوده البرمائيات. هذا يجعل من الممكن العيش على الأرض وقضاء الكثير من الوقت في الماء.
نخاع العظام الأحمر
يبدأ نخاع العظم الأحمر للعظام الأنبوبية في الظهور في البرمائيات. تصل كمية الدم الكلي إلى سبعة بالمائة من إجمالي وزن البرمائيات ، ويختلف الهيموجلوبين من 2 إلى 10 بالمائة أو ما يصل إلى خمسة جرامات لكل كيلوغرام من الكتلة ، وتتراوح سعة الأكسجين في الدم من اثنين ونصف إلى ثلاثة عشر في المائة ، هذه المؤشرات أعلى مقارنة بالأسماك.
تحتوي البرمائيات على خلايا دم حمراء كبيرةومع ذلك ، فهي قليلة: من عشرين إلى سبعمائة وثلاثين ألفًا لكل مليمتر مكعب من الدم. عدد اليرقات في الدم أقل من البالغين. في البرمائيات ، كما هو الحال في الأسماك ، تتغير مستويات السكر في الدم مع المواسم. تظهر أعلى القيم في الأسماك ، وفي الوحوش ذات الذيل البرمائي من عشرة إلى ستين بالمائة ، بينما في الوحوش اللامعة من أربعين بالمائة إلى ثمانين بالمائة.
عند انتهاء الصيف تحدث زيادة قوية في نسبة الكربوهيدرات في الدم ، استعدادًا لفصل الشتاء ، لأن الكربوهيدرات تتراكم في العضلات والكبد ، وكذلك في الربيع عندما يبدأ موسم التكاثر وتدخل الكربوهيدرات إلى الدم. البرمائيات لديها آلية للتنظيم الهرموني لعملية التمثيل الغذائي للكربوهيدرات ، على الرغم من أنها غير كاملة.
ثلاث فرق من البرمائيات
البرمائيات تنقسم إلى الوحدات التالية:
شرايين البرمائيات هي من الأنواع التالية:
- الشرايين النائمة - إمداد الرأس بالدم الشرياني.
- الشرايين الجلدية - الرئوية - للجلد والرئتين تحمل الدم الوريدي.
- الأقواس الأبهرية تحمل الدم المختلط بالأعضاء المتبقية.
البرمائيات حيوانات مفترسة ، الغدد اللعابية المتطورة بشكل جيد ، سرها يرطب:
نشأت البرمائيات في العصر الديفوني الأوسط أو السفلي ، أي منذ حوالي ثلاثمائة مليون سنة... الأسماك هي أسلافهم ، ولديهم رئتان وزعانف مقترنة ، ومن المحتمل جدًا أن تكون قد نشأت أطرافًا خماسية الأصابع. الأسماك ذات الزعانف المتقاطعة القديمة تلبي هذه المتطلبات فقط. لديهم رئتان ، وفي الهيكل العظمي للزعانف ، تظهر بوضوح عناصر مشابهة لأجزاء من الهيكل العظمي لطرف أرضي من خمسة أصابع. أيضًا ، تشير حقيقة أن البرمائيات تنحدر من الأسماك القديمة ذات الزعانف المتقاطعة إلى التشابه القوي بين عظام الجمجمة ، على غرار جماجم البرمائيات في فترة الباليوزويك.
كانت الضلوع العلوية والسفلية موجودة أيضًا في البرمائيات والزعانف المتقاطعة. ومع ذلك ، فإن الأسماك تتنفس الرئة ، والتي كانت مختلفة جدًا عن البرمائيات. وهكذا ، ظهرت سمات الحركة والتنفس ، التي وفرت القدرة على الذهاب إلى الشاطئ في أسلاف البرمائيات ، حتى عندما كانوا. كانت مجرد فقاريات مائية.
كان سبب ظهور هذه التكيفات ، على ما يبدو ، نظامًا غريبًا من الخزانات بالمياه العذبة ، حيث تعيش بعض أنواع الأسماك ذات الزعانف المتقاطعة. قد يكون هذا تجفيفًا دوريًا أو نقصًا في الأكسجين. العامل البيولوجي الرائد الذي أصبح حاسمًا في فصل الأسلاف عن الخزان وتثبيتهم على الأرض هو الغذاء الجديد الذي وجدوه في موطنهم الجديد.
أعضاء الجهاز التنفسي في البرمائيات
البرمائيات لها عن طريق أعضاء الجهاز التنفسي التالية:
في البرمائيات ، تظهر الرئتان في شكل أكياس مزدوجة ، مجوفة من الداخل. لها جدران ، رقيقة للغاية في السماكة ، وداخلها بنية متطورة قليلاً من الخلايا. ومع ذلك ، في البرمائيات ، لا تزال الرئتان صغيرتين. على سبيل المثال ، في الضفادع ، تقاس نسبة سطح الرئة إلى الجلد بنسبة اثنين إلى ثلاثة ، مقارنة بالثدييات ، حيث تبلغ هذه النسبة خمسين ، وأحيانًا مائة مرة أكثر لصالح الرئتين.
مع تحول الجهاز التنفسي في البرمائيات ، و تغيير في آلية الجهاز التنفسي... لا تزال البرمائيات تتمتع بنوع ضغط بدائي نوعًا ما للتنفس. يتم سحب الهواء إلى تجويف الفم ، لذلك يتم فتح الخياشيم وخفض الجزء السفلي من تجويف الفم. ثم يتم إغلاق الخياشيم بالصمامات ، ويرتفع قاع الفم بسبب دخول الهواء إلى الرئتين.
كيف يعمل الجهاز العصبي في البرمائيات
في البرمائيات ، يزن الدماغ أكثر من وزن السمكة. إذا أخذنا النسبة المئوية لوزن وكتلة الدماغ ، فإن الرقم في الأسماك الحديثة التي لديها غضروف سيكون 0.06-0.44٪ ، في الأسماك العظمية 0.02-0.94٪ ، في البرمائيات 0.29-0.36٪ ، في البرمائيات اللامعة 0.50-0.73 ٪.
تم تطوير الدماغ الأمامي للبرمائيات أكثر من دماغ الأسماك ، وكان هناك انقسام كامل إلى نصفي الكرة الأرضية. أيضًا ، يتم التعبير عن التطور في محتوى عدد أكبر من الخلايا العصبية.
يتكون الدماغ من خمسة أقسام:
نمط حياة البرمائيات
يرتبط نمط الحياة الذي تعيشه البرمائيات ارتباطًا مباشرًا بفيزيولوجيتها وبنيتها. أعضاء الجهاز التنفسي غير كاملة في التركيب - وهذا يتعلق بالرئتين ، أولاً وقبل كل شيء ، ولهذا السبب ، يتم فرض بصمة على أجهزة الأعضاء الأخرى. تتبخر الرطوبة باستمرار من الجلدمما يجعل البرمائيات تعتمد على وجود الرطوبة في البيئة. تعتبر درجة حرارة البيئة التي تعيش فيها البرمائيات مهمة جدًا أيضًا ، لأنها لا تتمتع بدم دافئ.
ممثلو هذه الفئة لديهم أسلوب حياة مختلف ، لذلك هناك اختلاف في الهيكل. إن تنوع البرمائيات وعددها كبير بشكل خاص في المناطق الاستوائية ، حيث توجد رطوبة عالية ودرجة حرارة الهواء مرتفعة دائمًا تقريبًا.
كلما اقتربنا من القطب ، قل عدد أنواع البرمائيات. يوجد عدد قليل جدًا من البرمائيات في المناطق الجافة والباردة من الكوكب. لا توجد برمائيات حيث لا توجد خزانات ، حتى مؤقتة ، لأن البيض لا يمكن أن يتطور إلا في الماء. لا توجد برمائيات في المسطحات المائية المالحة ، فجلدها لا يدعم الضغط الاسموزي وبيئة مفرطة التوتر.
لا يتطور البيض في المسطحات المائية المالحة. تنقسم البرمائيات إلى المجموعات التاليةحسب طبيعة الموطن:
يمكن للأرض أن تذهب بعيدًا عن المسطحات المائية ، إذا لم يكن هذا موسم تكاثر. لكن الأحياء المائية ، على العكس من ذلك ، تقضي حياتها كلها في الماء ، أو قريبة جدًا من الماء. في الوحوش ذات الذيل ، تسود الأشكال المائية ، ويمكن أيضًا أن تنتمي إليها بعض أنواع الذيل اللامع ، في روسيا ، على سبيل المثال ، هذه الضفادع أو ضفادع البحيرة.
البرمائيات الشجريةمنتشر بين الأنواع الأرضية ، على سبيل المثال ، ضفادع مجدافيات الأرجل وضفادع الأشجار. بعض البرمائيات الأرضية تعيش أسلوب حياة مختبئ ، على سبيل المثال ، بعضها عديم الذيل ، وتقريباً جميعها بلا أرجل. سكان الأرض ، كقاعدة عامة ، لديهم رئتان متطورتان بشكل أفضل ، والجلد أقل مشاركة في عملية التنفس. ونتيجة لذلك ، فهم أقل اعتمادًا على رطوبة البيئة التي يعيشون فيها.
تشارك البرمائيات في أنشطة مفيدة تتقلب من سنة إلى أخرى ، ويعتمد ذلك على عددها. إنه يختلف في مراحل معينة وفي أوقات معينة وتحت ظروف مناخية معينة. أكثر من الطيور ، تدمر البرمائيات الحشرات التي لها طعم ورائحة كريهة ، وكذلك الحشرات ذات اللون الواقي. عندما تكون جميع الطيور الحشرية نائمة تقريبًا ، تصطاد البرمائيات.
لطالما اهتم العلماء بحقيقة أن البرمائيات لها فائدة كبيرة كمبيدات للحشرات في حدائق الخضروات والبساتين. جلب البستانيون في هولندا والمجر وإنجلترا الضفادع خصيصًا من بلدان مختلفة ، وأطلقوها في البيوت البلاستيكية والحدائق. في منتصف الثلاثينيات ، تم تصدير حوالي مائة وخمسين نوعًا من ضفادع الآغا من جزر الأنتيل وجزر هاواي. بدأوا في تكاثرهم وتم إطلاق أكثر من مليون ضفدع في مزرعة قصب السكر ، وكانت النتائج فاقت كل التوقعات.
عيون البرمائيات تحمي من الانسداد والجفاف الجفون السفلية والعلوية المتحركةوكذلك الغشاء الوامض. أصبحت القرنية محدبة ، والعدسة عدسية. يرى معظم البرمائيات الأشياء التي تتحرك.
أما بالنسبة لأجهزة السمع ، فقد ظهرت العظم السمعي والأذن الوسطى. يرجع هذا المظهر إلى حقيقة أنه أصبح من الضروري إدراك اهتزازات الصوت بشكل أفضل ، لأن وسط الهواء له كثافة أعلى من كثافة الماء.
الاختبارات
706-01. يتم دمج الفقاريات ذات القلب المكون من ثلاث غرف ، والتي يرتبط تكاثرها ارتباطًا وثيقًا بالمياه ، في فصل دراسي
أ) الأسماك العظمية
ب) الثدييات
ج) الزواحف
د) البرمائيات
إجابه
706-02. إلى أي فئة تنتمي الحيوانات ، يظهر الرسم التخطيطي لبنية قلبها في الشكل؟
أ) الحشرات
ب) الأسماك الغضروفية
ج) البرمائيات
د) الطيور
إجابه
706-03. السمة التي تميز البرمائيات عن الأسماك هي
أ) دم بارد
ب) هيكل القلب
ج) التطور في الماء
د) انغلاق الدورة الدموية
إجابه
706-04. تختلف البرمائيات عن الأسماك في الوجود
أ) الدماغ
ب) نظام الدورة الدموية مغلق
ج) تقرن الرئتين عند البالغين
د) أجهزة الإحساس
إجابه
706-05. ما هي السمة الموجودة في القائمة التي تميز غالبية حيوانات فئة البرمائيات عن الثدييات؟
ب) الإخصاب الخارجي
ج) التكاثر الجنسي
د) استخدامها لسكنى البيئة المائية
إجابه
706-06. اكتسبت الزواحف في عملية التطور ، على عكس البرمائيات ،
أ) نظام الدورة الدموية مغلق
ب) ارتفاع الخصوبة
ب) بيضة كبيرة ذات أغشية جنينية
د) ثلاث غرف قلب
إجابه
706-07. إذا كان حيوان ما ، في عملية التطور ، قد شكل قلبًا ، كما هو موضح في الشكل ، فيجب أن تكون أعضاء الجهاز التنفسي للحيوان 
أ) الرئتين
ب) الجلود
ج) الحويصلات الرئوية
د) الخياشيم
إجابه
706-08. في أي مجموعة من الحيوانات ، لا يرتبط التكاثر بالماء؟
أ) الجمجمة (لانسيليت)
ب) الأسماك العظمية
ج) البرمائيات
د) الزواحف
إجابه
706-09. في أي الحيوانات يتم تطوير الجنين بالكامل داخل البويضة؟
أ) الأسماك العظمية
ب) الذيل البرمائيات
ج) البرمائيات اللامعة
د) الزواحف
إجابه
706-10. يتم دمج الفقاريات ذات القلب المكون من ثلاث غرف ، والتي لا يرتبط تكاثرها بالماء ، في فصل دراسي
أ) الأسماك العظمية
ب) الثدييات
ج) الزواحف
د) البرمائيات
إجابه
706-11. تصنف الفقاريات ذات درجة حرارة الجسم المتغيرة ، والتنفس الرئوي ، والقلب المكون من ثلاث غرف مع الحاجز غير الكامل في البطين على أنها
أ) الأسماك العظمية
ب) البرمائيات
ج) الزواحف
د) الأسماك الغضروفية
إجابه
706-12. تميل الزواحف ، على عكس البرمائيات ، إلى ذلك
أ) الإخصاب الخارجي
ب) الإخصاب الداخلي
ج) التطور مع تكوين اليرقة
د) يقسم الجسم إلى رأس وجذع وذيل
إجابه
706-13. أي الحيوانات التالية من ذوات الدم البارد؟
أ) سحلية ذكية
ب) نمر امور
ج) ثعلب السهوب
د) الذئب العادي
إجابه
706-14. إلى أي فئة تنتمي الحيوانات ذات الجلد الجاف مع قشور قرنية وقلب ثلاثي الحجرات مع حاجز غير مكتمل؟
أ) الزواحف
ب) الثدييات
ج) البرمائيات
د) الطيور
إجابه
706-15. تختلف الطيور عن الزواحف في وجودها
أ) الإخصاب الداخلي
ب) الجهاز العصبي المركزي
ج) دائرتان للدورة الدموية
د) ثبات درجة حرارة الجسم
إجابه
706-15. ما هي الميزة الهيكلية المماثلة في الزواحف والطيور الحديثة؟
أ) عظام ممتلئة بالهواء
ب) جفاف الجلد الخالي من الغدد
ب) الذيل في العمود الفقري
د) أسنان صغيرة في الفكين
إجابه
706-16. في أي تبادل للغازات الحيوانية بين الهواء والدم يحدث من خلال الجلد؟
أ) الحوت القاتل
ب) نيوت
ج) التمساح
د) السلمون الوردي
إجابه
706-17. أي مجموعة من الحيوانات لها غرفتان في القلب؟
سمكة
ب) البرمائيات
ج) الزواحف
د) الثدييات
إجابه
706-18. يحدث نمو الجنين في الرحم
أ) الطيور الجارحة
ب) الزواحف
ج) البرمائيات
د) الثدييات
إجابه
706-19. لممثلي أي فئة من الحبليات هي خاصية التنفس الجلدي؟
أ) البرمائيات
ب) الزواحف
ج) الطيور
د) الثدييات
إجابه
706-20. السمة المميزة لفئة البرمائيات هي
أ) غطاء الكيتين
ب) الجلد العاري
ج) ولادة حية
د) ازدواج الأطراف
إجابه
706-21. ما هي خصائص ممثلي فئة البرمائيات تختلف عن الفقاريات الأخرى؟
أ) العمود الفقري والأطراف الحرة
ب) التنفس الرئوي ووجود مجرور
ب) الجلد المخاطي العاري والتخصيب الخارجي
د) الدورة الدموية مغلقة وذات حجرتين للقلب
إجابه
706-22. ما هي السمة بين تلك المدرجة التي تميز حيوانات فئة الزواحف عن حيوانات فئة الثدييات؟
أ) الدورة الدموية مغلقة
ب) درجة حرارة الجسم غير متناسقة
ج) التنمية بدون تحول
د) استعمالها لسكنى البيئة الأرضية والجوية
كان ظهور القلب ذي الحجرات الأربع في الطيور والثدييات أهم حدث تطوري ، بفضله تمكنت هذه الحيوانات من أن تصبح من ذوات الدم الحار. أظهرت دراسة تفصيلية لتطور القلب في أجنة سحلية وسلحفاة ومقارنتها مع البيانات المتاحة عن البرمائيات والطيور والثدييات أن التغيرات في عمل الجين التنظيمي لعبت دورًا رئيسيًا في تحول الثلاثة. -القلب مقيد في قلب من أربع غرف تي بي إكس 5، والتي تعمل في البداية البطينية المفردة في البداية. إذا تي بي إكس 5يتم التعبير عنه (يعمل) بالتساوي في جميع أنحاء البدائية ، يتضح أن القلب مكون من ثلاث غرف ، إذا كان على الجانب الأيسر فقط يتكون من أربع غرف.
ارتبط ظهور الفقاريات على الأرض بتطور التنفس الرئوي ، الأمر الذي تطلب إعادة هيكلة جذرية لجهاز الدورة الدموية. تحتوي الأسماك التي تتنفس الخياشيم على دائرة واحدة من الدورة الدموية ، وللقلب ، على التوالي ، حجرتان (يتكونان من أذين واحد وبطين واحد). تحتوي الفقاريات الأرضية على قلب مكون من ثلاث أو أربع غرف ودائرتين من الدورة الدموية. واحد منهم (صغير) يدفع الدم عبر الرئتين ، حيث يكون مشبعًا بالأكسجين ؛ ثم يعود الدم إلى القلب ويدخل الأذين الأيسر. تقوم الدائرة الكبيرة بتوجيه الدم الغني بالأكسجين (الشرياني) إلى جميع الأعضاء الأخرى ، حيث يُطلق الأكسجين ويعود عبر الأوردة إلى القلب ، ويدخل الأذين الأيمن.
في الحيوانات ذات القلب المكون من ثلاث غرف ، يدخل الدم من الأذينين إلى بطين واحد ، حيث يتم توجيهه بعد ذلك إلى كل من الرئتين وجميع الأعضاء الأخرى. في هذه الحالة يتم خلط الدم الشرياني مع الدم الوريدي بدرجة أو بأخرى. في الحيوانات ذات القلب المكون من أربع غرف ، أثناء التطور الجنيني ، ينقسم البطين المفرد مبدئيًا بواسطة الحاجز إلى نصفين يسار ويمين. نتيجة لذلك ، يتم فصل دائرتي الدورة الدموية تمامًا: يدخل الدم الوريدي البطين الأيمن فقط وينتقل من هناك إلى الرئتين والدم الشرياني - فقط إلى البطين الأيسر وينتقل من هناك إلى جميع الأعضاء الأخرى.
كان تكوين القلب المكون من أربع غرف والفصل الكامل للدورة الدموية شرطًا أساسيًا ضروريًا لتنمية ذوات الدم الدافئ في الثدييات والطيور. تستهلك أنسجة الحيوانات ذوات الدم الحار الكثير من الأكسجين ، لذا فهي تحتاج إلى دم شرياني "نقي" ، مشبع بالأكسجين إلى أقصى حد ، وليس دمًا شريانيًا وريديًا مختلطًا ، حيث تكتفي الفقاريات ذوات الدم البارد بقلب مكون من ثلاث غرف بـ ( انظر: تطور نظام الدورة الدموية للحبليات).
يتميز القلب المكون من ثلاث غرف بسمات البرمائيات ومعظم الزواحف ، على الرغم من وجود انقسام جزئي للبطين إلى جزأين (يتطور الحاجز غير الكامل داخل البطين). تطور القلب الحقيقي المكون من أربع غرف بشكل مستقل في ثلاثة خطوط تطورية: التماسيح والطيور والثدييات. يعتبر هذا أحد الأمثلة اللافتة للنظر للتطور المتقارب (أو الموازي) (انظر: Aromorphoses and Parallel Evolution؛ Parallelisms and Homological Variation).
قام مجموعة كبيرة من الباحثين من الولايات المتحدة الأمريكية وكندا واليابان بنشر نتائجهم في العدد الأخير من المجلة طبيعة سجية، بهدف اكتشاف الأساس الجيني الجزيئي لهذا الرائحة الأكثر أهمية.
درس المؤلفون بالتفصيل تطور القلب في أجنة اثنين من الزواحف - السلحفاة ذات الأذنين الحمراء تراكيميس سكريبتاوسحالي أنوليس ( أنوليس كارولينينسيس). تعتبر الزواحف (باستثناء التماسيح) ذات أهمية خاصة لحل هذه المشكلة ، نظرًا لأن بنية قلبها من نواح كثيرة وسيطة بين ثلاث غرف نموذجية (مثل البرمائيات) وأربع غرف حقيقية ، كما هو الحال في التماسيح والطيور والحيوانات. في غضون ذلك ، وفقًا لمؤلفي المقال ، لم يدرس أحد بجدية التطور الجنيني لقلب الزواحف لمدة 100 عام.
الدراسات التي أجريت على الفقاريات الأخرى لم تقدم بعد إجابة لا لبس فيها على سؤال ما هي التغييرات الجينية التي تسببت في تكوين القلب المكون من أربع غرف في سياق التطور. ومع ذلك ، لوحظ أن الجين التنظيمي تي بي إكس 5، الذي يشفر البروتين - منظم النسخ (انظر عوامل النسخ) ، يعمل بشكل مختلف (يتم التعبير عنه) في القلب النامي في البرمائيات والحيوانات ذوات الدم الحار. في الأول ، يتم التعبير عنه بالتساوي في جميع أنحاء البطين المستقبلي ؛ وفي الأخير ، يكون تعبيره هو الحد الأقصى في الجزء الأيسر من البطين ، والذي يتكون منه البطين الأيسر لاحقًا ، وأقل حدًا على اليمين. كما وجد انخفاض في النشاط تي بي إكس 5يؤدي إلى عيوب في نمو الحاجز بين البطينين. سمحت هذه الحقائق للمؤلفين باقتراح حدوث تغييرات في نشاط الجينات تي بي إكس 5يمكن أن يكون قد لعب دورًا ما في تطور القلب المكون من أربع غرف.
أثناء تطور قلب السحلية ، تتطور سلسلة من التلال العضلية في البطين ، مما يفصل جزئيًا مخرج البطين عن تجويفه الرئيسي. تم تفسير هذه الوسادة من قبل بعض المؤلفين على أنها بنية متجانسة للحاجز المعدي للفقاريات بقلب مكون من أربع غرف. يرفض مؤلفو المقال الذي تمت مناقشته هذا التفسير بناءً على دراسة نمو الخرزة وهيكلها الدقيق. لقد لفتوا الانتباه إلى حقيقة أن نفس الوسادة تظهر لفترة وجيزة أثناء تطور قلب جنين الدجاج - جنبًا إلى جنب مع الحاجز الحقيقي.
تشير البيانات التي حصل عليها المؤلفون إلى أنه ، على ما يبدو ، لم تتشكل في السحلية أي هياكل مماثلة للحاجز المعدي الحقيقي. في المقابل ، تمتلك السلحفاة حاجزًا غير كامل (جنبًا إلى جنب مع حافة عضلية أقل تطوراً). يبدأ تكوين هذا الحاجز في السلحفاة في وقت متأخر كثيرًا عن الدجاج. ومع ذلك ، اتضح أن قلب السحلية "بدائي" أكثر من قلب السلحفاة. يحتل قلب السلحفاة موقعًا وسيطًا بين الغرف الثلاث النموذجية (كما هو الحال في البرمائيات والسحالي) والأربع حجرات ، كما هو الحال في التماسيح والحيوانات ذوات الدم الحار. هذا مخالف للأفكار المقبولة عمومًا حول تطور وتصنيف الزواحف. على أساس السمات التشريحية ، تعتبر السلاحف تقليديًا المجموعة الأكثر بدائية (القاعدية) بين الزواحف الحديثة. ومع ذلك ، فإن تحليل الحمض النووي المقارن الذي أجراه عدد من الباحثين قد أشار مرارًا وتكرارًا إلى قرب السلاحف من الأركوصورات (مجموعة تضم التماسيح والديناصورات والطيور) والموقع الأكثر قاعدية للقشور (السحالي والثعابين). يؤكد هيكل القلب هذا المخطط التطوري الجديد (انظر الشكل).
درس المؤلفون التعبير عن العديد من الجينات التنظيمية في تطور قلب السلحفاة والسحلية ، بما في ذلك الجين تي بي إكس 5.في الطيور والثدييات ، بالفعل في المراحل المبكرة جدًا من التطور الجنيني ، يتشكل تدرج حاد في التعبير عن هذا الجين في البداية البطينية (ينخفض التعبير بسرعة من اليسار إلى اليمين). اتضح أنه في المراحل المبكرة من السحلية والسلحفاة ، كان الجين تي بي إكس 5يتم التعبير عنها بنفس الطريقة كما في الضفدع ، أي بالتساوي في جميع أنحاء البطين المستقبلي. في السحلية ، يستمر هذا الوضع حتى نهاية التطور الجنيني ، بينما في المراحل المتأخرة من السلحفاة ، يتم تكوين تدرج تعبير - بشكل أساسي كما هو الحال في الدجاج ، فقط أقل وضوحًا. بمعنى آخر ، في الجزء الأيمن من البطين ، يتناقص نشاط الجين تدريجيًا ، بينما يظل مرتفعًا في الجزء الأيسر. وهكذا ، حسب طبيعة التعبير الجيني تي بي إكس 5تحتل السلحفاة أيضًا موقعًا وسيطًا بين السحلية والدجاج.
ومن المعروف أن البروتين مشفر بواسطة الجين تي بي إكس 5، تنظيمي - ينظم نشاط العديد من الجينات الأخرى. بناءً على البيانات التي تم الحصول عليها ، كان من الطبيعي افتراض أن تطور البطينين ووضع الحاجز بين البطينين يخضعان لسيطرة الجين تي بي إكس 5... لقد ثبت بالفعل أن هناك انخفاض في النشاط تي بي إكس 5في أجنة الفئران يؤدي إلى عيوب في نمو البطين. ومع ذلك ، لم يكن هذا كافياً للنظر في دور "القيادة" الذي ثبتت فعاليته تي بي إكس 5في تكوين قلب من أربع غرف.
للحصول على أدلة أكثر إقناعًا ، استخدم المؤلفون عدة سلالات من الفئران المعدلة وراثيًا ، والتي يكون فيها الجين أثناء التطور الجنيني تي بي إكس 5كان من الممكن إيقاف في جزء أو آخر من بدائية القلب بناء على طلب من المجرب.
اتضح أنه إذا قمت بإيقاف تشغيل الجين في البداية البطينية بأكملها ، فلن تبدأ البادئة حتى في الانقسام إلى نصفين: يتطور بطين واحد منه دون أي آثار للحاجز بين المعدة. العلامات المورفولوجية المميزة التي يمكن من خلالها التمييز بين البطين الأيمن والبطين الأيسر ، بغض النظر عن وجود الحاجز ، لا تتشكل أيضًا. بمعنى آخر ، تحصل على أجنة فأر بقلب مكون من ثلاث غرف! تموت هذه الأجنة في اليوم الثاني عشر من التطور الجنيني.
كانت التجربة التالية أن الجين تي بي إكس 5غير متصل فقط في الجزء الأيمن من البطين. وهكذا ، تم تحويل تدرج تركيز البروتين التنظيمي المشفر بواسطة هذا الجين بشكل حاد إلى اليسار. من حيث المبدأ ، يمكن للمرء أن يتوقع أنه في مثل هذه الحالة سيبدأ الحاجز بين المعدة في التكون إلى اليسار مما ينبغي أن يكون. لكن هذا لم يحدث: لم يبدأ الحاجز بالتشكل على الإطلاق ، ولكن تم تقسيم البادئة إلى أجزاء يمنى وأيسر وفقًا للخصائص المورفولوجية الأخرى. هذا يعني أن التعبير متدرج تي بي إكس 5ليس العامل الوحيد الذي يتحكم في تطور القلب المكون من أربع غرف.
في تجربة أخرى ، تمكن المؤلفون من تحقيق ذلك الجين تي بي إكس 5تم التعبير عنها بالتساوي في البطينات الكاملة لجنين الفأر ، بنفس الطريقة تقريبًا كما في الضفدع أو السحلية. أدى هذا مرة أخرى إلى تطوير أجنة الفئران بقلب مكون من ثلاث غرف.
النتائج التي تم الحصول عليها تظهر حدوث تغييرات في عمل الجين التنظيمي تي بي إكس 5في الواقع كان من الممكن أن يكون قد لعب دورًا مهمًا في تطور القلب المكون من أربع غرف ، وقد حدثت هذه التغييرات بشكل متوازي ومستقل في الثدييات والأركوصورات (التماسيح والطيور). وهكذا ، أكدت الدراسة مرة أخرى أن التغيرات في نشاط الجينات - منظمات النمو الفردي - تلعب دورًا رئيسيًا في تطور الحيوانات.
بالطبع ، سيكون من المثير للاهتمام تصميم مثل هذه السحالي المعدلة وراثيًا أو السلاحف التي فيها تي بي إكس 5سيتم التعبير عنها مثل الفئران والدجاج ، أي في الجزء الأيسر من البطين بقوة ، وفي الجانب الأيمن - ضعيف ، ومعرفة ما إذا كان هذا يجعل قلبهم أشبه بقلب ذي أربع غرف. لكن هذا ليس ممكنًا من الناحية الفنية بعد: الهندسة الوراثية للزواحف لم تتقدم حتى الآن.