Tie patys skirtingų rūšių organai gali skirtis savo struktūra ir funkcionalumu. Mūsų širdis turi keturias atskiras kameras, o varlės, rupūžės, gyvatės ir driežai gali išsiversti tik su trimis. Šiame straipsnyje galite sužinoti apie trijų kamerų širdžių funkcionalumą.
Stuburinių gyvūnų klasės ir širdies kameros
Stuburinius gyvūnus atstovauja skirtingos klasės: žuvys, varliagyviai, ropliai, žinduoliai ir paukščiai. Stuburiniams gyvūnams veikia širdis kraujo siurbimo funkcija visame kūne tai vadinama cirkuliacija. Nors kraujotakos sistemos daugeliu atžvilgių yra panašios, skirtingų klasių stuburinių gyvūnų širdys turi skirtingą kamerų skaičių. Šios kameros nustato, kaip efektyviai širdis perneša deguonies prisotintą kraują ir deguonies neturintį kraują atgal į širdį.
Stuburiniai gyvūnai gali būti klasifikuojami pagal širdies kamerų skaičių:
- Dvi kameros: vienas prieširdis ir vienas skilvelis (žuvis)
- Trys kameros: du prieširdžiai ir vienas skilvelis (varliagyviai, varliagyviai ir ropliai)
- Keturios kameros: du prieširdžiai ir du skilveliai (paukščiai ir žinduoliai)
Tiražas
Per žiaunas arba plaučius į kraują patenka pati svarbiausia medžiaga – deguonis. Norint efektyviau panaudoti deguonį, daugelis stuburinių turi du atskiri cirkuliacijos etapai: plaučių ir sisteminė.
Kamerinėje plaučių kraujotakoje širdis siunčia kraują į plaučius, kad praturtintų juos deguonimi. Procesas prasideda skilvelyje, iš ten per plaučių arterijas patenka į plaučius. Kraujas grįžta iš plaučių per plaučių venas ir teka į kairįjį prieširdį. Iš ten jis patenka į skilvelį, kur prasideda sisteminė kraujotaka.
Cirkuliacija yra deguonies turtingo kraujo pasiskirstymas visame kūne. Skilvelis pumpuoja kraują per aortą – masyvią arteriją, kuri išsišakoja į visas kūno dalis. Po to, kai deguonis patenka į organus ir galūnes, jis grįžta per venas, vedančias į apatinę tuščiąją arba viršutinę tuščiąją veną. Tada iš šių dviejų pagrindinių venų patenka į dešinįjį prieširdį. Ten patekęs į deguonies prisotintas kraujas grįžta į plaučių kraujotaką.
Širdis yra sudėtingas siurblys ir pagrindinis kraujotakos sistemos organas, aprūpinantis organizmą deguonimi.
Širdis sudaryta iš kamerų: prieširdis ir skilvelis. Po vieną kiekvienoje pusėje, kiekvienas turi skirtingas funkcijas. Kairė pusė užtikrina sisteminę kraujotaką, o dešinė širdies pusė yra atsakinga už plaučių cirkuliaciją, tai yra, deguonies praturtinimą.
atriumas
Prieširdžiai yra kameros, per kurias kraujas patenka į širdį. Jie yra priekinėje širdies pusėje, po vieną atriumą kiekvienoje pusėje. Veninis kraujas patenka į dešinįjį prieširdį per viršutinę tuščiąją veną ir apatinę tuščiąją veną. Kairysis gauna deguonies prisotintą kraują iš plaučių per kairę ir dešinę plaučių venas.
Kraujas patenka į atriumą, aplenkdamas vožtuvus. Prieširdžiai atsipalaiduoja ir išsiplečia, kai prisipildo kraujo. Šis procesas vadinamas diastoliniu virpėjimu, mes su jumis vadink tai pulsu. Prieširdžius ir skilvelius skiria mitralinis ir triburis vožtuvai. Prieširdžiai praeina šalia prieširdžių sistolės, sukeldami trumpus prieširdžių susitraukimus. Jie savo ruožtu išstumia kraują iš prieširdžių per vožtuvus ir į skilvelius. Prie skilvelio vožtuvo prisitvirtinusios elastinės sausgyslės atsipalaiduoja sistolės metu ir pereina į skilvelio diastolę, tačiau skilvelio sistolės metu vožtuvas užsidaro.
Viena iš pagrindinių prieširdžių savybių yra ta, kad jie netrikdyti veninio kraujo tekėjimo širdyje. Veninis kraujas, patenkantis į širdį, turi labai žemą spaudimą, palyginti su arteriniu, o vožtuvai perima veninį kraujospūdį. Prieširdžių sistolė yra neišsami ir neužstoja veninio kraujo tekėjimo per prieširdžius į skilvelius. Prieširdžių sistolės metu veninis kraujas ir toliau nuolat teka per prieširdžius į skilvelius.
Prieširdžių susitraukimai dažniausiai būna nedideli, jie tik užkerta kelią dideliam priešslėgiui, kuris trukdo veninei kraujotakai. Prieširdžių atsipalaidavimas derinamas su skilveliu, kad pradėtų atsipalaiduoti prieš prasidedant skilvelio susitraukimui, o tai padeda išvengti per lėto pulso.
Skilveliai
Skilveliai yra širdies gale. Skilvelis gauna kraują iš dešiniojo prieširdžio ir per plaučių veną pumpuoja jį į plaučių kraujotaką kuris patenka į plaučius dujų mainams. Tada jis gauna deguonies prisodrintą kraują iš kairiojo prieširdžio ir per aortą pumpuoja jį į sisteminę kraujotaką, kad aprūpintų kūno audinius deguonimi.
Skilvelių sienelės yra storesnės ir stipresnės nei prieširdžių. Fiziologinis stresas, kuris iš plaučių pumpuoja kraują visame kūne, yra daug didesnis nei slėgis, sukuriamas užpildyti skilvelius. Skilvelinės diastolės metu skilvelis atsipalaiduoja ir prisipildo krauju. Sistolės metu skilvelis susitraukia ir per pusmėnulio vožtuvus pumpuoja kraują į sisteminę kraujotaką.
Žmonės kartais gimsta su įgimtomis anomalijomis, vieno skilvelio su dviem prieširdžiais forma. Vestigialinės skilvelio pertvaros dalys gali būti, bet nefunkcionuoti. Liga vadinama širdies liga.
Vienintelė varliagyvių rūšis, turinti 4 širdies kameras, yra paprastasis krokodilas. Nemažai gyvūnų turi tris kameras, ty dvi prieširdžius ir vieną skilvelį.
- varliagyvių
- varliagyvių
- ropliai.
Gamtoje varliagyviai ir dauguma roplių turi prieškambarinę širdį ir susideda iš dviejų prieširdžių ir vieno skilvelio. Šie gyvūnai taip pat turi atskiros kraujagyslių grandinės, kur už deguonies prisotinimą atsakingos atskiros kameros, o veninė kamera grįžta ir teka į dešinįjį prieširdį. Iš ten kraujas patenka į skilvelį, o po to pumpuojamas į plaučius. Praturtėjęs deguonimi ir atpalaidavęs anglies dioksidą, kraujas grįžta į širdį ir teka į kairįjį prieširdį. Tada jis antrą kartą patenka į skilvelį ir toliau pasiskirsto visame kūne.
Tai, kad jie yra šaltakraujai gyvūnai, jų kūnai nenaudoja daug energijos šilumai gaminti. Taigi ropliai ir varliagyviai gali išgyventi turėdami mažiau veiksmingų širdies struktūrų. Jie taip pat gali blokuoti tekėjimą plaučių arterijoje nukreipti kraują į odą odos kvėpavimui nardymo metu. Jie taip pat gali šuntuoti kraujo tekėjimą plaučių arterijų sistemoje nardymo metu. Ši anatominė funkcija laikoma sudėtingiausia iš stuburinių gyvūnų širdies struktūrų.
Visi stuburiniai gyvūnai, tokie kaip žuvys, varliagyviai, ropliai, paukščiai, žinduoliai, naudoja deguonį iš oro (arba ištirpintą vandenyje), kad efektyviai išgautų energiją iš maisto ir išleistų anglies dioksidą kaip atliekas.
Bet kuris organizmas turi tiekti deguonį į visus organus ir surinkti anglies dioksidą. Žinome, kad ši specializuota sistema vadinama kraujotakos sistema: ją sudaro kraujas, joje yra ląstelių, pernešančių deguonį, kraujagyslės (vamzdeliai, kuriais teka kraujas) ir širdis (siurblys, pumpuojantis kraują per kraujagysles). ).
Nors visi mano, kad žuvys turi tik žiaunas, verta paminėti, kad daugelis rūšių turi ir plaučius. Daugelio žuvų kraujotakos sistema yra gana paprastas ciklas.. Širdis susideda iš dviejų susitraukiančių kamerų – prieširdžio ir skilvelio. Šioje sistemoje kraujas iš organizmo patenka į širdį ir pumpuojamas per žiaunas, kur yra praturtintas deguonimi.
Norėdami atsakyti į klausimą, kaip atsirado šis reiškinys, pirmiausia turime suprasti, kas lėmė tokios sudėtingos širdies ir kraujotakos sistemos formavimosi evoliucijos metu.
Apie 60 milijonų metų, nuo anglies periodo pradžios iki juros periodo pabaigos, varliagyviai buvo dominuojantys sausumos gyvūnai ant žemės. Netrukus dėl primityvios struktūros jie neteko garbės vietos. Nors tarp įvairių roplių šeimų, kilusių iš izoliuotų varliagyvių grupių, buvo ir patvaresnių. Pavyzdžiui, archozaurai (kurie ilgainiui išsivystė į dinozaurus) ir terapijos (kurie ilgainiui virto žinduoliais). Klasikinis varliagyvis buvo didžiagalvis Eryops, kurio ilgis nuo galvos iki uodegos buvo apie keturiolika metrų ir svėrė apie du šimtus kilogramų.
Žodis „amfibija“ graikų kalba reiškia „abi gyvybės rūšys“, ir tai gana apibendrina, kuo šie stuburiniai gyvūnai išskirtiniai: kiaušinius jie deda į vandenį, nes jiems reikia nuolatinio drėgmės šaltinio. Ir jie gali gyventi žemėje.
Didelė pažanga stuburinių gyvūnų evoliucijos srityje suteikė daugelio rūšių kraujotakos ir kvėpavimo sistemoms, labai efektyvus. Pagal šiuos parametrus varliagyviai, varliagyviai, ropliai išsidėstę deguonies-kvėpavimo laiptų apačioje: jų plaučiai turi palyginti mažą vidinį tūrį ir negali apdoroti tiek oro, kiek žinduolių plaučiai. Laimei, varliagyviai gali kvėpuoti per odą, o tai kartu su trijų kamerų širdimi leidžia jiems, nors ir sunkiai, patenkinti medžiagų apykaitos poreikius.
Testai
706-01. Stuburiniai gyvūnai su trijų kamerų širdimi, kurių dauginimasis glaudžiai susijęs su vandeniu, yra sujungti į klasę
A) kaulinė žuvis
B) žinduoliai
B) ropliai
D) Varliagyviai
Atsakymas
706-02. Kokiai klasei priklauso gyvūnai, kurių širdies sandaros schema parodyta paveikslėlyje?
A) vabzdžiai
B) Kremzlinės žuvys
B) varliagyviai
D) Paukščiai
Atsakymas
706-03. Varliagyvius nuo žuvų skiria savybė
A) šaltakraujiškumas
B) širdies sandara
B) vystymasis vandenyje
D) uždara kraujotakos sistema
Atsakymas
706-04. Varliagyviai skiriasi nuo žuvų
A) smegenys
B) uždara kraujotakos sistema
C) suporuoti suaugusiųjų plaučiai
D) jutimo organai
Atsakymas
706-05. Kuris iš išvardytų bruožų skiria daugumą varliagyvių klasės gyvūnų nuo žinduolių?
B) išorinis tręšimas
B) lytinis dauginimasis
D) naudojimas vandens aplinkoje
Atsakymas
706-06. Ropliai evoliucijos procese įgijo, skirtingai nei varliagyviai,
A) uždara kraujotakos sistema
B) didelis vaisingumas
B) didelis kiaušinis su embrioninėmis membranomis
D) trijų kamerų širdis
Atsakymas
706-07. Jei evoliucijos procese gyvūnas suformavo širdį, kaip parodyta paveikslėlyje, tada gyvūno kvėpavimo organai turi būti 
A) plaučiai
B) oda
B) plaučių maišeliai
D) žiaunos
Atsakymas
706-08. Kurioje gyvūnų grupėje dauginimasis nepriklauso nuo vandens?
A) ne kaukolės (lancetai)
B) kaulinė žuvis
B) varliagyviai
D) ropliai
Atsakymas
706-09. Kurių gyvūnų embrionas vystosi kiaušinėlio viduje?
A) kaulinė žuvis
B) uodegos varliagyviai
B) beuodegės varliagyviai
D) ropliai
Atsakymas
706-10. Stuburiniai gyvūnai su trijų kamerų širdimi, kurių dauginimasis nesusijęs su vandeniu, yra sujungti į klasę
A) kaulinė žuvis
B) žinduoliai
B) ropliai
D) Varliagyviai
Atsakymas
706-11. Stuburiniai gyvūnai su nestabilia kūno temperatūra, plaučių kvėpavimu, trijų kamerų širdimi su nepilna pertvara skilvelyje yra klasifikuojami kaip
A) kaulinė žuvis
B) varliagyviai
B) ropliai
D) kremzlinės žuvys
Atsakymas
706-12. Ropliai, skirtingai nei varliagyviai, linkę
A) išorinis tręšimas
B) vidinis tręšimas
C) vystymasis susidarant lervai
D) kūno padalijimas į galvą, kamieną ir uodegą
Atsakymas
706-13. Kuris iš šių gyvūnų yra šaltakraujis?
A) driežas
B) Amūro tigras
B) stepių lapė
D) paprastasis vilkas
Atsakymas
706-14. Kokiai klasei priklauso gyvūnai su sausa oda su raguotomis žvyneliais ir trijų kamerų širdimi su nepilna pertvara?
A) ropliai
B) žinduoliai
B) varliagyviai
D) Paukščiai
Atsakymas
706-15. Paukščiai nuo roplių skiriasi tuo, kad turi
A) vidinis tręšimas
B) centrinė nervų sistema
B) du kraujo apytakos ratai
D) pastovi kūno temperatūra
Atsakymas
706-15. Kokia šiuolaikinių roplių ir paukščių struktūra panaši?
A) kaulai pripildyti oro
B) sausa oda, be liaukų
B) uodegos sritis stubure
D) maži dantys žandikaulyje
Atsakymas
706-16. Kuriam gyvūnui per odą vyksta dujų mainai tarp atmosferos oro ir kraujo?
A) žudikas banginis
B) tritonas
B) krokodilas
D) rožinė lašiša
Atsakymas
706-17. Kuri gyvūnų grupė turi dviejų kamerų širdį?
Žuvis
B) varliagyviai
B) ropliai
D) žinduoliai
Atsakymas
706-18. Kūdikio vystymasis gimdoje vyksta
A) plėšrūs paukščiai
B) ropliai
B) varliagyviai
D) žinduoliai
Atsakymas
706-19. Kokiai chordatų klasei būdingas odos kvėpavimas?
A) varliagyviai
B) Ropliai
B) paukščiai
D) Žinduoliai
Atsakymas
706-20. Varliagyvių klasės ženklas yra
A) chitininis dangalas
B) plika oda
B) gyvas gimimas
D) suporuotos galūnės
Atsakymas
706-21. Kuo varliagyvių klasės nariai skiriasi nuo kitų stuburinių?
A) stuburas ir laisvos galūnės
B) plaučių kvėpavimas ir kloakos buvimas
C) plika gleivinė oda ir išorinis tręšimas
D) uždara kraujotakos sistema ir dviejų kamerų širdis
Atsakymas
706-22. Kuris iš išvardytų bruožų skiria roplių klasės gyvūnus nuo žinduolių klasės gyvūnų?
A) uždara kraujotakos sistema
B) kūno temperatūros svyravimai
C) plėtra be transformacijos
D) žemės-oro aplinkos naudojimas gyvenimui
Kokie stuburiniai turi trijų kamerų širdį, sužinosite šiame straipsnyje.
Kokie gyvūnai turi trijų kamerų širdį?
Varliagyviai ( varliagyvių) ir ropliai ( ropliai arba ropliai) turi trijų kamerų širdį ir du kraujo apytakos ratai.
suaugusiųjų širdis varlių trijų kamerų, susidedanti iš skilvelio ir dviejų prieširdžių.
Trijų kamerų širdis susideda iš dviejų prieširdžių ir vieno skilvelio. (sakoma, kad krokodilas turi keturių kamerų širdį), tačiau širdį skirianti pertvara yra nepilna, tarp dviejų kamerų joje yra skylė. Kraujas iš skilvelio patenka į vieną iš dviejų kraujagyslių. Jis keliauja per plaučių arteriją į plaučius arba per aortą į likusį kūną. Deguonies prisotintas kraujas iš plaučių keliauja į širdį ir per plaučių veną į kairįjį prieširdį. O kraujas su anglies dioksidu, grįžęs iš organizmo, per veninį sinusą patenka į dešinįjį prieširdį. Abu prieširdžiai ištuštėja tame pačiame skilvelyje, maišydami deguonies turtingą kraują iš plaučių su deguonies stokojančiu krauju iš kūno audinių.
Nors ši sistema užtikrina, kad kraujas visada tekėtų į plaučius, o paskui atgal į širdį, kraujo maišymasis tame pačiame skilvelyje reiškia, kad organai negauna deguonies prisotinto kraujo.
Keturių kamerų širdies atsiradimas paukščiams ir žinduoliams buvo svarbiausias evoliucijos įvykis, kurio dėka šie gyvūnai galėjo tapti šiltakraujai. Išsamus driežų ir vėžlių embrionų širdies vystymosi tyrimas ir jo palyginimas su turimais duomenimis apie varliagyvius, paukščius ir žinduolius parodė, kad reguliuojamojo geno pokyčiai vaidino pagrindinį vaidmenį transformuojant trijų kamerų širdį į keturias. -kamerinis. Tbx5, kuri iš pradžių veikia viename skilvelio užuomazga. Jeigu Tbx5 jis išreikštas (veikia) tolygiai per visą rudimentą, širdis pasirodo trikamerė, jei tik kairėje pusėje yra keturių kamerų.
Stuburinių gyvūnų atsiradimas sausumoje buvo susijęs su plaučių kvėpavimo išsivystymu, dėl kurio reikėjo radikaliai pertvarkyti kraujotakos sistemą. Žuvys, kvėpuojančios žiaunomis, turi vieną kraujotakos ratą, o širdis atitinkamai yra dviejų kamerų (susideda iš vieno prieširdžio ir vieno skilvelio). Sausumos stuburiniai turi trijų ar keturių kamerų širdį ir dvi kraujotakas. Vienas iš jų (mažas) varo kraują per plaučius, kur jis prisotinamas deguonimi; tada kraujas grįžta į širdį ir patenka į kairįjį prieširdį. Didelis ratas siunčia deguonimi prisodrintą (arterinį) kraują į visus kitus organus, kur išskiria deguonį ir venomis grįžta į širdį, patekdamas į dešinįjį prieširdį.
Gyvūnų, kurių širdis yra trijų kamerų, kraujas iš abiejų prieširdžių patenka į vieną skilvelį, iš kurio patenka į plaučius ir visus kitus organus. Šiuo atveju arterinis kraujas vienokiu ar kitokiu laipsniu susimaišo su veniniu krauju. Gyvūnų, kurių širdis yra keturių kamerų, embriono vystymosi metu iš pradžių vienas skilvelis pertvara padalijamas į kairę ir dešinę puses. Dėl to visiškai atsiskiria du kraujo apytakos ratai: veninis kraujas patenka tik į dešinįjį skilvelį ir iš ten patenka į plaučius, arterinis – tik į kairįjį skilvelį, o iš ten patenka į visus kitus organus.
Keturių kamerų širdies susidarymas ir visiškas kraujotakos ratų atsiskyrimas buvo būtina sąlyga žinduolių ir paukščių šiltakraujiškumui išsivystyti. Šiltakraujų gyvūnų audiniai sunaudoja daug deguonies, todėl jiems reikia „švaraus“ arterinio kraujo, maksimaliai prisotinto deguonimi, o ne mišraus arterinio-veninio kraujo, kuriuo pasitenkina šaltakraujai stuburiniai trijų kamerų širdimi ( žr.: chordatų kraujotakos sistemos filogenija).
Trijų kamerų širdis būdinga varliagyviams ir daugumai roplių, nors pastarųjų skilvelis dalinai dalijasi į dvi dalis (susidaro nepilna intraventrikulinė pertvara). Tikroji keturių kamerų širdis vystėsi nepriklausomai trimis evoliucinėmis linijomis: krokodilų, paukščių ir žinduolių. Tai laikomas vienu ryškiausių konvergencinės (arba lygiagrečios) evoliucijos pavyzdžių (žr.: Aromorfozės ir lygiagreti evoliucija; Paralelizmas ir homologinis kintamumas).
Didelė grupė mokslininkų iš JAV, Kanados ir Japonijos, kurie savo rezultatus paskelbė naujausiame žurnalo numeryje Gamta, siekė išsiaiškinti šios svarbiausios aromorfozės molekulinį genetinį pagrindą.
Autoriai išsamiai ištyrė širdies vystymąsi dviejų roplių - raudonausio vėžlio - embrionuose. Trachemys scripta ir anole driežai ( Anolis carolinensis). Ropliai (išskyrus krokodilus) yra ypač svarbūs sprendžiant problemą, nes jų širdies struktūra daugeliu atžvilgių yra tarpinė tarp tipiškos trijų kamerų (pvz., varliagyvių) ir tikros keturių kamerų, kaip krokodilų, paukščių ir paukščių. gyvūnai. Tuo tarpu, pasak straipsnio autorių, 100 metų niekas rimtai netyrė roplių širdies embrioninio vystymosi.
Tyrimai, atlikti su kitais stuburiniais gyvūnais, dar nedavė vienareikšmiško atsakymo į klausimą, kokie genetiniai pokyčiai lėmė keturių kamerų širdies susiformavimą evoliucijos metu. Tačiau pastebėta, kad reguliavimo genas Tbx5, koduojantis transkripcijos reguliatorių (žr. transkripcijos faktorius), veikia (išreiškiamas) skirtingai varliagyvių ir šiltakraujų gyvūnų besivystančioje širdyje. Pirmajame jis tolygiai išreikštas visame būsimajame skilvelyje, antrajame jo išraiška yra didžiausia kairiojoje skilvelėje, iš kurios vėliau susidaro kairysis skilvelis, o minimali - dešinėje. Taip pat nustatyta, kad sumažėjęs aktyvumas Tbx5 veda prie pertvaros tarp skilvelių vystymosi defektų. Šie faktai leido autoriams teigti, kad geno aktyvumo pokyčiai Tbx5 galėjo suvaidinti tam tikrą vaidmenį keturių kamerų širdies evoliucijoje.
Vystantis driežo širdžiai, skilvelyje susidaro raumeninė raukšlė, iš dalies atskirianti skilvelio išėjimą nuo pagrindinės jo ertmės. Kai kurie autoriai šią keterą aiškino kaip struktūrą, homologišką stuburinių, turinčių keturių kamerų širdį, tarpskrandžių pertvarą. Remdamiesi gūbrio augimo ir smulkios struktūros tyrimu, aptariamo straipsnio autoriai atmeta šį aiškinimą. Jie atkreipia dėmesį į tai, kad vystantis vištienos embriono širdžiai trumpam pasirodo tas pats volelis - kartu su tikra pertvara.
Autorių gauti duomenys rodo, kad, matyt, tikrajai tarpskrandžio pertvarai homologiškų struktūrų drieže nesusidaro. Kita vertus, vėžliui susidaro nepilna pertvara (kartu su mažiau išsivysčiusiu raumenų ketera). Šios pertvaros formavimas vėžliui prasideda daug vėliau nei vištoje. Nepaisant to, pasirodo, kad driežo širdis yra „primityvesnė“ nei vėžlio. Vėžlio širdis yra tarpinė tarp tipiškos trijų kamerų širdies (pavyzdžiui, varliagyvių ir driežų) ir keturių kamerų krokodilų ir šiltakraujų gyvūnų širdžių. Tai prieštarauja visuotinai priimtoms idėjoms apie roplių evoliuciją ir klasifikaciją. Remiantis anatominėmis savybėmis, vėžliai tradiciškai buvo laikomi primityviausia (bazine) grupe tarp šiuolaikinių roplių. Tačiau kai kurių tyrinėtojų atlikta lyginamoji DNR analizė ne kartą atkreipė dėmesį į vėžlių artumą archozaurams (grupei, kuriai priklauso krokodilai, dinozaurai ir paukščiai) ir į bazinę skvomatų (driežų ir gyvačių) padėtį. Širdies struktūra patvirtina šį naują evoliucinį modelį (žr. pav.).
Autoriai ištyrė kelių reguliuojančių genų ekspresiją besivystančioje vėžlio ir driežo širdyje, įskaitant geną Tbx5. Paukščiams ir žinduoliams jau labai ankstyvose embriogenezės stadijose ryškus šio geno raiškos gradientas susidaro skilvelių užuomazgoje (raiška sparčiai mažėja iš kairės į dešinę). Paaiškėjo, kad drieže ir vėžlyje ankstyvosiose stadijose genas Tbx5 išreikštas taip pat, kaip ir varle, tai yra tolygiai visame būsimajame skilvelyje. Driežams tokia situacija išlieka iki embriogenezės pabaigos, o vėžliui vėlesnėse stadijose susidaro ekspresijos gradientas, iš esmės toks pat kaip ir viščiuko, tik ne toks ryškus. Kitaip tariant, dešinėje skilvelio dalyje geno aktyvumas palaipsniui mažėja, o kairėje išlieka didelis. Taigi pagal genų raiškos pobūdį Tbx5 vėžlys taip pat užima tarpinę padėtį tarp driežo ir vištos.
Yra žinoma, kad baltymas, užkoduotas geno Tbx5, yra reguliuojantis – jis reguliuoja daugelio kitų genų veiklą. Remiantis gautais duomenimis, buvo natūralu manyti, kad skilvelių vystymąsi ir tarpskilvelinės pertvaros klojimą kontroliuoja genas. Tbx5. Anksčiau buvo įrodyta, kad aktyvumo sumažėjimas Tbx5 pelių embrionuose sukelia skilvelių vystymosi defektus. Tačiau to nepakako norint įvertinti „pagrindinį“ vaidmenį Tbx5 formuojantis keturių kamerų širdžiai.
Norėdami gauti tvirtesnių įrodymų, autoriai panaudojo kelias genetiškai modifikuotų pelių linijas, kuriose embriono vystymosi metu genas Tbx5 eksperimentuotojo prašymu galėjo būti išjungtas vienoje ar kitoje širdies gemalo dalyje.
Paaiškėjo, kad jeigu visame skilvelio pumpure išjungiamas genas, tai pumpuras net nepradeda dalytis į dvi dalis: iš jo išsivysto vienas skilvelis be jokių tarpskrandžio pertvaros pėdsakų. Taip pat nesusidaro būdingi morfologiniai požymiai, pagal kuriuos galima atskirti dešinįjį skilvelį nuo kairiojo, neatsižvelgiant į pertvaros buvimą. Kitaip tariant, gaunami pelių embrionai su trijų kamerų širdimi! Tokie embrionai miršta 12 embriono vystymosi dieną.
Kitas eksperimentas buvo tas genas Tbx5 išjungtas tik dešinėje skilvelių užuomazgos dalyje. Taigi šio geno koduojamo reguliuojančio baltymo koncentracijos gradientas buvo smarkiai pasislinkęs į kairę. Iš esmės galima būtų tikėtis, kad tokioje situacijoje tarpskrandžio pertvara ims formuotis labiau į kairę, nei turėtų būti. Bet taip neatsitiko: pertvara visai nepradėjo formuotis, o pagal kitus morfologinius požymius įvyko rudimento padalijimas į kairę ir dešinę dalis. Tai reiškia, kad išraiškos gradientas Tbx5 nėra vienintelis veiksnys, kontroliuojantis keturių kamerų širdies vystymąsi.
Kito eksperimento metu autoriams pavyko sukurti geną Tbx5 išreikštas tolygiai visoje pelės embriono skilvelių užuomazgoje - maždaug taip pat, kaip varlės ar driežo. Tai vėl paskatino pelių embrionų su trijų kamerų širdimi vystymąsi.
Gauti rezultatai rodo, kad keičiasi reguliuojančio geno darbas Tbx5 iš tikrųjų gali atlikti svarbų vaidmenį keturių kamerų širdies evoliucijoje, ir šie pokyčiai vyko lygiagrečiai ir nepriklausomai žinduoliams ir archozaurams (krokodilams ir paukščiams). Taigi tyrimas dar kartą patvirtino, kad esminį vaidmenį gyvūnų evoliucijoje atlieka genų, reguliuojančių individo vystymąsi, veiklos pokyčiai.
Žinoma, dar įdomiau būtų sukurti tokius genetiškai modifikuotus driežus ar vėžlius, kurie turi Tbx5 būtų išreikštas kaip pelėms ir vištoms, tai yra, kairėje skilvelio pusėje jis stiprus, o dešinėje silpnas, ir pažiūrėkite, ar dėl to jų širdis atrodo panašesnė į keturių kamerų. Tačiau tai dar nėra techniškai įmanoma: roplių genų inžinerija dar nėra taip toli.
Jie turi skirtingą kūno struktūrą. Kiekvienas turi bendrą pastato planą. Tai įrodo kilmę iš to paties protėvio. Tačiau kūno struktūros sudėtingumas skiriasi. Manoma, kad konstrukcijos komplikacija įvyko evoliucijos eigoje. Tai yra, pirmą kartą pasirodė primityvesni organizmai.
Evoliucinis organizmų vystymasis
Stuburinių gyvūnų evoliucijos eiga prasidėjo nuo lanceleto.
Šis organizmas jau turi notokordą ir nervinį vamzdelį. Ir taip pat pati primityviausia širdis stuburiniams: pulsuojanti pilvo indas.
Tolesnė organizavimo komplikacija paskatino žuvų susidarymą. Žiaunomis kvėpuojantys organizmai ir vienas kraujo apytakos ratas.
Varliagyviai ir dauguma roplių turi trijų kamerų širdį. Tai taip pat padidina jų gyvybingumą.
Paukščiai ir žinduoliai yra evoliucijos viršūnėje. Širdis sudaryta iš keturių kamerų. Tarp prieširdžių, taip pat tarp skilvelių nėra angų. Du kraujo apytakos ratai yra visiškai atskirti. Todėl paukščiai ir žinduoliai turi šiltakraują, o tai labai išskiria juos iš kitų gyvūnų. Žinoma, šiai grupei priklauso ir žmonės.
Trijų kamerų širdis
Varliagyvių ir roplių širdyje yra trys kameros: dvi prieširdžiai ir vienas skilvelis. Mokslininkai nustatė, kad būtent tokia raumenų organo struktūra yra tinkama šių gyvūnų gyvenimui.
Dviejų kraujo apytakos ratų buvimas užtikrina gana aukštą gyvybinės veiklos lygį. Gyvūnai, turintys trijų kamerų širdį, gyvena sausumoje, jie yra gana judrūs (ypač ropliai). Jie gali toleruoti nedidelį temperatūros kritimą ir nepatenka į stuporą. Pavyzdžiui, tritonai pirmieji išlenda iš žiemos prieglaudų, kai sniegas dar nenutirpo. Pavasaris priverčia pabusti labai anksti. Šie varliagyviai šokinėja per sniegą ieškodami veisimosi partnerio.
Trijų kamerų širdis leidžia varliagyviams patekti į stuporą, kai prasideda šalnos. Kraujotakos sistema leidžia neeikvoti daug energijos kraujui siurbti, o tai būtų stebima esant keturių kamerų širdžiai ir visiškai atsiskyrus dviems kraujotakos ratams.
roplio širdis
Ropliai turi trijų kamerų širdį su nepilna pertvara. Galima pastebėti, kad jų mobilumas labai padidėja, palyginti su varliagyviais. Judrūs driežai iš tikrųjų yra labai judrūs. Juos gana sunku pagauti, ypač šiltu oru. Tačiau kūno temperatūra vis tiek priklauso nuo aplinkos. Ropliai yra šaltakraujai organizmai.
Krokodilai turi neįprastą širdies struktūrą. Mokslininkai krokodilus priskiria prie gyvūnų, kurių širdis yra keturių kamerų. Pertvara tarp dešiniojo ir kairiojo skilvelių turi didelį plotą. Tačiau šioje sienoje yra skylė. Todėl krokodilai išlieka šaltakraujai būtybei. Oksiduojančiu elementu prisotintas kraujas susimaišo su deguonies neturtingu krauju. Be to, ypatinga krokodilo kraujo sistemos struktūra išreiškiama esant kairiajai arterijai. Jis nukrypsta nuo dešiniojo skilvelio kartu su plaučių. Kairė arterija perneša kraują į krokodilo skrandį. Ši struktūra prisideda prie greitesnio maisto virškinimo. Tai būtina, nes roplys praryja didelius mėsos gabalus, kurie ilgą laiką paliekami virškinamajame trakte gali pradėti pūti.
Keturių kamerų širdis
Paukščiai ir gyvūnai, maitinantys savo jauniklius pienu, turi keturių kamerų širdį. Tai yra labiausiai organizuoti organizmai. Paukščiai gali ilgai skristi, o žinduoliai – greitai. Visi jie turi šilto kraujo. Jie išlieka aktyvūs šaltu oru, ko šaltakraujiški atstovai negali sau leisti.
Į žiemos miegą patenka tik tie organizmai, kurie negali apsirūpinti maistu žiemą. Rudenį per mažai priaugęs lokys pabunda ir klajoja po sniegą ieškodamas maisto.
Taigi keturių kamerų širdis maksimaliai padidino gyvybinę organizmų veiklą. Šiltakraujai gyvūnai nepatenka į siaubingą būseną. Jų motorinis aktyvumas nepriklauso nuo aplinkos temperatūros. Tokie stuburiniai puikiai jaučiasi sausumoje stiprios gravitacijos sąlygomis.
Gyvūnai su trijų kamerų širdimi jau yra įgiję du kraujotakos ratus. Tačiau didelis ir mažas apskritimai nėra visiškai atskirti. Kraujas, kuriame gausu oksidacijos elemento, susimaišo su krauju, kuriame gausu anglies dioksido. Nepaisant to, trijų kamerų širdis užtikrina organizmų gyvenimą sausumoje.