Obratlovci se třemi komorami. Schopnosti organismů s tříkomorovým srdcem
"Formy reprodukce" - Sexuální reprodukce. Ne, spory všech vyšších rostlin vznikají meiózou. 6. Polyembryonie. Bakterie se množí mitotickými děleními. Forma nepohlavního rozmnožování charakteristická pro mnoho skupin rostlin. Může dojít k sexuální reprodukci bez účasti gamet? Téma: "Formy rozmnožování organismů."
"Rozmnožování a vývoj zvířat" - Platypus. Mláďata jsou dospělým zvířetem. Hmyz. Vývoj kobylky. Vejce. Savci. Vývoj motýlů. Kladou vajíčka. Motýl. Kladou vajíčka. Kaviár --- smažit --- ryba. Vejce --- mládě --- dospělé zvíře. Rozmnožování a vývoj zvířat. Skupiny zvířat. Lepkavý. Larva. Plazi.
„Pohlavní rozmnožování zvířat“ - Reprodukční orgány. Jaké znaky charakterizují hermafroditní organismus? Základem existence druhů je rozmnožování. Partenogeneze - u včel. Kolik jedinců se účastní pohlavního rozmnožování? Výhodou partenogeneze je zvýšení rychlosti reprodukce. Partenogeneze je vývoj jedince z neoplozeného vajíčka.
"Obratlovci" - III. Reflexe. Dopis redaktorovi novin "Přátelé přírody". Porozumění. I.Challenge Hra "Věřte tomu nebo ne." Každý napíše pouze jednu větu. Písmeno se obejde kolem kruhu pouze jednou. Práce s textem. Skupina psaní dopisu. Práce s textem „Birds of the Red Book“. Porovnejme naše předpoklady s látkou v textu.
„Rozmnožování a vývoj obojživelníků“ - Výsledky naší práce zaznamenáme do sešitu. V čem jsou si pulci a ryby podobní? Období páření. Evoluce obojživelníků. Rozmnožování obojživelníků. Pulec je velmi podobný rybě. Závěry. Pojďme si to shrnout. Jaké jsou podobnosti mezi vývojem žab a ryb? Vliv sezónních změn na život obojživelníků. Starobylá lalokoploutvá ryba.
„Třídy obratlovců“ – Třída savců nebo zvířat. Většina z nich jsou býložravci, kteří utíkají před predátory. Tělo většiny ryb je pokryto hlenem a šupinami. Vejce kladou pouze vejcorodí savci. Na končetinách mají 1 nebo 3 prsty. Skupina hlodavců. Živí se rostlinnou i živočišnou potravou. Mezi hlodavce patří: veverka, ondatra, gopher, křeček, myši, krysy.
Mají odlišnou stavbu těla. Každý má společný stavební plán. To dokazuje původ od jednoho předka. Složitost stavby těla se však liší. Předpokládá se, že ke komplikacím struktury došlo v průběhu evoluce. To znamená, že se nejprve objevily primitivnější organismy.
Evoluční vývoj organismů
Evoluce obratlovců začala lanceletou.
Tento organismus již má notochord a neurální trubici. A také nejprimitivnější srdce pro obratlovce: pulzující břišní céva.
Další složitost organizace vedla ke vzniku ryb. Organismy, které dýchají žábrami a jedním kruhem krevního oběhu.
Obojživelníci a většina plazů mají tříkomorové srdce. To také zvyšuje jejich životní energii.
Ptáci a savci jsou na vrcholu evoluce. Srdce je tvořeno čtyřmi komorami. Mezi síněmi ani mezi komorami nejsou žádné otvory. Dva kruhy krevního oběhu jsou zcela odděleny. Proto mají ptáci a savci teplou krev, která je ostře odlišuje od ostatních zvířat. Do této skupiny samozřejmě patří i lidé.
Tříkomorové srdce
U obojživelníků a plazů má srdce tři komory: dvě síně a jednu komoru. Vědci zjistili, že tato konkrétní struktura svalového orgánu je vhodná pro život těchto zvířat.
Přítomnost dvou kruhů krevního oběhu zajišťuje poměrně vysokou úroveň vitální aktivity. Zvířata s tříkomorovým srdcem žijí na souši a jsou poměrně mobilní (zejména plazi). Dokážou tolerovat mírný pokles teploty, aniž by upadli do strnulosti. Mloci například jako první vylézají ze zimních úkrytů, když sníh ještě neroztál. Jaro vás nutí vstávat velmi brzy. Tito obojživelníci cválají sněhem a hledají partnera pro rozmnožování.
Přítomnost tříkomorového srdce umožňuje obojživelníkům upadnout do nehybnosti, když nastanou mrazy. Oběhový systém vám umožňuje vyhnout se vynaložení velkého množství energie na pumpování krve, což by bylo pozorováno, kdyby existovalo srdce se čtyřmi komorami a úplné oddělení dvou kruhů krevního oběhu.
Srdce plazů
Plazi mají tříkomorové srdce s neúplnou přepážkou. Můžete si všimnout, že jejich pohyblivost se ve srovnání s obojživelníky prudce zvyšuje. Hbití ještěři jsou ve skutečnosti velmi aktivní. Zejména v teplém počasí může být docela obtížné je chytit. Tělesná teplota však stále závisí na prostředí. Plazi jsou chladnokrevné organismy.
Krokodýli mají neobvyklou stavbu srdce. Vědci řadí krokodýly mezi zvířata se čtyřkomorovým srdcem. Přepážka mezi pravou a levou komorou má velkou plochu. V této zdi je však díra. Krokodýli proto zůstávají chladnokrevnými tvory. Krev bohatá na oxidační prvek se mísí s krví chudou na kyslík. Zvláštní struktura krevního systému krokodýla se navíc odráží v přítomnosti levé tepny. Vychází z pravé komory spolu s plicní. Levá tepna přivádí krev do krokodýlího žaludku. Tato struktura podporuje rychlejší trávení potravy. To je nezbytné, protože plaz spolkne velké kusy masa, které může začít hnít, pokud je ponecháno v trávicím traktu po dlouhou dobu.
Čtyřkomorové srdce
Ptáci a zvířata, která krmí svá mláďata mlékem, mají srdce se čtyřmi komorami. Jedná se o nejvíce organizované organismy. Ptáci jsou schopni dlouhého letu a savci jsou schopni rychlého běhu. Všichni jsou teplokrevní. Zůstávají aktivní i v chladném počasí, na které si chladnokrevní zástupci nedají dopustit.
Přezimují pouze ty organismy, které si v zimě nemohou zajistit potravu. Medvěd, který na podzim dostatečně nepřibral, se probouzí a bloudí sněhem a hledá potravu.
Čtyřkomorové srdce tak maximalizovalo vitální aktivitu organismů. Teplokrevná zvířata neupadají do stavu strnulosti. Jejich motorická aktivita nezávisí na okolní teplotě. Takovým obratlovcům se daří na souši v podmínkách silné gravitace.
Zvířata s tříkomorovým srdcem již získala dva kruhy krevního oběhu. Velký a malý kruh však nejsou zcela odděleny. Krev bohatá na oxidační prvek se mísí s krví bohatou na oxid uhličitý. Navzdory tomu tříkomorové srdce zajišťuje život organismů na souši.
Obojživelníci patří do třídy čtyřnohých obratlovců celkem, tato třída zahrnuje asi šest tisíc sedm set druhů zvířat včetně žab, mloků a čolků. Tato třída je považována za malou. Dvacet osm druhů se vyskytuje v Rusku a dvě stě čtyřicet sedm druhů na Madagaskaru.
Obojživelníci patří k suchozemským primitivním obratlovcům, zaujímají mezilehlé postavení mezi vodními a suchozemskými obratlovci, protože většina druhů se rozmnožuje a vyvíjí ve vodním prostředí a jedinci, kteří dospěli, začínají žít na souši.
U obojživelníků jsou tam plíce, kterou dýchají, krevní oběh se skládá ze dvou kruhů a srdce je tříkomorové. Krev obojživelníků se dělí na žilní a arteriální. Pohyb obojživelníků se děje pomocí pětiprstých končetin a jejich klouby jsou kulovité. Páteř a lebka jsou kloubově pohyblivé. Palatoquadrátová chrupavka splyne s autostylií a z hymandibulární se stává sluchová kůstka. Sluch obojživelníků je pokročilejší než u ryb: kromě vnitřního ucha existuje také střední ucho. Oči se přizpůsobily, aby dobře viděly na různé vzdálenosti.
Obojživelníci nejsou plně přizpůsobeni k životu na souši – to je vidět na všech orgánech. Teplota obojživelníků závisí na vlhkosti a teplotě jejich prostředí. Jejich schopnost navigace a pohybu na souši je omezená.
Krevní oběh a oběhový systém
Obojživelníci mají tříkomorové srdce, skládá se z komory a dvou síní. U ocasatých a beznohých zvířat není pravá a levá síň zcela oddělena. Anurané mají mezi síněmi kompletní přepážku, ale obojživelníci mají jeden společný otvor, který spojuje komoru s oběma síněmi. Kromě toho se v srdci obojživelníků nachází žilní sinus, který přijímá žilní krev a komunikuje s pravou síní. Conus arteriosus sousedí se srdcem a krev do něj proudí z komory.
Conus arteriosus má spirálový ventil, který rozvádí krev mezi tři páry cév. Srdeční index je poměr hmotnosti srdce k procentu tělesné hmotnosti a závisí na tom, jak je zvíře aktivní. Například tráva a zelená žába se pohybuje velmi málo a srdeční index je méně než půl procenta. A aktivní, suchozemská ropucha má téměř jedno procento.
U larev obojživelníků má krevní oběh jeden kruh, jejich systém krevního zásobení je podobný rybám: jedna síň v srdci a komora, je zde kuželovitý arteriosus, větvený na 4 páry žaberních tepen. První tři tepny se rozdělí na vlásečnice ve zevních a vnitřních žábrách a žaberní vlásečnice se spojí v žaberních tepnách. Tepna, která provádí první oblouk větvení větve, se rozděluje na krční tepny, které zásobují hlavu krví.
Sloučení druhého a třetího eferentní branchiální tepny s pravým a levým kořenem aorty a k jejich spojení dochází v dorzální aortě. Poslední pár branchiálních tepen se nerozděluje na kapiláry, protože na čtvrtém oblouku na vnitřní a vnější žábry ústí do kořenů dorzální aorty. Vývoj a formování plic nastává doprovázeno oběhovými změnami.
Síň je rozdělena podélnou přepážkou na levou a pravou, takže srdce je tříkomorové. Síť kapilár je redukována a přechází v krční tepny a z druhých párů vycházejí kořeny dorzální aorty, v kaudátech je zachován třetí pár a čtvrtý pár přechází v kožně-plicní tepny. Také periferní oběhový systém je transformován a získává charakter mezistupně mezi suchozemským a vodním systémem. K největší restrukturalizaci dochází u bezocasých obojživelníků.
Dospělí obojživelníci mají tříkomorové srdce: jedna komora a síň v počtu dvou kusů. Na síň z pravé strany přiléhá tenkostěnný sinus venosus a z komory vybíhá conus arteriosus. Můžeme dojít k závěru, že srdce má pět částí. Existuje společný otvor, díky kterému se obě síně otevírají do komory. Jsou tam umístěny i atroventrikulární chlopně, které brání vniknutí krve zpět do síně při kontrakci komory.
Vzniká řada komůrek, které spolu komunikují díky svalovým výrůstkům stěn komor – to neumožňuje promíchání krve. Z pravé komory vybíhá conus arteriosus a uvnitř je umístěn spirálovitý kužel. Z tohoto kužele začínají nejprve odcházet arteriální oblouky ve třech párech, cévy mají společnou membránu.
Levé a pravé plicní kožní tepny nejprve se vzdálit od kužele. Poté začnou vystupovat kořeny aorty. Dva branchiální oblouky oddělují dvě tepny: podklíčkovou a okcipitovertebrální, zásobují krví přední končetiny a svaly trupu a splývají v dorzální aortě pod páteří. Dorzální aorta odděluje výkonnou enteromesenterickou tepnu (tato tepna zásobuje trávicí trubici krví). Co se týče ostatních větví, krev proudí přes dorzální aortu k zadním končetinám a dalším orgánům.
Karotidové tepny
Karotické tepny jsou poslední, které odcházejí z conus arteriosus a se rozpadá na vnitřní a vnější tepny. Žilní krev ze zadních končetin a zadní části těla je shromažďována sedací a stehenní žílou, které se spojují v ledvinové portální žíly a v ledvinách se rozpadají na kapiláry, to znamená, že vzniká ledvinový portální systém. Žíly odcházejí z levé a pravé stehenní žíly a přecházejí do břišní azygos žíly, která jde do jater podél břišní stěny, čímž se rozpadá na kapiláry.
Portální žíla jater shromažďuje krev ze žil všech částí žaludku a střeva v játrech se rozpadá na kapiláry. Renální vlásečnice splývají v žíly, které jsou eferentní a ústí do zadní duté žíly azygos a proudí tam i žíly vybíhající z gonád. Zadní dutá žíla prochází játry, ale krev, kterou obsahuje, se do jater nedostává do malých žilek z jater a ta naopak proudí do sinusové žíly. Všichni ocasatí obojživelníci a někteří anuranové si zachovávají kardinální zadní žíly, jejichž proudění probíhá do dutých předních žil.
Která se oxiduje v kůži a shromažďuje se ve velké kožní žíle a kožní žíla zase vede venózní krev a do podklíčkové žíly se dostává přímo z brachiální žíly. Podklíčkové žíly splývají s vnitřní a vnější jugulární žilou do levé přední duté žíly, která ústí do sinusové žíly. Krev odtud začne proudit do síně pravé strany. Plicní žíly sbírají arteriální krev z plic a žíly proudí do síně na levé straně.
Arteriální krev a síně
Při plicním dýchání se v síni na pravé straně začíná shromažďovat smíšená krev: skládá se z žilní a arteriální krve, venózní krev přichází ze všech částí dutou žílou a arteriální krev přichází žilami kůže. Arteriální krev naplňuje atrium na levé straně pochází krev z plic. Při současné kontrakci síní se krev dostává do komory, stěny žaludku brání míšení krve: v pravé komoře převládá žilní krev, v levé převažuje arteriální krev.
Z komory na pravé straně vybíhá arteriální kužel, takže při kontrakci komory do kužele vstupuje nejprve žilní krev, která plní kožní plicní tepny. Pokud se komora nadále smršťuje v con arteriosus, tlak se začíná zvyšovat, spirální chlopeň se začíná pohybovat a otevírá otvory aortálních oblouků, ze středu komory se do nich řítí smíšená krev. Když se komora úplně stáhne, arteriální krev z levé poloviny vstupuje do kužele.
Nebude moci projít do klenutých aort a plicních kožních tepen, protože už mají krev, která silným tlakem pohybuje spirální chlopní, otevírá ústí krčních tepen, poteče tam arteriální krev, která bude směřovat do hlavu. Pokud je plicní dýchání vypnuto na delší dobu, například při zimování pod vodou, probouzí se do hlavy více žilní krve.
Kyslík se do mozku dostává v menším množství, protože dochází k celkovému poklesu metabolických funkcí a zvíře upadá do strnulosti. U obojživelníků, kteří patří do ocasaté skupiny, často zůstává otvor mezi oběma síněmi a spirálovitá chlopeň conus arteriosus je špatně vyvinutá. V souladu s tím je krev, která vstupuje do arteriálních oblouků, více smíšená než u bezocasých obojživelníků.
Nehledě na to, že obojživelníci krevní oběh probíhá ve dvou kruzích, vzhledem k tomu, že je pouze jedna komora, neumožňuje jejich úplné oddělení. Struktura takového systému přímo souvisí s dýchacími orgány, které mají dvojí strukturu a odpovídají životnímu stylu, který obojživelníci vedou. To umožňuje žít na souši i ve vodě a trávit spoustu času.
Červená kostní dřeň
U obojživelníků se začíná objevovat červená kostní dřeň dlouhých kostí. Množství celkové krve je až sedm procent celkové hmotnosti obojživelníka a hemoglobin se pohybuje od dvou do deseti procent nebo do pěti gramů na kilogram hmoty, kapacita kyslíku v krvi se pohybuje od dvou a půl do třinácti procent, tato čísla jsou vyšší ve srovnání s rybami.
Obojživelníci mají velké červené krvinky, je jich však málo: od dvaceti do sedmi set třiceti tisíc za kubický milimetr krve. Krevní obraz larev je nižší než u dospělých jedinců. U obojživelníků, jako jsou ryby, se hladina cukru v krvi liší v závislosti na ročním období. Nejvyšší hodnoty vykazují ryby a obojživelníci, ocasatí od deseti do šedesáti procent, zatímco u bezocasých obojživelníků od čtyřiceti do osmdesáti procent.
Když léto končí, dochází k silnému nárůstu sacharidů v krvi, v rámci přípravy na zimování, protože se sacharidy hromadí ve svalech a játrech, a také na jaře, kdy začíná období rozmnožování a sacharidy vstupují do krve. Obojživelníci mají mechanismus hormonální regulace metabolismu sacharidů, i když je nedokonalý.
Tři řády obojživelníků
Obojživelníci jsou rozděleny do následujících skupin:
Tepny obojživelníků jsou následujících typů:
- Krkavice zásobují hlavu arteriální krví.
- Kožní-plicní tepny přivádějí venózní krev do kůže a plic.
- Aortální oblouky nesou krev, která se přimíchává do zbývajících orgánů.
Obojživelníci jsou predátoři, slinné žlázy, které jsou dobře vyvinuté, jejich sekrece zvlhčuje:
Obojživelníci vznikli ve středním nebo spodním devonu, tzn. asi před třemi sty miliony let. Ryby jsou jejich předky, mají plíce a párové ploutve, ze kterých se dost možná vyvinuly pětiprsté končetiny. Tyto požadavky splňují staré lalokoploutvé ryby. Mají plíce a v kostře ploutví jsou jasně patrné prvky podobné částem kostry pětiprsté suchozemské končetiny. Také skutečnost, že obojživelníci pocházejí ze starověkých lalokoploutvých ryb, naznačuje silná podobnost krycích kostí lebky, podobně jako lebky obojživelníků z období paleozoika.
Spodní a horní žebra byla přítomna také u ploutví laloků a obojživelníků. Plicník, který měl plíce, byl však velmi odlišný od obojživelníků. Mezi předky obojživelníků se tedy objevily rysy pohybu a dýchání, které umožňovaly přistát. byli jen vodní obratlovci.
Důvodem pro vznik těchto úprav byl zřejmě zvláštní režim sladkovodních nádrží, ve kterých žily některé druhy lalokoploutvých ryb. Může to být pravidelné vysychání nebo nedostatek kyslíku. Nejvýznamnějším biologickým faktorem, který se stal určujícím při rozpadu předků s nádrží a jejich konsolidaci na souši, byla nová potrava, kterou našli v novém prostředí.
Dýchací orgány u obojživelníků
Obojživelníci mají následující dýchací orgány:
U obojživelníků jsou plíce prezentovány ve formě párových vaků, uvnitř dutých. Mají stěny velmi tenké a uvnitř je mírně vyvinutá struktura buněk. Obojživelníci však mají malé plíce. Například u žab se poměr povrchu plic ke kůži měří v poměru dva ku třem ve srovnání se savci, u nichž je tento poměr padesátkrát a někdy i stokrát větší ve prospěch plic.
S transformací dýchacího systému u obojživelníků, změna dýchacího mechanismu. Obojživelníci mají stále poměrně primitivní tlakový typ dýchání. Vzduch je nasáván do dutiny ústní otevřením nosních dírek a snížením dna úst. Poté se nosní dírky uzavřou chlopněmi a dno úst se zvedne, díky čemuž vzduch vstupuje do plic.
Jak funguje nervový systém obojživelníků?
U obojživelníků mozek váží více než u ryb. Pokud vezmeme procentuální poměr hmotnosti a hmotnosti mozku, pak u moderních ryb, které mají chrupavku, bude údaj 0,06–0,44 %, u kostnatých ryb 0,02–0,94 %, u obojživelníků s ocasem 0,29–0,36 %, u bezocasých obojživelníků 0,50– 0,73 %.
Přední mozek obojživelníků je vyvinutější než u ryb došlo k úplnému rozdělení na dvě hemisféry. Vývoj se projevuje i v obsahu většího počtu nervových buněk.
Mozek se skládá z pěti částí:
Životní styl, který obojživelníci vedou
Životní styl, který obojživelníci vedou, přímo souvisí s jejich fyziologií a strukturou. Dýchací orgány jsou strukturálně nedokonalé - to se týká především plic, protože to zanechává otisk na jiných orgánových systémech. Vlhkost se z pokožky neustále odpařuje, což činí obojživelníky závislými na přítomnosti vlhkosti v prostředí. Velmi důležitá je i teplota prostředí, ve kterém obojživelníci žijí, protože nejsou teplokrevní.
Zástupci této třídy mají odlišný životní styl, takže existuje rozdíl ve struktuře. Rozmanitost a početnost obojživelníků je vysoká zejména v tropech, kde je vysoká vlhkost a téměř vždy vysoké teploty vzduchu.
Čím blíže k pólu, tím méně druhů obojživelníků je. V suchých a chladných oblastech planety je velmi málo obojživelníků. Nejsou žádní obojživelníci tam, kde nejsou vodní plochy, ani dočasné, protože vajíčka se často mohou vyvíjet pouze ve vodě. Ve slaných vodách nejsou žádní obojživelníci, jejich kůže neudržuje osmotický tlak a hypertonické prostředí.
Vejce se nevyvíjejí ve slaných vodách. Obojživelníci se dělí do následujících skupin podle povahy stanoviště:
Suchozemci se mohou pohybovat daleko od vodních ploch, pokud není období rozmnožování. Ale vodní živočichové naopak tráví celý svůj život ve vodě nebo velmi blízko vody. Mezi ocasatými převažují vodní formy, v Rusku k nim mohou patřit například rybniční nebo jezerní;
Stromoví obojživelníci rozšířený mezi suchozemci, například veslonôžky a stromové žáby. Někteří suchozemští obojživelníci vedou například norský životní styl, někteří jsou bezocasí a téměř všichni jsou beznohí. Obyvatelé země mají zpravidla lépe vyvinuté plíce a kůže je méně zapojena do dýchacího procesu. Díky tomu jsou méně závislí na vlhkosti prostředí, ve kterém žijí.
Obojživelníci se věnují užitečným činnostem, které se rok od roku mění v závislosti na jejich počtu. V určitých fázích, v určitých časech a za určitých povětrnostních podmínek je to jiné. Obojživelníci více než ptáci ničí hmyz, který má špatnou chuť a vůni, a také hmyz s ochrannou barvou. Když téměř všichni hmyzožraví ptáci spí, obojživelníci loví.
Vědci již dlouho věnují pozornost skutečnosti, že obojživelníci přinášejí velké výhody jako hubiči hmyzu v zeleninových zahradách a sadech. Zahradníci v Holandsku, Maďarsku a Anglii speciálně přivezli ropuchy z různých zemí a vypouštěli je do skleníků a zahrad. V polovině třicátých let bylo z Antil a Havaje vyvezeno asi sto padesát druhů ropuch agi. Začali se rozmnožovat a na plantáž cukrové třtiny bylo vypuštěno více než milion ropuch, výsledky předčily všechna očekávání.
Oči obojživelníků chrání před ucpáním a vysycháním pohyblivá dolní a horní víčka stejně jako mlecí membrána. Rohovka se stala konvexní a čočka získala tvar čočky. V podstatě obojživelníci vidí objekty, které se pohybují.
Co se týče sluchových orgánů, objevila se sluchová kůstka a střední ucho. Tento vzhled je způsoben potřebou lépe vnímat zvukové vibrace, protože vzdušné prostředí má vyšší hustotu než voda.
Výskyt čtyřkomorového srdce u ptáků a savců byl nejdůležitější evoluční událostí, díky které se tato zvířata mohla stát teplokrevnými. Podrobná studie vývoje srdce u embryí ještěrek a želv a jeho srovnání s dostupnými údaji o obojživelnících, ptácích a savcích ukázaly, že změny ve fungování regulačního genu sehrály klíčovou roli v přeměně tříkomorového srdce na čtyřkomorové srdce. komorový jeden Tbx5, který funguje v původně jediném ventrikulárním rudimentu. Li Tbx5 je exprimován (pracuje) rovnoměrně v celém embryu, srdce se ukazuje jako tříkomorové, i když pouze na levé straně - čtyřkomorové.
Výskyt obratlovců na souši souvisel s rozvojem plicního dýchání, což vyžadovalo radikální restrukturalizaci oběhového systému. Ryby, které dýchají žábrami, mají jeden krevní oběh a srdce je tedy dvoukomorové (skládá se z jedné síně a jedné komory). Suchozemští obratlovci mají tří- nebo čtyřkomorové srdce a dva okruhy krevního oběhu. Jedna z nich (malá) žene krev plícemi, kde je nasycena kyslíkem; krev se pak vrací do srdce a vstupuje do levé síně. Velký kruh směřuje okysličenou (arteriální) krev do všech ostatních orgánů, kde uvolňuje kyslík a vrací se žilami do srdce, kde končí v pravé síni.
U zvířat s tříkomorovým srdcem se krev z obou síní dostává do jediné komory, odkud je pak posílána do plic a všech ostatních orgánů. V tomto případě je arteriální krev do té či oné míry smíchána s žilní krví. U zvířat se čtyřkomorovým srdcem je během embryonálního vývoje původně jediná komora rozdělena přepážkou na levou a pravou polovinu. V důsledku toho jsou dva kruhy krevního oběhu zcela odděleny: žilní krev vstupuje pouze do pravé komory a odtud jde do plic, arteriální krev vstupuje pouze do levé komory a odtud jde do všech ostatních orgánů.
Vytvoření čtyřkomorového srdce a úplné oddělení krevního oběhu bylo nezbytným předpokladem pro rozvoj teplokrevnosti u savců a ptáků. Tkáně teplokrevných živočichů spotřebovávají hodně kyslíku, proto potřebují „čistou“ arteriální krev, maximálně nasycenou kyslíkem, nikoli smíšenou arteriální-žilní, s čímž se spokojí studenokrevní obratlovci s tříkomorovým srdcem (viz. : Fylogeneze oběhového systému strunatců).
Tříkomorové srdce je charakteristické pro obojživelníky a většinu plazů, i když u nich dochází k částečnému rozdělení komory na dvě části (vyvíjí se neúplná intraventrikulární přepážka). Skutečné čtyřkomorové srdce se nezávisle vyvinulo ve třech evolučních liniích: krokodýli, ptáci a savci. To je považováno za jeden z nápadných příkladů konvergentní (nebo paralelní) evoluce (viz: Aromorfózy a paralelní evoluce; Paralelismy a homologická variabilita).
Velká skupina výzkumníků z USA, Kanady a Japonska zveřejnila své výsledky v posledním čísle časopisu Příroda, se vydali zjistit molekulárně genetický základ této významné aromorfózy.
Autoři podrobně studovali vývoj srdce u embryí dvou plazů - želvy červenoušské Trachemys scripta a anolisové ještěrky ( Anolis carolinensis). Plazi (kromě krokodýlů) jsou pro řešení tohoto problému zvláště důležití, protože struktura jejich srdce je v mnoha ohledech prostřední mezi typickým tříkomorovým srdcem (jako je srdce obojživelníků) a skutečným čtyřkomorovým srdcem, jako je krokodýli, ptáci a zvířata. Přitom podle autorů článku už 100 let nikdo vážně nezkoumal embryonální vývoj plazího srdce.
Studie prováděné na jiných obratlovcích zatím nedaly jasnou odpověď na otázku, jaké genetické změny způsobily vznik čtyřkomorového srdce během evoluce. Bylo však pozorováno, že regulační gen Tbx5, kódující protein, který je regulátorem transkripce (viz transkripční faktory), funguje (je exprimován) odlišně ve vyvíjejícím se srdci obojživelníků a teplokrevných živočichů. U prvního je jednotně vyjádřen v celé budoucí komoře, u druhého je jeho projev maximální v levé části rudimentu, ze kterého se následně tvoří levá komora, v pravé minimální. Bylo také zjištěno, že pokles aktivity Tbx5 vede k poruchám ve vývoji přepážky mezi komorami. Tato fakta umožnila autorům naznačit, že změny v genové aktivitě Tbx5 mohl hrát nějakou roli ve vývoji čtyřkomorového srdce.
Během vývoje srdce ještěrky vzniká v komoře svalový hřeben, který částečně odděluje vývod komory od její hlavní dutiny. Tento hřeben byl některými autory interpretován jako struktura homologní s mezižaludečním septem obratlovců se čtyřkomorovým srdcem. Autoři diskutovaného článku na základě studia růstu hřebene a jeho jemné struktury tuto interpretaci odmítají. Poukazují na to, že stejná vyvýšenina se krátce objeví během vývoje srdce embrya kuřete - spolu se skutečnou přepážkou.
Data získaná autory naznačují, že ještěrka zřejmě netvoří žádné struktury homologní se skutečnou mezižaludeční přepážkou. U želvy se naopak tvoří neúplná přepážka (spolu s méně vyvinutým svalovým hřebenem). Tvorba této přepážky u želvy začíná mnohem později než u kuřete. Přesto se ukazuje, že ještěrka má „primitivnější“ srdce než želva. Želví srdce zaujímá mezilehlou polohu mezi typickým tříkomorovým srdcem (jako je srdce obojživelníků a ještěrek) a čtyřkomorovým srdcem, jako je srdce krokodýlů a teplokrevných zvířat. To je v rozporu s obecně uznávanými představami o vývoji a klasifikaci plazů. Na základě anatomických rysů byly želvy tradičně považovány za nejprimitivnější (bazální) skupinu mezi moderními plazy. Srovnávací analýza DNA provedená řadou výzkumníků však opakovaně tvrdošíjně poukázala na blízkost želv k archosaurům (skupina zahrnující krokodýly, dinosaury a ptáky) a na bazálnější postavení šupináčů (ještěrky a hadi). Struktura srdce potvrzuje tento nový evoluční vzorec (viz obrázek).
Autoři studovali expresi několika regulačních genů ve vyvíjejícím se srdci želv a ještěrek, včetně genu Tbx5. U ptáků a savců se již ve velmi raných stádiích embryogeneze vytváří ostrý gradient exprese tohoto genu v komorovém primordiu (exprese rychle klesá zleva doprava). Ukázalo se, že u ještěrek a želv v raných stádiích gen Tbx5 je vyjádřena stejně jako u žáby, tedy rovnoměrně v celé budoucí komoře. U ještěrky tato situace přetrvává až do konce embryogeneze, zatímco u želvy se v pozdějších fázích tvoří expresní gradient - v podstatě stejný jako u kuřete, jen méně výrazný. Jinými slovy, v pravé části komory se aktivita genu postupně snižuje, zatímco v levé zůstává vysoká. Tedy podle vzoru genové exprese Tbx5Želva také zaujímá mezipolohu mezi ještěrkou a kuřetem.
Je známo, že protein kódovaný gen Tbx5, je regulační – reguluje aktivitu mnoha dalších genů. Na základě získaných dat bylo přirozené předpokládat, že vývoj komor a tvorba mezikomorového septa jsou řízeny gen. Tbx5. Již dříve bylo prokázáno, že pokles aktivity Tbx5 u myších embryí vede k defektům ve vývoji komor. To však nestačilo k tomu, aby byla role „vůdcova“ prokázaná. Tbx5 ve formaci čtyřkomorového srdce.
Aby autoři získali přesvědčivější důkazy, použili několik linií geneticky modifikovaných myší, u kterých se během embryonálního vývoje gen Tbx5 bylo možné na žádost experimentátora vypnout v té či oné části srdečního rudimentu.
Ukázalo se, že pokud vypnete gen v celém komorovém rudimentu, rudiment se ani nezačne dělit na dvě poloviny: vyvine se z něj jediná komora beze stop po mezižaludeční přepážce. Charakteristické morfologické znaky, kterými lze odlišit pravou komoru od levé, bez ohledu na přítomnost septa, se také netvoří. Jinými slovy, výsledkem jsou myší embrya s tříkomorovým srdcem! Taková embrya umírají 12. den embryonálního vývoje.
Dalším experimentem bylo, že gen Tbx5 vypnuto pouze v pravé části komorového primordia. Koncentrační gradient regulačního proteinu kódovaného tímto genem byl tedy ostře posunut doleva. V zásadě by se dalo očekávat, že v takové situaci se mezižaludeční přepážka začne tvořit vlevo, než se očekávalo. To se ale nestalo: přepážka se vůbec nezačala tvořit, ale došlo k rozdělení rudimentu na levou a pravou část podle jiných morfologických charakteristik. To znamená, že gradient výrazu Tbx5 není jediným faktorem řídícím vývoj čtyřkomorového srdce.
V dalším experimentu se autorům podařilo zajistit, že gen Tbx5 byl jednotně exprimován v celém ventrikulárním primordiu myšího embrya, v podstatě stejně jako u žáby nebo ještěrky. To opět vedlo k vývoji myších embryí s tříkomorovým srdcem.
Získané výsledky ukazují, že změny ve fungování regulačního genu Tbx5 mohlo skutečně hrát důležitou roli ve vývoji čtyřkomorového srdce a tyto změny se paralelně a nezávisle vyskytovaly u savců a archosaurů (krokodýli a ptáci). Studie tedy opět potvrdila, že klíčovou roli v evoluci zvířat hrají změny v aktivitě genů, které regulují vývoj jednotlivce.
Samozřejmě by bylo ještě zajímavější zkonstruovat geneticky modifikované ještěrky nebo želvy Tbx5 by se projevilo jako u myší a kuřat, to znamená v levé části komory silně a v pravé - slabě, a uvidíme, jestli by to jejich srdce udělalo více jako čtyřkomorové. To ale zatím není technicky proveditelné: genetické inženýrství plazů ještě tak daleko nepokročilo.