Kręgowce z trzema komorami. Możliwości organizmów o sercu trójkomorowym
„Formy reprodukcji” - Rozmnażanie płciowe. Nie, zarodniki wszystkich roślin wyższych powstają w wyniku mejozy. 6. Poliembrion. Bakterie rozmnażają się poprzez podziały mitotyczne. Forma rozmnażania bezpłciowego charakterystyczna dla wielu grup roślin. Czy rozmnażanie płciowe może nastąpić bez udziału gamet? Temat: „Formy rozmnażania organizmów”.
„Rozmnażanie i rozwój zwierząt” - Dziobak. Młode są już dorosłymi zwierzętami. Owady. Rozwój konika polnego. Jajka. Ssaki. Rozwój motyla. Składają jaja. Motyl. Składają jaja. Kawior --- smaż --- ryba. Jajko --- dziecko --- dorosłe zwierzę. Rozmnażanie i rozwój zwierząt. Grupy zwierząt. Ciernik. Larwa. Gady.
„Rozmnażanie płciowe zwierząt” – Narządy rozrodcze. Jakie cechy charakteryzują organizm hermafrodytyczny? Podstawą istnienia gatunków jest rozmnażanie. Partenogeneza - u pszczół. Ile osobników uczestniczy w rozmnażaniu płciowym? Zaletą partenogenezy jest wzrost tempa reprodukcji. Partenogeneza to rozwój osobnika z niezapłodnionej komórki jajowej.
„Ptaki kręgowe” – III.Refleksja. List do redakcji gazety „Przyjaciele Natury”. Zrozumienie. I.Wyzwanie Gra „Wierz lub nie”. Każda osoba pisze tylko jedno zdanie. List jest przekazywany po okręgu tylko raz. Pracuj z tekstem. Grupowe pisanie listu. Praca z tekstem „Ptaki Czerwonej Księgi”. Porównajmy nasze założenia z materiałem tekstowym.
„Rozmnażanie i rozwój płazów” - Wyniki naszej pracy zapiszemy w zeszycie. W jaki sposób kijanki i ryby są podobne? Sezon godowy. Ewolucja płazów. Rozmnażanie płazów. Kijanka jest bardzo podobna do ryby. Wnioski. Podsumować. Jakie są podobieństwa między rozwojem żab i ryb? Wpływ zmian sezonowych na życie płazów. Starożytna ryba płetwiasta.
„Klasy kręgowców” – klasa ssaków lub zwierząt. Większość z nich to zwierzęta roślinożerne, uciekające przed drapieżnikami. Ciało większości ryb pokryte jest śluzem i łuskami. Tylko jajorodne ssaki składają jaja. Mają 1 lub 3 palce na kończynach. Oddział gryzoni. Żywią się zarówno pokarmem roślinnym, jak i zwierzęcym. Do gryzoni zalicza się: wiewiórkę, piżmak, susła, chomika, myszy, szczury.
Mają inną budowę ciała. Każdy ma wspólny plan budowy. Świadczy to o pochodzeniu od jednego przodka. Jednak złożoność struktury ciała jest różna. Uważa się, że komplikacja struktury nastąpiła w trakcie ewolucji. Oznacza to, że jako pierwsze pojawiły się bardziej prymitywne organizmy.
Ewolucyjny rozwój organizmów
Ewolucja kręgowców rozpoczęła się od lancetu.
Organizm ten ma już strunę grzbietową i cewę nerwową. A także najbardziej prymitywne serce kręgowców: pulsujące naczynie brzuszne.
Dalsza złożoność organizacji doprowadziła do powstania ryb. Organizmy oddychające za pomocą skrzeli i jednego koła krążenia krwi.
Płazy i większość gadów mają serce trójkomorowe. Zwiększa to również ich energię życiową.
Ptaki i ssaki są u szczytu ewolucji. Serce składa się z czterech komór. Pomiędzy przedsionkami i komorami nie ma otworów. Te dwa kręgi krążenia krwi są całkowicie od siebie oddzielone. Dlatego ptaki i ssaki mają ciepłą krew, co wyraźnie odróżnia je od innych zwierząt. Do tej grupy należy oczywiście także człowiek.
Serce trójkomorowe
U płazów i gadów serce składa się z trzech komór: dwóch przedsionków i jednej komory. Naukowcy odkryli, że ta szczególna struktura narządu mięśniowego jest odpowiednia dla życia tych zwierząt.
Obecność dwóch kręgów krążenia krwi zapewnia dość wysoki poziom aktywności życiowej. Zwierzęta o trójkomorowym sercu żyją na lądzie i są dość ruchliwe (zwłaszcza gady). Tolerują niewielki spadek temperatury bez popadania w odrętwienie. Na przykład traszki jako pierwsze wychodzą ze schronisk zimowych, gdy śnieg jeszcze nie stopniał. Wiosna sprawia, że wstajemy bardzo wcześnie. Te płazy galopują po śniegu w poszukiwaniu partnera do rozrodu.
Obecność trójkomorowego serca pozwala płazom popaść w odrętwienie, gdy nadchodzi mróz. Układ krążenia pozwala uniknąć wydatkowania dużej ilości energii na pompowanie krwi, co można by zaobserwować, gdyby istniało serce z czterema komorami i całkowitym oddzieleniem dwóch kręgów krążenia krwi.
Serce gadów
Gady mają trójkomorowe serce z niepełną przegrodą. Można zauważyć, że ich mobilność gwałtownie wzrasta w porównaniu do płazów. Zwinne jaszczurki są w rzeczywistości bardzo aktywne. Złapanie ich może być dość trudne, zwłaszcza przy ciepłej pogodzie. Jednak temperatura ciała nadal zależy od środowiska. Gady to organizmy zimnokrwiste.
Krokodyle mają niezwykłą budowę serca. Naukowcy klasyfikują krokodyle jako zwierzęta o czterokomorowym sercu. Przegroda między prawą i lewą komorą ma dużą powierzchnię. Jednak w tej ścianie jest dziura. Dlatego krokodyle pozostają stworzeniami zimnokrwistymi. Krew bogata w pierwiastek utleniający miesza się z krwią ubogą w tlen. Ponadto szczególna struktura układu krwionośnego krokodyla znajduje odzwierciedlenie w obecności lewej tętnicy. Odchodzi z prawej komory wraz z komorą płucną. Lewa tętnica transportuje krew do żołądka krokodyla. Taka struktura sprzyja szybszemu trawieniu pokarmu. Jest to konieczne, ponieważ gad połyka duże kawałki mięsa, które mogą zacząć gnić, jeśli pozostaną w przewodzie pokarmowym przez dłuższy czas.
Serce czterokomorowe
Ptaki i zwierzęta karmiące swoje młode mlekiem mają serce czterokomorowe. Są to organizmy najlepiej zorganizowane. Ptaki potrafią długo latać, a ssaki potrafią szybko biegać. Wszyscy są ciepłokrwiści. Pozostają aktywni nawet w chłodne dni, na co nie mogą sobie pozwolić zimnokrwiści przedstawiciele.
W stan hibernacji zimowej zapadają jedynie te organizmy, które nie są w stanie zapewnić sobie pożywienia. Niedźwiedź, który jesienią nie przybrał na wadze, budzi się i wędruje po śniegu w poszukiwaniu pożywienia.
W ten sposób czterokomorowe serce maksymalizowało aktywność życiową organizmów. Zwierzęta stałocieplne nie popadają w stan odrętwienia. Ich aktywność motoryczna nie zależy od temperatury otoczenia. Takie kręgowce rozwijają się na lądzie w warunkach silnej grawitacji.
Zwierzęta z trójkomorowym sercem mają już dwa koła krążenia krwi. Jednak duże i małe kółka nie są całkowicie oddzielone. Krew bogata w pierwiastek utleniający miesza się z krwią bogatą w dwutlenek węgla. Mimo to trójkomorowe serce zapewnia życie organizmom na lądzie.
Płazy należą do klasy czworonożnych kręgowców, w sumie klasa ta obejmuje około sześciu tysięcy siedemset gatunków zwierząt, w tym żaby, salamandry i traszki. Ta klasa jest uważana za małą. Dwadzieścia osiem gatunków występuje w Rosji i dwieście czterdzieści siedem gatunków na Madagaskarze.
Płazy należą do prymitywnych kręgowców lądowych, zajmują pozycję pośrednią między kręgowcami wodnymi i lądowymi, ponieważ większość gatunków rozmnaża się i rozwija w środowisku wodnym, a dorosłe osobniki zaczynają żyć na lądzie.
U płazów są płuca, którym oddychają, krążenie krwi składa się z dwóch kręgów, a serce jest trójkomorowe. Krew płazów dzieli się na żylną i tętniczą. Ruch płazów odbywa się za pomocą pięciopalczastych kończyn, a ich stawy są kuliste. Kręgosłup i czaszka są ruchome. Chrząstka podniebienno-kwadratowa łączy się z autostylą, a chrząstka hymanibularna staje się kosteczkę słuchową. Słuch płazów jest bardziej zaawansowany niż u ryb: oprócz ucha wewnętrznego istnieje również ucho środkowe. Oczy przystosowały się do dobrego widzenia z różnych odległości.
Płazy nie są w pełni przystosowane do życia na lądzie – widać to po wszystkich narządach. Temperatura płazów zależy od wilgotności i temperatury ich otoczenia. Ich zdolność do nawigacji i poruszania się po lądzie jest ograniczona.
Krążenie krwi i układ krążenia
Płazy mieć trójkomorowe serce składa się z komory i dwóch przedsionków. U zwierząt ogoniastych i beznogich prawy i lewy przedsionek nie są całkowicie oddzielone. Anurany mają pełną przegrodę między przedsionkami, ale płazy mają jeden wspólny otwór, który łączy komorę z obydwoma przedsionkami. Ponadto w sercu płazów znajduje się zatoka żylna, która otrzymuje krew żylną i komunikuje się z prawym przedsionkiem. Stożek tętniczy przylega do serca i krew wpływa do niego z komory.
Stożek tętniczy ma zawór spiralny, który rozprowadza krew pomiędzy trzema parami naczyń. Indeks serca to stosunek masy serca do procentu masy ciała i zależy od aktywności zwierzęcia. Na przykład trawa i zielona żaba poruszają się bardzo mało, a wskaźnik tętna wynosi mniej niż pół procent. A aktywna, ziemska ropucha ma prawie jeden procent.
U larw płazów krążenie krwi ma jeden krąg, ich układ ukrwienia jest podobny do u ryb: jedno przedsionek w sercu i komora, znajduje się stożek tętniczy, rozgałęziający się na 4 pary tętnic skrzelowych. Pierwsze trzy tętnice dzielą się na naczynia włosowate w skrzelach zewnętrznych i wewnętrznych, a naczynia włosowate skrzelowe łączą się w tętnicach skrzelowych. Tętnica, która prowadzi pierwszy łuk gałęzi skrzelowej, dzieli się na tętnice szyjne, które zaopatrują głowę w krew.
Drugie i trzecie połączenie odprowadzające tętnice skrzelowe z prawym i lewym korzeniem aorty, a ich połączenie następuje w aorcie grzbietowej. Ostatnia para tętnic skrzelowych nie dzieli się na naczynia włosowate, ponieważ na czwartym łuku na skrzela wewnętrzne i zewnętrzne wpływają do korzeni aorty grzbietowej. Rozwojowi i tworzeniu się płuc towarzyszą zmiany w krążeniu.
Przedsionek jest podzielony podłużną przegrodą na lewą i prawą, dzięki czemu serce jest trójkomorowe. Sieć naczyń włosowatych ulega zmniejszeniu i przekształca się w tętnice szyjne, a korzenie aorty grzbietowej pochodzą z drugiej pary, w ogonie zachowana jest trzecia para, a czwarta para zamienia się w tętnice skórno-płucne. Przekształceniu ulega także obwodowy układ krążenia, który nabiera charakteru pośredniego pomiędzy układem lądowym i wodnym. Największa restrukturyzacja zachodzi u płazów bezogonowych.
Dorosłe płazy mają serce trójkomorowe: jedna komora i przedsionek w ilości dwóch sztuk. Cienkościenna zatoka żylna przylega do przedsionka po prawej stronie, a stożek tętniczy rozciąga się od komory. Możemy stwierdzić, że serce ma pięć części. Istnieje wspólny otwór, dzięki któremu oba przedsionki otwierają się do komory. Znajdują się tam również zastawki przedsionkowo-komorowe, które zapobiegają przedostawaniu się krwi z powrotem do przedsionka podczas skurczu komory.
Tworzy się wiele komór, które komunikują się ze sobą z powodu mięśniowych narośli ścian komór - nie pozwala to na mieszanie się krwi. Stożek tętniczy rozciąga się od prawej komory, a wewnątrz niego znajduje się stożek w kształcie spirali. Łuki tętnicze w trzech parach zaczynają odchodzić od tego stożka, początkowo naczynia mają wspólną błonę.
Lewa i prawa tętnica płucna najpierw odsuń się od stożka. Następnie zaczynają pojawiać się korzenie aorty. Dwa łuki skrzelowe oddzielają dwie tętnice: podobojczykową i potyliczno-kręgową, dostarczają krew do kończyn przednich i mięśni tułowia oraz łączą się w aorcie grzbietowej pod kręgosłupem. Aorta grzbietowa oddziela potężną tętnicę jelitowo-krezkową (tętnica ta zaopatruje przewód pokarmowy w krew). Jeśli chodzi o inne gałęzie, krew przepływa przez aortę grzbietową do kończyn tylnych i innych narządów.
Tętnice szyjne
Tętnice szyjne jako ostatnie odchodzą od stożka tętniczego i dzieli się na wewnętrzne i zewnętrzne tętnice. Krew żylna z kończyn tylnych i tylnej części ciała zbierana jest przez żyły kulszowe i udowe, które łączą się z żyłami wrotnymi nerki i rozpadają się na naczynia włosowate w nerkach, czyli tworzy się nerkowy układ wrotny. Żyły odchodzą od lewej i prawej żyły udowej i łączą się z żyłą nieparzystą brzuszną, która wzdłuż ściany jamy brzusznej biegnie do wątroby, gdzie rozpada się na naczynia włosowate.
Żyła wrotna wątroby zbiera krew z żył wszystkich części żołądka i jelit, w wątrobie rozpada się na naczynia włosowate. Kapilary nerkowe łączą się z żyłami, które są odprowadzające i uchodzą do tylnej żyły nieparzystej, tam też płyną żyły wychodzące z gonad. Tylna żyła główna przechodzi przez wątrobę, ale zawarta w niej krew nie dostaje się do wątroby, do niej wpływają małe żyły z wątroby, a ona z kolei wpływa do zatoki żylnej. Wszystkie płazy ogoniaste i niektóre anurany zachowują żyły kardynalne tylne, których przepływ następuje do pustych żył przednich.
Który utlenia się w skórze i gromadzi się w dużej żyle skórnej, a żyła skórna z kolei przenosi krew żylną i wchodzi do żyły podobojczykowej bezpośrednio z żyły ramiennej. Żyły podobojczykowe łączą się z żyłami szyjnymi wewnętrznymi i zewnętrznymi, tworząc lewe przednie puste żyły, które uchodzą do zatoki żylnej. Stamtąd krew zaczyna płynąć do przedsionka po prawej stronie. Żyły płucne zbierają krew tętniczą z płuc, a żyły wpływają do przedsionka po lewej stronie.
Krew tętnicza i przedsionki
Podczas oddychania płucnego w przedsionku po prawej stronie zaczyna gromadzić się mieszana krew: składa się z krwi żylnej i tętniczej, krew żylna pochodzi ze wszystkich części przez żyłę główną, a krew tętnicza przepływa przez żyły skóry. Krew tętnicza wypełnia atrium po lewej stronie krew pochodzi z płuc. Kiedy dochodzi do jednoczesnego skurczu przedsionków, krew dostaje się do komory, ściany żołądka zapobiegają mieszaniu się krwi: w prawej komorze dominuje krew żylna, a w lewej dominuje krew tętnicza.
Od komory po prawej stronie odchodzi stożek tętniczy, więc kiedy komora kurczy się w stożek, najpierw wpływa krew żylna, która wypełnia skórne tętnice płucne. Jeśli komora w stożku tętniczym nadal się kurczy, ciśnienie zaczyna rosnąć, zastawka spiralna zaczyna się poruszać i otwiera otwory łuków aorty, mieszana krew wpada do nich ze środka komory. Kiedy komora całkowicie się kurczy, krew tętnicza z lewej połowy wpływa do stożka.
Nie będzie mogła przedostać się do aorty łukowatej i tętnic skórnych płucnych, gdyż posiadają już one krew, która pod silnym ciśnieniem porusza zastawkę spiralną, otwierając ujścia tętnic szyjnych, będzie tam napływać krew tętnicza, która zostanie skierowana do głowa. Jeśli oddychanie płucne zostanie wyłączone na dłuższy czas, na przykład podczas zimowania pod wodą, w głowie budzi się więcej krwi żylnej.
Tlen dostaje się do mózgu w mniejszych ilościach, ponieważ następuje ogólne pogorszenie funkcji metabolicznych i zwierzę wpada w odrętwienie. U płazów należących do grupy ogoniastej często pomiędzy obydwoma przedsionkami pozostaje dziura, a spiralna zastawka stożka tętniczego jest słabo rozwinięta. W związku z tym krew wpływająca do łuków tętniczych jest bardziej wymieszana niż u płazów bezogonowych.
Pomimo tego, że płazy krążenie krwi krąży w dwóch kręgach, ze względu na to, że jest tylko jedna komora, nie pozwala na ich całkowite oddzielenie. Struktura takiego układu jest bezpośrednio związana z narządami oddechowymi, które mają podwójną budowę i odpowiadają trybowi życia, jaki prowadzą płazy. Dzięki temu można żyć zarówno na lądzie, jak i w wodzie, spędzając dużo czasu.
Czerwony szpik kostny
U płazów zaczyna pojawiać się czerwony szpik kostny kości długich. Ilość całkowitej krwi wynosi do siedmiu procent całkowitej masy płaza, a hemoglobina waha się od dwóch do dziesięciu procent lub do pięciu gramów na kilogram masy, pojemność tlenu we krwi waha się od dwóch i pół do trzynastu procent, liczby te są wyższe w porównaniu do ryb.
Płazy mają duże czerwone krwinki jest ich jednak niewiele: od dwudziestu do siedmiuset trzydziestu tysięcy na milimetr sześcienny krwi. Liczba krwinek larw jest niższa niż u dorosłych. U płazów, podobnie jak ryb, poziom cukru we krwi zmienia się w zależności od pory roku. Najwyższe wartości wykazują u ryb i płazów ogoniastych od dziesięciu do sześćdziesięciu procent, natomiast u płazów bezogonowych od czterdziestu do osiemdziesięciu procent.
Kiedy kończy się lato, następuje silny wzrost poziomu węglowodanów we krwi w ramach przygotowań do zimowania, ponieważ węglowodany gromadzą się w mięśniach i wątrobie, a także wiosną, kiedy rozpoczyna się sezon lęgowy i węglowodany dostają się do krwi. Płazy posiadają mechanizm hormonalnej regulacji metabolizmu węglowodanów, choć jest on niedoskonały.
Trzy rzędy płazów
Płazy dzielą się na następujące grupy:
![](https://i2.wp.com/lapku.ru/images/27809/otryad-hvostatyh-i-bezhvostyh.jpg)
Tętnice płazów są następujących typów:
- Tętnice szyjne zaopatrują głowę w krew tętniczą.
- Tętnice skórno-płucne transportują krew żylną do skóry i płuc.
- Łuki aorty przenoszą krew, która miesza się z pozostałymi narządami.
Płazy to drapieżniki, gruczoły ślinowe, które są dobrze rozwinięte, a ich wydzielina nawilża:
![](https://i0.wp.com/lapku.ru/images/27813/hischniki-zemnovodnye.jpg)
Płazy powstały w środkowym lub dolnym dewonie, tj. około trzysta milionów lat temu. Ryby są ich przodkami, mają płuca i sparowane płetwy, z których prawdopodobnie rozwinęły się pięciopalczaste kończyny. Te wymagania spełniają starożytne ryby płetwiaste. Mają płuca, a w szkielecie płetw wyraźnie widoczne są elementy przypominające części szkieletu pięciopalczastej kończyny lądowej. Na fakt, że płazy pochodzą od starożytnych ryb płetwiastych, wskazuje również silne podobieństwo kości powłokowych czaszki, podobnych do czaszek płazów z okresu paleozoiku.
Żebra dolne i górne występowały także u płetw płatowych i płazów. Jednak dwudyszne, które miały płuca, bardzo różniły się od płazów. Zatem cechy ruchu i oddychania, które zapewniły możliwość lądowania wśród przodków płazów, pojawiły się nawet wtedy, gdy były po prostu kręgowcami wodnymi.
Powodem pojawienia się tych adaptacji był najwyraźniej specyficzny reżim zbiorników słodkowodnych, w których żyły niektóre gatunki ryb płetwiastych. Może to być okresowe wysuszenie lub brak tlenu. Najważniejszym czynnikiem biologicznym, który stał się decydujący o oderwaniu się przodków od zbiornika i ich konsolidacji na lądzie, był nowy pokarm, który znaleźli w nowym środowisku.
Narządy oddechowe u płazów
Płazy tak mają następujące narządy oddechowe:
![](https://i1.wp.com/lapku.ru/images/27810/zhabry-i-legkie.jpg)
U płazów płuca mają postać sparowanych worków, pustych w środku. Mają bardzo cienkie ścianki, a wewnątrz znajduje się lekko rozwinięta struktura komórek. Jednak płazy mają małe płuca. Na przykład u żab stosunek powierzchni płuc do skóry mierzy się w stosunku od dwóch do trzech, w porównaniu do ssaków, u których ten stosunek jest pięćdziesiąt, a czasem sto razy większy na korzyść płuc.
Wraz z przemianą układu oddechowego u płazów, zmiana mechanizmu oddychania. Płazy nadal mają raczej prymitywny rodzaj oddychania ciśnieniowego. Powietrze zasysane jest do jamy ustnej poprzez otwarcie nozdrzy i obniżenie dna jamy ustnej. Następnie nozdrza zamykają się zastawkami, a dolna część ust unosi się, dzięki czemu powietrze dostaje się do płuc.
Jak działa układ nerwowy płazów?
U płazów mózg waży więcej niż u ryb. Jeśli weźmiemy stosunek procentowy masy mózgu do masy, to u współczesnych ryb posiadających chrząstkę liczba ta będzie wynosić 0,06–0,44%, u ryb kostnych 0,02–0,94%, u płazów z ogonami 0,29–0,36%, u płazów bezogonowych 0,50– 0,73%.
Przodomózgowie płazów jest bardziej rozwinięte niż u ryb, nastąpił całkowity podział na dwie półkule. Rozwój wyraża się także w zawartości większej liczby komórek nerwowych.
Mózg składa się z pięciu części:
![](https://i2.wp.com/lapku.ru/images/27811/kak-u-stroen-mozg.jpg)
Styl życia, jaki prowadzą płazy
Styl życia płazów jest bezpośrednio powiązany z ich fizjologią i budową. Narządy oddechowe mają niedoskonałą budowę - dotyczy to przede wszystkim płuc, z tego powodu pozostawia ślad w innych układach narządów. Wilgoć stale odparowuje ze skóry, co uzależnia płazy od obecności wilgoci w środowisku. Bardzo ważna jest także temperatura środowiska, w którym żyją płazy, gdyż nie są one stałocieplne.
Przedstawiciele tej klasy prowadzą inny styl życia, dlatego istnieje różnica w strukturze. Różnorodność i liczebność płazów jest szczególnie duża w tropikach, gdzie panuje duża wilgotność i prawie zawsze wysokie temperatury powietrza.
Im bliżej bieguna, tym mniej gatunków płazów. W suchych i zimnych obszarach planety żyje bardzo niewiele płazów. Nie ma płazów tam, gdzie nie ma zbiorników wodnych, nawet tymczasowych, ponieważ jaja często mogą rozwijać się tylko w wodzie. W wodach słonych nie ma płazów, ich skóra nie utrzymuje ciśnienia osmotycznego i środowiska hipertonicznego.
Jaja nie rozwijają się w zbiornikach słonowodnych. Płazy dzielą się na następujące grupy ze względu na charakter siedliska:
![](https://i2.wp.com/lapku.ru/images/27812/vidy-zemnovodnyh.jpg)
Zwierzęta lądowe mogą oddalać się od zbiorników wodnych, jeśli nie jest to sezon lęgowy. Przeciwnie, zwierzęta wodne spędzają całe życie w wodzie lub bardzo blisko wody. Wśród żab ogoniastych dominują formy wodne, do nich mogą należeć również niektóre gatunki żab bezogonowych, na przykład w Rosji są to żaby stawowe lub jeziorne.
Płazy nadrzewne szeroko rozpowszechnione wśród zwierząt lądowych, na przykład widłonogów i żab drzewnych. Niektóre płazy lądowe prowadzą na przykład kopiący tryb życia, niektóre są bezogonowe, a prawie wszystkie są beznogie. Mieszkańcy lądu z reguły mają lepiej rozwinięte płuca, a skóra jest mniej zaangażowana w proces oddechowy. Dzięki temu są mniej zależne od wilgotności środowiska, w którym żyją.
Płazy angażują się w pożyteczne zajęcia, których liczba zmienia się z roku na rok, w zależności od ich liczebności. Inaczej jest na określonych etapach, w określonych momentach i w określonych warunkach pogodowych. Płazy bardziej niż ptaki niszczą owady o nieprzyjemnym smaku i zapachu, a także owady o ochronnym zabarwieniu. Kiedy prawie wszystkie ptaki owadożerne śpią, płazy polują.
Naukowcy od dawna zwracają uwagę na fakt, że płazy przynoszą ogromne korzyści jako tępicie owadów w ogrodach warzywnych i sadach. Ogrodnicy z Holandii, Węgier i Anglii specjalnie sprowadzili ropuchy z różnych krajów, wypuszczając je do szklarni i ogrodów. W połowie lat trzydziestych z Antyli i Hawajów wyeksportowano około stu pięćdziesięciu gatunków ropuch agi. Zaczęły się rozmnażać i na plantację trzciny cukrowej wypuszczono ponad milion ropuch, a rezultaty przekroczyły wszelkie oczekiwania.
Oczy płazów chronią przed zatykaniem i wysychaniem ruchome powieki dolne i górne, jak również membrana nictitating. Rogówka stała się wypukła, a soczewka przyjęła kształt soczewki. Zasadniczo płazy widzą poruszające się obiekty.
Jeśli chodzi o narządy słuchu, pojawiły się kosteczki słuchowe i ucho środkowe. Taki wygląd wynika z potrzeby lepszego postrzegania wibracji dźwiękowych, ponieważ środowisko powietrza ma większą gęstość niż woda.
Pojawienie się czterokomorowego serca u ptaków i ssaków było najważniejszym wydarzeniem ewolucyjnym, dzięki któremu zwierzęta te mogły stać się stałocieplne. Szczegółowe badania rozwoju serca u zarodków jaszczurek i żółwi oraz porównanie z dostępnymi danymi dotyczącymi płazów, ptaków i ssaków wykazały, że zmiany w funkcjonowaniu genu regulatorowego odegrały kluczową rolę w przekształceniu serca trójkomorowego w czterokomorowe. jeden Tbx5, który działa w początkowo pojedynczej komorze. Jeśli Tbx5 wyraża się (działa) równomiernie w całym zarodku, serce okazuje się trójkomorowe, choćby po lewej stronie - czterokomorowe.
Pojawienie się kręgowców na lądzie wiązało się z rozwojem oddychania płucnego, co wymagało radykalnej przebudowy układu krążenia. Ryby oddychające skrzelami mają jedno krążenie krwi, a zatem serce jest dwukomorowe (składa się z jednego przedsionka i jednej komory). Kręgowce lądowe mają trzy- lub czterokomorowe serce i dwa obwody krążenia krwi. Jeden z nich (mały) przepuszcza krew przez płuca, gdzie zostaje ona nasycona tlenem; następnie krew wraca do serca i wpływa do lewego przedsionka. Duże koło kieruje natlenioną (tętniczą) krew do wszystkich innych narządów, gdzie uwalnia tlen i wraca żyłami do serca, kończąc w prawym przedsionku.
U zwierząt z sercem trójkomorowym krew z obu przedsionków wpływa do jednej komory, skąd jest następnie kierowana do płuc i wszystkich innych narządów. W tym przypadku krew tętnicza jest w pewnym stopniu mieszana z krwią żylną. U zwierząt z sercem czterokomorowym w okresie rozwoju embrionalnego początkowo pojedyncza komora jest podzielona przegrodą na lewą i prawą połowę. W rezultacie dwa kręgi krążenia krwi są całkowicie oddzielone: krew żylna wpływa tylko do prawej komory i stamtąd trafia do płuc, krew tętnicza dostaje się tylko do lewej komory i stamtąd trafia do wszystkich innych narządów.
Utworzenie czterokomorowego serca i całkowite oddzielenie krążenia krwi było niezbędnym warunkiem rozwoju stałocieplności u ssaków i ptaków. Tkanki zwierząt ciepłokrwistych zużywają dużo tlenu, dlatego potrzebują „czystej” krwi tętniczej, maksymalnie nasyconej tlenem, a nie mieszanej tętniczo-żylnej, z czego zadowalają się zimnokrwiste kręgowce z trójkomorowym sercem (patrz : Filogeneza układu krążenia strunowców).
Serce trójkomorowe jest charakterystyczne dla płazów i większości gadów, chociaż u tych ostatnich występuje częściowy podział komory na dwie części (powstaje niepełna przegroda międzykomorowa). Prawdziwe czterokomorowe serce ewoluowało niezależnie w trzech liniach ewolucyjnych: krokodyle, ptaki i ssaki. Uważa się to za jeden z uderzających przykładów ewolucji zbieżnej (lub równoległej) (patrz: Aromorfozy i ewolucja równoległa; Równoległości i zmienność homologiczna).
W najnowszym numerze czasopisma swoje wyniki opublikowała duża grupa badaczy z USA, Kanady i Japonii Natura postanowili poznać molekularne podstawy genetyczne tej ważnej aromatorozy.
Autorzy szczegółowo zbadali rozwój serca w zarodkach dwóch gadów - żółwia czerwonolistnego Skrypt Trachemys i jaszczurki anolowe ( Anolis carolinensis). Gady (z wyjątkiem krokodyli) są przedmiotem szczególnego zainteresowania rozwiązaniem tego problemu, ponieważ budowa ich serca pod wieloma względami jest pośrednia pomiędzy typowym sercem trójkomorowym (takim jak u płazów) a prawdziwym czterokomorowym, jak serce krokodyle, ptaki i zwierzęta. Tymczasem, zdaniem autorów artykułu, od 100 lat nikt poważnie nie badał rozwoju embrionalnego serca gadów.
Badania prowadzone na innych kręgowcach nie dały dotychczas jednoznacznej odpowiedzi na pytanie, jakie zmiany genetyczne spowodowały powstanie w procesie ewolucji czterokomorowego serca. Zaobserwowano jednak, że gen regulatorowy Tbx5, kodujący białko będące regulatorem transkrypcji (patrz czynniki transkrypcyjne), działa (wyraża się) inaczej w rozwijającym się sercu płazów i zwierząt stałocieplnych. W pierwszym przypadku jest on równomiernie wyrażany w całej przyszłej komorze, w drugim jego ekspresja jest maksymalna w lewej części podstawy, z której następnie powstaje lewa komora, a minimalna w prawej. Stwierdzono również spadek aktywności Tbx5 prowadzi do defektów w rozwoju przegrody międzykomorowej. Fakty te pozwoliły autorom zasugerować, że zmiany w aktywności genów Tbx5 mógł odegrać pewną rolę w ewolucji czterokomorowego serca.
Podczas rozwoju serca jaszczurki w komorze rozwija się mięśniowy grzbiet, częściowo oddzielający wylot komory od jej głównej jamy. Niektórzy autorzy interpretowali ten grzbiet jako strukturę homologiczną z przegrodą międzyżołądkową kręgowców o sercu czterokomorowym. Autorzy omawianego artykułu, opierając się na badaniach wzrostu grzbietu i jego delikatnej struktury, odrzucają tę interpretację. Zwracają uwagę na fakt, że ten sam wał pojawia się na krótko w trakcie rozwoju serca zarodka kurzego – wraz z rzeczywistą przegrodą.
Z danych uzyskanych przez autorów wynika, że jaszczurka najwyraźniej nie tworzy struktur homologicznych z rzeczywistą przegrodą międzyżołądkową. Przeciwnie, u żółwia powstaje niepełna przegroda (wraz z mniej rozwiniętym grzbietem mięśniowym). Tworzenie się tej przegrody u żółwia rozpoczyna się znacznie później niż u kurczaka. Okazuje się jednak, że jaszczurka ma bardziej „prymitywne” serce niż żółw. Serce żółwia zajmuje pozycję pośrednią pomiędzy typowym sercem trójkomorowym (takim jak płazy i jaszczurki) a czterokomorowym, takim jak serce krokodyli i zwierząt stałocieplnych. Jest to sprzeczne z ogólnie przyjętymi poglądami na temat ewolucji i klasyfikacji gadów. Na podstawie cech anatomicznych żółwie są tradycyjnie uważane za najbardziej prymitywną (podstawową) grupę wśród współczesnych gadów. Jednakże porównawcza analiza DNA przeprowadzona przez wielu badaczy wielokrotnie uparcie wskazywała na bliskość żółwi do archozaurów (grupa obejmująca krokodyle, dinozaury i ptaki) oraz na bardziej podstawową pozycję łuskonośnych (jaszczurek i węży). Struktura serca potwierdza ten nowy wzór ewolucyjny (patrz rysunek).
Autorzy badali ekspresję kilku genów regulacyjnych w rozwijającym się sercu żółwi i jaszczurek, w tym genu Tbx5. U ptaków i ssaków już na bardzo wczesnych etapach embriogenezy w zawiązku komorowym tworzy się ostry gradient ekspresji tego genu (ekspresja szybko maleje od lewej do prawej). Okazało się, że u jaszczurek i żółwi we wczesnych stadiach gen Tbx5 wyrażone w taki sam sposób jak u żaby, to znaczy równomiernie w całej przyszłej komorze. U jaszczurki sytuacja ta utrzymuje się do końca embriogenezy, natomiast u żółwia w późniejszych stadiach tworzy się gradient ekspresji – w zasadzie taki sam jak u kury, tylko mniej wyraźny. Innymi słowy, w prawej części komory aktywność genu stopniowo maleje, podczas gdy w lewej pozostaje wysoka. Zatem zgodnie ze wzorem ekspresji genów Tbx5Żółw zajmuje również pozycję pośrednią między jaszczurką a kurczakiem.
Wiadomo, że białko kodowane przez gen Tbx5, ma charakter regulacyjny – reguluje aktywność wielu innych genów. Na podstawie uzyskanych danych naturalnym było założenie, że rozwój komór i powstawanie przegrody międzykomorowej są kontrolowane przez gen Tbx5. Wcześniej wykazano, że spadek aktywności Tbx5 w zarodkach myszy prowadzi do wad w rozwoju komór. To jednak nie wystarczyło, aby uznać rolę „przywództwa” za udowodnioną. Tbx5 w tworzeniu czterokomorowego serca.
Aby uzyskać bardziej przekonujące dowody, autorzy wykorzystali kilka linii genetycznie zmodyfikowanych myszy, u których podczas rozwoju embrionalnego gen Tbx5 na prośbę eksperymentatora można było wyłączyć tę lub inną część podstawy serca.
Okazało się, że jeśli wyłączysz gen w całym zawiązku komorowym, zawiązek nawet nie zacznie dzielić się na dwie połowy: rozwija się z niego pojedyncza komora bez śladów przegrody międzyżołądkowej. Nie powstają również charakterystyczne cechy morfologiczne, dzięki którym można odróżnić prawą komorę od lewej, niezależnie od obecności przegrody. Innymi słowy, w rezultacie powstają zarodki myszy z trójkomorowym sercem! Takie zarodki umierają w 12. dniu rozwoju embrionalnego.
Następnym eksperymentem było to, że gen Tbx5 wyłączone tylko w prawej części zawiązka komorowego. Zatem gradient stężenia białka regulatorowego kodowanego przez ten gen został gwałtownie przesunięty w lewo. W zasadzie można by się spodziewać, że w takiej sytuacji przegroda międzyżołądkowa zacznie się formować w lewo, niż oczekiwano. Ale tak się nie stało: przegroda w ogóle nie zaczęła się tworzyć, ale nastąpił podział podstawy na lewą i prawą część według innych cech morfologicznych. Oznacza to, że gradient wyrażenia Tbx5 nie jest jedynym czynnikiem kontrolującym rozwój czterokomorowego serca.
W innym eksperymencie autorom udało się upewnić, że gen Tbx5 ulegał jednolitej ekspresji w zawiązku komorowym zarodka myszy – w przybliżeniu tak samo jak u żaby lub jaszczurki. To ponownie doprowadziło do rozwoju zarodków myszy z sercami trójkomorowymi.
Uzyskane wyniki wskazują, że zachodzą zmiany w funkcjonowaniu genu regulatorowego Tbx5 rzeczywiście mógł odegrać ważną rolę w ewolucji czterokomorowego serca, a zmiany te zachodziły równolegle i niezależnie u ssaków i archozaurów (krokodyli i ptaków). Tym samym badanie po raz kolejny potwierdziło, że kluczową rolę w ewolucji zwierząt odgrywają zmiany w aktywności genów regulujących indywidualny rozwój.
Oczywiście jeszcze ciekawsze byłoby skonstruowanie genetycznie zmodyfikowanych jaszczurek lub żółwi Tbx5 byłby wyrażany jak u myszy i kurczaków, czyli w lewej części komory silnie, a w prawej słabo, i zobacz, czy to sprawi, że ich serce będzie bardziej przypominało czterokomorowe. Nie jest to jednak jeszcze technicznie wykonalne: inżynieria genetyczna gadów nie posunęła się jeszcze tak daleko.