Vertebrate cu o inimă cu trei camere a căror reproducere. Inima amfibienilor, descriere detaliată și caracteristici
„Forme de reproducere” - Reproducere sexuală. Nu, sporii tuturor plantelor superioare sunt formați prin meioză. 6. Poliembrionare. Bacteriile se reproduc prin diviziuni mitotice. O formă de reproducere asexuată caracteristică multor grupuri de plante. Reproducerea sexuală poate avea loc fără participarea gameților? Subiect: „Forme de reproducere a organismelor”.
„Reproducția și dezvoltarea animalelor” - Platypus. Puii sunt un animal adult. Insecte. Dezvoltarea lăcustei. ouă. Mamifere. Dezvoltarea fluturelui. Ei depun ouă. Fluture. Ei depun ouă. Caviar --- praji --- peste. Ou --- pui --- animal adult. Reproducerea și dezvoltarea animalelor. Grupuri de animale. Stickleback. Larvă. Reptile.
„Reproducția sexuală a animalelor” - Organe de reproducere. Ce trăsături caracterizează un organism hermafrodit? Baza existenței speciilor este reproducerea. Partenogeneza – la albine. Câți indivizi participă la reproducerea sexuală? Avantajul partenogenezei este o creștere a ratei de reproducere. Partenogeneza este dezvoltarea unui individ dintr-un ovul nefertilizat.
„Păsări vertebrate” - III.Reflecție. Scrisoare către redactorul ziarului „Friends of Nature”. Înţelegere. I.Challenge Game „Crezi sau nu.” Fiecare persoană scrie o singură propoziție. Litera este trecută în jurul cercului o singură dată. Lucrați cu text. Scrisoare de grup. Lucrul cu textul „Păsările Cărții Roșii”. Să comparăm ipotezele noastre cu materialul text.
„Reproducția și dezvoltarea amfibienilor” - Vom înregistra rezultatele muncii noastre într-un caiet. Cum se aseamănă mormolocii și peștii? Sezon de imperechere. Evoluția amfibienilor. Reproducerea amfibienilor. Mormolocul este foarte asemănător cu un pește. Concluzii. Rezuma. Care sunt asemănările dintre dezvoltarea broaștelor și a peștilor? Influența schimbărilor sezoniere asupra vieții amfibienilor. Un pește străvechi cu aripioare lobe.
„Clasele de vertebrate” - Clasa mamifere sau animale. Majoritatea sunt ierbivore, fug de prădători. Corpul majorității peștilor este acoperit cu mucus și solzi. Doar mamiferele ovipare depun ouă. Au 1 sau 3 degete pe membre. Echipa de rozătoare. Se hrănesc atât cu alimente vegetale, cât și animale. Rozătoarele includ: veveriță, șobolan moscat, gopher, hamster, șoareci, șobolani.
Aceleași organe din specii diferite pot diferi ca structură și funcționalitate. Inima noastră are patru camere separate, în timp ce broaștele, broaștele râioase, șerpii și șopârlele se pot descurca cu doar trei. Puteți afla despre funcționalitatea inimilor cu trei camere în acest articol.
Clase de vertebrate și camere cardiace
Vertebratele sunt reprezentate de diferite clase: pești, amfibieni, reptile, mamifere și păsări. La vertebrate, inima funcționează funcția de pompare a sângeluiîn întregul corp aceasta se numește circulație sanguină. Deși sistemele circulatorii sunt similare în multe privințe, inimile diferitelor clase de vertebrate au un număr diferit de camere. Aceste camere determină cât de eficient inima transportă sângele bogat în oxigen și sângele sărac în oxigen înapoi la inimă.
Vertebratele pot fi împărțite la numărul de camere ale inimii:
- Două camere: un atriu și un ventricul (pește)
- Trei camere: două atrii și un ventricul (amfibieni, amfibieni și reptile)
- Patru camere: două atrii și două ventricule (păsări și mamifere)
Circulaţie
Cea mai vitală substanță, oxigenul, intră în sânge prin branhii sau plămâni. Pentru a obține o utilizare mai eficientă a oxigenului, multe vertebrate au două etape separate ale circulației sângelui: pulmonară şi sistemică.
În circulația pulmonară în cameră, inima trimite sânge la plămâni pentru a-l îmbogăți cu oxigen. Procesul începe în ventricul, de acolo, prin arterele pulmonare, intră în plămâni. Sângele revine din plămâni prin venele pulmonare și curge în atriul stâng. De acolo intră în ventricul, unde începe circulația sistemică.
Sistemul circulator distribuie sângele bogat în oxigen în tot organismul. Ventriculul pompează sânge prin aortă, o arteră masivă care se ramifică în tot corpul. Odată ce oxigenul este livrat către organe și membre, acesta este returnat prin vene, care îl conduc către vena cavă inferioară sau vena cavă superioară. Apoi din aceste două vene principale intră în atriul drept. Odată ajuns acolo, sângele epuizat de oxigen revine în circulația pulmonară.
Inima este o pompă complexăși organul principal al sistemului circulator, asigurând îmbogățirea organismului cu oxigen.
Inima este formată din camere: atriul si ventriculul. Câte unul pe fiecare parte, fiecare cu funcții diferite. Partea stângă asigură circulația sistemică, în timp ce partea dreaptă a inimii este responsabilă de circulația pulmonară, adică de oxigenare.
Atria
Atriile sunt camerele prin care sângele intră în inimă. Sunt situate pe partea din față a inimii, cu câte un atriu pe fiecare parte. Atriul drept primește sânge venos prin vena cavă superioară și vena cavă inferioară. Cel din stânga primește sânge oxigenat din plămâni prin venele pulmonare stângi și drepte.
Sângele curge în atriu, ocolind valvele. Atriile se relaxează și se dilată pe măsură ce se umplu cu sânge. Acest proces se numește fibrilație diastolică, suntem alături de tine îi numim puls. Atriile și ventriculele sunt separate de valvele mitral și tricuspidian. Atriile trec în jurul sistolei atriale, creând contracții atriale scurte. Ei, la rândul lor, împing sângele din atrii prin valve și mai departe în ventriculi. Tendoanele elastice care se atașează de valva ventriculară se relaxează în timpul sistolei ventriculare și se deplasează în diastola ventriculară, dar valva se închide în timpul sistolei ventriculare.
Una dintre caracteristicile definitorii ale atriilor este că acestea nu interferează cu fluxul de sânge venos către inimă. Sângele venos care intră în inimă are o presiune foarte scăzută în comparație cu sângele arterial, iar valvele absorb tensiunea arterială venoasă. Sistola atrială este incompletă și nu blochează fluxul de sânge venos prin atrii în ventriculi. În timpul sistolei atriale, sângele venos continuă să curgă continuu prin atrii în ventriculi.
Contracțiile atriale sunt de obicei minore, împiedicând doar presiunea semnificativă a spatelui care împiedică curgerea sângelui venos. Relaxarea atriilor este coordonată cu ventriculul pentru a începe să se relaxeze înainte ca ventriculii să înceapă să se contracte, ceea ce ajută la prevenirea ca pulsul să devină prea lent.
Ventriculi
Ventriculii sunt localizați în partea din spate a inimii. Ventriculul primește sânge din atriul drept și îl pompează prin vena pulmonară în circulaţia pulmonară, care intră în plămâni pentru schimbul de gaze. Apoi primește sânge bogat în oxigen din atriul stâng și îl pompează prin aortă în circulația sistemică pentru a furniza oxigen țesuturilor corpului.
Pereții ventriculilor sunt mai groși și mai puternici decât cei ai atriilor. Sarcinile fiziologice care pompează sângele în întregul corp din plămâni sunt mult mai mari decât presiunea creată pentru a umple ventriculii. În timpul diastolei ventriculare, ventriculul se relaxează și se umple cu sânge. În timpul sistolei, ventriculul se contractă și pompează sânge prin valvele semilunare în circulația sistemică.
Oamenii se nasc uneori cu anomalii congenitale, sub forma unui singur ventricul cu două atrii. Părți rudimentare ale septului ventricular pot fi prezente, dar nu sunt funcționale. Boala se numește boală de inimă.
Singura specie de amfibieni care are 4 camere ale inimii este crocodilul comun. Un număr de animale au trei camere, adică două atrii și un ventricul.
- amfibieni
- amfibieni
- reptile.
În natură, amfibienii și majoritatea reptilelor au o inimă precamerală și constau din două atrii și un ventricul. Aceste animale au, de asemenea lanțuri separate de vase de sânge, unde camerele separate sunt responsabile pentru saturația de oxigen, iar camera venoasă revine și curge în atriul drept. De acolo, sângele este condus către ventricul și apoi pompat către plămâni. După ce a fost îmbogățit cu oxigen și eliberat de dioxid de carbon, sângele se întoarce în inimă și curge în atriul stâng. Apoi intră a doua oară în ventricul și este distribuit în continuare în tot corpul.
Faptul că acestea sunt animale cu sânge rece, corpurile lor nu cheltuiesc multă energie pentru a produce căldură. Astfel, reptilele și amfibienii pot supraviețui cu structuri cardiace mai puțin eficiente. Ei, de asemenea capabil să blocheze fluxul în artera pulmonară pentru a devia sângele către piele pentru respirația cutanată în timpul scufundării. Ele sunt, de asemenea, capabile să manevreze fluxul de sânge în sistemul arterelor pulmonare în timpul unei scufundări. Această funcție anatomică este considerată cea mai complexă dintre structurile cardiace la vertebrate.
Toate animalele vertebrate, cum ar fi peștii, amfibienii, reptilele, păsările și mamiferele folosesc oxigenul din aer (sau dizolvat în apă) pentru a extrage eficient energia din alimente și pentru a emite dioxid de carbon ca deșeu.
Orice organism trebuie să livreze oxigen la toate organele și să colecteze dioxid de carbon. Știm că acest sistem specializat se numește sistemul circulator: este format din sânge, conține celule care transportă oxigen, vase de sânge (tuburile prin care curge sângele) și inima (pompa care pompează sângele prin vasele de sânge). ).
Deși toată lumea crede că peștii au doar branhii, este de remarcat faptul că multe specii au și plămâni. La mulți pești, sistemul circulator este un ciclu relativ simplu. Inima este formată din două camere contractile, atriul și ventriculul. În acest sistem, sângele din organism intră în inimă și este pompat prin branhii, unde este îmbogățit cu oxigen.
Pentru a răspunde la întrebarea cum a apărut acest fenomen, trebuie mai întâi să înțelegem ce s-a aflat în spatele formării unei forme atât de complexe a inimii și a sistemului circulator în timpul evoluției.
Aproximativ 60 de milioane de ani, de la începutul perioadei Carbonifer până la sfârșitul perioadei jurasice, amfibienii erau animalele terestre dominante pe pământ. Curând, din cauza structurii lor primitive, ei și-au pierdut locul de onoare. Deși printre diferitele familii de reptile care descendeau din amfibieni, grupurile izolate au fost mai rezistente. De exemplu, archosaurii (care au evoluat în cele din urmă în dinozauri) și terapside (care au evoluat în cele din urmă în mamifere). Amfibiul clasic era Eryops cu cap mare, care măsura aproximativ paisprezece metri lungime de la cap până la coadă și cântărea aproximativ două sute de kilograme.
Cuvânt „amfibian” în greacă înseamnă „ambele tipuri de viață”, și asta rezumă destul de mult ceea ce face aceste vertebrate unice: își depun ouăle în apă, deoarece au nevoie de o sursă constantă de umiditate. Dar ei pot trăi pe uscat.
Marele progres în evoluția vertebratelor a dat multor specii sisteme circulator și respirator, foarte eficient. Conform acestor parametri, amfibienii, amfibienii și reptilele sunt situate în partea de jos a scării oxigen-respiratorii: plămânii lor au un volum intern relativ mic și nu pot procesa la fel de mult aer ca plămânii mamiferelor. Din fericire, amfibienii pot respira prin piele, ceea ce, cuplat cu o inimă cu trei camere, le permite, deși cu dificultate, să-și îndeplinească nevoile metabolice.
Au structuri corporale diferite. Toată lumea are un plan comun de construcție. Acest lucru dovedește descendența dintr-un strămoș. Cu toate acestea, complexitatea structurii corpului variază. Se crede că complicația structurii a apărut în cursul evoluției. Adică au apărut primele organisme mai primitive.
Dezvoltarea evolutivă a organismelor
Evoluția vertebratelor a început cu lanceta.
Acest organism are deja o notocordă și un tub neural. Și, de asemenea, cea mai primitivă inimă pentru vertebrate: un vas abdominal care pulsa.
Complexitatea suplimentară a organizației a dus la formarea peștilor. Organisme care respiră cu branhii și un cerc de circulație a sângelui.
Amfibienii și majoritatea reptilelor au o inimă cu trei camere. Acest lucru le crește și energia vitală.
Păsările și mamiferele se află în vârful evoluției. Inima este formată din patru camere. Nu există deschideri între atrii și nici între ventriculi. Cele două cercuri ale circulației sângelui sunt complet separate. Prin urmare, păsările și mamiferele au sânge cald, ceea ce le deosebește clar de alte animale. Oamenii, desigur, aparțin și ei acestui grup.
Inima cu trei camere
La amfibieni și reptile, inima are trei camere: două atrii și un ventricul. Oamenii de știință au descoperit că această structură specială a organului muscular este potrivită pentru viața acestor animale.
Prezența a două cercuri de circulație sanguină asigură un nivel destul de ridicat de activitate vitală. Animalele cu inima cu trei camere trăiesc pe uscat și sunt destul de mobile (în special reptilele). Ele pot tolera o scădere ușoară a temperaturii fără a intra în toropeală. Tritonii, de exemplu, sunt primii care ies din adăposturile de iarnă când zăpada încă nu s-a topit. Primăvara te face să te trezești foarte devreme. Acești amfibieni galopează prin zăpadă în căutarea unui partener de reproducere.
Prezența unei inimi cu trei camere permite amfibienilor să cadă în toropeală atunci când se instalează înghețul. Sistemul circulator vă permite să evitați cheltuirea multă energie pentru pomparea sângelui, ceea ce s-ar observa dacă ar exista o inimă cu patru camere și separarea completă a celor două cercuri de circulație a sângelui.
Inima de reptile
Reptilele au o inimă cu trei camere cu un sept incomplet. Puteți observa că mobilitatea lor crește brusc în comparație cu amfibieni. Șopârlele agile sunt de fapt foarte active. Pot fi destul de greu de prins, mai ales pe vreme caldă. Cu toate acestea, temperatura corpului depinde în continuare de mediu. Reptilele sunt organisme cu sânge rece.
Crocodilii au o structură a inimii neobișnuită. Oamenii de știință clasifică crocodilii drept animale cu o inimă cu patru camere. Septul dintre ventriculul drept și cel stâng are o zonă mare. Cu toate acestea, există o gaură în acest perete. Prin urmare, crocodilii rămân creaturi cu sânge rece. Sângele bogat într-un element oxidant se amestecă cu sângele sărac în oxigen. În plus, structura specială a sistemului sanguin al crocodilului se reflectă în prezența arterei stângi. Iese din ventriculul drept împreună cu cel pulmonar. Artera stângă transportă sânge în stomacul crocodilului. Această structură favorizează digestia mai rapidă a alimentelor. Acest lucru este necesar, deoarece reptila înghite bucăți mari de carne, care pot începe să putrezească dacă sunt lăsate în tractul digestiv pentru o perioadă lungă de timp.
Inima cu patru camere
Păsările și animalele care își hrănesc puii cu lapte au o inimă cu patru camere. Acestea sunt cele mai bine organizate organisme. Păsările sunt capabile să zboare lung, iar mamiferele sunt capabile să alerge rapid. Toate sunt cu sânge cald. Ei rămân activi chiar și pe vreme rece, ceea ce reprezentanții cu sânge rece nu și-l pot permite.
Doar acele organisme care nu se pot asigura cu hrana iarna hibernează. Un urs care nu s-a îngrășat suficient toamna se trezește și rătăcește prin zăpadă în căutarea hranei.
Astfel, inima cu patru camere a maximizat activitatea vitală a organismelor. Animalele cu sânge cald nu cad într-o stare de toropeală. Activitatea lor motrică nu depinde de temperatura mediului ambiant. Astfel de vertebrate se dezvoltă pe uscat în condiții de gravitație puternică.
Animalele cu o inimă cu trei camere au dobândit deja două cercuri de circulație a sângelui. Cu toate acestea, cercurile mari și mici nu sunt complet separate. Sângele bogat în element de oxidare se amestecă cu sângele bogat în dioxid de carbon. În ciuda acestui fapt, inima cu trei camere asigură viața organismelor pe uscat.
Teste
706-01. Vertebratele cu inima cu trei camere, a căror reproducere este strâns legată de apă, sunt grupate în clasă
A) Pește osos
B) Mamifere
B) Reptile
D) Amfibieni
Răspuns
706-02. Cărei clase aparțin animalele, diagrama structurii inimii este prezentată în figură?
A) Insecte
B) Pește cartilaginos
B) Amfibieni
D) Păsări
Răspuns
706-03. Caracteristica care deosebește amfibienii de pești este
A) sânge rece
B) structura inimii
B) dezvoltarea în apă
D) sistemul circulator închis
Răspuns
706-04. Amfibienii diferă de pești prin a avea
Un creier
B) sistemul circulator închis
B) plămâni perechi la adulți
d) organele de simț
Răspuns
706-05. Care dintre cele enumerate distinge majoritatea animalelor din clasa Amfibieni de Mamifere?
B) fertilizarea externă
B) reproducerea sexuală
D) utilizarea mediului acvatic pentru habitat
Răspuns
706-06. În procesul evoluției, reptilele au dobândit, spre deosebire de amfibieni,
A) sistemul circulator închis
B) fertilitate ridicată
B) un ou mare cu membrane embrionare
D) inima cu trei camere
Răspuns
706-07. Dacă, în procesul evoluției, un animal a format inima prezentată în figură, atunci organele respiratorii ale animalului ar trebui să fie
a) plămânii
B) piele
B) sacii pulmonari
D) branhii
Răspuns
706-08. În ce grup de animale reproducerea nu implică apă?
A) fără craniu (lancelete)
B) pește osos
B) amfibieni
D) reptile
Răspuns
706-09. La ce animale se dezvoltă embrionul complet în interiorul oului?
A) pește osos
B) amfibieni cu coadă
B) amfibieni fără coadă
D) reptile
Răspuns
706-10. Vertebratele cu o inimă cu trei camere, a căror reproducere nu este asociată cu apa, sunt grupate în clasă
A) Pește osos
B) Mamifere
B) Reptile
D) Amfibieni
Răspuns
706-11. Vertebratele cu temperatură instabilă a corpului, respirație pulmonară, o inimă cu trei camere cu un sept incomplet în ventricul sunt clasificate ca
A) pește osos
B) amfibieni
B) reptile
D) pește cartilaginos
Răspuns
706-12. Reptilele, spre deosebire de amfibieni, tind să
A) fertilizarea externă
B) fertilizarea internă
B) dezvoltarea cu formarea unei larve
D) împărțirea corpului în cap, trunchi și coadă
Răspuns
706-13. Care dintre următoarele animale este cu sânge rece?
A) șopârlă rapidă
B) Tigrul din Amur
B) vulpea de stepă
D) lup comun
Răspuns
706-14. Din ce clasă sunt animalele care au pielea uscată cu solzi cornos și o inimă cu trei camere cu un sept incomplet?
A) Reptile
B) Mamifere
B) Amfibieni
D) Păsări
Răspuns
706-15. Păsările diferă de reptile prin faptul că au
A) fertilizarea internă
b) sistemul nervos central
B) două cercuri de circulație sanguină
d) temperatura corpului constantă
Răspuns
706-15. Ce caracteristică structurală este similară la reptilele și păsările moderne?
A) oase umplute cu aer
B) piele uscată, lipsită de glande
B) regiunea caudala a coloanei vertebrale
D) dinți mici în maxilare
Răspuns
706-16. La ce animal are loc schimbul de gaze între aerul atmosferic și sânge prin piele?
A) balena ucigașă
B) triton
B) crocodil
D) somon roz
Răspuns
706-17. Ce grup de animale are o inimă formată din două camere?
Un pește
B) amfibieni
B) reptile
D) mamifere
Răspuns
706-18. Dezvoltarea copilului în uter are loc la
A) păsări de pradă
B) reptile
B) amfibieni
D) mamifere
Răspuns
706-19. Reprezentanții cărei clase de cordate se caracterizează prin respirație cutanată?
A) Amfibieni
B) Reptile
B) Păsări
D) Mamifere
Răspuns
706-20. Semnul clasei amfibieni este
A) acoperire chitinoasă
B) pielea goală
B) născut viu
D) membre pereche
Răspuns
706-21. Prin ce caracteristici se deosebesc reprezentanții clasei Amfibieni de alte vertebrate?
A) coloana vertebrală și membrele libere
B) respirația pulmonară și prezența unei cloaci
B) piele mucoasă goală și fertilizare externă
D) sistemul circulator închis și inima cu două camere
Răspuns
706-22. Care dintre cele enumerate distinge animalele din clasa Reptile de animalele din clasa Mamiferele?
A) sistemul circulator închis
B) temperatura corpului instabilă
C) dezvoltare fără transformare
D) utilizarea mediului sol-aer pentru habitat
Apariția unei inimi cu patru camere la păsări și mamifere a fost cel mai important eveniment evolutiv, datorită căruia aceste animale au putut deveni cu sânge cald. Un studiu detaliat al dezvoltării inimii la embrionii de șopârlă și broască țestoasă și o comparație cu datele disponibile despre amfibieni, păsări și mamifere au arătat că schimbările în funcționarea unei gene de reglare au jucat un rol cheie în transformarea unei inimi cu trei camere într-o inimă cu patru camere. unu Tbx5, care funcționează în rudimentul ventricular inițial unic. Dacă Tbx5 este exprimată (funcționează) uniform în întregul embrion, inima se dovedește a fi cu trei camere, chiar dacă numai pe partea stângă - cu patru camere.
Apariția vertebratelor pe uscat a fost asociată cu dezvoltarea respirației pulmonare, care a necesitat o restructurare radicală a sistemului circulator. Peștii care respiră cu branhii au o singură circulație a sângelui, iar inima, în consecință, este cu două camere (constă dintr-un atriu și un ventricul). Vertebratele terestre au o inimă cu trei sau patru camere și două circuite de circulație a sângelui. Una dintre ele (mică) conduce sângele prin plămâni, unde este saturat cu oxigen; sângele se întoarce apoi în inimă și intră în atriul stâng. Cercul mare direcționează sângele oxigenat (arterial) către toate celelalte organe, unde eliberează oxigen și se întoarce prin vene către inimă, ajungând în atriul drept.
La animalele cu inima cu trei camere, sângele din ambele atrii intră într-un singur ventricul, de unde este apoi trimis la plămâni și la toate celelalte organe. În acest caz, sângele arterial este amestecat într-un grad sau altul cu sânge venos. La animalele cu inima cu patru camere, în timpul dezvoltării embrionare, ventriculul inițial unic este împărțit de un sept în jumătăți stânga și dreaptă. Ca urmare, cele două cercuri ale circulației sângelui sunt complet separate: sângele venos intră doar în ventriculul drept și de acolo merge în plămâni, sângele arterial intră doar în ventriculul stâng și de acolo merge la toate celelalte organe.
Formarea unei inimi cu patru camere și separarea completă a circulației sanguine a fost o condiție necesară pentru dezvoltarea sângelui cald la mamifere și păsări. Țesuturile animalelor cu sânge cald consumă mult oxigen, așa că au nevoie de sânge arterial „pur”, saturat maxim cu oxigen, și nu mixt arterial-venos, cu care se mulțumesc vertebratele cu sânge rece cu inimă cu trei camere (vezi : Filogeneza sistemului circulator al cordatelor).
O inimă cu trei camere este caracteristică amfibienilor și majorității reptilelor, deși în acestea din urmă există o diviziune parțială a ventriculului în două părți (se dezvoltă un sept intraventricular incomplet). Adevărata inimă cu patru camere a evoluat independent în trei linii evolutive: crocodili, păsări și mamifere. Acesta este considerat unul dintre exemplele izbitoare de evoluție convergentă (sau paralelă) (vezi: Aromorfoze și evoluție paralelă; Paralelisme și variabilitate omologică).
Un grup mare de cercetători din SUA, Canada și Japonia și-au publicat rezultatele în ultimul număr al revistei Natură, și-au propus să afle baza genetică moleculară a acestei importante aromorfoze.
Autorii au studiat în detaliu dezvoltarea inimii în embrionii a două reptile - țestoasa cu urechi roșii. Trachemys scriptași șopârle anole ( Anolis carolinensis). Reptilele (cu excepția crocodililor) prezintă un interes deosebit pentru rezolvarea acestei probleme, deoarece structura inimii lor este în multe feluri intermediară între o inimă tipică cu trei camere (cum ar fi cea a amfibienilor) și una adevărată cu patru camere, precum cea a inimii. crocodili, păsări și animale. Între timp, potrivit autorilor articolului, nimeni nu a studiat serios dezvoltarea embrionară a inimii reptilelor timp de 100 de ani.
Studiile efectuate pe alte vertebrate nu au dat încă un răspuns clar la întrebarea ce modificări genetice au determinat formarea unei inimi cu patru camere în timpul evoluției. S-a observat însă că gena reglatoare Tbx5, care codifică o proteină care este un regulator de transcripție (vezi factorii de transcripție), funcționează (este exprimat) diferit în inima în curs de dezvoltare a amfibienilor și a animalelor cu sânge cald. În primul, este exprimat uniform în întregul viitor ventricul; în cel din urmă, expresia sa este maximă în partea stângă a rudimentului, din care se formează ulterior ventriculul stâng, și minimă în dreapta. S-a constatat, de asemenea, că scăderea activității Tbx5 duce la defecte în dezvoltarea septului dintre ventriculi. Aceste fapte au permis autorilor să sugereze că schimbările în activitatea genelor Tbx5 poate să fi jucat un anumit rol în evoluția inimii cu patru camere.
În timpul dezvoltării inimii șopârlei, în ventricul se dezvoltă o creastă musculară, separând parțial ieșirea ventriculului de cavitatea sa principală. Această creastă a fost interpretată de unii autori ca o structură omoloagă septului intergastric al vertebratelor cu inimă cu patru camere. Autorii articolului în discuție, pe baza unui studiu al creșterii crestei și al structurii sale fine, resping această interpretare. Ei atrag atenția asupra faptului că aceeași creastă apare pentru scurt timp în timpul dezvoltării inimii embrionului de pui - împreună cu septul real.
Datele obținute de autori indică faptul că șopârla aparent nu formează nicio structură omoloagă cu septul intergastric real. La broasca testoasa, dimpotriva, se formeaza un sept incomplet (impreuna cu o creasta musculara mai putin dezvoltata). Formarea acestui sept la o broască țestoasă începe mult mai târziu decât la un pui. Cu toate acestea, se dovedește că șopârla are o inimă mai „primitivă” decât țestoasa. Inima țestoasă ocupă o poziție intermediară între inima tipică cu trei camere (cum ar fi cea a amfibienilor și șopârlelor) și cea cu patru camere, cum ar fi cea a crocodililor și a animalelor cu sânge cald. Acest lucru contrazice ideile general acceptate despre evoluția și clasificarea reptilelor. Pe baza caracteristicilor anatomice, țestoasele au fost considerate în mod tradițional cel mai primitiv grup (bazal) dintre reptilele moderne. Cu toate acestea, analiza comparativă a ADN-ului efectuată de un număr de cercetători a indicat în mod repetat cu încăpățânare apropierea țestoaselor de arhosauri (un grup care include crocodili, dinozauri și păsări) și poziția mai bazală a scuamatelor (șopârle și șerpi). Structura inimii confirmă acest nou model evolutiv (vezi figura).
Autorii au studiat expresia mai multor gene reglatoare în inima în curs de dezvoltare a țestoaselor și șopârlelor, inclusiv a genei Tbx5. La păsări și mamifere, deja în stadiile foarte incipiente ale embriogenezei, se formează un gradient ascuțit de expresie a acestei gene în primordiul ventricular (expresia scade rapid de la stânga la dreapta). Sa dovedit că în șopârle și țestoase în stadiile incipiente gena Tbx5 exprimat în același mod ca și în broască, adică uniform în întregul viitor ventricul. La șopârlă, această situație persistă până la sfârșitul embriogenezei, în timp ce la țestoasă, în stadiile ulterioare, se formează un gradient de expresie - în esență același ca la pui, doar mai puțin pronunțat. Cu alte cuvinte, în partea dreaptă a ventriculului activitatea genei scade treptat, în timp ce în partea stângă rămâne ridicată. Astfel, conform modelului de expresie a genelor Tbx5Țestoasa ocupă și o poziție intermediară între șopârlă și pui.
Se știe că proteina codificată de genă Tbx5, este reglator - reglează activitatea multor alte gene. Pe baza datelor obținute, a fost firesc să presupunem că dezvoltarea ventriculilor și formarea septului interventricular sunt controlate de genă. Tbx5. S-a demonstrat anterior că o scădere a activității Tbx5în embrionii de șoarece duce la defecte în dezvoltarea ventriculară. Acest lucru, însă, nu a fost suficient pentru a considera rolul de „leadership” dovedit. Tbx5în formarea unei inimi cu patru camere.
Pentru a obține dovezi mai convingătoare, autorii au folosit mai multe linii de șoareci modificați genetic la care, în timpul dezvoltării embrionare, gena Tbx5 a fost posibilă oprirea într-una sau alta parte a rudimentului cardiac la cererea experimentatorului.
S-a dovedit că, dacă dezactivați gena în întregul primordiu ventricular, primordiul nici măcar nu începe să se împartă în două jumătăți: din el se dezvoltă un singur ventricul fără urme ale septului intergastric. De asemenea, nu se formează trăsăturile morfologice caracteristice prin care se poate distinge ventriculul drept de cel stâng, indiferent de prezența unui sept. Cu alte cuvinte, rezultatul sunt embrioni de șoarece cu o inimă cu trei camere! Astfel de embrioni mor în a 12-a zi de dezvoltare embrionară.
Următorul experiment a fost că gena Tbx5 oprit numai în partea dreaptă a primordiului ventricular. Astfel, gradientul de concentrație al proteinei de reglare codificată de această genă a fost deplasat brusc spre stânga. În principiu, s-ar putea aștepta ca într-o astfel de situație septul intergastric să înceapă să se formeze spre stânga decât era de așteptat. Dar acest lucru nu s-a întâmplat: septul nu a început deloc să se formeze, dar a existat o împărțire a rudimentului în părți din stânga și din dreapta în funcție de alte caracteristici morfologice. Aceasta înseamnă că gradientul de expresie Tbx5 nu este singurul factor care controlează dezvoltarea unei inimi cu patru camere.
Într-un alt experiment, autorii au reușit să se asigure că gena Tbx5 a fost exprimat uniform în primordiul ventricular al embrionului de șoarece - aproximativ la fel ca la o broască sau o șopârlă. Acest lucru a condus din nou la dezvoltarea de embrioni de șoarece cu inimi cu trei camere.
Rezultatele obținute arată că modificări în funcționarea genei reglatoare Tbx5 este posibil să fi jucat într-adevăr un rol important în evoluția inimii cu patru camere, iar aceste modificări au avut loc în paralel și independent la mamifere și arhozauri (crocodili și păsări). Astfel, studiul a confirmat încă o dată că schimbările în activitatea genelor care reglează dezvoltarea individuală joacă un rol cheie în evoluția animalelor.
Desigur, ar fi și mai interesant să construiești șopârle sau țestoase modificate genetic Tbx5 ar fi exprimat ca la șoareci și pui, adică în partea stângă a ventriculului puternic, iar în dreapta - slab, și vedeți dacă acest lucru le-ar face inima mai mult ca una cu patru camere. Dar acest lucru nu este încă fezabil din punct de vedere tehnic: ingineria genetică a reptilelor nu a avansat încă atât de departe.
- Rulouri de scorțișoară cu aluat de drojdie cu smântână
- Cod la cuptor Cod la cuptor cu smantana si branza reteta
- Cum să gătești delicioase „arici” pentru copii Rețetă de arici de carne pentru copii
- Cum să gătești supă de broccoli verde strălucitor într-un aragaz lent Rețetă de supă de broccoli într-un aragaz lent