Reproducerea inimii cu trei camere este asociată cu apa. Prezentare generală a subfilului vertebratelor
Amfibienii aparțin clasei de vertebrate cu patru picioare; în total, această clasă include aproximativ șase mii șapte sute de specii de animale, inclusiv broaște, salamandre și tritoni. Această clasă este considerată mică. Douăzeci și opt de specii se găsesc în Rusia și două sute patruzeci și șapte de specii în Madagascar.
Amfibienii aparțin vertebratelor primitive terestre; ei ocupă o poziție intermediară între vertebratele acvatice și cele terestre, deoarece majoritatea speciilor se reproduc și se dezvoltă în mediul acvatic, iar indivizii care s-au maturizat încep să trăiască pe uscat.
La amfibieni există plămâni, pe care o respiră, circulația sângelui este formată din două cercuri, iar inima are trei camere. Sângele amfibienilor este împărțit în venos și arterial. Mișcarea amfibienilor are loc cu ajutorul membrelor cu cinci degete, iar articulațiile lor sunt sferice. Coloana vertebrală și craniul sunt articulate mobil. Cartilajul palatoquadrate fuzionează cu autostilia, iar himandibularul devine osiculul auditiv. Auzul amfibienilor este mai avansat decât cel al peștilor: pe lângă urechea internă, există și urechea medie. Ochii s-au adaptat să vadă bine la diferite distanțe.
Amfibienii nu sunt pe deplin adaptați să trăiască pe uscat - acest lucru poate fi văzut în toate organele. Temperatura amfibienilor depinde de umiditatea și temperatura mediului lor. Capacitatea lor de a naviga și de a se deplasa pe uscat este limitată.
Circulația sângelui și sistemul circulator
Amfibieni au o inimă cu trei camere, este format dintr-un ventricul și două atrii. La animalele caudate și fără picioare, atriul drept și cel stâng nu sunt complet separate. Anuranii au un sept complet între atrii, dar amfibienii au o deschidere comună care conectează ventriculul de ambele atrii. În plus, în inima amfibienilor există un sinus venos, care primește sânge venos și comunică cu atriul drept. Conusul arteriosus este adiacent inimii, iar sângele curge în el din ventricul.
Conusul arterios are supapă spirală, care distribuie sângele între trei perechi de vase. Indicele cardiac este raportul dintre masa inimii și procentul din masa corporală și depinde de cât de activ este animalul. De exemplu, iarba și broasca verde se mișcă foarte puțin, iar indicele inimii este mai mic de jumătate de procent. Și broasca terestră activă are aproape un procent.
La larvele de amfibieni, circulația sângelui are un cerc, sistemul lor de alimentare cu sânge este similar cu peștele: un atriu în inimă și un ventricul, există un con arteriosus, care se ramifică în 4 perechi de artere branhiale. Primele trei artere se împart în capilare în branhiile externe și interne, iar capilarele branhiale se contopesc în arterele branhiale. Artera care realizează primul arc al ramurii branchiale se împarte în arterele carotide, care alimentează capul cu sânge.
Al doilea și al treilea se îmbină arterele branchiale eferente cu rădăcinile drepte și stângi ale aortei și legătura lor are loc în aorta dorsală. Ultima pereche de artere branchiale nu se împarte în capilare, deoarece pe al patrulea arc în branhii interne și externe, acestea se varsă în rădăcinile aortei dorsale. Dezvoltarea și formarea plămânilor are loc însoțite de modificări circulatorii.
Atriul este împărțit de un sept longitudinal în stânga și dreapta, făcând inima cu trei camere. Rețeaua de capilare se reduce și se transformă în artere carotide, iar rădăcinile aortei dorsale provin din a doua pereche, în caudate se păstrează a treia pereche, iar a patra pereche se transformă în artere cutanat-pulmonare. Sistemul circulator periferic se transformă și el și capătă un caracter intermediar între sistemele terestru și acvatic. Cea mai mare restructurare are loc la amfibienii fără coadă.
Amfibienii adulți au o inimă cu trei camere: un ventricul și atriul in cantitate de doua bucati. Sinusul venos cu pereți subțiri se învecinează cu atriul pe partea dreaptă, iar conusul arterios se extinde din ventricul. Putem concluziona că inima are cinci secțiuni. Există o deschidere comună datorită căreia ambele atrii se deschid în ventricul. Acolo se află și valvele atroventriculare; ele împiedică intrarea sângelui înapoi în atriu atunci când ventriculul se contractă.
Se formează un număr de camere, care comunică între ele datorită exceselor musculare ale pereților ventriculari - acest lucru nu permite amestecarea sângelui. Conusul arteriosus se extinde din ventriculul drept, iar în interiorul acestuia se află conul în formă de spirală. Arcurile arteriale în trei perechi încep să se îndepărteze de acest con; la început, vasele au o membrană comună.
Arterele cutanate pulmonare stângi și drepteîndepărtați-vă mai întâi de con. Apoi rădăcinile aortei încep să apară. Două arcuri branchiale separă două artere: subclavia și occipitovertebrală, acestea furnizează sânge la membrele anterioare și la mușchii trunchiului și se contopesc în aorta dorsală sub coloana vertebrală. Aorta dorsală separă artera enteromezenterică puternică (această arteră alimentează tubul digestiv cu sânge). În ceea ce privește celelalte ramuri, sângele curge prin aorta dorsală către membrele posterioare și alte organe.
Arterele carotide
Arterele carotide sunt ultimele care se îndepărtează de conus arteriosus și se descompune în intern și extern arterelor. Sângele venos de la membrele posterioare și partea posterioară a corpului este colectat de venele sciatice și femurale, care se îmbină în venele portale renale și se descompun în capilare la nivelul rinichilor, adică se formează sistemul portal renal. Venele pleacă din venele femurale stângi și drepte și se contopesc în vena azygos abdominală, care merge la ficat de-a lungul peretelui abdominal, așa cum se dezintegrează în capilare.
Vena portă a ficatului colectează sânge din venele tuturor părților stomacului și intestinelor; în ficat se descompune în capilare. Capilarele renale se contopesc în venele, care sunt eferente și se varsă în vena cavă azygos posterioară, iar acolo curg și venele care se extind din gonade. Vena cavă posterioară trece prin ficat, dar sângele pe care îl conține nu intră în ficat; vene mici din ficat curg în el și, la rândul său, se varsă în sinusul venos. Toți amfibienii cu coadă și unii anure rețin venele posterioare cardinale, al căror flux are loc în venele anterioare goale.
Care se oxidează în piele și se adună în vena cutanată mare, iar vena cutanată, la rândul ei, transportă sânge venos și intră în vena subclavie direct din vena brahială. Venele subclaviere se contopesc cu venele jugulare interne și externe în venele goale anterioare stângi, care curg în sinusul venos. Sângele de acolo începe să curgă în atriul din partea dreaptă. Venele pulmonare colectează sânge arterial din plămâni, iar venele curg în atriul din partea stângă.
Sânge arterial și atrii
Când respirația este pulmonară, sângele amestecat începe să se colecteze în atriul din partea dreaptă: este format din sânge venos și arterial, sângele venos vine din toate părțile prin vena cavă, iar sângele arterial vine prin venele pielii. Sânge arterial umple atriumul pe partea stângă, sângele vine din plămâni. Când are loc contracția simultană a atriilor, sângele intră în ventricul, pereții stomacului împiedică amestecarea sângelui: sângele venos predomină în ventriculul drept, iar sângele arterial predomină în cel stâng.
Un con arterial se extinde din ventricul din partea dreaptă, astfel încât atunci când ventriculul se contractă în con, intră mai întâi sângele venos, care umple arterele pulmonare cutanate. Dacă ventriculul continuă să se contracte în conul arterios, presiunea începe să crească, supapa spirală începe să se miște și deschide deschiderile arcadelor aortice, sângele amestecat curge în ele din centrul ventriculului. Când ventriculul se contractă complet, sângele arterial din jumătatea stângă intră în con.
Nu va putea trece în aortele arcuite și arterele cutanate pulmonare, deoarece acestea au deja sânge, care cu presiune puternică mișcă valva spirală, deschizând gurile arterelor carotide, acolo va curge sângele arterial, care va fi direcționat către capul. Dacă respirația pulmonară este oprită pentru o lungă perioadă de timp, de exemplu, în timpul iernării sub apă, mai mult sânge venos se trezește în cap.
Oxigenul intră în creier în cantități mai mici, deoarece are loc o scădere generală a funcției metabolice și animalul cade în stupoare. La amfibienii care aparțin grupului caudat, există adesea o gaură lăsată între ambele atrii, iar valva în formă de spirală a conusului arterios este slab dezvoltată. În consecință, sângele care intră în arcadele arteriale este mai amestecat decât la amfibienii fără coadă.
În ciuda faptului că amfibienii circulația sângelui merge în două cercuri, datorită faptului că există un singur ventricul, nu le permite să se separe complet. Structura unui astfel de sistem este direct legată de organele respiratorii, care au o structură dublă și corespund stilului de viață pe care îl duc amfibienii. Acest lucru face posibil să trăiești atât pe uscat, cât și în apă pentru a petrece mult timp.
măduvă osoasă roșie
Măduva osoasă roșie a oaselor lungi începe să apară la amfibieni. Cantitatea de sânge totală este de până la șapte procente din greutatea totală a amfibiului, iar hemoglobina variază de la două până la zece procente sau până la cinci grame per kilogram de masă, capacitatea de oxigen din sânge variază de la două și jumătate până la treisprezece. la sută, aceste cifre sunt mai mari în comparație cu peștele.
Amfibienii au globule roșii mari, totuși, sunt puține dintre ele: de la douăzeci la șapte sute treizeci de mii pe milimetru cub de sânge. Hemoleucograma larvelor este mai mică decât a adulților. La amfibieni, precum peștii, nivelul zahărului din sânge variază în funcție de perioada anului. Cele mai mari valori sunt afișate la pești, iar la amfibieni, cu coadă de la zece la șaizeci la sută, în timp ce la amfibienii fără coadă de la patruzeci la optzeci la sută.
Când se termină vara, există o creștere puternică a carbohidraților în sânge, în pregătirea pentru iernare, deoarece carbohidrații se acumulează în mușchi și ficat, precum și primăvara, când începe sezonul de reproducere și carbohidrații intră în sânge. Amfibienii au un mecanism de reglare hormonală a metabolismului carbohidraților, deși este imperfect.
Trei ordine de amfibieni
Amfibieni sunt împărțite în următoarele grupe:
Arterele amfibienilor sunt de următoarele tipuri:
- Arterele carotide alimentează capul cu sânge arterial.
- Arterele cutanat-pulmonare transportă sângele venos către piele și plămâni.
- Arcurile aortice transportă sânge care este amestecat cu organele rămase.
Amfibienii sunt prădători, glande salivare, care sunt bine dezvoltate, secreția lor hidratează:
Amfibienii au apărut în Devonianul mijlociu sau inferior, adică acum vreo trei sute de milioane de ani. Peștii sunt strămoșii lor, au plămâni și au aripioare pereche din care, foarte posibil, s-au dezvoltat membre cu cinci degete. Peștii străvechi cu aripioare lobe îndeplinesc aceste cerințe. Ei au plămâni, iar în scheletul aripioarelor sunt clar vizibile elemente similare cu părțile scheletului unui membru terestră cu cinci degete. De asemenea, faptul că amfibienii descind din vechii pești cu aripioare lobice este indicat de similitudinea puternică a oaselor tegumentare ale craniului, similare cu craniile amfibienilor din perioada paleozoică.
Coastele inferioare și superioare au fost, de asemenea, prezente în aripioare și amfibieni. Cu toate acestea, peștii pulmonari, care aveau plămâni, erau foarte diferiți de amfibieni. Astfel, trăsăturile de mișcare și respirație care asigurau capacitatea de a merge la pământ printre strămoșii amfibienilor au apărut chiar și atunci când aceștia au fost doar vertebrate acvatice.
Motivul apariției acestor adaptări a fost, aparent, regimul particular al rezervoarelor de apă dulce, în care trăiau unele specii de pești cu aripioare lobice. Aceasta ar putea fi o uscare periodică sau o lipsă de oxigen. Cel mai important factor biologic care a devenit determinant în ruperea strămoșilor cu rezervorul și consolidarea lor pe uscat a fost noua hrană pe care au găsit-o în noul lor habitat.
Organele respiratorii la amfibieni
Amfibienii au următoarele organe respiratorii:
La amfibieni, plămânii sunt prezentați sub formă de pungi perechi, goale în interior. Au pereți foarte subțiri în grosime, iar în interior există o structură de celule ușor dezvoltată. Cu toate acestea, amfibienii au plămâni mici. De exemplu, la broaște raportul dintre suprafața plămânilor și pielea este măsurat într-un raport de două la trei, în comparație cu mamiferele, la care acest raport este de cincizeci și uneori de o sută de ori mai mare în favoarea plămânilor.
Odată cu transformarea sistemului respirator în amfibieni, modificarea mecanismului respirator. Amfibienii au încă un tip de respirație de presiune destul de primitiv. Aerul este atras în cavitatea bucală prin deschiderea nărilor și coborând podeaua gurii. Apoi nările se închid cu valve, iar fundul gurii se ridică din cauza căreia aerul pătrunde în plămâni.
Cum funcționează sistemul nervos al amfibienilor?
La amfibieni, creierul cântărește mai mult decât la pești. Dacă luăm raportul procentual dintre greutatea creierului și masa, atunci la peștii moderni care au cartilaj cifra va fi de 0,06–0,44%, la peștii osoși 0,02–0,94%, la amfibieni cu coadă 0,29–0,36%, la amfibienii fără coadă 0,50– 0,73%.
Creierul anterior al amfibienilor este mai dezvoltat decât cel al peștilor; a avut loc o divizare completă în două emisfere. Dezvoltarea se exprimă și în conținutul unui număr mai mare de celule nervoase.
Creierul este format din cinci secțiuni:
Stilul de viață pe care îl duc amfibienii
Stilul de viață pe care îl duc amfibienii este direct legat de fiziologia și structura lor. Organele respiratorii au structură imperfectă - acest lucru se aplică plămânilor în primul rând din cauza faptului că lasă o amprentă asupra altor sisteme de organe. Umiditatea se evaporă în mod constant din piele, ceea ce îi face pe amfibieni dependenți de prezența umidității în mediu. Temperatura mediului în care trăiesc amfibienii este, de asemenea, foarte importantă, deoarece nu sunt cu sânge cald.
Reprezentanții acestei clase au stiluri de viață diferite, deci există o diferență de structură. Diversitatea și abundența amfibienilor este deosebit de ridicată la tropice, unde există umiditate ridicată și aproape întotdeauna temperaturi ridicate ale aerului.
Cu cât mai aproape de pol, cu atât devin mai puține specii de amfibieni. Există foarte puțini amfibieni în zonele uscate și reci ale planetei. Nu există amfibieni unde nu există corpuri de apă, chiar și temporare, deoarece ouăle se pot dezvolta adesea doar în apă. Nu există amfibieni în apele sărate; pielea lor nu menține presiunea osmotică și un mediu hipertonic.
Ouăle nu se dezvoltă în corpurile de apă sărată. Amfibienii sunt împărțiți în următoarele grupuri după natura habitatului:
Terestrei se pot deplasa departe de corpurile de apă dacă nu este sezonul de reproducere. Dar animalele acvatice, dimpotrivă, își petrec întreaga viață în apă sau foarte aproape de apă. Printre broaștele cu coadă predomină formele acvatice; unele specii de broaște fără coadă le pot aparține; în Rusia, de exemplu, acestea sunt broaște de iaz sau de lac.
Amfibieni arborici răspândită printre terestre, de exemplu, copepode și broaște de copac. Unii amfibieni terestre duc un stil de viață grozav, de exemplu, unii sunt fără coadă și aproape toți sunt fără picioare. Locuitorii pământului, de regulă, au plămânii mai dezvoltați, iar pielea este mai puțin implicată în procesul respirator. Din acest motiv, sunt mai puțin dependenți de umiditatea mediului în care trăiesc.
Amfibienii se angajează în activități utile care fluctuează de la an la an, în funcție de numărul lor. Este diferit în anumite etape, în anumite ore și în anumite condiții meteorologice. Amfibienii, mai mult decât păsările, distrug insectele care au gust și miros neplăcut, precum și insectele cu o culoare protectoare. Când aproape toate păsările insectivore dorm, amfibienii vânează.
Oamenii de știință au acordat de multă atenție faptului că amfibienii aduc mari beneficii ca exterminatori de insecte în grădinile de legume și livezi. Grădinarii din Olanda, Ungaria și Anglia au adus în mod special broaște râioase din diferite țări, eliberându-le în sere și grădini. La mijlocul anilor treizeci, aproximativ o sută cincizeci de specii de broaște râioase agi au fost exportate din Antile și Hawaii. Au început să se înmulțească și peste un milion de broaște râioase au fost eliberate pe plantația de trestie de zahăr, rezultatele au depășit toate așteptările.
Ochii amfibienilor protejează de înfundare și uscare pleoapele inferioare și superioare mobile, precum și membrana nictitante. Corneea a devenit convexă, iar cristalinul a devenit în formă de cristalin. Practic, amfibienii văd obiecte care se mișcă.
În ceea ce privește organele auzului, au apărut osiculul auditiv și urechea medie. Acest aspect este cauzat de necesitatea de a percepe mai bine vibrațiile sonore, deoarece mediul aerian are o densitate mai mare decât apa.
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.
„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.
Veți afla ce vertebrate au o inimă cu trei camere în acest articol.
Ce animale au o inimă cu trei camere?
Amfibieni ( amfibieni) și reptile ( reptile sau nenorociţi) au o inimă cu trei camereși două cercuri de circulație a sângelui.
Inima unui adult broaște cu trei camere, constând dintr-un ventricul și două atrii.
Inima cu trei camere este formată din două atrii și un ventricul. (se spune că crocodilul are o inimă cu patru camere), dar septul care desparte inima este incomplet, lăsând o gaură între cele două camere. Sângele din ventricul intră într-unul dintre cele două vase. Se deplasează fie prin artera pulmonară până la plămâni, fie prin aortă până în restul corpului. Sângele îmbogățit cu oxigen călătorește de la plămâni la inimă și prin vena pulmonară până la atriul stâng. Și sângele cu dioxid de carbon, revenind din organism, intră în atriul drept prin sinusul venos. Ambele atrii se golesc într-un singur ventricul, amestecând sângele oxigenat care vine din plămâni cu sângele lipsit de oxigen care provine din țesuturile corpului.
Deși acest sistem asigură că sângele curge întotdeauna către plămâni și apoi înapoi către inimă, amestecarea sângelui în același ventricul înseamnă că organele nu primesc sânge oxigenat.
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.