Stavovce s trojkomorovým srdcom, ktorých reprodukcia. Srdce obojživelníkov, podrobný popis a charakteristika
„Formy reprodukcie“ - Sexuálna reprodukcia. Nie, spóry všetkých vyšších rastlín vznikajú meiózou. 6. Polyembryónia. Baktérie sa rozmnožujú mitotickými deleniami. Forma nepohlavného rozmnožovania charakteristická pre mnohé skupiny rastlín. Môže dôjsť k sexuálnemu rozmnožovaniu bez účasti gamét? Téma: "Formy rozmnožovania organizmov."
"Rozmnožovanie a vývoj zvierat" - Platypus. Mláďatá sú dospelé zviera. Hmyz. Rozvoj kobylky. Vajcia. Cicavce. Vývoj motýľa. Kladú vajíčka. Motýľ. Kladú vajíčka. Kaviár --- smažiť --- ryby. Vajíčko --- dieťa --- dospelé zviera. Rozmnožovanie a vývoj zvierat. Skupiny zvierat. lipkavec. Larva. Plazy.
„Sexuálna reprodukcia zvierat“ - Reprodukčné orgány. Aké znaky charakterizujú hermafroditný organizmus? Základom existencie druhov je rozmnožovanie. Partenogenéza - u včiel. Koľko jedincov sa podieľa na sexuálnej reprodukcii? Výhodou partenogenézy je zvýšenie rýchlosti reprodukcie. Partenogenéza je vývoj jedinca z neoplodneného vajíčka.
"Vtáky stavovcov" - III. Reflexia. List redaktorovi novín „Priatelia prírody“. Porozumenie. I.Challenge Hra "Verte tomu alebo nie." Každý napíše iba jednu vetu. Písmeno prechádza po kruhu iba raz. Práca s textom. Skupinové písanie listu. Práca s textom „Vtáky Červenej knihy“. Porovnajme naše predpoklady s materiálom v texte.
„Rozmnožovanie a vývoj obojživelníkov“ - Výsledky našej práce si zaznamenáme do zošita. V čom sú si pulce a ryby podobné? Obdobie párenia. Evolúcia obojživelníkov. Rozmnožovanie obojživelníkov. Pulec je veľmi podobný rybe. Závery. Zhrnúť. Aké sú podobnosti medzi vývojom žiab a rýb? Vplyv sezónnych zmien na život obojživelníkov. Staroveká laločnatá ryba.
„Triedy stavovcov“ - Trieda cicavcov alebo zvierat. Väčšina z nich sú bylinožravce, ktoré utekajú pred predátormi. Telo väčšiny rýb je pokryté hlienom a šupinami. Iba vajcorodé cicavce kladú vajíčka. Na končatinách majú 1 alebo 3 prsty. Skupina hlodavcov. Živia sa rastlinnou aj živočíšnou potravou. Medzi hlodavce patria: veverička, ondatra, gopher, škrečok, myši, potkany.
Rovnaké orgány u rôznych druhov sa môžu líšiť štruktúrou a funkčnosťou. Naše vlastné srdce má štyri samostatné komory, zatiaľ čo žaby, ropuchy, hady a jašterice si vystačia len s tromi. O funkčnosti trojkomorových sŕdc sa dozviete v tomto článku.
Triedy stavovcov a srdcové komory
Stavovce sú zastúpené rôznymi triedami: ryby, obojživelníky, plazy, cicavce a vtáky. U stavovcov funguje srdce funkcia čerpania krvi v celom tele sa to nazýva krvný obeh. Hoci sú obehové systémy v mnohých smeroch podobné, srdcia rôznych tried stavovcov majú rôzny počet komôr. Tieto komory určujú, ako efektívne srdce prenáša krv bohatú na kyslík a krv chudobnú na kyslík späť do srdca.
Stavovce možno rozdeliť podľa počtu srdcových komôr:
- Dve komory: jedna predsieň a jedna komora (ryba)
- Tri komory: dve predsiene a jedna komora (obojživelníky, obojživelníky a plazy)
- Štyri komory: dve predsiene a dve komory (vtáky a cicavce)
Obeh
Najdôležitejšia látka, kyslík, sa dostáva do krvi cez žiabre alebo pľúca. Na dosiahnutie efektívnejšieho využívania kyslíka má mnoho stavovcov dve samostatné fázy krvného obehu: pľúcne a systémové.
V komorovom pľúcnom obehu srdce posiela krv do pľúc, aby ju obohatilo kyslíkom. Proces začína v komore, odtiaľ sa cez pľúcne tepny dostáva do pľúc. Krv sa vracia z pľúc cez pľúcne žily a prúdi do ľavej predsiene. Odtiaľ vstupuje do komory, kde začína systémový obeh.
Obehový systém distribuuje krv bohatú na kyslík po celom tele. Komora pumpuje krv cez aortu, masívnu tepnu, ktorá sa rozvetvuje po celom tele. Akonáhle sa kyslík dostane do orgánov a končatín, vracia sa späť cez žily, ktoré ho vedú do dolnej dutej žily alebo hornej dutej žily. Potom z týchto dvoch hlavných žíl vstupuje do pravej predsiene. Keď sa tam dostane, krv ochudobnená o kyslík sa vracia do pľúcneho obehu.
Srdce je komplexná pumpa a hlavným orgánom obehového systému, ktorý zabezpečuje obohatenie tela kyslíkom.
Srdce sa skladá z komôr: predsieň a komora. Na každej strane jeden, každý s inými funkciami. Ľavá strana zabezpečuje systémový obeh, zatiaľ čo pravá strana srdca je zodpovedná za pľúcnu cirkuláciu, teda za okysličovanie.
Atria
Predsiene sú komory, cez ktoré krv vstupuje do srdca. Sú umiestnené na prednej strane srdca, s jednou predsieňou na každej strane. Do pravej predsiene sa dostáva venózna krv cez hornú dutú žilu a dolnú dutú žilu. Ľavá dostáva okysličenú krv z pľúc cez ľavú a pravú pľúcnu žilu.
Krv prúdi do predsiene a obchádza ventily. Predsiene sa uvoľňujú a rozširujú, keď sa naplnia krvou. Tento proces sa nazýva diastolická fibrilácia, sme s vami nazývame to pulz. Predsiene a komory sú oddelené mitrálnou a trikuspidálnou chlopňou. Predsiene prechádzajú okolo predsieňovej systoly a vytvárajú krátke predsieňové kontrakcie. Tie zasa tlačia krv z predsiení cez chlopne a ďalej do komôr. Elastické šľachy, ktoré sa pripájajú ku komorovej chlopni, sa uvoľnia počas komorovej systoly a presunú sa do komorovej diastoly, ale chlopňa sa počas komorovej systoly uzavrie.
Jednou z definujúcich vlastností predsiení je, že oni nezasahujú do venózneho prietoku krvi do srdca. Venózna krv vstupujúca do srdca má v porovnaní s arteriálnou krvou veľmi nízky tlak a chlopne absorbujú venózny krvný tlak. Systola predsiení je neúplná a neblokuje tok venóznej krvi cez predsiene do komôr. Počas predsieňovej systoly žilová krv nepretržite prúdi cez predsiene do komôr.
Predsieňové kontrakcie sú zvyčajne malé, bránia len výraznému spätnému tlaku, ktorý bráni prúdeniu venóznej krvi. Relaxácia predsiení je koordinovaná s komorou, aby sa začala uvoľňovať skôr, ako sa komory začnú sťahovať, čo pomáha predchádzať tomu, aby sa pulz príliš spomalil.
Komory
Komory sú umiestnené v zadnej časti srdca. Komora dostáva krv z pravej predsiene a pumpuje ho cez pľúcnu žilu do pľúcneho obehu, ktorý vstupuje do pľúc na výmenu plynov. Potom dostáva krv bohatú na kyslík z ľavej predsiene a pumpuje ju cez aortu do systémového obehu, aby zásobila tkanivá tela kyslíkom.
Steny komôr sú hrubšie a pevnejšie ako steny predsiení. Fyziologické zaťaženie, ktoré pumpuje krv do celého tela z pľúc, je oveľa väčšie ako tlak vytvorený na naplnenie komôr. Počas diastoly komory sa komora uvoľní a naplní sa krvou. Počas systoly sa komora sťahuje a pumpuje krv cez semilunárne chlopne do systémového obehu.
Ľudia sa niekedy rodia s vrodenými anomáliami, vo forme jednej komory s dvoma predsieňami. Môžu byť prítomné rudimentárne časti komorového septa, ale nefunkčné. Ochorenie sa nazýva ochorenie srdca.
Jediným druhom obojživelníka, ktorý má 4 komory srdca, je krokodíl obyčajný. Množstvo zvierat má tri komory, to znamená dve predsiene a jednu komoru.
- obojživelníkov
- obojživelníkov
- plazov.
V prírode majú obojživelníky a väčšina plazov predkomorové srdce a pozostávajú z dvoch predsiení a jednej komory. Tieto zvieratá majú tiež oddelené reťazce krvných ciev, kde samostatné komory sú zodpovedné za saturáciu kyslíkom a venózna komora sa vracia a prúdi do pravej predsiene. Odtiaľ sa krv vedie do komory a potom sa pumpuje do pľúc. Po obohatení kyslíkom a zbavení oxidu uhličitého sa krv vracia do srdca a prúdi do ľavej predsiene. Potom sa dostane do komory druhýkrát a je ďalej distribuovaný po celom tele.
Na to, že ide o chladnokrvné živočíchy, ich telá nevynakladajú veľa energie na výrobu tepla. Plazy a obojživelníky teda môžu prežiť s menej účinnými srdcovými štruktúrami. Oni tiež schopné blokovať prietok v pľúcnej tepne na odvádzanie krvi do kože na kožné dýchanie počas potápania. Sú tiež schopné posunúť prietok krvi v systéme pľúcnych tepien počas ponoru. Táto anatomická funkcia sa považuje za najkomplexnejšiu spomedzi srdcových štruktúr u stavovcov.
Všetky stavovce, ako sú ryby, obojživelníky, plazy, vtáky a cicavce, využívajú kyslík zo vzduchu (alebo rozpustený vo vode) na efektívne získavanie energie z potravy a vypúšťanie oxidu uhličitého ako odpadového produktu.
Každý organizmus musí dodávať kyslík do všetkých orgánov a zhromažďovať oxid uhličitý. Vieme, že tento špecializovaný systém sa nazýva obehový systém: skladá sa z krvi, obsahuje bunky, ktoré prenášajú kyslík, krvné cievy (trubice, ktorými prúdi krv) a srdce (pumpa, ktorá pumpuje krv cez cievy). ).
Hoci si všetci myslia, že ryby majú iba žiabre, stojí za zmienku, že mnohé druhy majú aj pľúca. U mnohých rýb je obehový systém relatívne jednoduchým cyklom. Srdce pozostáva z dvoch kontrakčných komôr, predsiene a komory. V tomto systéme krv z tela vstupuje do srdca a je pumpovaná cez žiabre, kde je obohatená kyslíkom.
Aby sme odpovedali na otázku, ako sa tento jav objavil, musíme najskôr pochopiť, čo stálo za vznikom takého zložitého tvaru srdca a obehového systému počas evolúcie.
Asi 60 miliónov rokov, od začiatku obdobia karbónu do konca obdobia Jury, obojživelníky boli dominantnými suchozemskými zvieratami na zemi. Čoskoro kvôli svojej primitívnej štruktúre stratili svoje čestné miesto. Hoci medzi rôznymi rodinami plazov, ktoré pochádzajú z obojživelníkov, izolované skupiny boli odolnejšie. Napríklad archosaury (z ktorých sa nakoniec vyvinuli dinosaury) a terapsidy (z ktorých sa nakoniec vyvinuli cicavce). Klasickým obojživelníkom bol Eryops veľkohlavý, ktorý mal od hlavy po chvost približne štrnásť metrov a vážil okolo dvesto kilogramov.
Slovo „obojživelník“ v gréčtine znamená „oba druhy života“ a to do značnej miery vystihuje to, čo robí tieto stavovce jedinečnými: vajcia kladú do vody, pretože potrebujú stály zdroj vlhkosti. Ale môžu žiť na zemi.
Veľký pokrok v evolúcii stavovcov umožnil mnohým druhom obehové a dýchacie systémy, vysoko efektívny. Podľa týchto parametrov sa obojživelníky, obojživelníky a plazy nachádzajú na spodku kyslíkovo-respiračného rebríčka: ich pľúca majú relatívne malý vnútorný objem a nedokážu spracovať toľko vzduchu ako pľúca cicavcov. Našťastie môžu obojživelníky dýchať cez kožu, čo im v spojení s trojkomorovým srdcom umožňuje, aj keď s ťažkosťami, napĺňať svoje metabolické potreby.
Majú odlišnú stavbu tela. Každý má spoločný stavebný plán. To dokazuje pôvod jedného predka. Zložitosť stavby tela je však rôzna. Predpokladá sa, že ku komplikáciám štruktúry došlo v priebehu evolúcie. To znamená, že ako prvé sa objavili primitívnejšie organizmy.
Evolučný vývoj organizmov
Evolúcia stavovcov začala lanceletom.
Tento organizmus už má notochord a nervovú trubicu. A tiež najprimitívnejšie srdce pre stavovce: pulzujúca brušná cieva.
Ďalšia zložitosť organizácie viedla k vzniku rýb. Organizmy, ktoré dýchajú žiabrami a jedným kruhom krvného obehu.
Obojživelníky a väčšina plazov má trojkomorové srdce. To tiež zvyšuje ich životnú energiu.
Vtáky a cicavce sú na vrchole evolúcie. Srdce tvoria štyri komory. Medzi predsieňami ani medzi komorami nie sú žiadne otvory. Dva kruhy krvného obehu sú úplne oddelené. Preto majú vtáky a cicavce teplú krv, čo ich výrazne odlišuje od iných zvierat. Do tejto skupiny samozrejme patria aj ľudia.
Trojkomorové srdce
U obojživelníkov a plazov má srdce tri komory: dve predsiene a jednu komoru. Vedci zistili, že práve táto štruktúra svalového orgánu je vhodná pre život týchto zvierat.
Prítomnosť dvoch kruhov krvného obehu zabezpečuje pomerne vysokú úroveň vitálnej aktivity. Zvieratá s trojkomorovým srdcom žijú na súši a sú dosť mobilné (najmä plazy). Môžu tolerovať mierny pokles teploty bez toho, aby upadli do strnulosti. Mloky sa napríklad ako prvé vynárajú zo zimných úkrytov, keď sa sneh ešte neroztopil. Jar vás núti vstávať veľmi skoro. Tieto obojživelníky cválajú snehom a hľadajú partnera na rozmnožovanie.
Prítomnosť trojkomorového srdca umožňuje obojživelníkom upadnúť do nehybnosti, keď nastanú mrazy. Obehový systém vám umožňuje vyhnúť sa vynaloženiu veľkého množstva energie na pumpovanie krvi, čo by bolo pozorované, ak by existovalo srdce so štyrmi komorami a úplné oddelenie dvoch kruhov krvného obehu.
Srdce plazov
Plazy majú trojkomorové srdce s neúplnou prepážkou. Môžete si všimnúť, že ich pohyblivosť sa v porovnaní s obojživelníkmi prudko zvyšuje. Agilné jašterice sú skutočne veľmi aktívne. Najmä v teplom počasí môže byť dosť ťažké ich chytiť. Telesná teplota však stále závisí od prostredia. Plazy sú chladnokrvné organizmy.
Krokodíly majú nezvyčajnú štruktúru srdca. Vedci zaraďujú krokodíly medzi zvieratá so štvorkomorovým srdcom. Prepážka medzi pravou a ľavou komorou má veľkú plochu. V tejto stene je však diera. Krokodíly preto zostávajú chladnokrvnými tvormi. Krv bohatá na oxidačný prvok sa mieša s krvou chudobnou na kyslík. Okrem toho sa špeciálna štruktúra krvného systému krokodíla odráža v prítomnosti ľavej tepny. Vychádza z pravej komory spolu s pľúcnou. Ľavá tepna vedie krv do žalúdka krokodíla. Táto štruktúra podporuje rýchlejšie trávenie potravy. Je to nevyhnutné, pretože plaz prehltne veľké kusy mäsa, ktoré môže začať hniť, ak zostane v tráviacom trakte dlhší čas.
Štvorkomorové srdce
Vtáky a zvieratá, ktoré kŕmia svoje mláďatá mliekom, majú srdce so štyrmi komorami. Toto sú najviac organizované organizmy. Vtáky sú schopné dlhého letu a cicavce sú schopné rýchleho behu. Všetci sú teplokrvní. Zostávajú aktívne aj v chladnom počasí, ktoré si chladnokrvní zástupcovia nemôžu dovoliť.
Prezimujú len tie organizmy, ktoré si v zime nedokážu zabezpečiť potravu. Medveď, ktorý na jeseň dostatočne nepribral, sa zobudí a túla sa po snehu a hľadá potravu.
Štvorkomorové srdce teda maximalizovalo životnú aktivitu organizmov. Teplokrvné zvieratá neupadajú do stavu strnulosti. Ich motorická aktivita nezávisí od teploty okolia. Takýmto stavovcom sa darí na súši v podmienkach silnej gravitácie.
Zvieratá s trojkomorovým srdcom už získali dva kruhy krvného obehu. Veľký a malý kruh však nie sú úplne oddelené. Krv bohatá na oxidačný prvok sa mieša s krvou bohatou na oxid uhličitý. Napriek tomu trojkomorové srdce zabezpečuje život organizmom na súši.
Testy
706-01. Stavovce s trojkomorovým srdcom, ktorých rozmnožovanie úzko súvisí s vodou, sa zaraďujú do triedy
A) Kostnaté ryby
B) Cicavce
B) Plazy
D) Obojživelníky
Odpoveď
706-02. Do ktorej triedy patria zvieratá, ktorých schéma štruktúry srdca je znázornená na obrázku?
A) Hmyz
B) Chrupavčitá ryba
B) Obojživelníky
D) Vtáky
Odpoveď
706-03. Charakteristickým znakom, ktorý odlišuje obojživelníky od rýb, je
A) chladnokrvnosť
B) štruktúra srdca
B) vývoj vo vode
D) uzavretý obehový systém
Odpoveď
706-04. Obojživelníky sa líšia od rýb tým, že majú
A) mozog
B) uzavretý obehový systém
B) párové pľúca u dospelých
D) zmyslové orgány
Odpoveď
706-05. Ktorá z uvedených vlastností odlišuje väčšinu zvierat z triedy obojživelníkov od cicavcov?
B) vonkajšie hnojenie
B) pohlavné rozmnožovanie
D) využívanie vodného prostredia na biotop
Odpoveď
706-06. V procese evolúcie získali plazy, na rozdiel od obojživelníkov,
A) uzavretý obehový systém
B) vysoká plodnosť
B) veľké vajce s embryonálnymi membránami
D) trojkomorové srdce
Odpoveď
706-07. Ak v procese evolúcie zviera vytvorilo srdce zobrazené na obrázku, potom by sa mali dýchacie orgány zvieraťa
A) pľúca
B) koža
B) pľúcne vaky
D) žiabre
Odpoveď
706-08. V ktorej skupine živočíchov sa rozmnožovanie netýka vody?
A) bez lebky (lancelety)
B) kostnaté ryby
B) obojživelníky
D) plazy
Odpoveď
706-09. U ktorých zvierat sa embryo úplne vyvíja vo vnútri vajíčka?
A) kostnaté ryby
B) chvostové obojživelníky
B) bezchvosté obojživelníky
D) plazy
Odpoveď
706-10. Stavovce s trojkomorovým srdcom, ktorých rozmnožovanie nie je spojené s vodou, sú zaradené do triedy
A) Kostnaté ryby
B) Cicavce
B) Plazy
D) Obojživelníky
Odpoveď
706-11. Stavovce s nestabilnou telesnou teplotou, pľúcnym dýchaním, trojkomorovým srdcom s neúplnou priehradkou v komore sú klasifikované ako
A) kostnaté ryby
B) obojživelníky
B) plazy
D) chrupavkovité ryby
Odpoveď
706-12. Plazy, na rozdiel od obojživelníkov, majú tendenciu
A) vonkajšie hnojenie
B) vnútorné oplodnenie
B) vývoj s tvorbou larvy
D) rozdelenie tela na hlavu, trup a chvost
Odpoveď
706-13. Ktoré z nasledujúcich zvierat je chladnokrvné?
A) rýchla jašterica
B) Amurský tiger
B) líška stepná
D) vlk obyčajný
Odpoveď
706-14. Do akej triedy patria zvieratá so suchou kožou s rohovitými šupinami a trojkomorovým srdcom s neúplnou priehradkou?
A) Plazy
B) Cicavce
B) Obojživelníky
D) Vtáky
Odpoveď
706-15. Vtáky sa líšia od plazov tým, že majú
A) vnútorné oplodnenie
B) centrálny nervový systém
B) dva kruhy krvného obehu
D) konštantná telesná teplota
Odpoveď
706-15. Aký štrukturálny znak je podobný u moderných plazov a vtákov?
A) kosti naplnené vzduchom
B) suchá koža bez žliaz
B) kaudálna oblasť v chrbtici
D) malé zuby v čeľustiach
Odpoveď
706-16. U ktorého živočícha dochádza k výmene plynov medzi atmosférickým vzduchom a krvou cez kožu?
A) kosatka
B) tritón
B) krokodíl
D) ružový losos
Odpoveď
706-17. Ktorá skupina zvierat má srdce pozostávajúce z dvoch komôr?
Ryba
B) obojživelníky
B) plazy
D) cicavce
Odpoveď
706-18. Vývoj dieťaťa v maternici nastáva pri
A) dravé vtáky
B) plazy
B) obojživelníky
D) cicavce
Odpoveď
706-19. Zástupcovia ktorej triedy strunatcov sa vyznačujú kožným dýchaním?
A) Obojživelníky
B) Plazy
B) Vtáky
D) Cicavce
Odpoveď
706-20. Znakom triedy obojživelníkov je
A) chitínový obal
B) holá koža
B) živé narodenie
D) párové končatiny
Odpoveď
706-21. Akými vlastnosťami sa zástupcovia triedy obojživelníkov líšia od ostatných stavovcov?
A) chrbtica a voľné končatiny
B) pľúcne dýchanie a prítomnosť kloaky
B) holá slizovitá koža a vonkajšie oplodnenie
D) uzavretý obehový systém a dvojkomorové srdce
Odpoveď
706-22. Ktorá vlastnosť z uvedených odlišuje zvieratá triedy Plazy od zvierat triedy Cicavce?
A) uzavretý obehový systém
B) nestabilná telesná teplota
C) vývoj bez transformácie
D) využitie prostredia zem-vzduch na biotop
Výskyt štvorkomorového srdca u vtákov a cicavcov bol najdôležitejšou evolučnou udalosťou, vďaka ktorej sa tieto zvieratá mohli stať teplokrvnými. Podrobná štúdia vývoja srdca u embryí jašterice a korytnačky a porovnanie s dostupnými údajmi o obojživelníkoch, vtákoch a cicavcoch ukázali, že kľúčovú úlohu pri premene trojkomorového srdca na štvorkomorové zohrali zmeny vo fungovaní regulačného génu. jeden Tbx5, ktorý funguje v pôvodne jedinej komorovej rudimente. Ak Tbx5 je exprimovaný (pracuje) rovnomerne v celom embryu, srdce sa ukazuje ako trojkomorové, ak len na ľavej strane - štvorkomorové.
Výskyt stavovcov na súši súvisel s rozvojom pľúcneho dýchania, čo si vyžiadalo radikálnu reštrukturalizáciu obehového systému. Ryby, ktoré dýchajú žiabrami, majú jeden krvný obeh, a preto je srdce dvojkomorové (pozostáva z jednej predsiene a jednej komory). Suchozemské stavovce majú troj- alebo štvorkomorové srdce a dva obehové systémy. Jeden z nich (malý) poháňa krv cez pľúca, kde je nasýtený kyslíkom; krv sa potom vracia do srdca a vstupuje do ľavej predsiene. Veľký kruh smeruje okysličenú (arteriálnu) krv do všetkých ostatných orgánov, kde uvoľňuje kyslík a vracia sa cez žily do srdca, kde končí v pravej predsieni.
U zvierat s trojkomorovým srdcom sa krv z oboch predsiení dostáva do jednej komory, odkiaľ sa potom posiela do pľúc a všetkých ostatných orgánov. V tomto prípade je arteriálna krv zmiešaná do jedného alebo druhého stupňa s venóznou krvou. U zvierat so štvorkomorovým srdcom je počas embryonálneho vývoja pôvodne jediná komora rozdelená prepážkou na ľavú a pravú polovicu. V dôsledku toho sú dva kruhy krvného obehu úplne oddelené: venózna krv vstupuje iba do pravej komory a odtiaľ ide do pľúc, arteriálna krv vstupuje iba do ľavej komory a odtiaľ ide do všetkých ostatných orgánov.
Vytvorenie štvorkomorového srdca a úplné oddelenie krvného obehu bolo nevyhnutným predpokladom pre rozvoj teplokrvnosti u cicavcov a vtákov. Tkanivá teplokrvníkov spotrebúvajú veľa kyslíka, preto potrebujú „čistú“ arteriálnu krv, maximálne nasýtenú kyslíkom, a nie zmiešanú artériovo-venóznu, s ktorou sa uspokoja chladnokrvné stavovce s trojkomorovým srdcom (viď. : Fylogenéza obehovej sústavy strunatcov).
Trojkomorové srdce je charakteristické pre obojživelníky a väčšinu plazov, hoci v druhom prípade dochádza k čiastočnému rozdeleniu komory na dve časti (vyvíja sa neúplná intraventrikulárna priehradka). Skutočné štvorkomorové srdce sa nezávisle vyvinulo v troch evolučných líniách: krokodíly, vtáky a cicavce. Toto sa považuje za jeden z nápadných príkladov konvergentnej (alebo paralelnej) evolúcie (pozri: Aromorfózy a paralelná evolúcia; Paralelizmy a homologická variabilita).
Veľká skupina výskumníkov z USA, Kanady a Japonska zverejnila svoje výsledky v najnovšom čísle časopisu Príroda, sa rozhodli zistiť molekulárne genetické základy tejto významnej aromorfózy.
Autori podrobne študovali vývoj srdca v embryách dvoch plazov - korytnačky ušatej Trachemys scripta a anolisové jašterice ( Anolis carolinensis). Plazy (okrem krokodílov) sú obzvlášť zaujímavé pri riešení tohto problému, pretože štruktúra ich srdca je v mnohých ohľadoch medzi typickým trojkomorovým srdcom (ako je srdce obojživelníkov) a skutočným štvorkomorovým srdcom, ako napr. krokodíly, vtáky a zvieratá. Medzitým podľa autorov článku už 100 rokov nikto vážne neskúmal embryonálny vývoj srdca plazov.
Štúdie realizované na iných stavovcoch zatiaľ nedali jasnú odpoveď na otázku, aké genetické zmeny spôsobili vznik štvorkomorového srdca počas evolúcie. Bolo však pozorované, že regulačný gén Tbx5, kódujúci proteín, ktorý je regulátorom transkripcie (pozri transkripčné faktory), funguje (je exprimovaný) odlišne vo vyvíjajúcom sa srdci obojživelníkov a teplokrvných živočíchov. V prvom je jednotne vyjadrený v celej budúcej komore, v druhom je jeho vyjadrenie maximálne v ľavej časti rudimentu, z ktorého sa následne vytvorí ľavá komora, a minimálne v pravej. Tiež sa zistilo, že pokles aktivity Tbx5 vedie k poruchám vo vývoji priehradky medzi komorami. Tieto fakty umožnili autorom navrhnúť, že zmeny v génovej aktivite Tbx5 mohlo zohrať určitú úlohu vo vývoji štvorkomorového srdca.
Počas vývoja srdca jašterice vzniká v komore svalový hrebeň, ktorý čiastočne oddeľuje vývod komory od jej hlavnej dutiny. Tento hrebeň bol niektorými autormi interpretovaný ako štruktúra homológna s medzižalúdočnou priehradkou stavovcov so štvorkomorovým srdcom. Autori diskutovaného článku na základe štúdia rastu hrebeňa a jeho jemnej štruktúry túto interpretáciu odmietajú. Upozorňujú na skutočnosť, že rovnaký hrebeň sa nakrátko objaví počas vývoja srdca embrya kurčaťa - spolu so skutočným septom.
Údaje získané autormi naznačujú, že jašterica zjavne nevytvára žiadne štruktúry homológne so skutočnou medzižalúdkovou priehradkou. U korytnačky sa naopak vytvorí neúplná priehradka (spolu s menej vyvinutým svalovým hrebeňom). Tvorba tejto priehradky u korytnačky začína oveľa neskôr ako u kurčiat. Ukazuje sa však, že jašterica má „primitívnejšie“ srdce ako korytnačka. Korytnačie srdce zaberá medzipolohu medzi typickým trojkomorovým srdcom (ako je srdce obojživelníkov a jašteríc) a štvorkomorovým, ako je srdce krokodílov a teplokrvných živočíchov. To je v rozpore so všeobecne uznávanými predstavami o vývoji a klasifikácii plazov. Na základe anatomických vlastností sa korytnačky tradične považovali za najprimitívnejšiu (bazálnu) skupinu medzi modernými plazmi. Porovnávacia analýza DNA viacerých vedcov však opakovane tvrdohlavo poukázala na blízkosť korytnačiek k archosaurom (skupina zahŕňajúca krokodíly, dinosaury a vtáky) a na bazálnejšiu polohu šupín (jašterice a hady). Štruktúra srdca potvrdzuje tento nový evolučný vzorec (pozri obrázok).
Autori študovali expresiu niekoľkých regulačných génov vo vyvíjajúcom sa srdci korytnačiek a jašteríc, vrátane génu Tbx5. U vtákov a cicavcov sa už vo veľmi skorých štádiách embryogenézy vytvára ostrý gradient expresie tohto génu v komorovom primordiu (expresia rýchlo klesá zľava doprava). Ukázalo sa, že u jašteríc a korytnačiek v skorých štádiách gen Tbx5 vyjadrené rovnakým spôsobom ako u žaby, to znamená rovnomerne v celej budúcej komore. U jašterice táto situácia pretrváva až do konca embryogenézy, zatiaľ čo u korytnačky sa v neskorších štádiách vytvára expresný gradient – v podstate rovnaký ako u kurčiat, len menej výrazný. Inými slovami, v pravej časti komory sa aktivita génu postupne znižuje, zatiaľ čo v ľavej zostáva vysoká. Teda podľa vzoru génovej expresie Tbx5 Korytnačka tiež zaujíma medzipolohu medzi jaštericou a kuracím mäsom.
Je známe, že proteín kódovaný génom Tbx5, je regulačný – reguluje činnosť mnohých ďalších génov. Na základe získaných údajov bolo prirodzené predpokladať, že vývoj komôr a tvorba medzikomorového septa sú riadené génom Tbx5. Predtým sa ukázalo, že pokles aktivity Tbx5 u myších embryí vedie k defektom vo vývoji komôr. To však nestačilo na to, aby sa rola „vodcu“ považovala za preukázanú. Tbx5 pri tvorbe štvorkomorového srdca.
Na získanie presvedčivejších dôkazov autori použili niekoľko línií geneticky modifikovaných myší, u ktorých sa počas embryonálneho vývoja gén Tbx5 bolo možné vypnúť v jednej alebo druhej časti srdcového rudimentu na žiadosť experimentátora.
Ukázalo sa, že ak vypnete gén v celom komorovom primordiu, primordium sa ani nezačne deliť na dve polovice: vyvinie sa z neho jediná komora bez stôp po medzižalúdkovej priehradke. Charakteristické morfologické znaky, pomocou ktorých je možné rozlíšiť pravú komoru od ľavej, bez ohľadu na prítomnosť septa, sa tiež nevytvárajú. Inými slovami, výsledkom sú myšacie embryá s trojkomorovým srdcom! Takéto embryá umierajú na 12. deň embryonálneho vývoja.
Ďalším experimentom bolo, že gen Tbx5 vypnuté len v pravej časti komorového primordia. Koncentračný gradient regulačného proteínu kódovaného týmto génom bol teda ostro posunutý doľava. V zásade by sa dalo očakávať, že v takejto situácii sa medzižalúdková priehradka začne vytvárať vľavo, ako sa predpokladalo. To sa však nestalo: septum sa vôbec nezačalo vytvárať, ale došlo k rozdeleniu rudimentu na ľavú a pravú časť podľa iných morfologických charakteristík. To znamená, že gradient výrazu Tbx5 nie je jediným faktorom riadiacim vývoj štvorkomorového srdca.
V ďalšom experimente sa autorom podarilo zabezpečiť, že gen Tbx5 bol rovnomerne exprimovaný v celom ventrikulárnom primordiu myšacieho embrya - približne rovnako ako u žaby alebo jašterice. To opäť viedlo k vývoju myších embryí s trojkomorovým srdcom.
Získané výsledky ukazujú, že zmeny vo fungovaní regulačného génu Tbx5 mohli skutočne zohrať dôležitú úlohu vo vývoji štvorkomorového srdca a tieto zmeny sa paralelne a nezávisle vyskytli u cicavcov a archosaurov (krokodílov a vtákov). Štúdia teda opäť potvrdila, že kľúčovú úlohu v evolúcii zvierat zohrávajú zmeny v aktivite génov, ktoré regulujú individuálny vývoj.
Samozrejme, ešte zaujímavejšie by bolo skonštruovať geneticky modifikované jašterice alebo korytnačky Tbx5 by sa prejavili ako u myší a sliepok, to znamená v ľavej časti komory silno av pravej - slabo, a uvidíme, či by sa ich srdce viac podobalo štvorkomorovému. To však ešte nie je technicky možné: genetické inžinierstvo plazov ešte tak ďaleko nepokročilo.
- Čaj Taiga: zloženie, indikácie a podmienky skladovania pre kolekciu čaju Taiga
- Aké mäso je pre človeka najzdravšie?
- Znamenia zvestovania Panny Márie, ako aj rituály a zákazy Zvestovacie zvyky a znamenia, čo môžete robiť
- Hubárčenie: všeobecné pravidlá a rady pre začínajúcich hubárov Snívajte o zbieraní húb v lese