Как трикамерно сърце се превърна в четирикамерно - стр
Начало> Документ
Как трикамерното сърце се превърна в четирикамерно
Появата на гръбначни животни на сушата е свързана с развитието на белодробно дишане, което изисква радикално преструктуриране на кръвоносната система. Дишащите с хрилете риби имат един кръг на кръвообращение, а сърцето, съответно, има две камери (тя се състои от едно предсърдие и една камера). Наземните гръбначни имат три- или четирикамерно сърце и два кръга на кръвообращението. Един от тях (малък) кара кръвта през белите дробове, където е наситена с кислород. След това кръвта се връща в сърцето и навлиза в лявото предсърдие. Големият кръг насочва богата на кислород (артериална) кръв към всички други органи, където тя отделя кислород и се връща през вените към сърцето, навлизайки в дясното предсърдие.
При животни с трикамерно сърце кръвта от двете предсърдия постъпва в една камера, откъдето след това се насочва както към белите дробове, така и към всички останали органи. В този случай артериалната кръв се смесва с венозна кръв. При животни с четирикамерно сърце, по време на развитието, една вентрикула първоначално е разделена от преграда на лява и дясна половина. В резултат на това двата кръга на кръвообращението са напълно разделени: бедна на кислород кръв навлиза от дясното предсърдие в дясната камера и оттам отива в белите дробове, наситени с кислород - от лявото предсърдие само до лявата камера и отива от там до всички други органи.
Образуването на четирикамерно сърце беше необходима предпоставка за развитието на топлокръвие при бозайници и птици. Тъканите на топлокръвните животни консумират много кислород, така че те се нуждаят от „чиста“ артериална кръв, която е максимално наситена с кислород. А хладнокръвните гръбначни с трикамерно сърце могат да се задоволят със смесена артериално-венозна кръв. Трикамерното сърце е характерно за земноводните и повечето влечуги, въпреки че при последните има частично разделяне на вентрикула на две части (развива се непълна интравентрикуларна преграда). Истинското четирикамерно сърце се е развило независимо в три еволюционни линии: крокодили, птици и бозайници. Това е отличен пример за паралелна еволюция.
Биолози от САЩ, Канада и Япония успяха да разгадаят частично молекулярно-генетичната основа на това най-важно еволюционно събитие ( Koshiba-Takeuchi et al., 2009 ). Промените в работата на гена изиграха ключова роля в него Tbx5 . Този ген, който кодира регулаторен протеин, се изразява по различен начин в развиващото се сърце на земноводните (жаба с нокти) Ксенопус ) и топлокръвни (пиле и мишки). При първата тя се изразява равномерно през бъдещата камера; при втората изразът й е максимален в лявата част на зачатъка (в бъдещата лява камера) и минимален в дясната. А какво да кажем за влечугите?
Оказа се, че при влечугите - гущери и костенурки - в ранните ембрионални стадии генът Tbx5 изразени по същия начин, както при жаба, т.е. равномерно през цялата бъдеща камера. При гущер всичко остава така до края на развитието. Подобно на жабата, гущерът не образува нищо като преграда (дори частична) между вентрикулите.
Що се отнася до костенурката, тя развива градиент на изразяване в по-късните етапи - същият като при пилето, само по-слабо изразен. С други думи, в дясната страна на вентрикула генната активност постепенно намалява, докато в лявата остава висока. По този начин, по естеството на изразяване Tbx5 костенурката заема междинно положение между гущера и пилето. Същото може да се каже и за структурата на сърцето. При костенурката между вентрикулите се образува непълна преграда, но на по-късен етап, отколкото при пилето. Сърцето на костенурката заема междинно положение между типичните трикамерни (като при земноводни и гущери) и четирикамерни, като при крокодили и топлокръвни.