Tko ima srce od četiri komore?
Strogo govoreći, četverokomorno srce je samo u ptica i sisavaca, uključujući i ljude. To je zbog podjele cirkulacijskog sustava tih životinja na dva kruga cirkulacije krvi. Veliki krug cirkulacije krvi dovodi krv izravno u organe tijela, dok mali krug služi za zasićenje krvi kisikom u plućima. Krokodili imaju uvjetno četverokomorno srce, jer iako ima razdvajanje srca u dvije komore i dvije atrije, ovo razdvajanje nije potpuno i, ako je potrebno, krokodil može poslati ugljični dioksid bogat krvnom žilom u arterijama - ova sposobnost pomaže krokodilima probavom stimulirajući proizvodnju želučanog soka. Još konvencionalnije, četverokomorna se može smatrati srcem riba, koje osim atrija i ventrikula imaju dvije male komore - venski sinus i aortni konus.
Četverokomorno krokodilsko srce.
Krokodili su jedini gmaz koji ima takvo srce.
Usput, imaju malu rupu u septumu između želuca i krv se vrlo često miješa. Zato krokodili mogu dugo ostati pod vodom.
Također kažu da žabe imaju četverokomorno srce, ali čini se da to nije dokazano (ne znam točno).
Četverokomorno srce ima takva živa bića na Zemlji kao: normalna osoba, krokodil, ptice, sisavci, četverokomorno srce ima: lijevu pretkomoru i komoru, desnu pretkomoru i komoru.
U ribama srca, one su dvodijelne, u vodozemcima iu većini gmazova, tri komore, ali samo ptice i sisavci imaju četverokomorna srca. Jedini reptil koji ima srce s 4 kamere je krokodil. Ali u njemu je nešto slabije, budući da atriji nisu potpuno odvojeni interatrijskim septumom.
Žabe imaju trokrilna srca, ali u njima postoje dvije odvojene podjele, tako da se samo uvjetno može smatrati da ove amfibijske komore imaju samo tri.
Vjeruje se da su se prva četiri-komorna srca pojavila u zoru vremena u dinosaurima, a onda je to obilježje tijekom evolucije prešlo na njihove izravne potomke.
Čovjek, kao sisavac, također ima srce od četiri komore.
Četverokomorno srce je kod ptica i sisavaca, uključujući ljude.
Krokodil reptila (reptila) također ima takvo srce, ali to je uvjetno, budući da atrija ima poruku između njih.
Četiri komore su dvije atrije, odvojene atrijalnim septumom, i dvije komore, također odvojene septumom (interventrikularno).
Atrija komunicira s ventrikulama pomoću otvora na kojima se nalazi ventil na svakoj strani (postoje tri ventila na desnoj strani, dva na lijevoj strani, također se naziva mitralni ventil).
Lijeva polovica sadrži arterijsku krv, desnu - vensku. Nema poruke. Istina, fetus ima rupu u interaturnom septumu, koja normalno raste pri rođenju ili na prvom cilju života. Ako se to ne dogodi, tada se razvija poremećaj srca.
Koliko god čudno zvučalo, osoba ima srce od četiri komore.
Ptice imaju isto srce - na primjer, golub ima takvo srce.
Kao što je već spomenuto, krokodil je postao sretni vlasnici ovog važnog tijela.
U stvari, bez obzira na srce nekoga - glavna stvar koja se tuče i radi.
Četverokomorno srce sastoji se od desnog atrija, desne klijetke, lijeve pretklijetke i lijeve klijetke. Ptice i sisavci (uključujući ljude) imaju takva srca.
Gmazovi imaju trokomorno srce, ali jedan od njihovih predstavnika, krokodil, već ima četverokomorno srce (iako interaterijalni septum još uvijek ne odvaja potpuno atrij).
Općenito, četverokomorno srce, u ptica i sisavaca, uključujući i ljude. Srce s 4 komore uključuje lijevu pretklijetku i klijetku, te desnu pretklijetku i klijetku. Jedini vodozemac s 4-komornim srcem je krokodil.
Prije svega, naravno, mi smo s vama, to jest, ljudi imaju srce od 4 komore. Isto tako u četverokomornom srcu su ptice, sisavci, gmazovi. Struktura srca svih tih pojedinaca vrlo je slična.
Kod ljudi, krokodila, sve su životinje klasa sisavaca i još mnogo toga.
Tko ima srce od četiri komore?
Četverokomorno krokodilsko srce.
Krokodili su jedini gmaz koji ima takvo srce.
Usput, imaju malu rupu u septumu između želuca i krv se vrlo često miješa. Zato krokodili mogu dugo ostati pod vodom.
Također kažu da žabe imaju četverokomorno srce, ali čini se da to nije dokazano (ne znam točno).
Strogo govoreći, četverokomorno srce je samo u ptica i sisavaca, uključujući i ljude. To je zbog podjele cirkulacijskog sustava tih životinja na dva kruga cirkulacije krvi. Veliki krug cirkulacije krvi dovodi krv izravno u organe tijela, dok mali krug služi za zasićenje krvi kisikom u plućima. Krokodili imaju uvjetno četverokomorno srce, jer iako ima razdvajanje srca u dvije komore i dvije atrije, ovo razdvajanje nije potpuno i, ako je potrebno, krokodil može poslati ugljični dioksid bogat krvnom žilom u arterijama - ova sposobnost pomaže krokodilima probavom stimulirajući proizvodnju želučanog soka. Još konvencionalnije, četverokomorna se može smatrati srcem riba, koje osim atrija i ventrikula imaju dvije male komore - venski sinus i aortni konus.
Gene i formiranje četverokomornog srca
Biolozi su otkrili gen, promjene koje su dovele do evolucijskog prijelaza iz trokomornog srca u vodozemce i gmazove u četverokomorne ptice i životinje, što će pomoći otkriti kako su postali toplokrvni. Četveročlano srce ptica, sisavaca i krokodila, podijeljeno u dvije polovice, omogućuje postojanje dva kruga cirkulacije, "služeći" plućima i organizmu u cjelini. Kao rezultat toga, arterijska i venska krv se ne miješaju, kao u trokomornom srcu vodozemaca, a tijelo je puno bolje opskrbljeno kisikom.
Među reptilima postoje različite varijante "dizajna" srca. Konkretno, kornjača u ventrikulu njihovog trokomornog srca ima septum, koji ih, međutim, ne razdvaja u potpunosti. "Srce gmazova bilo je predmetom kontroverzi - ima li jedna komora ili dvije klijetke koje nisu potpuno odvojene", napisala je studija, skupina znanstvenika iz SAD-a, Kanade i Japana pod vodstvom Katsuko Koshiba-Takeuchija sa Sveučilišta u Kaliforniji u San Franciscu.
Proveli su komparativnu studiju kornjača (Trachemys scripta elegans) i iguana - crvenih anola (Anolis carolinensis) u smislu genetskih čimbenika povezanih s razvojem srca u embrionalnim stadijima. Rezultati promatranja pokazali su da se u oba kornjača i iguana, u prvoj fazi, Tbx5 gen manifestira na cijeloj površini buduće komore, ali u kasnijim fazama kornjača taj gen djeluje samo u lijevoj polovici. Kod sisavaca i ptica, ovaj gen je povezan upravo s formiranjem lijeve klijetke.
To znači da u procesu evolucije, Tbx5 gen postupno počinje oblikovati strukturu četverokomornog srca. Da bi potvrdili tu hipotezu, znanstvenici su proveli pokus na miševima koji su isključili gen Tbx5. Kao rezultat toga, razdvajanje između ventrikula kod miševa je nestalo, formirano je trokomorno srce, slično srcu gmazova.
Tko ima jednokomorno, dvodomno, trokomorno, četverokomorno srce?
Vodozemci i gmazovi već imaju dva kruga cirkulacije i njihovo srce je trokomorno (pojavljuje se interatrijalni septum). Jedini moderni reptil koji ima inferiorni (interatrijalni septum ne razdvaja u potpunosti atriju), ali već četverokomorno srce je krokodil. Vjeruje se da se po prvi put četverokamerno srce pojavilo kod dinosaura i primitivnih sisavaca. U budućnosti, direktni potomci dinosaura - ptice i potomci primitivnih sisavaca - moderni sisavci naslijedili su ovu strukturu srca.
Srce svih akordi nužno ima srčanu vrećicu (perikard), ventilski aparat. Srca mekušaca mogu imati i ventile, perikard, koji u gastropodima pokriva stražnje crijevo. Kod insekata i drugih člankonožaca, organi cirkulacijskog sustava u obliku peristaltičkih ekspanzija velikih žila mogu se nazvati srcima. U akordima, srce je nepareni organ. U mekušcima i člankonošcima količina može varirati. Pojam "srce" ne odnosi se na crve itd.
[uredi] Srce sisavaca i ptica
Dešifrira se molekularni mehanizam za transformaciju trokomornog srca u četverokomorno srce.
Pojava četverokomornog srca u ptica i sisavaca bila je najvažniji evolucijski događaj, zahvaljujući kojem su te životinje mogle postati toplokrvne. Detaljna studija razvoja srca u embrijima guštera i kornjača i njezina usporedba s dostupnim podacima o vodozemcima, pticama i sisavcima pokazala je da je ključnu ulogu u transformaciji trokomornog srca u četverokomornu odigrala promjena regulacijskog gena Tbx5, koji funkcionira u inicijalno pojedinačnoj komori. Ako je Tbx5 ravnomjerno izražen (djeluje) kroz klicu, srce je trokomorno, ako je samo na lijevoj strani - četverokutno.
Pojava kralježnjaka na kopnu bila je povezana s razvojem plućnog disanja, što je zahtijevalo radikalno restrukturiranje krvotoka. U ribljem disanju škrge, jedan krug cirkulacije krvi, i srce, odnosno, dvije komore (sastoji se od jednog atrija i jedne klijetke). Kod kopnenih kralježnjaka postoji srce od tri ili četiri komore i dva kruga cirkulacije. Jedan od njih (mali) dovodi krv kroz pluća, gdje je zasićen kisikom; zatim se krv vraća u srce i ulazi u lijevi atrij. Veliki krug usmjerava krv bogatu kisikom (arterijskom) na sve druge organe, gdje odustaje od kisika i vraća se u srce kroz vene u desnu pretklijetku.
Kod životinja s trokomornim srcem, krv iz oba atrija ulazi u jednu komoru, odakle putuje do pluća i svih drugih organa. Istovremeno se arterijska krv miješa u različitoj mjeri s venskom krvlju. Kod životinja s četverokamernim srcem tijekom embrionalnog razvoja, pojedinačna komora se u početku dijeli s septumom u lijevu i desnu polovicu. Kao rezultat toga, dva kruga cirkulacije su potpuno odvojena: venska krv ulazi samo u desnu klijetku i odatle ide u pluća, arterijska krv ide samo u lijevu klijetku i odatle odlazi u sve druge organe.
Formiranje četverokomornog srca i potpuno odvajanje krugova cirkulacije krvi bio je nužan preduvjet za razvoj toplokrvnosti kod sisavaca i ptica. Tkiva toplokrvnih životinja konzumiraju mnogo kisika, pa im je potrebna "čista" arterijska krv, koja je maksimalno zasićena kisikom, a ne miješana arterijsko-venska krv, s kojom su zadovoljni hladnokrvni kralježnjaci s trokomornim srcem.
Za amfibije i većinu gmazova karakteristično je trokomorno srce, premda potonje imaju djelomičnu separaciju komore na dva dijela (razvija se nepotpun intraventrikularni septum). Današnje četverokomorno srce razvilo se samostalno u tri evolucijske linije: u krokodilima, pticama i sisavcima. To se smatra jednim od najistaknutijih primjera konvergentne (ili paralelne) evolucije (vidi: Aromorfoze i paralelna evolucija; Paralelizmi i homološka varijabilnost).
Velika skupina istraživača iz Sjedinjenih Američkih Država, Kanade i Japana, koji su objavili svoje rezultate u najnovijem broju časopisa Nature, odlučili su otkriti molekularno-genetsku osnovu ove važne aromatografije.
Autori su detaljno proučavali razvoj srca u dva embrija reptila - crvenokose kornjače Trachemys scripta i anolis gušteru (Anolis carolinensis). Gmazovi (osim krokodila) su od posebnog interesa za rješavanje problema, budući da je struktura njihovog srca na mnogo načina posredna između tipičnih trodimenzionalnih (kao što su vodozemci) i pravih četverokomornih, poput krokodila, ptica i životinja. U međuvremenu, prema autorima članka, 100 godina nitko nije ozbiljno proučavao embrionalni razvoj srca reptila.
Studije provedene na drugim kralježnjacima još uvijek nisu dale jasan odgovor na pitanje koje su genetske promjene uzrokovale nastanak četverokomornog srca tijekom evolucije. Međutim, primijećeno je da regulatorni gen Tbx5, kodirajući protein, regulator transkripcije (vidi transkripcijske faktore) djeluje drugačije (eksprimirano) u srcu u razvoju kod vodozemaca i toplokrvnih. U prvoj je jednoliko izražena u budućem ventrikulu, pri čemu je njegova ekspresija maksimalna u lijevom dijelu anlagea, odakle se kasnije formira lijeva klijetka, a minimalno na desnoj strani. Također je utvrđeno da smanjenje aktivnosti Tbx5 dovodi do defekata u razvoju septuma između ventrikula. Ove činjenice omogućile su autoru da sugerira da promjene u aktivnosti Tbx5 gena mogu igrati ulogu u evoluciji četverokomornog srca.
Tijekom razvoja srca guštera, mišićni valjak se razvija u ventrikulu, djelomično odvajajući ventrikularni izlaz iz njegove glavne šupljine. Neki su autori ovaj valjak interpretirali kao strukturu homolognu intergastričnoj podjeli kralježnjaka s četverokomornim srcem. Autori razmatranog članka, na temelju proučavanja rasta valjka i njegove fine strukture, odbacuju ovo tumačenje. Obratite pozornost na činjenicu da se isti jastuk nakratko pojavi tijekom razvoja srca pilećeg embrija - zajedno s pravim septumom.
Podaci dobiveni od autora ukazuju da se u gušteru ne pojavljuju strukture homologne sadašnjem interventrikularnom septumu. Naprotiv, kornjača formira nepotpunu pregradu (zajedno s manje razvijenim valjkom mišića). Formiranje ove pregrade u kornjače započinje mnogo kasnije nego u piletini. Ipak, ispada da je srce guštera "primitivnije" od kornjačeve. Srce kornjače je u sredini između tipičnih trokomornih (kao što su vodozemci i gušteri) i četverokutne, kao što su krokodili i toplokrvni. To je u suprotnosti s opće prihvaćenim idejama o evoluciji i klasifikaciji gmazova. Na temelju anatomskih značajki kornjača, tradicionalno se smatra naj primitivnijom (bazalnom) skupinom među suvremenim reptilima. Međutim, usporedna analiza DNK koju su proveli brojni znanstvenici tvrdoglavo su ukazivale na blizinu kornjača na arhosare (skupinu krokodila, dinosaura i ptica) i više osnovni položaj ljuskica (guštera i zmija). Struktura srca potvrđuje ovu novu evolucijsku shemu (vidi sliku).
Autori su proučavali ekspresiju nekoliko regulatornih gena u srcu kornjača i guštera u razvoju, uključujući gen Tbx5. U ptica i sisavaca, već u vrlo ranim stadijima embriogeneze, formira se oštar gradijent ekspresije ovog gena u klijetkom pupoljku (ekspresija se brzo smanjuje s lijeva na desno). Pokazalo se da se u ranim fazama guštera i kornjače gen Tbx5 izražava na isti način kao u žabi, tj. Ravnomjerno kroz buduću komoru. U gušteru takva situacija traje do kraja embriogeneze, au kasnim stadijima kornjače nastaje gradijent izraza - u suštini isti kao kod pilića, ali samo manje izražen. Drugim riječima, u desnom dijelu ventrikula, aktivnost gena postupno se smanjuje, dok u lijevom dijelu ostaje visoka. Prema tome, prema obrascu ekspresije gena Tbx5, kornjača također zauzima međupoložaj između guštera i piletine.
Poznato je da je protein koji kodira gen Tbx5 regulatorni - regulira aktivnost mnogih drugih gena. Na temelju dobivenih podataka bilo je prirodno pretpostaviti da se razvoj komora i jezičca interventrikularnog septuma kontrolira genom Tbx5. Prethodno je pokazano da smanjenje aktivnosti Tbx5 u mišjim embrijima dovodi do defekata u razvoju ventrikula. To, međutim, nije bilo dovoljno za razmatranje “vodeće” uloge Tbx5 u formiranju četverokomornog srca.
Za još uvjerljivije dokaze, autori su koristili nekoliko linija genetski modificiranih miševa, u kojima se, tijekom razvoja embrija, gen Tbx5 mogao isključiti u jednom ili drugom dijelu srčanog zametka na zahtjev eksperimentatora.
Pokazalo se da ako ugasite gen u cijelom ventrikularnom pupolju, klica se ne počinje ni dijeliti na dvije polovice: iz nje se razvija pojedinačna komora bez tragova interventrikularnog septuma. Karakteristične morfološke značajke kojima se desna komora može razlikovati s lijeve strane, bez obzira na prisutnost septuma, također se ne formiraju. Drugim riječima, dobivaju se mišji embriji s trokomornim srcem! Takvi embriji umiru 12. dan embrionalnog razvoja.
Sljedeći je pokus bio da je gen Tbx5 isključen samo na desnoj strani pupoljka ventrikula. Tako je koncentracija gradijenta regulatornog proteina kodiranog ovim genom oštro pomaknuta ulijevo. U načelu je bilo moguće očekivati da će se u takvoj situaciji interventrikularni septum početi formirati više lijevo nego što bi trebao biti. Ali to se nije dogodilo: podjela nije uopće počela nastajati, ali je podjela rudimenta na lijevi i desni dio prema drugim morfološkim obilježjima. To znači da gradijent ekspresije Tbx5 nije jedini faktor koji kontrolira razvoj četverokomornog srca.
U drugom eksperimentu, autori su uspjeli osigurati da je gen Tbx5 ravnomjerno eksprimiran kroz zametke komora mišjeg embrija, otprilike jednako kao u žabi ili gušteru. To je opet dovelo do razvoja mišjih embrija sa srcem od tri komore.
Dobiveni rezultati pokazuju da promjene u radu Tbx5 regulacijskog gena doista mogu igrati važnu ulogu u evoluciji četverokomornog srca, a te su se promjene odvijale paralelno i neovisno u sisavaca i arhaura (krokodila i ptica). Stoga je studija još jednom potvrdila da promjene u aktivnosti gena - regulatora individualnog razvoja igraju ključnu ulogu u evoluciji životinja.
Naravno, bilo bi još zanimljivije dizajnirati takve genetski modificirane guštere ili kornjače, u kojima bi se Tbx5 izražavao kao kod miševa i pilića, tj. Na lijevoj strani komore snažno, a na desnoj strani je slaba, i vidjeti je li to srce više nalikuje četverokomornom. Ali to još uvijek nije tehnički izvedivo: genetski inženjering gmazova do sada nije napredovao.
Tko ima srce od četiri komore
U ribama, srce je dvodomno, sastoji se od jednog atrija i jedne komore. Jedan krug cirkulacije: venska krv iz srca odlazi u škrge, tamo postaje arterijska, odlazi u sve organe tijela, postaje venska i vraća se u srce.
Kod vodozemaca (žaba i netraka) srce je trokomorno i sastoji se od jedne klijetke i dvije atrije. Dva kruga cirkulacije:
- Veliki krug: iz komore miješana krv odlazi u sve organe tijela, postaje venska, vraća se u desnu pretklijetku.
- Mali krug: iz ventrikula miješana krv odlazi u pluća, postaje arterijska, vraća se u lijevu pretklijetku.
- Iz atrija krvi ulazi u ventrikul, miješa se.
Kod gmazova (guštera, zmija, kornjača) krvožilni sustav je isti kao kod vodozemaca, u komori se pojavljuje nepotpun septum, koji djelomično razdvaja krv: pluća dobivaju najviše venske krvi, mozak je najviše arterijski, a svi ostali organi su miješani. Krokodili imaju četverokomorno srce, miješanje krvi se događa u arterijama.
Kod sisavaca i ptica, krvožilni sustav je isti kao kod ljudi.
testovi
26-01. Srce od četiri komore
A) aligator
B) kornjače
C) zmije
D) gušteri
2.26. Kod životinja, koja sustavna skupina ima dvokomorno srce?
A) insekti
B) Flatworms
C) Vodozemci
D) Riba
3.26. Koji znak obilježava cirkulacijski sustav u riba?
A) srce je ispunjeno samo venskom krvlju
B) postoje dva kruga cirkulacije krvi.
C) srce od tri komore
D) transformacija arterijske krvi u vensku pojavljuje se u krvnoj žili kičmi
4.26. Nastanak vodozemaca u procesu evolucije trokomornog srca doveo je do toga da su stanice njihovog tijela počele dobivati krv.
A) venski
B) arterijski
B) mješoviti
D) bogat kisikom
5.26. Pojavio se trodijelno srce u vodozemcima
A) njihov pad na kopno
B) disanje kože
B) povećati veličinu tijela
D) razvoj njihovih ličinki u vodi
26-06. Imaju li predstavnici kojih od gore navedenih klasa kordeta jednu cirkulaciju krvi?
A) ptice
B) riba
C) sisavaca
D) gmazovi
7.26. U procesu evolucije pojavljivanje drugog kruga cirkulacije u životinjama dovelo je do pojave
A) Gill disanje
B) plućno disanje
B) trahealno disanje
D) disanje po tijelu
8.26. Jesu li ispravne procjene cirkulacijskog sustava ribe?
1. Ribe imaju dvodomno srce, sadrži vensku krv.
2. U škrgama riba, venska krv je obogaćena kisikom i pretvorena u arterijsku krv.
A) samo je 1 točno
B) samo 2 je istina
C) obje presude su istinite
D) obje presude su pogrešne
9.26. Jesu li sudovi o cirkulacijskom sustavu vodozemaca točni?
1. Srce vodozemaca sastoji se od dvije komore.
2. Venska krv iz organa i tkiva prikuplja se u vene i ulazi u desnu pretklijetku, a zatim u ventrikul.
A) samo je 1 točno
B) samo 2 je istina
C) obje presude su istinite
D) obje presude su pogrešne
Koje životinje imaju srce od tri komore
Kao rezultat evolucije, poboljšani su svi organi živih bića, uključujući i cirkulacijski sustav. Srce je glavni organ sustava odgovoran za protok krvi kroz krvne žile.
Najjednostavnija stvorenja i organizmi nemaju taj organ. Najprimitivnije srce pojavljuje se u crvičastim crvima, koje je predstavljeno samo jednom ventrikulom. Dvokomorno srce se po prvi put razvija u ribama i lameliranim cijepljenjima.
Pojava trokomornog srca olakšana je pojavom stvorenja na kopnu. Ima mnogo više prednosti u odnosu na prethodne, ali još uvijek nije savršena. Organ se sastoji od ventrikula i dva atrija. Osim toga, životinje s trokomornim srcem imaju 2 kruga cirkulacije krvi.
Tko je vlasnik srca od tri komore?
- vodozemci ili vodozemci (žabe, žabe, žabe, salamanderi);
- gmazovi (zmije, kornjače, gušteri, krokodili).
Trebamo uzeti u obzir i strukturu krokodilskog srca. Pregrada ventrikula je šuplja i tvori, dakle, četverokomorno srce. No, budući da u sredini pregrade postoji rupa, srce krokodila nije puna četiri komore, kao kod ptica, sisavaca i ljudi.
Kako je trokomorno srce postalo četverokomorno
Pojava kralježnjaka na kopnu bila je povezana s razvojem plućnog disanja, što je zahtijevalo radikalno restrukturiranje krvotoka. U ribljem disanju škrge, jedan krug cirkulacije krvi, i srce, odnosno, dvije komore (sastoji se od jednog atrija i jedne klijetke). Kod kopnenih kralježnjaka postoji srce od tri ili četiri komore i dva kruga cirkulacije. Jedan od njih (mali) dovodi krv kroz pluća, gdje je zasićen kisikom. Zatim se krv vraća u srce i ulazi u lijevi atrij. Veliki krug usmjerava krv bogatu kisikom (arterijskom) na sve druge organe, gdje odustaje od kisika i vraća se u srce kroz vene u desnu pretklijetku.
Kod životinja s trokomornim srcem, krv iz oba atrija ulazi u jednu komoru, odakle putuje do pluća i svih drugih organa. Istodobno se arterijska krv miješa s venskom krvlju. Kod životinja s četverokamernim srcem, tijekom razvoja, pojedinačna komora se u početku dijeli s septumom na lijevu i desnu polovicu. Kao rezultat toga, dva kruga cirkulacije krvi su potpuno odvojena: krv siromašna kisikom ulazi iz desnog pretka u desnu klijetku i odatle ide u pluća, zasićena kisikom iz lijeve pretklijetke samo u lijevu klijetku i odatle prelazi u sve druge organe.
Formiranje četverokomornog srca bilo je nužan preduvjet za razvoj toplokrvnosti kod sisavaca i ptica. Toplokrvna tkiva troše mnogo kisika pa im je potrebna "čista" arterijska krv, najzasićenija kisikom. Miješana arterijsko-venska krv može zadovoljiti hladnokrvne kralježnjake s trokomornim srcem. Srce s tri komore karakteristično je za vodozemce i većinu gmazova, iako potonje imaju djelomičnu razdvojenost komore na dva dijela (razvija se nepotpun intra-ventrikularni septum). Današnje četverokomorno srce razvilo se samostalno u tri evolucijske linije: u krokodilima, pticama i sisavcima. Ovo je jasan primjer paralelne evolucije.
Biolozi iz SAD-a, Kanade i Japana uspjeli su djelomično dešifrirati molekularno-genetsku osnovu ovog velikog evolucijskog događaja (Koshiba-Takeuchi et al., 2009). Ključnu ulogu u tome odigrale su promjene u genu Tbx5. Ovaj gen, koji kodira regulatorni protein, izražava se različito u srcu u razvoju kod vodozemaca (žaba poput Xenopusa) i toplokrvnih (piletina i miša) srca. U prvoj je jednoliko izražena u budućem ventrikulu, u potonjem je njegova ekspresija maksimalna u lijevom dijelu anlage (u budućoj lijevoj klijetki) i minimalna na desno. A što je s reptilima?
Utvrđeno je da se u gmizavaca - guštera i kornjača - u ranim embrionalnim stadijima, gen Tbx5 izražava na isti način kao u žabi, odnosno ravnomjerno kroz buduću komoru. U gušteru sve ostaje do kraja razvoja. Poput žabe, gušter ne tvori ništa slično septumu (barem djelomičnom) između komora.
Što se tiče kornjače, tada se u kasnim stadijima formira gradijent izraza - isti kao kod pilića, samo manje izražen. Drugim riječima, u desnom dijelu ventrikula, aktivnost gena postupno se smanjuje, dok u lijevom dijelu ostaje visoka. Dakle, po prirodi Tbx5 ekspresije, kornjača je posredna između guštera i piletine. Isto se može reći i za strukturu srca. Kornjača formira nepotpunu pregradu između komora, ali u kasnijim fazama nego kod pilića. Srce kornjače je u sredini između tipičnog tromjesečnog (kao kod vodozemaca i guštera) i četverokomornih, kao kod krokodila i toplokrvnih.
Da bi potvrdili vodeću ulogu gena Tbx5 u evoluciji srca, eksperimenti su provedeni s modificiranim miševima. Kod tih miševa, bilo je moguće na zahtjev eksperimentatora isključiti Tbx5 gen u jednom ili drugom dijelu srčanog zametka. Pokazalo se da ako isključite gen u cijelom ventrikularnom pupolju, klica se čak ne počinje dijeliti na dvije polovice: iz nje se razvija pojedinačna komora bez tragova septuma. Uzmite mišje embrije sa srcem od tri komore! Takvi embriji umiru 12. dan embrionalnog razvoja.
U drugom eksperimentu, autori su uspjeli osigurati da se gen Tbx5 ravnomjerno eksprimira kroz zametke komora mišjeg embrija - baš kao u žabi i gušteru. To je opet dovelo do razvoja mišjih embrija sa srcem od tri komore.
Naravno, bilo bi još zanimljivije konstruirati takve genetski modificirane guštere ili kornjače, u kojima bi se Tbx5 izražavao kao kod miševa i pilića, tj., Snažno na lijevoj strani ventrikula, slabo na desnoj strani, i vidjeti ako iz ovog srca više nalikuje četverokomornom. Ali to još nije moguće: genetski inženjering gmazova do sada nije napredovao.
Jasno je da je evolucija stvorila toplokrvnost i sve što osigurava tu transformaciju (srce, cirkulacijski sustav, pokrov, izlučni sustav itd.) Koristilo je jednostavne alate: što je manje postavki bilo, to je bolje. A ako se srce od tri komore može pretvoriti u četverokomornu u jednom koraku, onda nema razloga da ga ne iskoristite.
Umnožavanje gena
MULTIFUNKCIONALNI GENI - OSNOVE EVOLUCIJSKIH INOVACIJA.
Ideja da je umnožavanje gena najvažniji izvor evolucijskih inovacija već je tridesetih godina 20. stoljeća izrazio istaknuti biolog John Haldane (Haldane, 1933). Danas o tome nema sumnje. Ideja je jednostavna. Pojava "ekstra" kopije gena u genomu otvara slobodu za evolucijsko eksperimentiranje. Mutacije koje se javljaju u jednoj od dvije kopije i oslabljuju izvornu funkciju gena neće biti eliminirane selekcijom, jer postoji druga kopija koja ostaje ista funkcionalnost. Izbor eliminira samo one mutacije koje smanjuju tjelesnu kondiciju, a za to je potrebno da se obje kopije gena istodobno pokvare. Stoga će jedna kopija vjerojatno ostati manje-više nepromijenjena, dok će druga kopija početi slobodno akumulirati slučajne mutacije. Najvjerojatnije će ova izmijenjena kopija biti beznadno oštećena ili potpuno izgubljena. Međutim, postoji mogućnost da će neka mutacija dodati novu korisnu osobinu promjenljivoj kopiji. Dovoljno je da se ova nekretnina u početku izrazila do minimalnog stupnja. Odabir će "zgrabiti" prednost koja je nastala i počet će optimizirati gen za novu funkciju.
Takav način razvoja inovacije naziva se neofunkcionalizacija. Jedna od kopija udvostručenog gena ostaje pod djelovanjem selekcije za pročišćavanje, ne mijenja se i zadržava staru funkciju, dok druga kopija dobiva novu. Naravno, u većini slučajeva, nova funkcija bit će povezana s izvornom: bit će to određena varijacija na staroj temi (zapamtite, u prvom poglavlju smo razgovarali o poteškoćama prijelaza s jednog uzlaznog kuta na drugi?).
Često se događa da protein koji je optimiziran odabirom za jednu funkciju može obavljati i druge funkcije koje su sekundarne ili potpuno nepotrebne za tijelo s niskom učinkovitošću, jednostavno kao nuspojava. Na primjer, većina enzima specijaliziranih za rad s jednim supstratom može malo raditi s drugim molekulama sličnim glavnom supstratu. Može se reći o takvim enzimima da su unaprijed prilagođeni stjecanju nove funkcije. Ako se uvjeti mijenjaju na takav način da se ta dodatna funkcija pokaže korisnom, protein se u tome može specijalizirati - pretvoriti svoj hobi u glavni posao (Conant, Wolfe, 2008). Štoviše, to će biti posebno lako učiniti ako se gen proteina nehotice podvrgne duplikaciji. Doista, u ovom slučaju, jedna od kopija gena može zadržati staru specijalizaciju, a druga se može optimizirati za obavljanje nove funkcije. To se zove subfunkcionalizacija ili jednostavno razdvajanje funkcija.
Pa, ako je glavna funkcija proteina i dalje korisna, korisna je i dodatna funkcija ("hobi"), a razdvajanje funkcija se ne događa jer se gen ne duplira? U tom slučaju, izbor će optimizirati protein za obavljanje obje funkcije istovremeno. To je najčešća stvar: mnogi geni zapravo ne izvode jednu, već nekoliko korisnih funkcija u tijelu (radi jednostavnosti govorit ćemo o slučaju kada postoje dvije funkcije). Ovaj gen je u stanju adaptivnog sukoba. Ako se u njemu pojavi mutacija koja poboljšava izvedbu jedne od funkcija, to će biti korisno samo ako druga funkcija ne pati od toga. Kao rezultat toga, gen balansira između dva smjera optimizacije, a njegova struktura predstavlja kompromis između sukobljenih zahtjeva za selekcijom. Jasno je da u takvoj situaciji niti jedna od ove dvije funkcije ne može biti dovedena do savršenstva. Za takve gene dupliciranje može postati “dugo očekivano izbavljenje” iz unutarnjeg sukoba. Ako se multifunkcionalni gen konačno umnoži, rezultirajuće kopije vjerojatno će dijeliti funkcije između sebe i brzo optimizirati u različitim smjerovima. Takav je obrazac izbjegavanja konflikta prilagodbe.
Klasični primjeri pojavljivanja novih gena dupliciranjem
Kristali su proteini oka oka. Topljivost u vodi, prozirnost i stabilnost (dugi rok trajanja) - gotovo su jedini obvezni zahtjevi za odabir bjelančevina u kristalin. Vjerojatno su zbog toga različiti tipovi kristalina u životinjama opetovano oblikovani iz najrazličitijih "improviziranih materijala". Na primjer, delta-kristali ptica i gmazova nastali su umnožavanjem i subfunkcionalizacijom enzima argininosukcinat-lijaze, tau-kristalina iz enolaze, SIII-kristalina iz glutation-S-transferaze, zeta-kristaliničnog iz kinon oksidoreduktaze. Neki kristali čak su zadržali svoju enzimsku aktivnost: takvi proteini mogu djelovati kao kristali u leći, au drugim tkivima kao enzimi ili šaperoni [70]. Dakle, epsilon-kristaliničan u ptica je istodobno enzim laktat-dehidrogenaza (Wistow, Piatigorsky, 1987; True, Carroll, 2002). Duplikacije gena i subfunkcionalizacija ih često oslobađaju od takve kombinacije. Primjerice, kod ljudi, kristalni alfa-B kombinira funkcije kristalnog i šaperona, dok je u zebricama, odgovarajući duplikat gena, s jednom kopijom (alfa-B1) koja se fokusira na optičku funkciju u kristalnoj leći, a druga (alfa B2) na funkciju nadzornika u drugim tkivima (Smith i sur., 2006).
Osobito često se kristali formiraju iz enzima glikolize - biokemijskog procesa tijekom kojeg stanica pohranjuje energiju, razdvajajući glukozu bez upotrebe kisika. Činjenica je da se u embrionalnom razvoju leća oblikuje iz stanica koje nisu sposobne za disanje kisika: te stanice mogu izlučiti energiju samo glikolizom. Dakle, oni su stvarno punjeni glikolitičkim enzimima. Ali prirodna selekcija je veliki oportunist i oportunist, on stvara prilagodbe ne od onoga što je bolje, nego od onoga što je na prvom mjestu.
Pri privlačenju pratitelja za ulogu kristala, logika je otprilike ista - oportunistička. Šapeni su odgovorni za stabilnost strukture drugih proteina i uglađuju učinke faktora stresa, bilo da su to mutacije ili temperaturne fluktuacije. Objektiv se formira u određenom smislu u "stresnim" uvjetima (bez disanja kisika), a njegov sadržaj mora biti vrlo otporan na svaki stres: leća mora zadržati svoju prozirnost i lomna svojstva tijekom čitavog života organizma, u uvjetima visoke svjetlosti, bez ikakve pomoći. izvana, bez krvnih žila, bez živaca. Zbog toga je prisutnost pratilaca u formirajućoj leći prilagodba sasvim logična. Pa, budući da su već tamo, što nije materijal za evoluciju novih kristalina?
Proteinski antifrizi antarktičkih riba. Nototeny ribe su najraznovrsnija i masovna skupina riba u hladnim antarktičkim morima. Uspjeh nototenije povezan je s prisutnošću u njihovoj krvi nevjerojatnih proteina protiv smrzavanja. Ti se proteini pridružuju nastalim kristalima leda i ne dopuštaju im da rastu, što im omogućuje da žive na ekstremno niskim temperaturama (slana morska voda zamrzava na -1,9 ° C, a krv običnih morskih riba na -0,7... −0,1 ° C). Iznenađujuće, antifriz nototenyh izveden iz proteina, čija funkcija nema nikakve veze sa zaštitom od smrzavanja. Njihov predak bio je tripsin, enzim gušterače koji razgrađuje proteine u probavnom traktu. Svi geni antifriza (ima ih nekoliko) vrlo su međusobno slični i jasno se javljaju uzastopnim dupliciranjem iz jednog genskog predaka, koji se pak formira iz duplikata gena koji kodira tripsinogen (protein iz kojeg se tada proizvodi enzim tripsin). Početak i kraj gena za antifriz ostali su isti kao i kod gena tripsina, au sredini je bio repetitivni (pojačani) devet nukleotidni fragment iz srednjeg dijela gena tripsina koji kodira tri aminokiseline: treonin-alanin-alanin. Taj repetitivni aminokiselinski motiv čini kralježnicu molekule antifriza. Sudeći prema pokazateljima molekularnog sata, dupliciranje izvornog tripsin gena i pojava prvog antifriza dogodili su se prije 5-14 milijuna godina. To se otprilike podudara s vremenom oštrog hlađenja na Antarktiku (10–14 Ma), kao i s početkom brzog adaptivnog zračenja riba nototenium (Chen i sur., 1997).
Jedan predstavnik nototenije, antarktičke zubane Dissostichus mawsoni, otkrio je proteinski međuprodukt između tripsinogena i tipičnog antifriza: u njemu su ostali fragmenti izvornog tripsina, koji su izgubljeni preostalim antifrizom. Ovaj protein je pravi molekularni "prijelazni oblik".
Neki Arktik ribe u tijeku prilagodbe na život u ledenoj vodi također pojavio antifriz proteina, ali drugi. Antifriz bakalar u svojoj strukturi podsjeća na nototenivyh antifriza, ali nema ništa zajedničko s tripsinogenom. Porijeklo antifriza iz bakalara još nije razjašnjeno, samo je jasno da je riječ o neovisnom stjecanju. Druge arktičke ribe imaju svoj jedinstveni antifriz nastao od drugih proteina - lektina i apolipoproteina (True, Carroll, 2002).
Pojava specijalizirane ribonukleaze (enzima koji razgrađuje RNA) kod majmuna koji se hrane lišćem. U Kolobinima - majmunima starog svijeta koji se hrane tvrdom probavljivom biljnom hranom - razvio se poseban dio želuca, gdje simbiotske bakterije probavljaju nejestivu životinjsku pulpu [71]. Sam majmun se zapravo hrani tim bakterijama, au njima, kao iu svakoj bakterijskoj populaciji koja brzo raste, postoji mnogo RNA.
Za probavu bakterijske RNA, kolobinima je potreban enzim - RNaza, sposoban za rad u kiselom okolišu. Preci kolobina nisu imali takav enzim. Ali oni su, kao i svi majmuni, imali još jednu RNazu (RNase1), koja je radila u alkalnom mediju i sposobna cijepati dvolančanu RNA. To je jedan od mehanizama antivirusne zaštite, koji nije povezan s probavom.
U vezi s prijelazom na prehranu simbiotičkih bakterija, kolobin je razvio novu RNazu, RNase1B. Proizvodi se u gušterači i ulazi u tanko crijevo. U crijevima kolobina, za razliku od drugih majmuna, okolina je kisela, a ne alkalna. Novi enzim savršeno probavlja bakterijsku RNA, ali nije sposoban neutralizirati dvolančanu virusnu RNA.
Rnase1B gen pojavio se kao rezultat duplikacije originalnog RNase1 gena. Nakon umnožavanja, jedna od kopija zadržala je staru funkciju, dok je druga dobila novu. U isto vrijeme, prvi primjerak je bio podvrgnut pročišćavajućem odabiru, a drugi je bio pozitivan, što je dovelo do konsolidacije devet značajnih zamjena. Eksperimenti su pokazali da svaka od ovih devet supstitucija smanjuje učinkovitost obavljanja izvorne funkcije - cijepanje dvolančane RNA. Slijedom toga, dupliciranje je bilo nužno za razvoj nove funkcije: ako Kolobin nije imao “rezervnu” kopiju gena koji je nastavio obavljati staru funkciju, selekcija bi teško mogla popraviti tih devet mutacija (Zhang et al., 2002).
Mliječni proteini žohara Diploptera punctata. Ti živorogeni žohari hraniti svoje mlade potomke s posebnim proteinima koji su nastali umnožavanjem i neofunkcionalizacijom iz lipokalina - izvanstaničnih proteina odgovornih za transport malih hidrofobnih molekula (lipidi, steroidi, retinoidi, itd.) (Williford i sur., 2004). Očigledno, iz istog predaka lipokalina u drugom žoharu, Leucophaea maderae, postojao je afrodizijački protein s kojim mužjaci privlače ženke (Korchi et al., 1999).
Je li u praksi moguće razlikovati neofunkcionalizaciju od izbjegavanja konflikta prilagodbe? U teoriji, to ne bi trebalo biti tako teško. U prvom slučaju, jedna kopija gena je podvrgnuta pročišćavajućem (negativnom) selekciji i nastavlja obavljati izvornu funkciju, a druga kopija je podvrgnuta pozitivnoj selekciji. Razgovarali smo o tome kako odrediti koji tip selekcije djeluje na gen u poglavlju 2. U drugom slučaju, obje kopije podliježu pozitivnoj selekciji, a učinkovitost obavljanja obje funkcije se povećava.
Da bi testirali te teorije u praksi, biolozi su tek nedavno naučili. Na primjer, u 2008. godini, genetika sa Sveučilišta Duke (SAD) primijenila je te kriterije na duplikat gena enzima u ipomoei, roda biljaka iz obitelji konvolua (Des Marais, Rausher, 2008). Enzim se naziva dihidroflavonol-4-reduktaza (DFR). Obnavlja razne flavonoide, pretvarajući ih u crvene, ljubičaste i plave antocijanove pigmente. To je izvorna funkcija ovog enzima, koji obavlja u gotovo svim cvjetnim biljkama. Osim toga, enzim katalizira neke druge kemijske reakcije, a cijeli opseg njegovih mogućnosti još nije utvrđen.
U Ipomoei i nekoliko njenih bliskih srodnika, DFR gen je prisutan u obliku tri kopije koje su blizu jedna drugoj (DFR-A, DFR-B, DFR-C). Druge genske konvolvate imaju samo jednu kopiju. Sve konvoluule s trostrukim DFR genom tvore kladu, tj. Skupinu koja potječe od jednog zajedničkog pretka i uključujući sve njezine potomke. U početnim fazama evolucije ove skupine, gen je podvrgnut dva uzastopna dupliciranja tandema. Prvo su se pojavile dvije kopije, od kojih je jedna postala DFR-B gen, a druga se ponovno duplicirala i pretvorila u DFR-A i DFR-C.
U pogledu omjera sinonimnih i značajnih supstitucija, autori su otkrili da je nakon prve duplikacije gen koji se kasnije podijelio na DFR-A i DFR-C bio pod utjecajem pozitivne selekcije. Brzo je zabilježene značajne supstitucije, tj. Došlo je do adaptivne evolucije. Što se tiče gena DRF-B, čini se da se brzina fiksacije značajnih supstitucija u njoj nakon dupliciranja nije povećala. To se, čini se, dokazuje u prilog neofunkcionalizacije, tj. Sugerira da je gen za DRF-B zadržao izvornu funkciju, a DFR-A i DFR-C su dobili novu. Međutim, još je rano donositi zaključke u ovoj fazi, jer važne prilagodljive promjene mogu biti posljedica vrlo malog broja značajnih zamjena. U načelu, čak i jedna supstitucija amino kiseline može promijeniti svojstva proteina.
Kako bi se točno utvrdilo da li se adaptivna evolucija DFR-B gena dogodila nakon dupliciranja, bilo je potrebno eksperimentalno istražiti svojstva proteina koji je kodiran. Upravo su to i učinili autori. Proučavali su katalitičku aktivnost DFR-A, DFR-B i DFR-C Ipomoea proteina, kao i izvornu verziju DFR proteina drugih osuđenika. Svi su proteini testirani na sposobnost obnavljanja pet različitih supstrata (tvari iz skupine flavonoida).
Pokazalo se da protein Ipomoea DFR-B učinkovito radi sa svih pet supstrata. Izvorni protein DFR ima sve gore rezultate. Konačno, DFR-A i DFR-C uopće ne pokazuju nikakvu katalitičku aktivnost prema ovih pet supstrata.
Stoga se DFR-B protein nakon dupliciranja može bolje nositi sa svojom glavnom funkcijom - restauracijom flavonoida - nego prije dupliciranja. I to unatoč činjenici da je nakon dupliciranja bilo malo smislenih zamjena. Kako se ispostavilo, jedna zamjena na ključnoj poziciji dramatično je povećala učinkovitost enzima. Priča se pokazala prilično detektivskom.
Većina cvjetnih biljaka na položaju 133 u DFR proteinu je aminokiselina asparagin (Asnl33), koja igra važnu ulogu u "postavljanju" supstrata enzimom. DFR proteini s Asn133 učinkovito regeneriraju flavonoide. Međutim, u dalekim precima puzanja (u zajedničkom pretku Passel-boje i encijana) ovaj vrlo važan asparagin zamijenjen je asparaginskom kiselinom (Asp133). To je dovelo do pogoršanja funkcije "flavonoida" enzima. Zašto takva štetna mutacija nije prikazana selekcijom? Očigledno, do tada se DFR protein u ovoj evolucijskoj liniji (tj. Predaka cvjetanja sjemena i encijana) pojavio kao nova dodatna funkcija. Izbor je počeo optimizirati protein u dva smjera odjednom, a zamjena asparagina asparaginskom kiselinom na 133. mjestu rezultat je kompromisa - izravne posljedice adaptivnog sukoba. Što je to dodatna funkcija, nažalost, nije mogla shvatiti. No, promjena se dogodila u području proteina, koji je odgovoran za vezanje supstrata, što znači da se radi o radu s nekim novim supstratima.
Od tada je većina sorti sjemenki cvijeća i encijana morala biti zadovoljna s "kompromisnom" varijantom DFR proteina. No, među precima Ipomoee, DFR gen se udvostručio, postoji jedinstvena prilika da se pobjegne iz adaptivnog sukoba i podijele funkcije između proteina. I preci Ipomoee nisu propustili ovu priliku. Nakon umnožavanja, DFR-B protein se oporavio asparaginom na 133. poziciji. To je dramatično povećalo katalitičku aktivnost prema flavonoidima. Učinkovitost enzima je opet postala visoka, kao kod udaljenih predaka, kod kojih enzim još nije imao dodatnu funkciju. A za to je bila dovoljna samo jedna supstitucija aminokiselina (zbog čega analiza odnosa značajnih i sinonimnih supstitucija nije otkrila tragove pozitivne selekcije u genu DFR-B).
Što se dogodilo s genima DFR-A i DFR-C? Očito je da su potpuno napustili staru funkciju (rad s flavonoidima) i posvetili se implementaciji novog. Ako je zamjena asparagina asparaginskom kiselinom kompromisno rješenje, koje na neki način kombinira obje funkcije u istom proteinu, tada se može pretpostaviti da se u DFR-A i DFR-C aspartinska kiselina zamjenjuje nečim drugim, ali ne i asparaginom. To se dogodilo. U različitim vrstama ipomei u DFR-A proteinu, 133. mjesto zauzimaju različite aminokiseline, dok u DFR-C proteinu uvijek postoji izoleucin, koji lišava protein njegove sposobnosti da radi s flavonoidima.
Iako je u ovoj studiji ostala dosadna "rupa" - nije bilo moguće otkriti koja je nova funkcija proteina DRF-a, ipak rezultati pokazuju da se upravo odlazak iz adaptivnog sukoba, a ne neofunkcionalizacija dogodio. DRF gen postao je bifunkcionalan mnogo prije dupliciranja. Duplikacija je omogućila podjelu funkcija između kopija, uklanjanje konflikta prilagodbe i optimizaciju svakog gena za obavljanje jedne funkcije.
Na kraju članka autori daju važnu napomenu. Ističu da u slučaju odstupanja od adaptivnog sukoba, u usporedbi s neofunkcionalizacijom, postoji veća vjerojatnost očuvanja “ekstra” kopija gena nakon dupliciranja. Uostalom, ako je duplikat gena izvršio dvije funkcije čak i prije dupliciranja, tada se proces razdvajanja funkcija može inicirati mnogim različitim mutacijama u bilo kojoj od dvije kopije. Slučajne mutacije imaju veću vjerojatnost da malo poboljšaju jednu od postojećih funkcija proteina nego da stvore potpuno novu.
Iz tih je pozicija lakše razumjeti rezultate drugih studija, uključujući podatke o dva dupliciranja punog genoma koji su se dogodili u osvit evolucije kralježnjaka.
Enciklopedija medicinskih zabluda
Sprečavanje popularnih zabluda moderne osobe.
Srce
Neki ljudi vjeruju da se veličina srca osobe može odrediti veličinom njegove šake - kažu oni, oni se podudaraju. Zapravo, srce je mnogo veća šaka.
Ako izmjerimo šakama, tada će njegova veličina biti oko dvije i pol šake. Uzima srce oko trećine prsa.
informacije
Za male organizme nema problema s isporukom hranjivih tvari i uklanjanjem metaboličkih produkata iz tijela (dovoljna je brzina difuzije). Međutim, kako se veličina povećava, postoji potreba da se osiguraju sve veće potrebe tijela u procesima dobivanja energije i hrane i uklanjanja potrošene energije. Kao rezultat toga, primitivni organizmi već imaju takozvana "srca" koja pružaju potrebne funkcije. Nadalje, kao i kod svih homolognih (sličnih) organa, postoji smanjenje broja odjeljaka na dva (kod ljudi, na primjer, dva za svaku cirkulaciju).
Paleontološki nalazi nam omogućuju da kažemo da primitivni kordeti već imaju neku vrstu srca. Međutim, cijelo tijelo je zabilježeno u ribama. Postoji srce s dvije komore, pojavljuje se ventilska naprava i vrećica srca.
Vodozemci i gmazovi već imaju dva kruga cirkulacije i njihovo srce je trokomorno (pojavljuje se interatrijalni septum). Jedini moderni reptil koji ima inferiorni (interatrijalni septum ne razdvaja u potpunosti atriju), ali već četverokomorno srce je krokodil. Vjeruje se da se po prvi put četverokamerno srce pojavilo kod dinosaura i primitivnih sisavaca. Nakon toga, direktni potomci dinosaura naslijedili su ovu strukturu srca - ptice i potomke primitivnih sisavaca - to su moderni sisavci.
Srce svih akordi nužno ima srčanu vrećicu (perikard), ventilski aparat. Srca mekušaca mogu imati i ventile, perikard, koji u gastropodima pokriva stražnje crijevo. Kod insekata i drugih člankonožaca, organi cirkulacijskog sustava u obliku peristaltičkih ekspanzija velikih žila mogu se nazvati srcima. U akordima, srce je nepareni organ. U mekušcima i člankonošcima količina može varirati. Pojam "srce" ne odnosi se na crve itd.
Biolozi su shvatili kako se srčani defekti stvaraju u ljudima
Biolozi su uspjeli pronaći ključnu bjelančevinu koja srce embrija pretvara iz trokomornog u četverokomorni. Prema znanstvenicima, njihovo otkriće pomoći će ljudima da spriječe razvoj mnogih abnormalnosti srca.
Zašto muškarcu treba srce od četiri komore
Samo u ptica i sisavaca, uključujući i ljude, srce se sastoji od četiri komore - lijeve i desne pretklijetke, kao i dvije komore. Takva struktura omogućuje odvajanje oksidirane arterije i venske krvi siromašne kisikom. Jedan tok, s venskom krvlju, šalje se u pluća, a drugi - s arterijskim zalihama u cijelo tijelo. Sa energetskog gledišta, takva cirkulacija je što je moguće korisnija. Stoga, prema znanstvenicima, zahvaljujući četverokomornom srcu, životinje su naučile održavati stalnu tjelesnu temperaturu. Za razliku od toplokrvnih u hladnokrvnih, primjerice, vodozemaca, srce je trokomorno. Kod gmazova situacija je složenija. Oni su posebna skupina. Činjenica je da su njihove komore razdvojene pregradom, ali u njoj postoji rupa. Poput četverokomornog srca, ali ne sasvim. Jedan dio nedostaje: filmska pregrada koja pokriva interventrikularni otvor i stvara potpunu izolaciju lijeve i desne klijetke. Takva filmska podjela pojavila se u ptica i sisavaca mnogo kasnije.
Kako se particija formira
Kako se ta podjela pojavila, otkrila je veliku skupinu američkih, kanadskih i japanskih znanstvenika, na čelu s dr. Benoitom G. Bruneauom iz Instituta za kardiovaskularne bolesti Gladstone. Autori su otkrili da se particija počinje formirati ako je broj transkripcijskih faktora proteina Tbx5, koji vežu DNA i potiču transkripciju gena odgovornih za sintezu kardiomiocita, neravnomjerno raspoređen u obje komore. Gdje broj Tbx5 počinje opadati, a particija se formira.
Srce kornjača i guštera
Dr. Bruno i njegovi kolege proučavali su razvoj srca u embrijima kornjače (Trachemus scripa elegans) i gušterice Caroline Anolis (Anolis carolinensis). “Bilo nam je važno vidjeti kako se formira interventrikularni septum u embrijima ove i drugih vrsta. U kornjači, u kojoj se tek počinje formirati četverokombinsko srce, i u gušteru s trodijelnim srcem ”, objašnjavaju znanstvenici.
Pokazalo se da je protein Tbx5 neravnomjerno raspoređen u kornjači. Koncentracija ovog proteina je smanjena, iako vrlo postupno, s lijeve na desnu stranu ventrikula. A kod guštera, sadržaj Tbx5 bio je uglavnom isti kroz cijelu klijetku, tako da nije bilo potrebe za pojavom septuma. "Na temelju toga zaključili smo da je pojava interventrikularnog septuma povezana s različitim koncentracijama Tbx5", kažu znanstvenici.
Miševi s hladnokrvnom kornjačom
Eksperiment je bio uspješan. Preostalo je samo shvatiti je li koncentracija Tbx5 zapravo uzrok, a pojava septuma je posljedica, ili je to tek slučajnost. Dr. Bruno i njegovi kolege modificirali su DNK miševa tako da se razina Tbx5 u njima podudara s razinom Tbx5 u kornjači. Tako su miševi rođeni s trodimenzionalnim srcem kornjače - bez filma koji pokriva interventrikularni otvor. Nažalost, svi miševi su umrli gotovo odmah nakon rođenja. No, zahvaljujući tom iskustvu, znanstvenici su mogli shvatiti da distribucija razine transkripcijskog faktora doista dovodi do formiranja septuma koji pokriva ventrikularni otvor.
Abnormalnosti srca mogu se liječiti Tbx5
„Ono što smo mogli otkriti važan je korak u razumijevanju evolucije srca. Razumijevanje kako je nastao interventrikularni septum omogućit će nam da idemo još dalje. I kako bi saznali kako se prirođeni defekti pojavljuju kod ljudi, zašto se interventrikularni septum ne stvara u nekim embrijima i kako se može utjecati na taj proces “, kažu autori.
Više detalja o radu znanstvenika naći ćete u najnovijem broju časopisa Nature.