Stânga - inima cu patru camere a unui embrion normal de șoarece pe a 12-a zi de dezvoltare. În partea dreaptă este inima tripartită a unui embrion modificat genetic de aceeași vârstă, în care gena Tbx5 a fost deconectată. ra - atriul drept, la - stânga atrium, rv - dreapta ventricul, LV - ventriculul stâng, v - ventriculul nepodrazdelenny cu trei camere de inima, OT - ejecție. Imagine din articolul discutat în Nature
Aspectul inimii patru chambered de păsări și mamifere a fost un majore evenimente evolutive prin care aceste animale au fost în stare să fie un sânge cald. Un studiu detaliat de dezvoltare a inimii cu embrioni șopârle și țestoase și se compară cu datele disponibile cu privire la amfibieni, păsări și mamifere au arătat că un rol-cheie în transformarea unei trei camere de inima quad jucat modificări în gena Tbx5 de reglementare. care funcționează în rudimentul inițial unificat al ventriculului. Dacă Tbx5 espressiruetsya (de lucru) în mod uniform în întreaga rudiment, inima trei camere este obținută numai în cazul în partea stângă - patru chambered.
Producția de vertebrate pe teren a fost asociată cu dezvoltarea respirației pulmonare, ceea ce a necesitat o restructurare radicală a sistemului circulator. Într-un branhii de respirație de circulație de pește și inima, respectiv, bicameral (compus dintr-un atrium și un ventricul). La vertebratele terestre, o inimă cu trei sau patru camere și două cercuri de circulație. Una dintre ele (cea mică) conduce sânge prin plămâni, unde este saturat cu oxigen; apoi sângele revine la inimă și intră în atriul stâng. cerc mare de sânge oxigenat dirijează (arterială) la toate celelalte organe, în cazul în care oferă și oxigen prin vene înapoi la inima, intra in atriul drept.
La animalele cu inima cu trei camere, sângele din ambele atriuri cade într-un ventricul unic, de unde se duce apoi la plămâni și la toate celelalte organe. În același timp, sângele arterial este amestecat cu vena într-o oarecare măsură. La animalele cu inima cu patru camere, în cursul dezvoltării embrionare, inițial ventriculul unic este subdivizat printr-un sept în jumătatea stângă și cea dreaptă. Ca urmare, două circulația pulmonară sunt complet separate: sânge venos devine doar în ventriculul drept, și merge de acolo la plamani, arteriala - numai ventriculului stâng, și se stinge la toate celelalte organe.
Evoluția inimii vertebrale. Pește: 1 - sinus venos, 2 - atriu 3 - ventricul, 4 - becul aortei. B. Amfibienilor: 1 - atriu drept, 2 - atriu stâng, 3 - un ventricul, 4 - infundibulum, 5 - stanga artera pulmonară piele-6 - arc aortic drept, 7 - artera carotida. B. târâtoare 1 - atriu drept, 2 - atriu stâng, 3 - un ventricul, 4 - septul interventricular, 5 - artera pulmonară dreaptă, 6 - arc aortic drept, 7 - arcul aortic stang, 8 - canal arterial stâng 9 - pulmonare venele, 10 - vene goale. G. Mamifer: 1 - atriu drept, 2 - stânga atriului, 3 - ventriculul drept, 4 - ventriculul stâng, 5 - stanga arterei pulmonare, 6 - arcul aortic stang, 7 - venele pulmonare, 8 - venei cave. Sursa: biology.bsmu.by
Formarea inimii patru compartimente și o separare completă a circulației a fost o condiție pentru dezvoltarea mamiferelor cu sânge cald și păsări. țesut de animale cu sânge cald consuma o mulțime de oxigen, asa ca au nevoie de un sânge „curat“ arteriala, cel mai oxigenat, mai degrabă decât mixte venos-arterial, a cărui sânge rece vertebrate sunt de conținut cu trei camere de inima (a se vedea. Filogenia sistemului circulator chordates).
Trei chambered inimă este caracteristic amfibieni și majoritatea reptile, deși acesta din urmă este planificată separarea parțială a ventriculului în două părți (timp parțial în curs de dezvoltare septul interventricular). Prezenta inimă cu patru camere a evoluat independent în trei linii evolutive: în crocodili, păsări și mamifere. Acest lucru este considerat unul dintre cele mai bune exemple de convergente (sau paralelă) evoluție (vezi Aromorphoses și evoluție paralelă ;. paralelisme omologie și variabilitate).
Schema de rudenie și evoluție a inimii în vertebratele terestre. Albastru arată zonele de exprimare ale genei Tbx5. De la stânga la dreapta. broască, șopârlă, broască țestoasă, crocodil, pui, șoarece, om. Fig. de la articolul din Natura
Se știe că proteina codificată de gena Tbx5. este reglementare - reglementează activitatea multor alte gene. Pe baza datelor obținute, era normal să presupunem că dezvoltarea ventriculilor și inserția septului interventricular sunt sub controlul genei Tbx5. S-a demonstrat deja că o scădere a activității Tbx5 la embrionii de șoarece duce la defecte în dezvoltarea ventriculilor. Totuși, acest lucru nu a fost suficient pentru a considera rolul "îndrumător" al Tbx5 în formarea unei inimi cu patru camere care să fie dovedită.
Sa dovedit că, dacă opriți gena de-a lungul mugurele ventriculelor, The rudiment nici măcar nu începe să fie împărțit în două jumătăți: se dezvoltă dintr-un singur ventricul fara urme partiții mezhzheludochnoy. Caracteristicile morfologice caracteristice, prin care se poate distinge ventriculul drept de la stânga, indiferent de prezența septului, nu sunt, de asemenea, formate. Cu alte cuvinte, primiți embrioni de șoarece cu o inimă cu trei camere! Astfel de embrioni perind în a 12-a zi de dezvoltare embrionară.
Următorul experiment a fost că gena Tbx5 a fost deconectată doar în partea dreaptă a rudimentului ventriculilor. Astfel, gradientul de concentrație al proteinei reglatoare codificat de această genă a fost deplasat brusc spre stânga. În principiu, se poate aștepta ca într-o astfel de situație septul interventricular să înceapă să se formeze la stânga decât ar trebui să fie. Dar acest lucru nu sa întâmplat: septul nu a început să se formeze deloc, dar a existat o împărțire a rudimentului în părțile stângi și drepte, conform altor trăsături morfologice. Aceasta înseamnă că gradientul de exprimare al Tbx5 nu este singurul factor care controlează dezvoltarea inimii cu patru camere.
Rezultatele arată că schimbările în gena Tbx5 de reglementare ar putea juca într-adevăr un rol important în evoluția inimii patru compartimente, iar aceste schimbări au avut loc în paralel și în mod independent, la mamifere și archosaurs (crocodili și păsări). Astfel, studiul a confirmat încă o dată că schimbările în activitatea genelor-regulatori ai dezvoltării individuale - joacă un rol-cheie în evoluția animalelor.
Desigur, ar fi mai interesant de a construi astfel de șopârle modificate genetic sau broaște țestoase care Tbx5 exprimate in ambele soareci si pui, care este, în partea stângă a ventriculului puternic, iar dreapta - un pic, și a vedea, nu le vei avea pe această inima mai mult ca o camera cu patru camere. Dar acest lucru nu este încă posibil din punct de vedere tehnic: ingineria genetică a reptilelor nu a avansat încă până acum.
Trimiteți-le prietenilor: