A három kamarájú szív egy négykamrás • alexander átalakulásának molekuláris mechanizmusa megfejtésre kerül

Balra - a normál egérembrió négykamrás szívében a fejlődés 12. napján. Jobbra a genetikailag módosított embrió háromkamrás szívének egy kora, amelyben a Tbx5 gén elszakadt. RA - jobb pitvar, la - bal pitvar, RV - jobb kamra, LV - bal kamra, v - nepodrazdelenny kamra három kamrás szív, OT - kiáramlási traktus. Kép a tárgyalt cikkből a Természetben

A megjelenése négy rekeszes szív madarak és emlősök volt az egyik fő evolúciós események, amelyekkel ezek az állatok képesek voltak, hogy egy meleg vérű. A részletes tanulmány a szív fejlődése embriók gyíkok és teknősök és hasonlítsa össze a rendelkezésre álló adatokat, kétéltűek, madarak és emlősök kimutatták, hogy kulcsfontosságú szerepet az átalakulás a három kamra szív quad játszott a szabályozási változásokból TBX5 gént. amely a kamra eredetileg egységes rudimentjében működik. Ha TBX5 espressiruetsya (munka) egyenletesen a rudimentum, három rekeszes szív kapunk, ha csak a bal oldalon - négy rekeszes.

A gerincesek termőföldre gyakorolt ​​hatása összefüggésbe hozható a pulmonalis légzés kialakulásával, ami a keringési rendszer radikális átalakítását igényelte. A halak légcseréi egy körforgásban vannak, a szív pedig kétkamrás (egy átriumból és egy kamrából áll). A földi gerincesekben egy három- vagy négykamrás szív és két körforgás. Az egyik közülük (a kicsi) a vért a vérben keresztül tüdőbe helyezi, ahol oxigénnel telített; akkor a vér visszatér a szívébe, és belép a bal pitvarba. Egy nagy kör irányítja az oxigénnel dúsított (artériás) vért minden más szervre, ahol oxigént ad, és visszatér az erekbe a szívbe, elérve a jobb pitvarat.

Három kamrású szívű állatoknál a mindkét pitvarból származó vér egy kamrába esik, amelyből a tüdőbe és minden más szervhez jut. Ugyanakkor az artériás vér a vénába keveredik bizonyos mértékig. A állatok négykamrás szív az embrionális fejlődés során eredetileg egyetlen kamra fala van osztva bal és jobb félre. Ennek eredményeként a két forgalomban teljesen elkülönülnek: vénás vért kap csak a jobb kamra, és megy onnan a tüdőbe, artériás - csak a bal kamra, és kialszik az összes többi szerv.

A gerinc szívének fejlődése. Hal: 1 - vénás sinus, 2 - átrium 3 - kamra, 4 - az izzót az aorta. B. Kétéltű: 1 - jobb pitvar, 2 - bal pitvar, 3 - egy kamra, 4 - infundibulumot 5 - bal arteria pulmonalis bőr-6 - jobb oldali aortaív, 7 - nyaki artériába. B. hüllő 1 - jobb pitvar, 2 - bal pitvar, 3 - egy kamra, 4 - intraventrikuláris septum, 5 - jobb arteria pulmonalis, 6 - jobb oldali aortaív, 7 - bal aortaív, 8 - bal artériás csatorna 9 - Tüdő vénák, 10 üreges erek. G. Emlős: 1 - jobb pitvar, 2 - bal pitvar, 3 - jobb kamra, 4 - bal kamra, 5 - bal arteria pulmonalis, 6 - bal aortaív, 7 - tüdővéna, 8 - a vena cava. Forrás: biology.bsmu.by

Kialakulása az négykamrás szív, valamint a teljes különválasztás forgalomban előfeltétele volt a fejlesztés a meleg vérű emlősök és madarak. szövet melegvérű állatok fogyasztanak sok oxigént, így szükség van egy „tiszta” az artériás vér, a legtöbb oxigéndús, hanem kevert vénás-artériás, akinek hidegvérű gerincesek elégedettek három rekeszes szív (lásd. Törzsfejlődés a gerinchúrosakról keringési rendszer).

A háromkamrás szív a kétéltűek és a legtöbb hüllő számára jellemző, bár az utóbbiban a kamrának két részre van osztva (nem teljes intraventricularis septum alakul ki). A jelenlegi négykamrás szív önállóan fejlődött három evolúciós vonalban: krokodilokban, madarakban és emlősökben. Ez a konvergens (vagy párhuzamos) evolúció egyik fényes példája. (Lásd Aromorfózisok és párhuzamos evolúció, párhuzamosságok és homológ változékonyság).

A szív rokonságának és fejlődésének rendszere a szárazföldi gerincesekben A kék a Tbx5 gén expressziójának területeit mutatja be. Balról jobbra. béka, gyík, teknősbéka, krokodil, csirke, egér, férfi. Ábra. a Természet cikkéből

Ismeretes, hogy a Tbx5 gén által kódolt fehérje. szabályozó - szabályozza sok más gén aktivitását. A kapott adatok alapján természetes volt feltételezni, hogy a kamrák kialakulása és az intervenciós szeptum beiktatása a Tbx5 gén irányítása alatt áll. Már kimutatták, hogy az egérembriók Tbx5 aktivitásának csökkenése a kamrák kifejlődésének hibáit eredményezi. Ez azonban nem volt elegendő ahhoz, hogy megvizsgálja a Tbx5 "irányító" szerepét egy négykamrás szív kialakulásában.

Kiderült, hogy ha kikapcsolja a gént az egész bajt a kamrák, a rudimentum még csak meg sem kell osztani két részre: fejlődik egyetlen kamra nyomai nélkül mezhzheludochnoy partíciókat. A jellegzetes morfológiai jellemzők, amelyekkel a jobb kamrát meg lehet különböztetni a balktól, függetlenül a szeptum jelenlététől, szintén nem alakul ki. Más szavakkal, egér embriókat kapsz egy háromkamrás szívvel! Az embriók elpusztulnak az embrionális fejlődés 12. napján.

A következő kísérlet az volt, hogy a Tbx5 gént csak a kamrák rúdjának jobb oldalán szakították le. Így a szabályozó fehérje koncentráció gradiensét, amelyet ez a gén kódolt, élesen eltolódott balra. Elvileg elmondható, hogy ilyen helyzetben az intervenciós szeptum balra fog indulni, mint amilyennek lennie kellene. De ez nem történt meg: a septum egyáltalán nem kezdett kialakulni, de az előbbi a morfológiai jellemzőkkel összhangban a bal és a jobb oldali részekre oszlott. Ez azt jelenti, hogy a Tbx5 expressziós gradiense nem az egyetlen olyan tényező, amely szabályozza a négykamrás szív kialakulását.

Az eredmények azt mutatják, hogy a változások a szabályozó gén TBX5 tényleg fontos szerepet játszanak az evolúció a négy rekeszes szív, és ezek a változások mentek végbe párhuzamosan és egymástól függetlenül az emlősök és archosaurusok (krokodilok és a madarak). Így a tanulmány ismételten megerősítette, hogy az egyéni fejlődés gének - szabályozói tevékenységének változásai - kulcsfontosságú szerepet játszanak az állatok fejlődésében.

Persze, ez érdekesebb lenne megépíteni, mint a géntechnológiával módosított gyíkokat és teknősöket, akik TBX5 fejezhető egérben és csirkék, vagyis a bal oldalon a kamra erősen, és a jobb - egy kicsit, és látni, nem fog meg őket a szív több, mint egy négykamrás. De ez technikailag nem kivitelezhető: a géntechnológia hüllők nem haladtak, mint eddig.