Сердце у всех амфибий двухкамерное или нет. Сердце. Строение стенки сердца

Ответить на вопрос, сколько камер в сердце человека, может любой учащийся средней школы, который хотя бы раз заглядывал в учебник биологии или присутствовал на уроке анатомии. Устройство кровеносной системы и особенно кровообращения - это один из факторов эволюции, отличающий высших позвоночных млекопитающих, к которым относятся люди, от других видов живых организмов.

Особенности строения главного органа

Особое строение сердечно-сосудистой системы позволяет ей выдерживать большие нагрузки. Это сложная физическая работа и сильные стрессы, которым подвергается современный человек в течение всей жизни. Знание устройства и функционирования главного органа в человеческом организме помогает современной медицине оказывать своевременную помощь и спасать тысячи жизней.

Человека называют венцом творения. В научном мире признано, что Homo sapiens находится на верхней ступени эволюции. Главным отличием людей и животных является способность мыслить. Но развитый интеллект не единственное отличие. В ходе эволюции все системы органов человека приобрели сложную структуру. Сердечно-сосудистая система не стала исключением.

Сердце в теле человека выполняет роль двигателя. Его работа не останавливается ни на секунду в течение всего жизненного цикла. Остановка сердца означает смерть. Это связано с тем, что сердце поддерживает кровообращение, необходимое для постоянного насыщения всех органов человека кислородом. Как только поступление кислорода прекращается, клетки отмирают, работа жизненно важного органа останавливается.

Камеры человеческого сердца

Сердце представляет собой небольшой полый орган, состоящий из мышечной ткани и по форме напоминающий конус. Оно располагается в области грудной клетки с небольшим отклонением влево. Мышечную ткань, из которой состоит сердце, называют миокардом. Она покрыта густой сетью капилляров и сосудов с внешней стороны и большим количеством нервных окончаний - с внутренней.

Определить примерный размер своего сердца может каждый человек без проведения сложных диагностических исследований. Для этого достаточно сжать кулак. Вес этого жизненно важного органа составляет около 250-300 г. Чтобы понять, насколько напряженной является работа сердца, достаточно знать, что при среднем количестве сокращений, равном 70, орган перекачивает до 5 л крови в минуту. Это возможно благодаря его особому строению.

Сердце человека называют четырехкамерным. Это значит, что в его структуре есть 4 особых полости, поддерживающих кровообращение:

1. Левое предсердие.
2. Левый желудочек.
3. Правое предсердие.
4. Правый желудочек.

Каждая из камер сердца выполняет особую функцию, поэтому отклонения в работе хотя бы одной из них могут иметь серьезные последствия для здоровья.

Особенности работы сердечных отделов

Левый и правый отделы органа разделены сердечной перегородкой. А внутри каждого отдела существуют особые клапаны, посредством которых предсердие сообщается с желудочком. Наполнение кровью каждой камеры сердца проходит по очереди, что позволяет поддерживать большой круг кровообращения.

Функцию насосов в сердце человека выполняют желудочки. Они находятся в нижней части сердца и имеют более толстые мышечные стенки, позволяющие при сокращении перекачивать нужный объем крови. Сокращения этих камер и называют сердцебиением. Предсердия расположены в верхней части органа. Они имеют более тонкие стенки, которые позволяют этим сердечным камерам растягиваться и вмещать кровь, поступающую из вен.

В правый отдел сердца поступает отработанная кровь из органов. Она бедна кислородом. Поступление крови в данном случае обеспечивают 2 крупных сосуда, соединенных с правым предсердием: верхняя полая вена и нижняя полая вена. Каждый из сосудов отвечает за прохождение крови из верхней и нижней частей тела. Из правого предсердия бедная кислородом кровь проходит в правый желудочек. Сокращаясь, он направляет ее в крупную легочную артерию, а из нее - в легкие.

Проходя по венам легких, кровь насыщается необходимым кислородом и вновь поступает в сердце через левое предсердие, а из него - в левый желудочек, который является самой мощной частью сердца, так как выполняет основную работу по выталкиванию крови в большой круг кровообращения. Сокращаясь, левый желудочек направляет обогащенную кислородом кровь в самую крупную артерию человека - аорту. Она имеет диаметр до 2,5 см у основания, а внизу разветвляется на сеть более мелких кровеносных сосудов, которые питают не только все системы органов человека, но и само сердце.

Последовательность включения

Все камеры человеческого сердца выполняют свою работу последовательно. Между предсердиями и желудочками существуют специальные клапаны из эластичной коллагеновой ткани. Они не дают крови двигаться в обратном направлении. Время, за которое кровь проходит через все камеры сердца, называют сердечным циклом. За это время каждая из сердечных камер успевает сократиться и расслабиться.

Правое предсердие сокращается первым. Оно выталкивает кровь в правый желудочек. Следом за ним сокращается левое предсердие. После этого оба предсердия расслабляются, наполняясь кровью из вен. А желудочки, в свою очередь, сокращаются, направляя кровь в легкие и в большой круг кровообращения. Сердечный цикл, как правило, составляет 6-7 секунд. Именно столько необходимо сердцу, чтобы перекачать кровь из полых вен в легкие, а затем из легких в аорту.

Сердце - единственный человеческий орган, который способен к самопроизвольным сокращениям, не требующим для этого нервных импульсов, посылаемых мозгом. Дело в том, что в самом сердце возникают электрические сигналы, которые заставляют его биться. Количество сердечных сокращений в норме составляет 60-80 уд./мин у взрослого человека. Проверить эту цифру можно простым измерением сердечного пульса. Любое отклонение частоты сердечных сокращений от нормы может быть связано с различными факторами: от обычной физической нагрузки до серьезных нарушений в работе сердечно-сосудистой системы.

Сложное строение сердца объясняется важностью функции, которую оно выполняет. Поэтому даже самые незначительные, на первый взгляд, симптомы, которые указывают на проблемы с сердцем, не должны остаться незамеченными. Поводом обратиться к врачу могут стать следующие факторы:

1. Сонливость, повышенная утомляемость.
2. Частые обмороки и головная боль.
3. Нестабильное артериальное давление.
4. Одышка (особенно в состоянии покоя).
5. Лишний вес.
6. Храп.
7. Учащенное сердцебиение.
8. Отеки.
9. Боль в области грудной клетки, шеи, лопаток, верхней части живота.

Лучшей профилактикой заболеваний сердца может стать здоровый образ жизни. Прогулки на свежем воздухе, правильное питание, регулярные физические нагрузки, занятия спортом, отсутствие стрессов и своевременная диагностика помогают избежать многих серьезных последствий, связанных с болезнями сердца и системы кровообращения.

Главным органом кровеносной системы является сердечная мышца. Она расположена в грудной клетке по центру и несколько смещена влево. Благодаря сердечным сокращениям, кровь может продвигаться по сосудам. Каждый день сердечная мышца совершает больше 80 000 сокращений.

Сердце находится постоянно в активном состоянии, чередуя фазу покоя и работы.

Сердце представлено мышечной тканью. Сердце включает в себя четыре камеры. Получается, скольки камерное сердце у человека, столько у него и клапанов. Соответственно, клапаны сердца в количестве составляют тоже четыре.

Человеческое сердце состоит из четырех камер: левое предсердие и желудочек, правое предсердие и желудочек. Предсердия выполняют функцию приема крови из впадающих в него вен и отправки ее в желудочек.

Заболевания разных отделов сердца

Нездоровому человеку противопоказаны чрезмерные физические нагрузки.

Общие сведения, расположение и функции

В сердце четыре камеры и столько же клапанов. Камеры представлены atrium d. и ventriculus d., atrium s. и v. s. cordis

Клапаны сердца:

Митральный.
Аортальный.
Трехстворчатый.
Легочный.

Клапаны сердца

Функционирование клапанов сердца

Применение механического клапана

Механический клапан целиком построен из механических деталей. Их изготавливают из металла или углерода. Он полностью может выполнять функции родного клапана четырехкамерного сердца.

Установка импланта клапана

Он может обеспечить длительную полноценную деятельность. В послеоперационный период человек, которому вставили механический клапан, должен регулярно принимать антикоагулянты. Иногда пациенты замечают щелкающие звуки механического клапана. Так слышится звук открытия и закрытия створок.

Заболевания, связанные с ними

Патологии клапанного аппарата сердца связаны со сбоем деятельности одного из клапанов. Чаще всего происходит поражение полулунного и митрального клапанов.

При неполном закрытии клапана, часть крови направляется обратно в сердечную полость. Подобное поражение называется недостаточностью.

Если же, наоборот, клапан плохо открывается, то работа мышцы усиливается, четырехкамерное сердце перенапрягается. Этакое явление именуется стенозом. В обоих случаях развиваются симптомы сердечной недостаточности, которые проявляются одышкой, отеками, болями в сердце и т.д.

Одним из серьезных сердечных патологий является пролапс митрального клапана. При пролапсе провисает одна или две створки клапана в atrium s. в период сократительных движений желудочка.

Пролапс клапана 1 степени

Наследственные патологии.
Интоксикация плода во втором периоде беременности.
Нарушенное кровоснабжение клапанных мышц.
Ревматический фактор.

Диагностируют пролапс клапана холтеровским мониторировании и с помощью УЗИ сердца.

Клиническая картина пролапса характеризуется следующими признаками:

Как такого лечения пролапса нет. Производится ежегодный контроль с помощью УЗИ сердца. Врачи рекомендуют отказаться от крепких напитков, чая, кофе и курения. В профилактических целях пролапса назначаются препараты магния.

В преобладающем количестве случаев пролапс имеет положительный исход. Осложнения могут возникать у людей, страдающих систолическим шумом, деформированными створками или повышением объема полостей левого предсердия и желудочка.

У новорожденных детей патология клапанов врожденная. У взрослого человека заболевания клапанного аппарата имеют приобретенный характер. Возникают они у людей из-за скапливания на створках кальция. Это снижает их эластичность и способность к эффективной работе.

Сердечко новорожденных малышей отличается по строению от сердца взрослого человека. Внутри детского сердца имеется так называемое овальное окошко. Оно нужно для правильного развития внутри утробы матери и кровообращения без участливости малого круга. Окно расположено между предсердиями. Сквозь окно перебрасывается кровь из правого в atrium s., минуя малый круг кровообращения.

В норме, когда новорожденный малыш делает первый вдох, у предсердий изменяется объем, поднимается перегородка, которая в дальнейшем будет закрывать это овальное окошко. Перегородка отделит друг от друга два предсердия.

В патологических случаях перегородка может быть по размеру меньше, чем окошко. Тогда окно остается открытым. Допускается это при небольшом его размере, и врачи утверждают, что отверстие закроется к одному-двум годам. Если этого не происходит, это считается пороком сердца. Такой порок лечится только хирургическим путем.

Важно! Если вы обнаружили какие-либо симптомы, надобно срочно направиться к врачу.

Некоторым пациентам необходимо находиться под постоянным мониторингом, а другим — достаточно плановых осмотров. Самое главное, что нельзя заниматься самолечением. Необходимо стараться избегать стресса и физических нагрузок, не пить холодную воду и вообще не переохлаждаться.

Вконтакте

Тесты

26-01. Четырёхкамерное сердце у
А) аллигатора
Б) черепахи
В) змеи
Г) ящерицы

Ответ

26-02. У животных какой систематической группы сердце двухкамерное?
А) Насекомые
Б) Плоские черви
В) Земноводные
Г) Рыбы

Ответ

26-03. Какой признак характеризует кровеносную систему у рыб?
А) сердце наполняется только венозной кровью
Б) имеется два круга кровообращения
В) сердце трёхкамерное
Г) превращение артериальной крови в венозную происходит в спинном кровеносном сосуде

Ответ

26-04. Формирование у земноводных в процессе эволюции трёхкамерного сердца привело к тому, что клетки их тела стали снабжаться кровью
А) венозной
Б) артериальной
В) смешанной
Г) богатой кислородом

Ответ

26-05. Появление трехкамерного сердца у земноводных способствовало
А) их выходу на сушу
Б) кожному дыханию
В) увеличению размеров их тела
Г) развитию их личинок в воде

Ответ

26-06. У представителей какого из приведённых классов хордовых один круг кровообращения?
А) птицы
Б) рыбы
В) млекопитающие
Г) рептилии

Ответ

26-07. В процессе эволюции появление второго круга кровообращения у животных привело к возникновению
А) жаберного дыхания
Б) лёгочного дыхания
В) трахейного дыхания
Г) дыхания всей поверхностью тела

Ответ

26-08. Верны ли суждения о кровеносной системе рыб?
1. Рыбы имеют двухкамерное сердце, в нём содержится венозная кровь.
2. В жабрах рыб венозная кровь обогащается кислородом и превращается в артериальную.
А) верно только 1
Б) верно только 2
В) верны оба суждения
Г) оба суждения неверны

Наша планета густо заселена животными различных классов, отрядов и видов. Ученые изучают их строение и функциональное значение отдельных органов. О том, какое сердце у земноводных и пресмыкающихся, читайте в статье.

Как сердце из трех камер превратилось в четырехкамерное?

Позвоночные вышли на сушу из-за того, что их легочное дыхание стало интенсивно развиваться. Кровеносная система начала перестраиваться. Рыбы, дышащие жабрами, обладают одним кругом обращения крови, их сердце состоит всего из двух камер. Они не могут жить на суше.

Трех- или четырехкамерное сердце имеют наземные позвоночные. Они отличаются наличием двух кругов кровообращения. Их постоянная среда обитания - суша. Орган с тремя камерами имеют амфибии и рептилии. Хотя у отдельных видов пресмыкающихся имеется неполное его разделение на четыре части. Развитие настоящего четырехкамерного сердца в процессе эволюции происходило параллельно у млекопитающих, птиц и крокодилов.

Пресмыкающиеся и земноводные

У этих двух классов животных имеется по два круга обращения крови и сердце, состоящее из трех камер. Только у одной рептилии есть неполноценное, но обладающее четырьмя Это крокодил. Полноценный сердечный орган впервые появился у примитивных млекопитающих. В будущем сердце с таким строением унаследовали потомки динозавров - птицы. Оно передалось по наследству и современным млекопитающим.

Птицы

Четырехкамерное сердце имеют пернатые. Птицы отличаются полным разобщением кругов кровообращения: большого и малого, как у человека, когда не происходит смешивание крови - артериальной и венозной. Правая и левая половины органа полностью разделены.

его строение представлено двумя предсердиями и таким же количеством желудочков. В желудочек венозная кровь поступает через правое предсердие. От него происходит отхождение легочной артерии, которая делится на левую и правую ветви. В результате кровь венозная оказывается в соответствующем легком. В это время кровь в легких окисляется и поступает в левое предсердие. Такое кровообращение называется его малым кругом.

Большой круг обращения крови берет начало с От него отходит один-единственный сосуд, который называется правой дугой аорты, которая сразу на выходе из сердца отделяет две безымянные артерии: левую и правую. Сама же аорта разворачивается в области расположения правого бронха и идет параллельно позвоночному столбу уже в качестве спинной аорты. Каждая безымянная артерия разделяется на сонную и подключичную. Первая идет в голову, а вторая снова разделяется на грудную и плечевую. От спинной аорты отходят крупные артерии. Непарные предназначены для снабжения кровью желудка и кишечника, а парные - задних конечностей, органов полости таза и мышц стенок брюшины.

Четырехкамерное сердце имеют птицы, оно отличается тем, что у пернатых движение крови осуществляется в основном по сосудам крупных размеров, и только небольшая ее часть поступает в почечные капилляры. Птицы отличаются наличием крупного сердца с частыми сокращениями и поступлением в органы только чистой артериальной крови. Это позволило считать птиц теплокровными животными.

Кровеносная система млекопитающих

У млекопитающих четырехкамерное сердце, как у человека или птиц. Его формирование с полным разделением кругов обращения крови вызвано необходимостью развития такого качества, как теплокровность. Это объясняется так: теплокровные животные испытывают постоянную потребность в кислороде, удовлетворить которую способна лишь чистая кровь артерий с большим количеством кислорода. Обеспечить ею организм способно только четырехкамерное сердце. А смешанная кровь позвоночных, у которых сердце имеет три камеры, не способна дать нужную температуру тела. Поэтому такие животные и называются хладнокровными.

Благодаря наличию полных перегородок кровь не смешивается. По большому кругу обращения течет только артериальная кровь, которой в нужной мере снабжаются все органы млекопитающего, что способствует ускорению обмена веществ. Этот процесс способствует поддержанию температуры на постоянном уровне. Четырехкамерное сердце имеют млекопитающие, птицы и другие классы животных, которым жизненно необходима постоянная и устойчивая температура тела. Теперь окружающая среда не влияет на них.

Ящерицы

На самом деле сердце у этих пресмыкающихся имеет три камеры с двумя предсердиями и одним желудочком. Но принцип его работы дает возможность утверждать, что четырехкамерное сердце имеют ящерицы. Объяснение это явление имеет следующее. Венозная полость заполняется бедной кислородом кровью, источником поступления которой является правое предсердие. Артериальная кровь, обогащенная кислородом, поступает из противоположного предсердия.

Легочная артерия и обе дуги аорты сообщаются. Казалось бы, кровь должна полностью смешаться. Но этого не происходит, так как наличие мышечного лоскута в совокупности с двухфазным сокращением желудочка и дальнейшая работа сердца препятствуют смешиванию крови. Оно имеется, но в очень маленьких количествах. Поэтому по функциональному значению ящериц похоже на четырехкамерное.

Рептилии

Крокодил имеет четырехкамерное сердце, хотя круги обращения крови полностью не разделены перегородкой. У пресмыкающегося орган (сердце), отвечающий за снабжение всего организма питанием через кровь, имеет особое строение. Кроме легочной артерии, отходящей от желудочка с правой стороны, имеется дополнительная, левая. По ней основная масса крови поступает в пищеварительную систему.

Между двумя артериями, правой и левой, сердце крокодила имеет отверстие. Через него кровь из вен имеет возможность попадать в большой круг обращения, и наоборот. Ученые долго считали, что сердце рептилии имеет тип переходного характера на пути следования к развитию полноценного сердца из четырех камер, как у теплокровных млекопитающих. Но это не так.

Черепахи

Система сосудов и сердца у этих пресмыкающихся такая же, как у других рептилий: сердце с тремя камерами, соединенные между собой вены и артерии. Содержание недостаточно окисленной крови увеличивается, когда возрастает внешнее давление. Это может происходить, когда животное ныряет или быстро передвигается. Частота сокращений сердца уменьшается, хотя значительно увеличивается концентрация углекислого газа.

Четырехкамерное сердце имеют черепахи, хотя по физиологическому строению орган имеет всего три камеры. Дело в том, что сердце черепахи отличается неполной перегородкой желудочка, вокруг которой кровь функционирует, имея разное количество кислорода.

Появление четырехкамерного сердца у птиц и млекопитающих было важнейшим эволюционным событием, благодаря которому эти животные смогли стать теплокровными. Детальное изучение развития сердца у эмбрионов ящерицы и черепахи и сравнение его с имеющимися данными по амфибиям, птицам и млекопитающим показало, что ключевую роль в превращении трехкамерного сердца в четырехкамерное сыграли изменения в работе регуляторного гена Tbx5 , который функционирует в изначально едином зачатке желудочка. Если Tbx5 эспрессируется (работает) равномерно по всему зачатку, сердце получается трехкамерным, если только с левой стороны — четырехкамерным.

Выход позвоночных на сушу был связан с развитием легочного дыхания, что потребовало радикальной перестройки кровеносной системы. У дышащих жабрами рыб один круг кровообращения, а сердце, соответственно, двухкамерное (состоит из одного предсердия и одного желудочка). У наземных позвоночных — трех- или четырехкамерное сердце и два круга кровообращения. Один из них (малый) прогоняет кровь через легкие, где она насыщается кислородом; затем кровь возвращается к сердцу и попадает в левое предсердие. Большой круг направляет обогащенную кислородом (артериальную) кровь ко всем прочим органам, где она отдает кислород и по венам возвращается к сердцу, попадая в правое предсердие.

У животных с трехкамерным сердцем кровь из обоих предсердий попадает в единый желудочек, откуда она затем направляется и к легким, и ко всем прочим органам. При этом артериальная кровь в той или иной степени смешивается с венозной. У животных с четырехкамерным сердцем в ходе эмбрионального развития изначально единый желудочек подразделяется перегородкой на левую и правую половины. В результате два круга кровообращения оказываются полностью разделены: венозная кровь попадает только в правый желудочек и идет оттуда к легким, артериальная — только в левый желудочек и идет оттуда ко всем прочим органам.

Формирование четырехкамерного сердца и полное разделение кругов кровообращения было необходимой предпосылкой развития теплокровности у млекопитающих и птиц. Ткани теплокровных животных потребляют очень много кислорода, поэтому им необходима «чистая» артериальная кровь, максимально насыщенная кислородом, а не смешанная артериально-венозная, которой довольствуются холоднокровные позвоночные с трехкамерным сердцем (см.: Филогенез кровеносной системы хордовых).

Трехкамерное сердце характерно для амфибий и большинства рептилий, хотя у последних намечается частичное разделение желудочка на две части (развивается неполная внутрижелудочковая перегородка). Настоящее четырехкамерное сердце развилось независимо в трех эволюционных линиях: у крокодилов, птиц и млекопитающих. Это считается одним из ярких примеров конвергентной (или параллельной) эволюции (см.: Ароморфозы и параллельная эволюция ; Параллелизмы и гомологическая изменчивость).

Большая группа исследователей из США, Канады и Японии, опубликовавшая свои результаты в последнем номере журнала Nature , задалась целью выяснить молекулярно-генетические основы этого важнейшего ароморфоза .

Авторы детально изучили развитие сердца у эмбрионов двух рептилий — красноухой черепахи Trachemys scripta и ящерицы анолиса (Anolis carolinensis ). Рептилии (кроме крокодилов) представляют особый интерес для решения поставленной задачи, поскольку строение их сердца по многим признакам — промежуточное между типичным трехкамерным (таким, как у амфибий) и настоящим четырехкамерным, как у крокодилов, птиц и зверей. Между тем, по утверждению авторов статьи, вот уже 100 лет никто всерьез не изучал эмбриональное развитие сердца рептилий.

Исследования, выполненные на других позвоночных, до сих пор не дали однозначного ответа на вопрос о том, какие генетические изменения обусловили формирование четырехкамерного сердца в ходе эволюции. Было, однако, замечено, что регуляторный ген Tbx5 , кодирующий белок — регулятор транскрипции (см. транскрипционные факторы), по-разному работает (экспрессируется) в развивающемся сердце у амфибий и теплокровных. У первых он равномерно экспрессируется по всему будущему желудочку, у вторых его экспрессия максимальна в левой части зачатка, из которой в дальнейшем формируется левый желудочек, и минимальна справа. Обнаружилось также, что уменьшение активности Tbx5 ведет к дефектам в развитии перегородки между желудочками. Эти факты позволили авторам предположить, что изменения в активности гена Tbx5 могли сыграть какую-то роль в эволюции четырехкамерного сердца.

В ходе развития сердца ящерицы в желудочке развивается мышечный валик, частично отделяющий выходное отверстие желудочка от его основной полости. Этот валик некоторыми авторами трактовался как структура, гомологичная межжелудочной перегородке позвоночных с четырехкамерным сердцем. Авторы обсуждаемой статьи на основе изучения роста валика и его тонкой структуры отвергают эту трактовку. Они обращают внимание на то, что такой же валик ненадолго появляется и в ходе развития сердца куриного эмбриона — наряду с настоящей перегородкой.

Полученные авторами данные свидетельствуют о том, что у ящерицы никаких структур, гомологичных настоящей межжелудочной перегородке, по-видимому, не формируется. У черепахи, напротив, формируется неполная перегородка (наряду с менее развитым мышечным валиком). Формирование этой перегородки у черепахи начинается намного позже, чем у цыпленка. Тем не менее получается, что у ящерицы сердце более «примитивное», чем у черепахи. Сердце черепахи занимает промежуточное положение между типичным трехкамерным (таким как у амфибий и ящериц) и четырехкамерным, таким как у крокодилов и теплокровных. Это противоречит общепринятым представлениям об эволюции и классификации рептилий. На основе анатомических признаков черепах традиционно считали самой примитивной (базальной) группой среди современных рептилий. Однако сравнительный анализ ДНК, проведенный рядом исследователей, раз за разом упрямо указывал на близость черепах к архозаврам (группе, включающей крокодилов, динозавров и птиц) и на более базальное положение чешуйчатых (ящериц и змей). Строение сердца подтверждает эту новую эволюционную схему (см. рисунок).

Авторы изучили экспрессию нескольких регуляторных генов в развивающемся сердце черепахи и ящерицы, в том числе гена Tbx5. У птиц и млекопитающих уже на очень ранних стадиях эмбриогенеза в зачатке желудочков образуется резкий градиент экспрессии этого гена (экспрессия быстро убывает слева направо). Оказалось, что у ящерицы и черепахи на ранних стадиях ген Tbx5 экспрессируется так же, как у лягушки, то есть равномерно по всему будущему желудочку. У ящерицы такая ситуация сохраняется до конца эмбриогенеза, а у черепахи на поздних стадиях формируется градиент экспрессии — по существу, такой же, как у цыпленка, только выраженный слабее. Иными словами, в правой части желудочка активность гена постепенно снижается, а в левой остается высокой. Таким образом, по характеру экспрессии гена Tbx5 черепаха тоже занимает промежуточное положение между ящерицей и курицей.

Известно, что белок, кодируемый геном Tbx5 , является регуляторным — он регулирует активность многих других генов. На основе полученных данных естественно было предположить, что развитие желудочков и закладка межжелудочковой перегородки идут под управлением гена Tbx5 . Ранее уже было показано, что уменьшение активности Tbx5 у мышиных эмбрионов ведет к дефектам в развитии желудочков. Этого, однако, было недостаточно, чтобы считать доказанной «руководящую» роль Tbx5 в формировании четырехкамерного сердца.

Для получения более веских доказательств авторы использовали несколько линий генетически модифицированных мышей, у которых в ходе эмбрионального развития ген Tbx5 можно было отключать в той или иной части сердечного зачатка по желанию экспериментатора.

Оказалось, что если выключить ген во всем зачатке желудочков, то зачаток даже не начинает подразделяться на две половинки: из него развивается единый желудочек без всяких следов межжелудочной перегородки. Характерные морфологические признаки, по которым можно отличить правый желудочек от левого независимо от наличия перегородки, тоже не формируются. Иными словами, получаются мышиные зародыши с трехкамерным сердцем! Такие зародыши погибают на 12-й день эмбрионального развития.

Следующий эксперимент состоял в том, что ген Tbx5 отключили только в правой части зачатка желудочков. Тем самым градиент концентрации регуляторного белка, кодируемого этим геном, был резко смещен влево. В принципе, можно было ожидать, что в такой ситуации межжелудочная перегородка начнет формироваться левее, чем положено. Но этого не произошло: перегородка не начала формироваться вовсе, зато наметилось подразделение зачатка на левую и правую части по другим морфологическим признакам. Это значит, что градиент экспрессии Tbx5 — не единственный фактор, управляющий развитием четырехкамерного сердца.

В другом эксперименте авторам удалось добиться, чтобы ген Tbx5 равномерно экспрессировался во всем зачатке желудочков мышиного эмбриона — примерно так же, как у лягушки или ящерицы. Это опять-таки привело к развитию мышиных эмбрионов с трехкамерным сердцем.

Полученные результаты показывают, что изменения в работе регуляторного гена Tbx5 действительно могли сыграть важную роль в эволюции четырехкамерного сердца, причем эти изменения произошли параллельно и независимо у млекопитающих и архозавров (крокодилов и птиц). Таким образом, исследование еще раз подтвердило, что в эволюции животных ключевую роль играют изменения в активности генов — регуляторов индивидуального развития.

Конечно, было бы еще интереснее сконструировать таких генно-модифицированных ящериц или черепах, у которых Tbx5 экспрессировался бы как у мышей и кур, то есть в левой части желудочка сильно, а в правой — слабо, и посмотреть, не станет ли у них от этого сердце больше похожим на четырехкамерное. Но это пока технически неосуществимо: генная инженерия рептилий еще не продвинулась так далеко.