Przeczytaj
Naczynia łuków skrzelowych
Ryby, jako zwierzęta pobierające tlen rozpuszczony w wodzie, wykształciły wydajny funkcjonalnie układ naczyń krwionośnych docierający do skrzeli. Z serca ryb wychodzi jedno naczynie (pień tętniczy) w kierunku skrzeli, które dzieli się na kilka par tętnic zaopatrujących w krew okolice łuków skrzelowychłuków skrzelowych. Ryby kostnoszkieletoweRyby kostnoszkieletowe mają sześć par łuków skrzelowych oraz taką samą liczbę tętnic skrzelowych. Tętnice te tworzą układ o drabinkowatym planie budowy oplatający skrzela i umożliwiający pobór tlenu z wody, która je opływa.
Drabinkowy układ tętnic odtwarzany był także w trakcie rozwoju kręgowców żyjących na lądzie, a następnie podlegał modyfikacji charakterystycznej dla każdej z gromad (spójrz na poniższą grafikę przedstawiającą ewolucję naczyń łuków skrzelowych u kręgowców). W trakcie ewolucji na przestrzeni milionów lat dochodziło do zmian, których efektem końcowym było powstanie dużego i małego obiegu krwi. Aby proces ten był możliwy, doszło do stopniowego rozdzielenia układu drabinkowatego na część zaopatrującą głowę oraz układ docierający do płuc i reszty ciała. Patrząc na główne elementy tego procesu, dostrzec można, że naczynia pierwszych dwóch par łuków skrzelowych zanikają całkowicie, natomiast naczynia trzeciej pary przekształciły się w tętnice szyjne zaopatrujące w krew mózg. Zmiana ta uległa utrwaleniu przez rozdzielenie pierwotnego połączenia pomiędzy trzecią i czwartą parą tętnic skrzelowych. Tętnice czwartej pary z czasem zaczęły wchodzić w skład aorty, tworząc anatomiczną strukturę określaną jako łuk aorty. Piąta para zanikła całkowicie, a szósta zapoczątkowała powstanie tętnic płucnych.
Ewolucja serca i naczyń krwionośnych kręgowców
Serce kręgowców przeszło długą drogę ewolucyjnych adaptacji, począwszy od tych związanych z funkcjonowaniem w środowisku wodnym, a skończywszy na przystosowaniach do transportu tlenu atmosferycznego.
Podstawowy plan budowy serca ryb oddychających skrzelami stanowią połączone ze sobą pęcherzyki, czyli zatoka żylnazatoka żylna, przedsionek, komora i stożek tętniczystożek tętniczy u ryb chrzęstnoszkieletowych. Pomiędzy wymienionymi strukturami znajdują się zastawki, których funkcją jest zapewnienie jednokierunkowego przepływu krwi i uniemożliwienie jej cofania. Serce ryb określane jest jako żylne, gdyż przepływa przez nie krew odtlenowana. Pierwszym ważnym narządem po opuszczeniu serca są skrzela. Tam krew zostaje utlenowana i następnie jest rozprowadzana po całym organizmie. Pozbawiona tlenu krew wraca przewodami Cuvieraprzewodami Cuviera i żyłą wątrobową do zatoki żylnej. Ten podstawowy plan budowy u ryb ulega różnym modyfikacjom. U bezżuchwowcówbezżuchwowców (minogów, śluzic) w układzie krwionośnym występują kurczące się „serca” dodatkowe, stożek tętniczy jest zredukowany, a jego funkcję przejmuje częściowo opuszka tętnicza.
U ryb najbardziej zaawansowana budowa serca występuje u dwudysznych. W związku z powstaniem u nich płuc wspomagających wymianę gazową wykształciła się żyła płucna, którą krew z płuc uchodzi do prawej części przedsionka serca. W sercu pojawiły się natomiast struktury mające za zadanie oddzielenie krwi zawierającej tlen od krwi pozbawionej tlenu. Taką strukturą jest pełniący funkcję przegrody fałd błony biegnący od przedsionka do wnętrza komory. Również stożek tętniczy dzieli spiralna zastawka, której zadaniem jest utworzenie dwóch strumieni krwi – zawierającego tlen i pozbawionego tlenu.
Tendencję przekształcania się budowy serca w związku z przystosowaniem organizmu do oddychania tlenem atmosferycznym wyraźnie widać u płazów. U zwierząt tych występują trzy sposoby oddychania: za pomocą płuc, przez skórę i – u części płazów – przez skrzela. U płazów oddychających przez skórę (np. u salamandry) natlenowana krew zostaje zebrana przez żyłę główną skórną, a następnie trafia do zatoki żylnej. U płazów oddychających na dwa sposoby, tzn. za pomocą skóry i płuc, istnieją dwie drogi docierania krwi do serca: żyłą główną skórną oraz żyłą płucną. Choć opisane mechanizmy niewątpliwie świadczą o ewolucji układu sercowo‑naczyniowego, krew tętnicza i żylna częściowo miesza się w komorze, która nie zawiera przegrody.
U gadów doszło do dalszego rozdziału dwóch strumieni krwi w obrębie serca. Z wyłączeniem krokodyli, które mają całkowitą przegrodę serca, w budowie anatomicznej serca gadów obserwuje się przegrodę niepełną. Funkcjonalnie natomiast mechanizm ten działa już na tyle sprawnie, że stopień mieszania krwi natlenowanej z odtlenowaną jest minimalny. Stożek tętniczy ulega całkowitej przebudowie na trzy oddzielne naczynia: prawy i lewy łuk aorty oraz tętnicę płucną. Zatoka żylna podlega dalszej redukcji i staje się częścią prawego przedsionka.
U ptaków i ssaków obserwujemy dalsze oddzielenie prawej i lewej części serca przez kompletną przegrodę. Doskonalą się zastawki serca, a zatoka żylna całkowicie wbudowana zostaje w prawy przedsionek. U ptaków łuk aorty przebiega w stronę prawą, natomiast u ssaków w stronę lewą. Proces przekształcenia serca, związany ze zmianą narządów wymiany gazowej ze skrzeli na płuca, zostaje zakończony.
Stożek tętniczy a opuszka tętnicza. Czym różnią się te struktury?
U wszystkich ryb poza kostnoszkieletowymi wspólną cechą serca jest kurczący się stożek tętniczy. Analogiczną funkcję u ryb kostnoszkieletowych pełni natomiast opuszka tętnicza. Przez dłuższy czas uważano, iż struktury te są sobie odpowiadające i stanowią tylko różne anatomiczne formy. Dokładniejsze badania histologiczne ujawniły jednak znaczne różnice w budowie i pochodzeniu obydwu struktur. Stożek tętniczy zbudowany jest z tkanki mięśniowej poprzecznie prążkowanej i podlega aktywnym skurczom tak jak cały narząd. Opuszkę tętniczą tworzy natomiast tkanka mięśniowa gładka. Podobnie jak w tętnicach stanowi ona elastyczny element, który dzięki sprężystości reaguje na falę krwi wychodzącej z serca. Pozostałością opuszki tętniczej u ssaków jest rozszerzony fragment aorty tuż u jej nasady – opuszka aorty.
Słownik
(łac. Agnatha) takson kręgowców pozbawionych szczęk; należą do niego śluzice i minogokształtne
główna żyła odprowadzająca krew z ciała ryb
fragment szkieletu trzewioczaszki kręgowców
część serca, która u płazów oraz ryb (poza kostnoszkieletowymi) odprowadza krew z komory do tętnicy
nadgromada ryb, u których szkielet jest w różnym stopniu skostniały
jama serca krągłoustych, ryb i płazów, zbierająca krew z żył głównych