معلومة

لماذا بعض الثدييات لها مدارات غير مكتملة؟

لماذا بعض الثدييات لها مدارات غير مكتملة؟


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

لقد لاحظت أن الكثير من الثدييات آكلة اللحوم / آكلة اللحوم (معظم ، إن لم يكن كل أعضاء آكلات اللحوم وبعض الحيتان الأسلاف) وكذلك بعض الحيوانات العاشبة (جرابيات) ، لها مدارات غير مكتملة تندمج في المعبد بالقرب من القوس الوجني. أنا أتساءل ما هو الغرض التطوري لهذا ، وكذلك لماذا نفتقدهم.


سيادة غير تامة

تحدث السيادة غير الكاملة عندما لا يخفي الأليل السائد ، أو شكل من أشكال الجين ، تأثيرات الأليل المتنحي تمامًا ، ويظهر المظهر المادي الناتج للكائن مزيجًا من كلا الأليلين. وتسمى أيضًا الهيمنة شبه الهيمنة أو الهيمنة الجزئية. يظهر أحد الأمثلة في الورود. يسود أليل اللون الأحمر على أليل اللون الأبيض ، لكن الورود غير المتجانسة ، التي تحتوي على كلا الأليلين ، تكون زهرية. لاحظ أن هذا يختلف عن السيادة ، وهو عندما يتم التعبير عن كلا الأليلين في نفس الوقت.


أنظمة الدورة الدموية المفردة والمزدوجة

  • ال نظام نقل الحيوانات يتكون من:
    • أ وسط سائل إلى المواصلات المواد (ال دم)
    • أ مضخة إلى دفع السائل حول الجسم
    • أسطح التبادل المتخصصة

    تحتوي معظم أنظمة النقل أيضًا على أنابيب (الأوعية الدموية) إلى تمسك بالدم.

    هذا ال نظام الدورة الدموية، وهو ملف نظام نقل فعال للغاية.

    • أ نظام دوري واحد هو حلقة بسيطة حيث يتدفق الدم: قلب & GT الخياشيم & GT الجسم & GT قلب
    • أ نظام الدورة الدموية المزدوجة هو حلقة مزدوجة حيث يتدفق الدم: قلب & GT رئتين & GT قلب & GT الجسم & GT قلب

    سمكة عند نظام دوري واحد، في حين الثدييات عند نظام الدورة الدموية المزدوجة.

    في الدورة الدموية المزدوجة ، الحلقة التي تذهب إلى رئتين يسمى الدائرة الرئوية، في حين أن الحلقة التي تذهب إلى هيئة يسمى الدائرة الجهازية.

    ال مزدوج نظام الدورة الدموية مفيد ل الحيوانات النشطة منذ ذلك الحين ، بينما في غير مرتبطة نظام الدورة الدموية ضغط الدم يكون محدود بواسطة طبيعة حساسة التابع الشعيرات الدموية الصغيرة في ال الخياشيم، في ال مزدوج نظام الدورة الدموية ضغط الدم يمكن ان يكون عالية في الدائرة النظامية بينما تبقى منخفضة وآمنة في الدائرة الرئوية. هذا يسمح للحيوانات ذات الامتداد مزدوج أن يكون نظام الدورة الدموية اكثر نشاطا، حيث دم يمكن أن تصل إلى أنسجة التنفس بشكل أسرع بسبب ضغط أعلى.

    الأسماك ليست نشطة مثل الحيوانات الأخرى ، لذلك هم غير مرتبطة نظام الدورة الدموية كاف لاحتياجاتهم ، بينما اكثر نشاطا الحيوانات مثل الثدييات تحتاج مزدوج نظام الدورة الدموية.


    محتويات

    دورة تنشيط الكروموسوم X في القوارض تحرير

    الفقرات أدناه تتعلق فقط بالقوارض ولا تعكس الحادي عشر في غالبية الثدييات. يعتبر X-inactivation جزء من دورة تنشيط الكروموسوم X طوال حياة الأنثى. تستخدم البويضة والزيجوت المخصب في البداية النصوص الأمومية ، ويتم إسكات الجينوم الجنيني بأكمله حتى يتم تنشيط الجينوم اللاقحي. بعد ذلك ، تخضع جميع خلايا الفأر لتعطيل مبكر ومطبوع للكروموسوم X المشتق من الأب في أجنة مرحلة الخلايا المكونة من 4-8 خلايا. [3] [4] [5] [6] الأنسجة خارج المضغ (التي تؤدي إلى ظهور المشيمة والأنسجة الأخرى التي تدعم الجنين) تحتفظ بهذا التعطيل المبكر المطبوع ، وبالتالي فإن كروموسوم الأم X هو الوحيد الذي ينشط في هذه الأنسجة.

    في الكيسة الأريمية المبكرة ، يتم عكس هذا التعطيل X الأولي المطبوع في خلايا كتلة الخلية الداخلية (التي تؤدي إلى نشوء الجنين) ، وفي هذه الخلايا تنشط كل من الكروموسومات X مرة أخرى. ثم تقوم كل من هذه الخلايا بشكل مستقل وعشوائي بتعطيل نسخة واحدة من الكروموسوم X. [5] هذا التعطيل لا رجوع فيه خلال حياة الفرد ، باستثناء السلالة الجرثومية. في السلالة الجرثومية للإناث قبل الدخول الانتصافي ، يتم عكس تنشيط X ، بحيث تحتوي جميع البويضات أحادية الصيغة الصبغية بعد الانقسام الاختزالي على كروموسوم X نشط واحد.

    نظرة عامة على التحرير

    ال شي يمثل غير نشط ، Xa الكروموسوم X النشط. X ص يدل على الأب ، و X م للدلالة على كروموسوم الأم X. عندما تكون البيضة (تحمل X م ) ، عن طريق حيوان منوي (يحمل Y أو an X ص ) أشكال زيجوت ثنائية الصيغة الصبغية. من البيضة الملقحة ، وحتى مرحلة البلوغ ، إلى الجيل التالي من البيض ، يخضع كروموسوم X للتغييرات التالية:

    1. Xi P Xi M zygote → خضوعه لتفعيل الجينوم الوقحي ، مما يؤدي إلى:
    2. Xa P.Xa M → يمر مطبوع (أبوي) X- تعطيل، يؤدي إلى:
    3. شي ب Xa M → يمر التنشيط X في مرحلة الكيسة الأريمية المبكرة ، مما يؤدي إلى:
    4. Xa P Xa M → يمر تعطيل X عشوائي في النسب الجنيني (كتلة الخلية الداخلية) في مرحلة الكيسة الأريمية ، مما يؤدي إلى:
    5. شي ب Xa M أو Xa P. Xi M → يمر إعادة تنشيط X في الخلايا الجرثومية البدائية قبل الانقسام الاختزالي ، مما يؤدي إلى:
    6. Xa MXa P. الخلايا الجرثومية ثنائية الصبغة في الاعتقال الانتصافي. نظرًا لأن الانقسام الاختزالي لا يكتمل إلا مع الإباضة ، فإن الخلايا الجرثومية البشرية موجودة في هذه المرحلة من الأسابيع الأولى من التطور حتى سن البلوغ. يؤدي اكتمال الانقسام الاختزالي إلى:
    7. Xa M و Xa P. خلايا جرثومية أحادية الصيغة الصبغية (بيض).

    تمت دراسة دورة التنشيط X على الفئران بشكل أفضل ، ولكن هناك دراسات متعددة على البشر. نظرًا لأن معظم الأدلة تأتي من الفئران ، فإن المخطط أعلاه يمثل الأحداث في الفئران. تم تبسيط اكتمال الانقسام الاختزالي هنا للتوضيح. يمكن دراسة الخطوات من 1 إلى 4 في الأجنة المخصبة في المختبر ، وفي التفريق بين الخلايا الجذعية يحدث تنشيط X في الجنين النامي ، والخطوات اللاحقة (6-7) داخل جسم الأنثى ، وبالتالي يصعب دراستها.

    توقيت تحرير

    يعتمد توقيت كل عملية على الأنواع ، وفي كثير من الحالات يتم مناقشة الوقت المحدد بنشاط. [الجزء الكامل من التوقيت البشري لتعطيل X في هذا الجدول مشكوك فيه للغاية ويجب إزالته حتى يتم إثباته بشكل صحيح من خلال البيانات التجريبية]

    التوقيت التقريبي للأحداث الكبرى في دورة تنشيط الكروموسوم X.
    معالجة الفأر بشر
    1 تنشيط الجينوم اللاقحي مرحلة 2-4 خلايا [7] مرحلة الخلايا من 2 إلى 8 [7]
    2 تطبع (الأب) X- تعطيل مرحلة من 4 إلى 8 خلايا [6] [8] من غير الواضح ما إذا كان يحدث في البشر [9]
    3 التنشيط X مرحلة الكيسة الأريمية المبكرة مرحلة الكيسة الأريمية المبكرة
    4 تعطيل X العشوائي في النسب الجنينية (كتلة الخلية الداخلية) مرحلة الكيسة الأريمية المتأخرة مرحلة الكيسة الأريمية المتأخرة ، بعد الانغراس [9]
    5 تنشيط X في الخلايا الجرثومية البدائية قبل الانقسام الاختزالي من قبل الأسبوع النمائي 4 حتى الأسبوع 14 [10] [11]

    وراثة حالة التعطيل عبر أجيال الخلية تحرير

    إن أحفاد كل خلية عطلت كروموسوم X معين سيعطل أيضًا نفس الكروموسوم. هذه الظاهرة ، التي يمكن ملاحظتها في تلوين قطط السلحفاة عندما تكون الإناث متغايرة الزيجوت بالنسبة للجين المرتبط بـ X ، لا ينبغي الخلط بينها وبين الفسيفساء ، وهو مصطلح يشير على وجه التحديد إلى الاختلافات في النمط الجيني لمجموعات الخلايا المختلفة في نفس التعطيل X الفردي ، وهو تغيير جيني ينتج عنه نمط ظاهري مختلف ، هو ليس تغيير على المستوى الجيني. بالنسبة لخلية أو سلالة فردية ، يكون التعطيل منحرفًا أو "غير عشوائي" ، ويمكن أن يؤدي ذلك إلى ظهور أعراض خفيفة في "حاملات" الإناث للاضطرابات الجينية المرتبطة بالكروموسوم X. [12]

    اختيار تحرير كروموسوم X نشط واحد

    تمتلك الإناث العادية كروموسومين X ، وفي أي خلية يكون كروموسوم واحد نشطًا (يُشار إليه باسم Xa) ويكون الآخر غير نشط (Xi). ومع ذلك ، تظهر الدراسات التي أجريت على الأفراد الذين لديهم نسخ إضافية من كروموسوم X أنه في الخلايا التي تحتوي على أكثر من اثنين من الكروموسومات X لا يزال هناك Xa واحد فقط ، وجميع الكروموسومات X المتبقية معطلة. يشير هذا إلى أن الحالة الافتراضية للكروموسوم X في الإناث هي تعطيل ، ولكن يتم دائمًا تحديد كروموسوم X واحد ليظل نشطًا.

    من المفهوم أن تعطيل X- كروموسوم هو عملية عشوائية ، تحدث في وقت قريب من عملية المعدة في الأديم الخارجي (الخلايا التي ستؤدي إلى تكوين الجنين). كروموسومات الأم والأب X لها احتمالية متساوية في التعطيل. قد يشير هذا إلى أنه من المتوقع أن تعاني النساء من الاضطرابات المرتبطة بالكروموسوم X تقريبًا بنسبة 50٪ مثل الرجال (لأن النساء لديهن اثنان من الكروموسومات X ، بينما لدى الرجال واحد فقط) ، ومع ذلك ، في الواقع ، فإن حدوث هذه الاضطرابات عند الإناث يعد كثيرًا. أقل من ذلك. أحد تفسيرات هذا التفاوت هو أن 12-20٪ [13] من الجينات الموجودة على كروموسوم X المعطل لا تزال معبرة ، وبالتالي تزود النساء بحماية إضافية ضد الجينات المعيبة المشفرة بواسطة الكروموسوم X. بعض [ من الذى؟ ] تشير إلى أن هذا التفاوت يجب أن يكون دليلاً على تعطيل تفضيلي (غير عشوائي). يحدث التعطيل التفضيلي للكروموسوم X الأبوي في كل من الجرابيات وفي سلالات الخلايا التي تشكل الأغشية المحيطة بالجنين ، [14] بينما في الثدييات المشيمية قد يتم تعطيل كروموسوم X المشتق من الأب أو الأم في سلالات خلوية مختلفة. [15]

    تفسر الفترة الزمنية لتعطيل كروموسوم X هذا التباين. يحدث التعطيل في الأديم الخارجي أثناء التثبيط ، مما يؤدي إلى تكوين الجنين. [16] يحدث التعطيل على المستوى الخلوي ، مما يؤدي إلى التعبير الفسيفسائي ، حيث تحتوي بقع الخلايا على كروموسوم X غير نشط للأم ، بينما تحتوي البقع الأخرى على كروموسوم X غير نشط من الأب. على سبيل المثال ، أنثى متغايرة الزيجوت من أجل الناعور (مرض مرتبط بالكروموسوم X) سيكون لديها حوالي نصف خلايا الكبد تعمل بشكل صحيح ، وهو ما يكفي عادة لضمان تجلط الدم الطبيعي. [17] [18] يمكن أن تؤدي الصدفة إلى المزيد من الخلايا المختلة وظيفيًا بشكل ملحوظ ، ومع ذلك ، فإن مثل هذه التطرف الإحصائي غير مرجح. قد تؤدي الاختلافات الجينية في الكروموسوم أيضًا إلى جعل كروموسوم X واحد أكثر عرضة للتثبيط. أيضًا ، إذا كان أحد الكروموسوم X لديه طفرة تعوق نموه أو تجعله غير قابل للحياة ، فإن الخلايا التي عطلت ذلك X بشكل عشوائي ستتمتع بميزة انتقائية على الخلايا التي عطلت بشكل عشوائي الأليل الطبيعي. وهكذا ، على الرغم من أن التعطيل يكون عشوائيًا في البداية ، فإن الخلايا التي تعطل أليلًا طبيعيًا (تاركة الأليل المتحور نشطًا) سيتم في نهاية المطاف نموها واستبدالها بخلايا طبيعية وظيفية حيث يكون لجميعها تقريبًا نفس كروموسوم X نشط. [17]

    من المفترض [ بواسطة من؟ ] أن هناك "عامل حظر" مشفر وراثيًا يرتبط بالكروموسوم X ويمنع تعطيله. يفترض النموذج أن هناك عامل حظر مقيد ، لذلك بمجرد ارتباط جزيء عامل الحجب المتاح بصبغي X واحد ، فإن كروموسوم X المتبقي غير محمي من التعطيل. هذا النموذج مدعوم من خلال وجود Xa واحد في الخلايا التي تحتوي على العديد من الكروموسومات X ووجود اثنين من الكروموسومات X النشطة في خطوط الخلايا مع ضعف العدد الطبيعي من الصبغيات. [19]

    التسلسلات في مركز تعطيل X (XIC) ، الموجود على الكروموسوم X ، يتحكم في إسكات الكروموسوم X. من المتوقع أن يرتبط عامل الحجب الافتراضي بالتسلسلات داخل XIC.

    التعبير عن الاضطرابات المرتبطة بـ X في الإناث متغايرة الزيجوت تحرير

    يظهر تأثير تغاير الزيجوت X الأنثوي في بعض السمات الموضعية ، مثل نمط المعطف الفريد لقطط كاليكو. ومع ذلك ، قد يكون من الصعب فهم التعبير الكامل عن السمات غير الموضعية لدى هؤلاء الإناث ، مثل التعبير عن المرض.

    نظرًا لأن الذكور لديهم نسخة واحدة فقط من الكروموسوم X ، فإن جميع جينات الكروموسومات X المعبر عنها (أو الأليلات ، في حالة الأشكال المتغيرة المتعددة لجين معين في السكان) تقع على تلك النسخة من الكروموسوم. ومع ذلك ، فإن الإناث سوف تعبر بشكل أساسي عن الجينات أو الأليلات الموجودة في نسخة الكروموسومات X التي تظل نشطة. بالنظر إلى حالة جين واحد أو جينات متعددة تسبب اختلافات فردية في نمط ظاهري معين (أي تسبب تباينًا ملحوظًا في السكان لهذا النمط الظاهري) ، في الإناث متماثلة اللواقح ، لا يهم بشكل خاص أي نسخة من الكروموسوم معطلة ، مثل الأليلات على كلا النسختين هي نفسها. ومع ذلك ، في الإناث غير المتجانسة في الجينات السببية ، يمكن أن يكون لتعطيل نسخة واحدة من الكروموسوم على الأخرى تأثير مباشر على قيمتها المظهرية. بسبب هذه الظاهرة ، هناك زيادة ملحوظة في تباين النمط الظاهري في الإناث التي تكون متغايرة الزيجوت في الجين أو الجينات المعنية مقارنة بالإناث المتماثلة اللواقح في هذا الجين أو تلك الجينات. [20] هناك العديد من الطرق المختلفة التي يمكن أن يحدث بها اختلاف النمط الظاهري. في كثير من الحالات ، قد تكون الإناث متغايرة الزيجوت عديمة الأعراض أو تظهر فقط أعراضًا طفيفة لاضطراب معين ، مثل الحثل الكظري المرتبط بالكروموسوم X. [21]

    يتم تعزيز تمايز النمط الظاهري في الإناث متغايرة الزيجوت من خلال وجود انحراف X-inactivation. عادةً ما يتم إسكات كل كروموسوم X في نصف الخلايا ، ولكن هذه العملية تنحرف عند حدوث تعطيل تفضيلي للكروموسوم. يُعتقد أن الانحراف يحدث إما عن طريق الصدفة أو عن طريق خاصية فيزيائية للكروموسوم قد تتسبب في إسكاته كثيرًا أو أقل ، مثل طفرة غير مواتية. [22] [23]

    في المتوسط ​​، يتم تعطيل كل كروموسوم X في نصف الخلايا ، ولكن 5-20٪ من النساء "الطبيعيات ظاهريًا" يظهرن انحرافًا في تعطيل X. [22] في الحالات التي يكون فيها الانحراف موجودًا ، يمكن أن يحدث نطاق واسع من التعبير عن الأعراض ، مما يؤدي إلى اختلاف التعبير من طفيف إلى شديد اعتمادًا على نسبة الانحراف. شوهدت حالة متطرفة من هذا حيث كان لدى التوائم الأنثوية أحادية الزيجوت تباين شديد في التعبير عن مرض مينكس (اضطراب مرتبط بالكروموسوم X) مما أدى إلى وفاة أحد التوأمين بينما ظل الآخر بدون أعراض. [24]

    يُعتقد أن انحراف X-inactivation يمكن أن يكون بسبب مشاكل في الآلية التي تسبب التعطيل ، أو بسبب مشاكل في الكروموسوم نفسه. [22] [23] ومع ذلك ، لا يزال الارتباط بين النمط الظاهري والانحراف محل تساؤل ، ويجب فحصه على أساس كل حالة على حدة. وجدت دراسة تبحث في كل من الإناث المصابات بالأعراض وغير المصحوبات بأعراض اللواتي كن متغايرات الزيجوت بالنسبة للحثل العضلي Duchenne و Becker (DMD) أنه لا يوجد رابط واضح بين تعبير النص و X-Inactivation المنحرف. تشير الدراسة إلى أن كلا الآليتين منظمتان بشكل مستقل ، وهناك عوامل أخرى غير معروفة تلعب دورها. [25]

    تحرير مكون الكروموسومات

    يعد مركز تعطيل X (أو ببساطة XIC) على كروموسوم X ضروريًا وكافيًا لإحداث تعطيل X. تؤدي عمليات نقل الكروموسومات التي تضع XIC على جسيم جسمي إلى تعطيل الصبغي الذاتي ، ولا يتم تعطيل الكروموسومات X التي تفتقر إلى XIC. [26] [27]

    يحتوي XIC على أربعة جينات RNA غير مترجمة ، Xist و Tsix و Jpx و Ftx ، والتي تشارك في تعطيل X. يحتوي XIC أيضًا على مواقع ربط لكل من البروتينات التنظيمية المعروفة وغير المعروفة. [28]

    تحرير Xist و Tsix RNAs

    يشفر جين (Xist) نسخة محددة غير نشطة من الحمض النووي الريبي غير المشفر المسؤول عن التوسط في إسكات محدد للكروموسوم X الذي يتم نسخه منه. [29] كروموسوم X غير النشط مغطى بـ Xist RNA ، [30] بينما Xa ليس كذلك (انظر الشكل إلى اليمين). لا يمكن تعطيل الكروموسومات X التي تفتقر إلى الجين Xist. [31] وضع الجين Xist والتعبير عنه بشكل مصطنع على كروموسوم آخر يؤدي إلى إسكات هذا الكروموسوم. [32] [26]

    قبل التعطيل ، يعبر كل من الكروموسومات X بشكل ضعيف عن RNA Xist من جين Xist. أثناء عملية التعطيل ، يتوقف Xa المستقبلي عن التعبير عن Xist ، بينما يزيد Xi المستقبلي بشكل كبير من إنتاج Xist RNA. في المستقبل Xi ، يقوم Xist RNA بتغليف الكروموسوم بشكل تدريجي ، منتشرًا من XIC [32] لا يتم ترجمة Xist RNA إلى Xa. يحدث إسكات الجينات على طول Xi بعد فترة وجيزة من الطلاء بواسطة Xist RNA.

    مثل Xist ، يقوم جين Tsix بتشفير RNA كبير لا يعتقد أنه يشفر بروتينًا. يتم نسخ الحمض النووي الريبي Tsix كمضاد للمعنى إلى Xist ، مما يعني أن جين Tsix يتداخل مع جين Xist ويتم نسخه على الشريط المقابل من DNA من جين Xist. [27] Tsix هو منظم سلبي لكروموسومات Xist X يفتقر إلى تعبير Tsix (وبالتالي وجود مستويات عالية من النسخ Xist) يتم تعطيله بشكل متكرر أكثر من الكروموسومات العادية.

    مثل Xist ، قبل التعطيل ، يعبر كل من الكروموسومات X بشكل ضعيف عن Tsix RNA من جين Tsix. عند بداية تعطيل X ، يتوقف Xi المستقبلي عن التعبير عن Tsix RNA (ويزيد من تعبير Xist) ، بينما يواصل Xa التعبير عن Tsix لعدة أيام.

    Rep A هو RNA طويل غير مشفر يعمل مع RNA آخر طويل غير مشفر ، Xist ، لتعطيل X. يثبط Rep A وظيفة Tsix ، مضاد المعنى لـ Xist ، بالتزامن مع القضاء على تعبير Xite. إنه يعزز مثيلة منطقة Tsix من خلال جذب PRC2 وبالتالي تعطيل أحد الكروموسومات X. [28]

    تحرير إسكات

    لا يعبر كروموسوم X غير النشط عن غالبية جيناته ، على عكس كروموسوم X النشط. ويرجع ذلك إلى إسكات Xi بواسطة الكروماتين المتغاير القمعي ، والذي يضغط الحمض النووي لـ Xi ويمنع التعبير عن معظم الجينات.

    مقارنة بـ Xa ، يحتوي Xi على مستويات عالية من مثيلة الحمض النووي ، ومستويات منخفضة من أسيتيل هيستون ، ومستويات منخفضة من مثيلة هيستون H3 ليسين -4 ، ومستويات عالية من هيستون H3 ليسين -9 مثيلة وعلامة مثيلة H3 ليسين -27 التي يتم وضعها بواسطة مركب PRC2 المعين بواسطة Xist ، وكلها مرتبطة بإسكات الجينات. [33] ينظم PRC2 ضغط الكروماتين وإعادة تشكيل الكروماتين في العديد من العمليات بما في ذلك استجابة تلف الحمض النووي. [34] بالإضافة إلى ذلك ، يوجد متغير هيستون يسمى macroH2A (H2AFY) حصريًا في النيوكليوسومات على طول Xi. [35] [36]

    جثث البر تحرير

    الحمض النووي المعبأ في الهيتروكروماتين ، مثل Xi ، مكثف أكثر من الحمض النووي المعبأ في euchromatin ، مثل Xa. يشكل X غير النشط جسمًا منفصلاً داخل النواة يسمى جسم Barr. [37] يقع جسم بار عمومًا على محيط النواة ، وهو يتكاثر متأخرًا داخل دورة الخلية ، وبما أنه يحتوي على Xi ، فإنه يحتوي على تعديلات الكروماتين المتغاير و Xist RNA.

    الجينات المعبر عنها في تحرير كروموسوم X غير النشط

    يهرب جزء من الجينات الموجودة على طول الكروموسوم X من التعطيل على Xi. يتم التعبير عن جين Xist بمستويات عالية على Xi ولا يتم التعبير عنه في Xa. [38] العديد من الجينات الأخرى تفلت من التعطيل ، يتم التعبير عن بعضها بالتساوي من Xa و Xi ، بينما يتم التعبير عن البعض الآخر من كلا الكروموسومات ، في الغالب من Xa. [39] [40] [41] ما يصل إلى ربع الجينات الموجودة في الإنسان Xi قادرة على الهروب.[39] تشير الدراسات التي أجريت على الفئران إلى أنه في أي نوع من الخلايا ، فإن 3٪ إلى 15٪ من الجينات تفلت من التعطيل ، وأن هوية الجين الهاربة تختلف باختلاف الأنسجة. [40] [41]

    توجد العديد من الجينات التي تفلت من التعطيل على طول مناطق الكروموسوم X والتي ، على عكس غالبية الكروموسوم X ، تحتوي أيضًا على جينات موجودة في الكروموسوم Y. تسمى هذه المناطق مناطق كاذبة الشكل ، حيث سيتلقى الأفراد من كلا الجنسين نسختين من كل جين في هذه المناطق (مثل جسم جسمي) ، على عكس غالبية الجينات الموجودة على طول الكروموسومات الجنسية. نظرًا لأن الأفراد من أي من الجنسين سيتلقون نسختين من كل جين في منطقة جسمية كاذبة ، فلا حاجة إلى تعويض جرعات للإناث ، لذلك من المفترض أن هذه المناطق من الحمض النووي قد طورت آليات للهروب من تعطيل X. لا تحتوي جينات المناطق الصبغية الكاذبة في Xi على التعديلات النموذجية لـ Xi ولديها القليل من RNA Xist.

    يفسر وجود الجينات على طول X غير النشط والتي لم يتم إسكاتها العيوب في البشر الذين لديهم أعداد غير طبيعية من الكروموسوم X ، مثل متلازمة تيرنر (X0) أو متلازمة كلاينفيلتر (XXY). نظريًا ، يجب أن يزيل تعطيل X-Inactivation الفروق في جرعة الجين بين الأفراد المصابين والأفراد المصابين بمكمل كروموسوم طبيعي. ومع ذلك ، في الأفراد المصابين ، فإن تعطيل X غير مكتمل وستختلف جرعة هذه الجينات غير الصامتة لأنها تفلت من تعطيل X ، على غرار اختلال الصيغة الصبغية الصبغية.

    الآليات الدقيقة التي تتحكم في الهروب من تعطيل X غير معروفة ، ولكن المناطق التي تم إسكاتها والهروب تبين أن لها علامات كروماتين مميزة. [40] [42] وقد تم اقتراح أن الهروب من تعطيل X يمكن التوسط من خلال التعبير عن RNA طويل غير مشفر (lncRNA) داخل نطاقات الكروموسومات الهاربة. [2]

    استخدم ستانلي مايكل جارتلر تثبيط كروموسوم X لتوضيح الأصل النسيلي للسرطانات. أظهر فحص الأنسجة الطبيعية والأورام من الإناث المتغايرة الزيجوت من أجل الإنزيمات المتساوية لجين G6PD المرتبط بالجنس أن الخلايا السرطانية من هؤلاء الأفراد تعبر فقط عن شكل واحد من G6PD ، في حين أن الأنسجة الطبيعية تتكون من مزيج متساوٍ تقريبًا من الخلايا التي تعبر عن نمطين مختلفين. يشير هذا النمط إلى أن خلية واحدة ، وليس مجموعة سكانية ، تنمو لتصبح سرطانًا. [43] ومع ذلك ، فقد ثبت أن هذا النمط خاطئ للعديد من أنواع السرطان ، مما يشير إلى أن بعض السرطانات قد تكون متعددة النواقل في الأصل. [44]

    إلى جانب ذلك ، يعتبر قياس حالة المثيلة (تعطيل) لمستقبلات الأندروجين البشرية متعددة الأشكال (HUMARA) الموجودة على الكروموسوم X الطريقة الأكثر دقة لتقييم الاستنساخ في خزعات السرطان الأنثوية. [45] تم اختبار مجموعة كبيرة ومتنوعة من الأورام بهذه الطريقة ، بعضها ، مثل سرطان الخلايا الكلوية ، [46] وجد وحيدة النسيلة بينما تم الإبلاغ عن أورام أخرى (مثل ورم الظهارة المتوسطة [47]) متعددة النسيلة.

    حقق الباحثون أيضًا في استخدام تعطيل الكروموسوم X لإسكات نشاط الكروموسومات الجسمية. على سبيل المثال ، جيانغ وآخرون. إدخال نسخة من جين Xist في نسخة واحدة من الكروموسوم 21 في الخلايا الجذعية المشتقة من فرد مصاب بالتثلث الصبغي 21 (متلازمة داون). [48] ​​يحث الجين Xist المُدرج على تكوين جسم Barr ، ويؤدي إلى تعديلات ثابتة للكروماتين المتغاير ، ويؤدي إلى إسكات معظم الجينات على النسخة الإضافية من الكروموسوم 21. في هذه الخلايا الجذعية المعدلة ، يبدو أن إسكات الجين Xist يعكس بعض العيوب المرتبطة بمتلازمة داون.

    في عام 1959 ، أظهر Susumu Ohno أن كروموسومين X للثدييات مختلفان: ظهر أحدهما مشابهًا للجسيمات الذاتية ، والآخر كان مكثفًا وغير متجانس اللون. [49] هذه النتيجة اقترحت ، بشكل مستقل لمجموعتين من الباحثين ، أن أحد الكروموسومات X قد خضع للتعطيل.

    في عام 1961 ، اقترحت ماري ليون التعطيل العشوائي لكروموسوم X أنثى لشرح النمط الظاهري المرقش لإناث الفئران متغايرة الزيجوت لجينات لون الغلاف. [50] وضعت فرضية ليون أيضًا في الاعتبار النتائج التي تفيد بأن نسخة واحدة من كروموسوم X في الخلايا الأنثوية كانت شديدة التكثيف ، وأن الفئران التي تحتوي على نسخة واحدة فقط من كروموسوم X تطورت لتصبح إناثًا عقيمة. اقترح هذا [51] لإرنست بوتلر ، الذي درس إناث متغايرة الزيجوت من أجل نقص الجلوكوز 6 فوسفات ديهيدروجينيز (G6PD) ، أن هناك مجموعتين من الخلايا الحمراء من كريات الدم الحمراء في مثل هذه الزيجوت متغايرة الزيجوت: الخلايا الناقصة والخلايا الطبيعية ، [52] اعتمادًا على ما إذا كانت يحتوي كروموسوم X المعطل (في نواة الخلية السليفة للخلية الحمراء) على أليل G6PD العادي أو المعيب.


    محتويات

    تتكاثر بعض الأنواع حصريًا عن طريق التوالد العذري (مثل الروتيفيرات bdelloid) ، في حين أن البعض الآخر يمكنه التبديل بين التكاثر الجنسي والتوالد العذري. وهذا ما يسمى بالتوالد العذري الاختياري (المصطلحات الأخرى هي التوالد العذري الدوري أو التغاير [9] [10] أو التغاير [11] [12]). قد يحدث التحول بين النشاط الجنسي والتوالد العذري في مثل هذه الأنواع بسبب الموسم (المن ، بعض الدبابير المرارية) ، أو بسبب نقص الذكور أو بسبب الظروف التي تفضل النمو السكاني السريع (الروتيفير والكلادوسيران مثل دافنيا). يحدث التكاثر اللاجنسي في هذه الأنواع إما في الصيف (حشرات المن) أو طالما كانت الظروف مواتية. هذا لأنه في التكاثر اللاجنسي ، يمكن للنمط الجيني الناجح أن ينتشر بسرعة دون أن يتم تعديله حسب الجنس أو إهدار الموارد على الأبناء الذكور الذين لن ينجبوا. في أوقات الإجهاد ، قد يكون النسل الناتج عن التكاثر الجنسي أكثر لياقة لأن لديهم تركيبات جينية جديدة ، وربما مفيدة. بالإضافة إلى ذلك ، يوفر التكاثر الجنسي فائدة إعادة التركيب الانتصافي بين الكروموسومات غير الشقيقة ، وهي عملية مرتبطة بإصلاح فواصل الحمض النووي المزدوجة وأضرار أخرى للحمض النووي قد تحدث بسبب الظروف المجهدة. [13]

    العديد من الأصناف ذات التغاير لديها أنواع فقدت طورها الجنسي وأصبحت الآن لاجنسية تمامًا. تم العثور على العديد من حالات التوالد العذري الإلزامي (أو التولد التناسلي) بين تعدد الصبغيات والهجينة حيث لا يمكن للكروموسومات أن تتزاوج من أجل الانقسام الاختزالي.

    يُشار إلى إنتاج ذرية الإناث عن طريق التوالد العذري باسم thelytoky (على سبيل المثال ، حشرات المن) بينما يُشار إلى إنتاج الذكور عن طريق التوالد العذري باسم arrhenotoky (على سبيل المثال ، النحل). عندما تتطور البويضات غير المخصبة إلى كل من الذكور والإناث ، تسمى هذه الظاهرة deuterotoky. [14]

    يمكن أن يحدث التوالد العذري بدون الانقسام الاختزالي من خلال تكوين البويضات الانقسامية. هذا يسمي التوالد العذري. يتم إنتاج خلايا البويضة الناضجة عن طريق الانقسامات الانقسامية ، وتتطور هذه الخلايا مباشرة إلى أجنة. في النباتات المزهرة ، يمكن أن تخضع خلايا الطور المشيجي لهذه العملية. النسل الناتج عن التوالد العذري هو استنساخ كامل من والدتهم. تشمل الأمثلة حشرات المن.

    التوالد العذري الذي ينطوي على الانقسام الاختزالي أكثر تعقيدًا. في بعض الحالات ، يكون النسل أحادي العدد (على سبيل المثال ، ذكور النمل). في حالات أخرى ، تسمى بشكل جماعي التوالد العذري الآلي، تتم استعادة ploidy إلى ثنائية الصبغيات بوسائل مختلفة. هذا لأن الأفراد أحادي العدد ليسوا قابلين للحياة في معظم الأنواع. في التوالد العذري التلقائي ، يختلف النسل عن بعضهم البعض وعن أمهم. يطلق عليهم نصف الحيوانات المستنسخة من والدتهم.

    تحرير تلقائي

    المزج التلقائي [15] هو مصطلح يغطي العديد من آليات التكاثر ، وبعضها متكاثر. [16]

    يمكن استعادة ثنائية الصبغيات عن طريق مضاعفة الكروموسومات دون انقسام الخلية قبل أن يبدأ الانقسام الاختزالي أو بعد اكتمال الانقسام الاختزالي. يشار إلى هذا باسم بطاني دورة. قد يحدث هذا أيضًا عن طريق اندماج أول اثنين من المتفجرات. تستعيد الأنواع الأخرى صلابتها عن طريق اندماج المنتجات الانتصافية. قد لا تنفصل الكروموسومات في أحد طور الأنافا (يسمى الانقسام التعويضي) أو قد تندمج النوى الناتجة أو قد تندمج إحدى الأجسام القطبية مع خلية البويضة في مرحلة ما أثناء نضجها.

    يعتبر بعض المؤلفين أن جميع أشكال المزج التلقائي جنسية لأنها تنطوي على إعادة التركيب. يصنف العديد من الأشخاص المتغيرات البطانية على أنها لاجنسية ويعتبرون الأجنة الناتجة مولدة للتكاثر. من بين هؤلاء المؤلفين ، تعتمد عتبة تصنيف المزج التلقائي كعملية جنسية على وقت ضم منتجات الطور الأول أو الطور الثاني معًا. يختلف معيار "النشاط الجنسي" من جميع حالات الانقسام الاختزالي التعويضي ، [17] إلى الحالات التي تندمج فيها النوى أو إلى الحالات التي تكون فيها الأمشاج ناضجة وقت الاندماج فقط. [16] تتم مقارنة حالات المزج التلقائي المصنفة على أنها تكاثر جنسي بالإخصاب الذاتي في آليتها وعواقبها.

    يعتمد التركيب الجيني للنسل على نوع apomixis الذي يحدث. عندما يحدث التهاب بطانة الرحم قبل الانقسام الاختزالي [18] [19] أو متى الانصهار المركزي يحدث (الانقسام الاختزالي التعويضي للطور الأول أو اندماج منتجاته) ، يحصل النسل على كل [18] [20] لأكثر من نصف المادة الوراثية للأم ويتم الحفاظ على تغاير الزيجوت في الغالب [21] (إذا كان لدى الأم أليلين من أجل موضعًا ، من المحتمل أن يحصل النسل على كليهما). هذا لأنه في الطور الأول يتم فصل الكروموسومات المتجانسة. لا يتم الحفاظ على تغاير الزيجوت تمامًا عند حدوث العبور في الانصهار المركزي. [22] في حالة المضاعفة ما قبل الانتصافية ، يحدث إعادة التركيب - إذا حدث - بين كروماتيدات شقيقة متطابقة. [18]

    لو الانصهار الطرفي (الانقسام الاختزالي التعويضي في الطور الثاني أو اندماج نواتجها) ، يوجد ما يزيد قليلاً عن نصف المادة الوراثية للأم في النسل والنسل متماثل اللواقح في الغالب. [23] هذا لأنه في المرحلة الثانية من الطور الثاني ، يتم فصل الكروماتيدات الشقيقة وأيًا كان وجود تغاير الزيجوت يرجع إلى العبور. في حالة التهاب بطانة الرحم بعد الانقسام الاختزالي ، يكون النسل متماثل الزيجوت تمامًا ولا يحتوي إلا على نصف المادة الوراثية للأم.

    يمكن أن يؤدي هذا إلى أن يكون النسل التوالد العذري فريدًا عن بعضهم البعض ومن أمهم.

    جنس النسل تحرير

    في التوالد العذري الوراثي ، يكون النسل مستنسخات من الأم ، وبالتالي (باستثناء حشرات المن) عادة ما تكون أنثى. في حالة حشرات المن ، فإن الذكور والإناث المنتجين بالتكاثر الوراثي هم مستنسخات من أمهاتهم باستثناء أن الذكور يفتقرون إلى أحد الكروموسومات X (XO). [24]

    عندما يتعلق الأمر بالانقسام الاختزالي ، سيعتمد جنس النسل على نوع نظام تحديد الجنس ونوع الانقسام الاختزالي. في الأنواع التي تستخدم نظام تحديد الجنس XY ، سيكون لدى النسل التوالد العذري اثنين من الكروموسومات X ويكونون من الإناث. في الأنواع التي تستخدم نظام تحديد الجنس ZW ، قد يكون النمط الجيني للنسل واحدًا من ZW (أنثى) ، [20] [21] ZZ (ذكر) ، أو WW (غير قابل للحياة في معظم الأنواع [23] ولكنه خصب ، [ مشكوك فيها - ناقش ] أنثى قابلة للحياة في عدد قليل (على سبيل المثال ، بوا)). [23] يتم إنتاج نسل ZW عن طريق التكاثر الداخلي قبل الانقسام الاختزالي أو عن طريق الاندماج المركزي. [20] [21] تحدث ذرية ZZ و WW إما عن طريق الاندماج النهائي [23] أو عن طريق التهاب بطانة البويضة في خلية البويضة.

    في التوالد الفطري متعدد الصيغ الصبغية مثل سحلية whiptail ، كل النسل هم من الإناث. [19]

    في العديد من حشرات غشاء البكارة مثل نحل العسل ، يتم إنتاج بويضات الإناث عن طريق الاتصال الجنسي ، باستخدام الحيوانات المنوية من الأب بدون طيار ، بينما يعتمد إنتاج مزيد من الذكور (الذكور) على الملكة (وأحيانًا العمال) التي تنتج بيضًا غير مخصب. هذا يعني أن الإناث (العاملات والملكات) دائمًا ما تكون ثنائية الصبغة ، بينما الذكور (ذكور) دائمًا ما تكون أحادية العدد ، ويتم إنتاجها بالتكاثر الوراثي.

    تحرير اختياري

    التوالد العذري الاختياري هو المصطلح الذي يمكن أن تنجب فيه الأنثى نسلًا إما جنسيًا أو عن طريق التكاثر اللاجنسي. [25] التوالد العذري الاختياري نادر للغاية في الطبيعة ، مع وجود أمثلة قليلة فقط من الأصناف الحيوانية القادرة على التوالد العذري الاختياري. [25] يُفترض أن أحد أشهر الأمثلة على الأصناف التي تظهر التكاثر العذري الاختياري هي الذباب ، وهذا هو الوضع التناسلي الافتراضي لجميع الأنواع في ترتيب الحشرات هذا. [26] يُعتقد أن التوالد العذري الاختياري هو استجابة لعدم وجود ذكر قابل للحياة. قد تخضع الأنثى لعملية التوالد العذري الاختياري إذا كان الذكر غائبًا عن الموطن أو إذا كان غير قادر على إنتاج نسل قابل للحياة.

    في حشرات المن ، فإن الجيل الذي يصوره ذكر وأنثى جنسياً ينتج إناث فقط. والسبب في ذلك هو الفصل غير العشوائي للكروموسومات الجنسية X و O أثناء تكوين الحيوانات المنوية. [27]

    غالبًا ما يستخدم التوالد العذري الاختياري لوصف حالات التوالد العذري التلقائي في الحيوانات الجنسية بشكل طبيعي. [28] على سبيل المثال ، العديد من حالات التوالد العذري التلقائي في أسماك القرش وبعض الثعابين وتنانين كومودو ومجموعة متنوعة من الطيور المستأنسة تُعزى على نطاق واسع إلى التوالد العذري الاختياري. [29] هذه الحالات هي أمثلة على التوالد العذري التلقائي. [25] [28] يمكن تفسير حدوث مثل هذا البيض المنتج جنسيًا في الحيوانات الجنسية عن طريق الخطأ الانتصافي ، مما يؤدي إلى إنتاج البيض عن طريق المزج التلقائي. [28] [30]

    تحرير الالتزام

    التوالد العذري الإجباري هو العملية التي تتكاثر فيها الكائنات الحية حصريًا من خلال الوسائل اللاجنسية. [31] لقد ثبت أن العديد من الأنواع تنتقل إلى إلزام التوالد العذري عبر الزمن التطوري. تم العثور على انتقالات موثقة جيدًا لإلزام التوالد العذري في العديد من الأصناف metazoan ، وإن كان ذلك من خلال آليات متنوعة للغاية. غالبًا ما تحدث هذه التحولات نتيجة زواج الأقارب أو الطفرة بين أعداد كبيرة من السكان. [32] هناك عدد من الأنواع الموثقة ، وتحديداً السلمندر والأبراص ، التي تعتمد على التوالد العذري الإلزامي كطريقة رئيسية للتكاثر. على هذا النحو ، هناك أكثر من 80 نوعًا من الزواحف للجنسين (معظمهم من السحالي ولكن بما في ذلك نوع واحد من الثعابين) والبرمائيات والأسماك في الطبيعة التي لم يعد الذكور جزءًا من عملية التكاثر. [33] ستنتج الأنثى بويضة بمجموعة كاملة (مجموعتان من الجينات) توفرها الأم فقط. وبالتالي ، ليس هناك حاجة إلى ذكر لتوفير الحيوانات المنوية لتخصيب البويضة. يُعتقد في بعض الحالات أن هذا الشكل من التكاثر اللاجنسي يمثل تهديدًا خطيرًا للتنوع البيولوجي بسبب الافتقار اللاحق للتنوع الجيني واحتمال انخفاض لياقة النسل. [31]

    تم العثور على بعض أنواع اللافقاريات التي تتميز بالتكاثر الجنسي (الجزئي) في مداها الأصلي للتكاثر فقط عن طريق التوالد العذري في المناطق التي تم إدخالها إليها. [34] [35] الاعتماد فقط على التكاثر العذري الوراثي له مزايا عديدة للأنواع الغازية: فهو يغني عن حاجة الأفراد في مجموعة سكانية أولية قليلة جدًا للبحث عن رفقاء ، والتوزيع الجنسي للإناث حصريًا يسمح للسكان بالتكاثر وغزو المزيد بسرعة ، يحتمل أن تصل إلى ضعف السرعة. تشمل الأمثلة عدة أنواع من حشرات المن [34] وحشرة المنشار الصفصاف ، Nematus oligospilus، وهو أمر جنسي في موطنه الأصلي في القطب الجنوبي ولكنه متكاثر حيث تم إدخاله في نصف الكرة الجنوبي. [35]

    يُرى أن التوالد العذري يحدث بشكل طبيعي في حشرات المن ، دافنياوالروتيفيرات والديدان الخيطية وبعض اللافقاريات الأخرى ، وكذلك في العديد من النباتات. بين الفقاريات ، من المعروف أن التوالد العذري الصارم يحدث فقط في السحالي ، والثعابين ، [36] الطيور [37] وأسماك القرش ، [38] مع الأسماك والبرمائيات والزواحف التي تظهر أشكالًا مختلفة من التكاثر والتهجين (شكل غير مكتمل من التوالد العذري). [39] تم وصف أول تكاثر للإناث (ثنائي الجنس) في الفقاريات في الأسماك Poecilia فورموزا في عام 1932. [40] منذ ذلك الحين تم وصف ما لا يقل عن 50 نوعًا من الفقاريات أحادية الجنس ، بما في ذلك ما لا يقل عن 20 سمكة و 25 سحلية وأنواع ثعابين واحدة وضفادع وسمندل. [39] الأنواع الأخرى الجنسية عادة قد تتكاثر في بعض الأحيان بالتوالد العذري ، فإن تنين كومودو وأسماك القرش ذات رأس المطرقة وأسماك القرش ذات الرؤوس السوداء هي إضافات حديثة إلى القائمة المعروفة للفقاريات العفوية التوالد. كما هو الحال مع جميع أنواع التكاثر اللاجنسي ، هناك تكاليف (تنوع جيني منخفض وبالتالي قابلية للطفرات الضارة التي قد تحدث) والفوائد (التكاثر دون الحاجة إلى ذكر) المرتبطة بالتوالد العذري.

    يختلف التوالد العذري عن استنساخ الحيوانات الاصطناعية ، وهي عملية يكون فيها الكائن الحي الجديد متطابقًا وراثيًا بالضرورة مع المتبرع بالخلايا. في الاستنساخ ، يتم إدخال نواة خلية ثنائية الصبغيات من كائن متبرع في خلية بويضة مستأصلة ثم يتم تحفيز الخلية للخضوع للانقسام المستمر ، مما ينتج عنه كائن متطابق وراثيًا مع المتبرع. يختلف التوالد العذري ، من حيث أنه ينشأ من المادة الوراثية الموجودة داخل خلية البويضة ولا يكون الكائن الحي الجديد متطابقًا وراثيًا بالضرورة مع الوالد.

    يمكن تحقيق التوالد العذري من خلال عملية اصطناعية كما هو موضح أدناه في إطار مناقشة الثدييات.

    تحرير Oomycetes

    يمكن أن يحدث Apomixis على ما يبدو في فيتوفثورا، [41] oomycete. تم إنبات الأبواغ من صليب تجريبي ، وكان بعض النسل متطابقًا وراثيًا مع أحد الوالدين أو الآخرين ، مما يعني أن الانقسام الاختزالي لم يحدث وأن البويضات تم تطويرها عن طريق التوالد العذري.

    تحرير الديدان المخملية

    لا ذكور Epiperipatus imthurni تم العثور عليها ، وتبين أن عينات من ترينيداد تتكاثر بالتوالد العذري. هذا النوع هو الدودة المخملية الوحيدة المعروفة التي تتكاثر عن طريق التوالد العذري. [42]

    Rotifers تحرير

    في الروتيفيرات bdelloid ، تتكاثر الإناث حصريًا عن طريق التوالد العذري (إلزام التوالد العذري) ، [43] بينما في الروتيفر أحادي النوع ، يمكن للإناث التناوب بين التكاثر الجنسي واللاجنسي (التوالد العذري الدوري). يمكن توريث التوالد العذري على الأقل في أحد الأنواع الدورية عادةً: التوالد العذري: يؤدي الأليل المتنحي إلى فقدان التكاثر الجنسي في النسل المتماثل. [44]

    تحرير الديدان المفلطحة

    نوعان على الأقل في الجنس دوجيسيا، الديدان المفلطحة في القسم الفرعي Turbellaria من فصيلة Platyhelminthes ، تشمل الأفراد متعددي الصيغ الصبغية التي تتكاثر عن طريق التوالد العذري. [45] يتطلب هذا النوع من التوالد العذري التزاوج ، لكن الحيوانات المنوية لا تساهم في الجينات الوراثية للنسل (التوالد العذري هو زواج كاذب ، ويشار إليه بدلاً من ذلك باسم التوليد التناسلي). تنتج دورة معقدة من التزاوج بين الأفراد الجنسيين ثنائي الصبغيات والمتعدد الصبغيات التوالد العذري سلالات جديدة التوالد.

    تحرير القواقع

    تمت دراسة عدة أنواع من بطنيات الأقدام التوالدية ، خاصة فيما يتعلق بوضعها كأنواع غازية. تشمل هذه الأنواع الحلزون الطيني النيوزيلندي (Antipodarum Potamopyrgus) ، [46] الميلانيا ذات الحواف الحمراء (Melanoides tuberculata) ، [47] وميلانيا مبطن (Tarebia granifera). [48]

    تحرير الحشرات

    يمكن أن يشمل التوالد العذري في الحشرات مجموعة واسعة من الآليات. [49] النسل الناتج عن التوالد العذري قد يكون من كلا الجنسين ، إناث فقط (ثيليتوكي ، على سبيل المثال حشرات المن وبعض غشاء البكارة [50]) أو ذكور فقط (غشاء البكارة ، على سبيل المثال معظم غشاء البكارة). كل من التوالد العذري الحقيقي والزواج الكاذب (التوليد أو التوالد العذري المعتمد على الحيوانات المنوية) معروفة بحدوثها. [25] يمكن إنتاج خلايا البويضات ، اعتمادًا على النوع ، دون انقسام (اختزالي) أو عن طريق إحدى الآليات الآلية العديدة.

    ظاهرة ذات صلة ، تعدد الأجنة هي عملية تنتج نسل نسلي متعدد من خلية بويضة واحدة.هذا معروف في بعض طفيليات غشاء البكارة وفي Strepsiptera. [49]

    في الأنواع الآلية ، يمكن أن يكون النسل أحادي العدد أو ثنائي الصيغة الصبغية. يتم إنتاج الديبلويد عن طريق مضاعفة أو اندماج الأمشاج بعد الانقسام الاختزالي. يظهر الاندماج في Phasmatodea و Hemiptera (Aleurodids و Coccidae) و Diptera وبعض غشائيات الأجنحة. [49]

    بالإضافة إلى هذه الأشكال ، هناك الخنوثة ، حيث يتم إنتاج كل من البويضات والحيوانات المنوية من قبل نفس الفرد ، ولكنها ليست نوعًا من التوالد العذري. يظهر هذا في ثلاثة أنواع من إسيريا حجم الحشرات. [49]

    البكتيريا الطفيلية مثل Wolbachia قد لوحظ أنه يحث على الحركة التلقائية في العديد من أنواع الحشرات ذات الأنظمة أحادية الصبغيات. كما أنها تسبب ازدواجية الأمشاج في البويضات غير المخصبة مما يجعلها تتطور إلى ذرية إناث. [49]

    من بين الأنواع ذات نظام تحديد الجنس الفرداني ثنائي الصبغة ، مثل غشاء البكارة (النمل والنحل والدبابير) و thysanopterans (تريبس) ، يتم إنتاج الذكور أحادية الصيغة الصبغية من بيض غير مخصب. عادة ، يتم وضع البيض من قبل الملكة فقط ، ولكن قد يضع العمال غير المتزوجين البيض أحادي الصبغة ، بيض الذكور إما بشكل منتظم (مثل النحل غير اللاسع) أو في ظل ظروف خاصة. مثال على التوالد العذري غير القابل للحياة شائع بين نحل العسل المستأنسة. ملكة النحل هي الأنثى الخصبة الوحيدة في الخلية إذا ماتت دون إمكانية وجود ملكة بديلة قابلة للحياة ، فليس من غير المألوف أن تضع النحلات العاملة البيض. هذا نتيجة لعدم وجود فرمونات الملكة والفيرومونات التي تفرزها الحضنة غير المغطاة ، والتي عادة ما تثبط نمو المبيض لدى العمال. لا يستطيع النحل العامل التزاوج ، ولا ينتج البيض غير المخصب سوى ذكور (ذكور) ، والتي يمكنها التزاوج مع ملكة فقط. وهكذا ، في فترة قصيرة نسبيًا ، يموت كل النحل العامل ، وتتبعه الطائرات الجديدة بدون طيار إذا لم تكن قادرة على التزاوج قبل انهيار المستعمرة. يُعتقد أن هذا السلوك قد تطور للسماح للمستعمرة المنكوبة بإنتاج طائرات بدون طيار والتي قد تتزاوج مع ملكة عذراء وبالتالي الحفاظ على السلالة الجينية للمستعمرة.

    عدد قليل من النمل والنحل قادرون على إنتاج ذرية إناث ثنائية الصبغيات بالتكاثر الوراثي. وتشمل هذه سلالات نحل العسل من جنوب إفريقيا ، Apis mellifera capensis، حيث يكون العمال قادرين على إنتاج بيض ثنائي الصبغيات بطريقة التوالد ، واستبدال الملكة إذا ماتت أمثلة أخرى تشمل بعض أنواع نحل النجار الصغير ، (جنس سيراتينا). من المعروف أن العديد من الدبابير الطفيلية تتكاثر ، أحيانًا بسبب العدوى Wolbachia.

    من المعروف أن العاملين في خمسة [22] أنواع من النمل والملكات في بعض النمل يتكاثرون عن طريق التوالد العذري. في مؤشر Cataglyphis، وهي نملة فورميسينية أوروبية ، يمكن للملكات والعمال إنتاج ملكات جديدة عن طريق التوالد العذري. يتم إنتاج العاملات عن طريق الجنس. [22]

    في النمل الكهربائي في أمريكا الوسطى والجنوبية ، Wasmannia auropunctata، الملكات ينتجن المزيد من الملكات من خلال التوالد العذري الآلي مع الاندماج المركزي. عادة ما يتم إنتاج العمال المعقمين من البويضات المخصبة من قبل الذكور. ومع ذلك ، في بعض البويضات المخصبة من قبل الذكور ، يمكن أن يتسبب الإخصاب في استئصال المادة الوراثية الأنثوية من البيضة الملقحة. بهذه الطريقة ، ينقل الذكور جيناتهم فقط ليصبحوا ذرية خصبة. هذا هو المثال الأول المعترف به لنوع حيواني حيث يمكن لكل من الإناث والذكور التكاثر نسليًا مما يؤدي إلى فصل كامل بين تجمعات الجينات من الذكور والإناث. [51] نتيجة لذلك ، سيكون للذكور آباء فقط والملكات أمهات فقط ، في حين أن العاملات العقيمات هن الوحيدات مع كلا الوالدين من كلا الجنسين.

    يحصل هؤلاء النمل على فوائد التكاثر اللاجنسي والجنسي على حد سواء [22] [51] - البنات القادرات على الإنجاب (الملكات) لديهن جميع جينات الأم ، بينما العاملات العقيمات اللواتي تعتبر قوتهن البدنية ومقاومتهن للأمراض مهمة يتم إنتاجهن جنسيًا .

    يمكن العثور على أمثلة أخرى لتوالد الحشرات في حشرات المن التي تشكل المرارة (على سبيل المثال ، الفقاع بيتا) ، حيث تتكاثر الإناث بالتوالد العذري خلال مرحلة تكوين المرارة من دورة حياتها وفي تريبس العشب. في جنس تريبس العشب أبتينوثريبس كان هناك ، على الرغم من العدد المحدود للغاية للأنواع في الجنس ، العديد من التحولات إلى اللاجنسية. [52]

    تحرير القشريات

    يختلف تكاثر القشريات عبر الأنواع وداخلها. برغوث الماء Daphnia pulex يتناوب بين التكاثر الجنسي والتكاثر العذري. [53] من بين القشريات الكبيرة المعروفة لعشاري الأرجل ، يتكاثر بعض جراد البحر عن طريق التوالد العذري. "Marmorkrebs" هو جراد البحر التوالد الوراثي الذي تم اكتشافه في تجارة الحيوانات الأليفة في التسعينيات. [54] النسل مطابق وراثيًا للوالد ، مما يشير إلى أنه يتكاثر عن طريق apomixis ، أي التوالد العذري الذي لا يخضع فيه البيض للانقسام الاختزالي. [55] جراد البحر Spinycheek (Orconectes limosus) يمكن أن تتكاثر جنسيًا وعن طريق التوالد العذري. [56] جراد المستنقعات الأحمر في لويزيانا (Procambarus كلاركي) ، التي تتكاثر بشكل طبيعي عن طريق الاتصال الجنسي ، تم اقتراحها أيضًا للتكاثر بالتوالد العذري ، [57] على الرغم من عدم تربية أفراد من هذا النوع بهذه الطريقة في المختبر. ارتيميا بارثينوجينتيكا هو نوع أو سلسلة من تجمعات الجمبري المالح التوالد. [58]

    تحرير العناكب

    نوعان على الأقل من العناكب في عائلة Oonopidae (عناكب الغوبلن) ، هيتيرونوبس سبينيمانوس و Triaeris stenaspis، يُعتقد أنها مولدة للتوالد ، حيث لم يتم جمع أي ذكور على الإطلاق. تم إثبات التكاثر التوالدي الوراثي في ​​المختبر لـ T. stenaspis. [59]

    تحرير أسماك القرش

    تم تأكيد التوالد العذري في أسماك القرش في ثلاثة أنواع على الأقل ، قرش الرأس ، [38] القرش الأسود ، [60] وقرش الحمار الوحشي ، [61] وتم الإبلاغ عنه في أنواع أخرى.

    تم العثور على نوع من قرش رأس المطرقة ، وهو نوع من أسماك القرش الصغيرة ذات رأس المطرقة ، قد أنتج جروًا ولد حيًا في 14 ديسمبر 2001 في حديقة حيوان هنري دورلي في نبراسكا ، في خزان يحتوي على ثلاث إناث من رؤوس المطرقة ، ولكن لا يوجد ذكور. كان يعتقد أن الجرو قد تم تصوره من خلال التوالد العذري. يبدو أن جرو القرش قد قُتل على يد راي لاسع خلال أيام من ولادته. [62] أجرى فريق البحث من جامعة كوينز بلفاست ، وجامعة ساوث إيسترن في فلوريدا ، وحديقة حيوان هنري دورلي نفسها ، التحقيق في الولادة ، وخلص بعد اختبار الحمض النووي إلى أن التكاثر كان مولودًا للتكاثر. أظهر الاختبار أن الحمض النووي للجرو الأنثى يتطابق مع أنثى واحدة فقط كانت تعيش في الخزان ، وأنه لا يوجد حمض نووي للذكور في الجرو. لم يكن الجرو توأمًا أو استنساخًا لأمها ، ولكنه كان يحتوي فقط على نصف الحمض النووي لأمها ("التوالد العذري التلقائي"). كان هذا النوع من التكاثر قد شوهد من قبل في الأسماك العظمية ، ولكن لم يُشاهد أبدًا في الأسماك الغضروفية مثل أسماك القرش ، حتى هذا التوثيق.

    في نفس العام ، تم تكاثر سمكة قرش أطلسية سوداء الطرف في فرجينيا عن طريق التوالد العذري. [63] في 10 أكتوبر 2008 أكد العلماء الحالة الثانية لـ "ولادة عذراء" في سمكة قرش. أفادت مجلة Journal of Fish Biology عن دراسة قال فيها العلماء إن اختبارات الحمض النووي أثبتت أن الجرو الذي تحمله أنثى قرش الأطلسي الأسود في حوض فيرجينيا ومركز العلوم البحرية لا يحتوي على مادة وراثية من ذكر. [60]

    في عام 2002 ، وُلد اثنان من أسماك القرش المصنوعة من الخيزران ذات النقط البيضاء في Belle Isle Aquarium في ديترويت. فقسوا بعد 15 أسبوعًا من وضعهم. حيرت الولادات الخبراء لأن الأم تشارك حوضًا مائيًا مع سمكة قرش واحدة أخرى ، كانت أنثى. كانت إناث أسماك القرش المصنوعة من الخيزران قد وضعت بيضها في الماضي. هذا ليس غير متوقع ، حيث أن العديد من الحيوانات ستضع بيضها حتى لو لم يكن هناك ذكر لتخصيبها. عادة ، يُفترض أن البيض غير قابل للتخلص منه ويتم التخلص منه. ترك المنسق هذه المجموعة من البيض دون إزعاج لأنه سمع عن الولادة السابقة في عام 2001 في نبراسكا وأراد أن يلاحظ ما إذا كانت ستفقس. تم النظر في الاحتمالات الأخرى لولادة أسماك القرش المصنوعة من الخيزران في ديترويت ، بما في ذلك الأفكار التي تفيد بأن أسماك القرش قد تم تخصيبها من قبل ذكر وتخزين الحيوانات المنوية لفترة من الوقت ، بالإضافة إلى احتمال أن يكون قرش البامبو بيل آيل خنثى ، يؤوي كل من الأعضاء التناسلية الذكرية والأنثوية ، وقادرة على تخصيب بيوضها ، لكن هذا غير مؤكد. [64]

    في عام 2008 ، كان حوض سمك مجري يعاني من حالة أخرى من التوالد العذري بعد أن أنجبت سمكة قرش أنثى وحيدة جروًا دون أن تتلامس مع سمكة قرش ذكر.

    تعد تداعيات التوالد العذري في أسماك القرش ، والتي تفشل في زيادة التنوع الجيني للنسل ، مصدر قلق لخبراء أسماك القرش ، مع الأخذ في الاعتبار استراتيجيات إدارة الحفظ لهذا النوع ، لا سيما في المناطق التي قد يكون هناك نقص في الذكور بسبب الصيد أو الضغوط البيئية. على الرغم من أن التوالد العذري قد يساعد الإناث اللواتي لا يجدن رفقاء ، إلا أنه يقلل من التنوع الجيني.

    في عام 2011 ، ظهر التوالد العذري المتكرر لسمك القرش على مدى عدة سنوات في أسير قرش الحمار الوحشي ، وهو نوع من سمك القرش السجادي. [61] [65] أظهر التنميط الجيني للحمض النووي أن أسماك قرش الحمار الوحشي يمكن أن تتحول من التكاثر الجنسي إلى التكاثر التوالدي. [66]

    البرمائيات تحرير

    تحرير Squamata

    تتكاثر معظم الزواحف من رتبة سكواماتان (السحالي والثعابين) عن طريق الاتصال الجنسي ، ولكن لوحظ حدوث التوالد العذري بشكل طبيعي في أنواع معينة من الذيل ، وبعض الأبراص ، والسحالي الصخرية ، [5] [67] [68] تنانين كومودو [69] والثعابين . [70] بعض هؤلاء مثل أبو بريص الحداد Lepidodactylus lugubris، أبو بريص منزل المحيطين الهندي والهادئ Hemidactylus garnotii، whiptails الهجين Cnemidophorusالسحالي الصخرية القوقازية دارفسكيا، والأفعى العمياء البراهميني ، إندوتيفلوبس برامينوس هم ثنائيي الجنس والولادة للتوالد بشكل إلزامي. الزواحف الأخرى ، مثل تنين كومودو ، وسحالي المراقبة الأخرى ، [71] وبعض أنواع البواء ، [8] [23] [72] الثعابين ، [21] [73] الثعابين ، [74] [75] الأفعى [76] ] والأفاعي الجرسية [77] [78] كانت تُعتبر سابقًا حالات من التوالد العذري الاختياري ، لكنها في الواقع حالات توالد العذري العرضي. [28]

    في عام 2012 ، تم الإبلاغ عن التوالد العذري الاختياري في الفقاريات البرية لأول مرة من قبل باحثين أمريكيين من بين الأفاعي النحاسية الحامل والقطن الأفعى. [79] تم العثور على تنين كومودو ، الذي يتكاثر عادة عن طريق الاتصال الجنسي ، قادرًا أيضًا على التكاثر اللاجنسي عن طريق التوالد العذري. [80] تم توثيق حالة تنين كومودو يتكاثر عن طريق التكاثر الجنسي بعد حدث التوالد العذري المعروف ، [81] مما يبرز أن حالات التوالد العذري هذه هي حوادث إنجابية ، وليست تكيفية وتكاثر اختياري. [28]

    تستخدم بعض أنواع الزواحف نظام كروموسوم ZW ، والذي ينتج إما الذكور (ZZ) أو الإناث (ZW). حتى عام 2010 ، كان يُعتقد أن نظام كروموسوم ZW الذي تستخدمه الزواحف لم يكن قادرًا على إنتاج ذرية WW قابلة للحياة ، ولكن تم اكتشاف أن أنثى مضيق بوا (ZW) قد أنتجت ذرية أنثوية قابلة للحياة مع كروموسومات WW. [82]

    تمت دراسة التوالد العذري على نطاق واسع في whiptail في نيو مكسيكو في الجنس اسبيدوسيليس منها 15 نوعًا تتكاثر حصريًا عن طريق التوالد العذري. تعيش هذه السحالي في المناخ الجاف والقاسي أحيانًا في جنوب غرب الولايات المتحدة وشمال المكسيك. يبدو أن كل هذه الأنواع اللاجنسية نشأت من خلال تهجين نوعين أو ثلاثة من الأنواع الجنسية في الجنس مما أدى إلى أفراد متعددي الصيغ الصبغية. الآلية التي يمكن أن يؤدي بها خلط الكروموسومات من نوعين أو ثلاثة أنواع يمكن أن يؤدي إلى التكاثر التوالدي غير معروف. في الآونة الأخيرة ، تم تربية سحلية whiptail الهجينة التوالد الوراثي في ​​المختبر من تهجين بين whiptail اللاجنسي والجنس. [83] نظرًا لإمكانية حدوث أحداث تهجين متعددة ، يمكن أن تتكون أنواع whiptail المنفردة من سلالات لاجنسية مستقلة متعددة. داخل السلالات ، هناك القليل جدًا من التنوع الجيني ، لكن السلالات المختلفة قد يكون لها أنماط وراثية مختلفة تمامًا.

    جانب مثير للاهتمام للتكاثر في هذه السحالي اللاجنسي هو أن سلوكيات التزاوج لا تزال موجودة ، على الرغم من أن السكان جميعهم من الإناث. تلعب إحدى الإناث الدور الذي يلعبه الذكر في الأنواع ذات الصلة الوثيقة ، وتتصاعد الأنثى التي توشك على وضع البيض. يرجع هذا السلوك إلى الدورات الهرمونية للإناث ، مما يجعلها تتصرف مثل الذكور بعد وقت قصير من وضع البيض ، عندما تكون مستويات هرمون البروجسترون عالية ، وتأخذ دور الأنثى في التزاوج قبل وضع البيض ، حيث يهيمن هرمون الاستروجين. تتمتع السحالي التي تمارس طقوس الخطوبة بخصوبة أكبر من تلك التي يتم عزلها ، بسبب الزيادة في الهرمونات المصاحبة للتزايد. لذلك ، على الرغم من أن السكان يفتقرون إلى الذكور ، إلا أنهم ما زالوا بحاجة إلى محفزات سلوكية جنسية أقصى النجاح الإنجابي. [84]

    تُظهر بعض أنواع التوالد العذري للسحالي نمطًا من التوالد العذري الجغرافي ، حيث يحتل مناطق جبلية عالية حيث تتمتع أشكال أسلافها بقدرة منافسة أدنى. [85] في السحالي الصخرية القوقازية من الجنس دارفسكيا، التي لها ستة أشكال التوالد العذري من أصل هجين [67] [68] [86] شكل هجين التوالد د. "داهلي" لديها مكانة أوسع من أي من أسلافها المخنثين وتوسعها في جميع أنحاء وسط القوقاز الصغرى تسبب في انخفاض نطاقات كل من الأم والأب. [87]

    تحرير الطيور

    يُعرف التوالد العذري في الطيور أساسًا من دراسات الديوك الرومية والدجاج المستأنسة ، على الرغم من أنه لوحظ أيضًا في الحمام الداجن. [37] في معظم الحالات ، تفشل البويضة في النمو بشكل طبيعي أو كلي عند الفقس. [37] [88] تم توضيح أول وصف لتطور التوالد العذري في الجاسرين في عصافير الحمار الوحشي الأسيرة ، على الرغم من أن الخلايا المنقسمة أظهرت نوى غير منتظمة ولم يفقس البيض. [37]

    يبدو أن التوالد العذري في الديوك الرومية ناتج عن تحويل الخلايا أحادية الصيغة الصبغية إلى ثنائية الصبغيات [88] معظم الأجنة المنتجة بهذه الطريقة تموت في وقت مبكر من التطور. نادرًا ما تنتج الطيور القابلة للحياة من هذه العملية ، ويمكن زيادة معدل حدوث ذلك في الديوك الرومية عن طريق التكاثر الانتقائي ، [89] ومع ذلك فإن ذكور الديوك الرومية الناتجة عن التوالد العذري تظهر خصيتين أصغر وتقلل من الخصوبة. [90]

    تحرير الثدييات

    لا توجد حالات معروفة لتكوين التوالد العذري الطبيعي للثدييات في البرية. على الرغم من أن الادعاءات بحدوث ذلك تعود إلى العصور القديمة ، بما في ذلك عند البشر (على سبيل المثال ، مريم العذراء ، والدة يسوع) ، لم يتم ملاحظة هذا أبدًا في بيئة خاضعة للرقابة. سيكون للذرية المتولدة الوراثة للثدييات اثنين من الكروموسومات X ، وبالتالي ستكون أنثى.

    في عام 1936 ، أبلغ جريجوري جودوين بينكوس Gregory Goodwin Pincus عن نجاحه في إحداث التوالد العذري في الأرانب. [91]

    في أبريل 2004 ، استخدم العلماء في جامعة طوكيو للزراعة التوالد العذري بنجاح لإنشاء فأر بلا أب. باستخدام استهداف الجينات ، تمكنوا من معالجة موقعين مطبوعين H19 / IGF2 و DLK1 / MEG3 لإنتاج فئران ثنائية الأمهات بتردد عالٍ [92] ثم أظهروا لاحقًا أن الفئران التي ليس لها أب قد عززت طول العمر. [93]

    غالبًا ما يؤدي التوالد العذري المستحث في الفئران والقرود إلى تطور غير طبيعي. وذلك لأن الثدييات لها مناطق جينية مطبوعة ، حيث يتم تعطيل كروموسوم الأم أو الأب في النسل من أجل استمرار التطور بشكل طبيعي. سيكون للثدييات التي تم إنشاؤها عن طريق التوالد العذري جرعات مضاعفة من الجينات المطبوعة من قبل الأم وتفتقر إلى الجينات المطبوعة أبويًا ، مما يؤدي إلى تشوهات في النمو. لقد تم اقتراح [94] أن العيوب في طي المشيمة أو التداخل هي أحد أسباب تطور إجهاض الخنازير parthenote. نتيجة لذلك ، تركز الأبحاث حول التوالد العذري البشري على إنتاج الخلايا الجذعية الجنينية لاستخدامها في العلاج الطبي ، وليس كإستراتيجية إنجابية.

    يمكن أن يؤدي استخدام منبه كهربائي أو كيميائي إلى بداية عملية التوالد العذري في التطور اللاجنسي لنسل قابل للحياة. [95]

    أثناء تطور البويضات ، يتسبب نشاط عامل تعزيز الطور العالي (MPF) في توقف البويضات في الثدييات في المرحلة الثانية حتى الإخصاب بواسطة الحيوانات المنوية. يتسبب حدث الإخصاب في حدوث تذبذبات الكالسيوم داخل الخلايا ، وتدهور مستهدف لـ cyclin B ، وهي وحدة فرعية تنظيمية لـ MPF ، وبالتالي السماح للبويضة التي تم إيقافها بواسطة MII بالمضي قدمًا من خلال الانقسام الاختزالي.

    لبدء التوالد العذري لبويضات الخنازير ، توجد طرق مختلفة للحث على تنشيط اصطناعي يحاكي دخول الحيوانات المنوية ، مثل علاج الكالسيوم الأيوني ، أو الحقن المجهري لأيونات الكالسيوم ، أو التحفيز الكهربائي. العلاج باستخدام سيكلوهكسيميد ، وهو مثبط تخليق البروتين غير النوعي ، يعزز نمو البارثينوت في الخنازير على الأرجح عن طريق التثبيط المستمر لـ MPF / cyclin B. في ثنائي الصبغيات (جينومان للأم) [94] يمكن نقل Parthenote جراحيًا إلى قناة البيض المتلقية لمزيد من التطوير ، ولكنها ستستسلم لفشل النمو بعد 30 يومًا من الحمل. غالبًا ما تظهر مشيمة بارثينوت الخنازير تحت الأوعية الدموية: انظر الصورة المجانية (الشكل 1) في مرجع مرتبط. [94]

    تحرير البشر

    في 26 يونيو 2007 ، أعلنت شركة International Stem Cell Corporation (ISCC) ، وهي شركة لأبحاث الخلايا الجذعية مقرها كاليفورنيا ، أن عالمهم الرئيسي ، الدكتورة إيلينا ريفازوفا ، وفريقها البحثي كانوا أول من صنع عمداً خلايا جذعية بشرية من إنسان غير مخصب. البيض باستخدام التوالد العذري. قد توفر هذه العملية طريقة لإنشاء خلايا جذعية مطابقة وراثيًا لأنثى معينة لعلاج الأمراض التنكسية التي قد تصيبها. في ديسمبر 2007 ، نشرت الدكتورة Revazova و ISCC مقالة [97] توضح اختراقًا في استخدام التوالد العذري لإنتاج خلايا جذعية بشرية متماثلة اللواقح في منطقة HLA من الحمض النووي. تسمى هذه الخلايا الجذعية HLA الخلايا الجذعية البشرية التوالدية المتماثلة (HPSC-Hhom) ولها خصائص فريدة من شأنها أن تسمح بزرع مشتقات من هذه الخلايا في ملايين الأشخاص دون رفض مناعي. [98] مع الاختيار الصحيح للمتبرعين بالبويضات وفقًا للنمط الفرداني HLA ، من الممكن إنشاء بنك من خطوط الخلايا التي يمكن أن تتطابق مشتقات الأنسجة بشكل جماعي مع MHC مع عدد كبير من الأفراد داخل البشر.

    في 2 أغسطس 2007 ، بعد إجراء تحقيق مستقل ، تم الكشف عن أن العالم الكوري الجنوبي الفاسد هوانغ وو سوك أنتج عن غير قصد أول أجنة بشرية ناتجة عن التوالد العذري. في البداية ، ادعى هوانج أنه وفريقه استخرجوا خلايا جذعية من أجنة بشرية مستنسخة ، وهي نتيجة تبين لاحقًا أنها ملفقة. يُظهر الفحص الإضافي للكروموسومات في هذه الخلايا مؤشرات على التوالد العذري في تلك الخلايا الجذعية المستخرجة ، على غرار تلك الموجودة في الفئران التي أنشأها علماء طوكيو في عام 2004. على الرغم من أن هوانج خدع العالم بشأن كونه أول من صنع أجنة بشرية مستنسخة صناعيًا ، فقد فعل المساهمة باختراق كبير في أبحاث الخلايا الجذعية من خلال تخليق أجنة بشرية باستخدام التوالد العذري. [99] تم اكتشاف الحقيقة في عام 2007 ، بعد فترة طويلة من تكوين الأجنة بواسطته هو وفريقه في فبراير 2004.جعل هذا هوانج أول من ينفذ عملية التوالد العذري بنجاح لإنشاء جنين بشري ، وفي النهاية ، خط خلايا جذعية بشرية.

    هيلين سبورواي ، عالمة وراثة متخصصة في علم الأحياء التناسلي لسمك الجوبي ، Lebistes شبكي، في عام 1955 ، أن التوالد العذري ، الذي يحدث في غوبي في الطبيعة ، قد يحدث أيضًا (وإن كان نادرًا جدًا) في الجنس البشري ، مما يؤدي إلى ما يسمى ب "الولادات البكر". وقد خلق هذا بعض الضجة بين زملائها وعامة الناس على حد سواء. [100] في بعض الأحيان قد يبدأ الجنين في الانقسام دون إخصاب ولكنه لا يمكن أن يتطور بشكل كامل من تلقاء نفسه ، لذلك في حين أنه قد ينتج بعض الخلايا الجلدية والعصبية ، فإنه لا يمكنه تكوين خلايا أخرى (مثل العضلات الهيكلية) ويصبح نوعًا من الورم الحميد يسمى ورم مسخي في المبيض. [101] التنشيط العفوي للمبيض ليس نادرًا وقد عُرف عنه منذ القرن التاسع عشر. يمكن أن تصبح بعض الأورام المسخية أجنة بدائية (ورم مسخي جيني الشكل) مع رؤوس وأطراف وبنى أخرى غير كاملة ولكنها غير قابلة للحياة. ومع ذلك ، في عام 1995 ، تم الإبلاغ عن حالة التوالد العذري الجزئي ، حيث وجد أن بعض خلايا الطفل (مثل خلايا الدم البيضاء) تفتقر إلى أي محتوى وراثي من والده. يعتقد العلماء أنه في حالة الصبي ، بدأت البويضة غير المخصبة في الانقسام الذاتي ولكن بعد ذلك تم تخصيب بعض (وليس كل) خلاياها بواسطة خلية منوية ، يجب أن يكون هذا قد حدث في وقت مبكر من التطور ، حيث تفقد البويضات التي تنشط ذاتيًا قدرتها بسرعة ليتم تخصيبها. في نهاية المطاف ، قامت الخلايا غير المخصبة بتكرار الحمض النووي الخاص بها ، مما أدى إلى زيادة كروموسوماتها إلى 46. عندما اصطدمت الخلايا غير المخصبة بإعاقة نمو ، استولت الخلايا المخصبة على هذا النسيج وطوّرته. كان الصبي يعاني من ملامح وجه غير متكافئة وصعوبات في التعلم ولكنه كان يتمتع بصحة جيدة. هذا من شأنه أن يجعله الوهم التوالد العذري (طفل مع سلالتين من الخلايا في جسده). [102] في حين تم الإبلاغ عن أكثر من اثنتي عشرة حالة مماثلة منذ ذلك الحين (عادة ما يتم اكتشافها بعد أن أظهر المريض تشوهات إكلينيكية) ، لم تكن هناك تقارير مؤكدة علميًا عن التوالد الفطري البشري غير الخيمري والسريري (أي تم إنتاجه من واحد ، التوالد العذري البويضة المنشطة). [101]

    تحرير جينوجينيسيس

    شكل من أشكال التكاثر اللاجنسي المرتبط بالتوالد العذري هو التوليد. هنا ، يتم إنتاج النسل بنفس الآلية المتبعة في التوالد العذري ، ولكن بشرط أن يتم تحفيز البويضة فقط بواسطة حضور من الحيوانات المنوية من أجل التنمية. ومع ذلك ، لا تساهم خلية الحيوانات المنوية بأي مادة وراثية في النسل. نظرًا لأن جميع الأنواع الوراثية من الإناث ، فإن تنشيط بيضها يتطلب التزاوج مع ذكور من الأنواع وثيقة الصلة بالمحفز المطلوب. بعض السمندر من الجنس أمبيستوما هي من أمراض النساء ويبدو أنها كانت كذلك منذ أكثر من مليون سنة. يعتقد [ بواسطة من؟ ] أن نجاح تلك السمندل قد يرجع إلى ندرة إخصاب الذكور للبيض ، وإدخال مادة جديدة إلى تجمع الجينات ، والذي قد ينتج عن تزاوج واحد فقط من بين مليون. بالإضافة إلى ذلك ، من المعروف أن الأمازون مولي يتكاثر عن طريق التوليد. [103]

    هجين تحرير

    التهجين هو طريقة لتكاثر الهجينة. الهجينة الهجينة (على سبيل المثال جينوم AB) ، عادةً من الإناث ، أثناء عملية التكوُّن الجيني تستبعد أحد الجينومات الأبوية (A) وتنتج الأمشاج مع جينوم [104] غير متحد من الأنواع الأبوية الثانية (B) ، بدلاً من احتواء جينومات الوالدين المختلطة المعاد تجميعها. يتم استعادة الجينوم الأول (A) عن طريق إخصاب هذه الأمشاج مع الأمشاج من النوع الأول (AA ، المضيف الجنسي ، [104] عادة من الذكور). [104] [105] [106]

    لذا فإن التهجين ليس لاجنسيًا تمامًا ، ولكنه بدلاً من ذلك نصف نسلي: يتم تمرير نصف الجينوم إلى الجيل التالي نسبيًا ، غير متحد ، سليم (ب) ، نصف آخر جنسيًا ، معاد اتحاده (أ). [104] [107]

    تستمر هذه العملية ، بحيث يكون كل جيل نصف (أو نصفي) نسيلي من جانب الأم وله نصف مادة وراثية جديدة من جانب الأب.

    يظهر هذا الشكل من التكاثر في بعض الأسماك الحية من الجنس Poeciliopsis [105] [108] وكذلك في بعض بيلوفيلاكس النيابة. ("الضفادع الخضراء" أو "الضفادع المائية"):


    Homoplasy و Convergent Evolution

    في المنشورات القليلة الأخيرة في هذه السلسلة ، قدمنا ​​مفهومًا مفاده أن الخصائص الفردية (مثل تسلسل الجينات الفردية) قد لا تتطابق دائمًا مع السلالة ، أو شجرة الأنواع لمجموعة من الكائنات الحية ذات الصلة. يعتبر الفرز غير الكامل للنسب إحدى الطرق لحدوث ذلك ، ولكن هناك طريقة أخرى تتمثل في ظهور أوجه التشابه من خلال أحداث مستقلة. قد يكون لمثل هذه السمات المظهر السطحي لكونها موروثة من سلف مشترك ، ولكنها في الواقع ستكون أمثلة على homoplasies (مفرد = homoplasy): ميزات مشتركة بين الأنواع التي كانت ليس موروث من سلف مشترك.

    متشابهين

    أحد الأمثلة الكلاسيكية على الهوموبلاسي هو الطيران بالطاقة في الطيور و (بعض) الثدييات (مثل الخفافيش). تضع شجرة الأنواع الخاصة بالطيور والخفافيش والثدييات غير الطائرة (على سبيل المثال ، الفئران) جميع الثدييات معًا على أنها أقرب إلى بعضها البعض أكثر من ارتباط أي منها بالطيور. من أجل شرح الميزة المشتركة للرحلة التي تعمل بالطاقة للخفافيش والطيور ، إذن ، يحتاج المرء إلى تصميمها على أنها homoplasy - كأحداث مستقلة تنشأ عن سلالتين منفصلتين:

    التفسير البديل - أن الطيران بالطاقة متماثل بين الخفافيش والطيور (وبالتالي موجود في سلفهم المشترك الأخير) - يتطلب أن جميع الثدييات باستثناء الخفافيش فقدت هذه القدرة (ناهيك عن رزم بيانات تسلسل الحمض النووي التي تدعم فوق شجرة الأنواع). بالإضافة إلى هذا الدليل ، هناك أيضًا سبب وجيه من علم التشريح المقارن للاعتقاد بأن الطيران بالطاقة نشأ بشكل مستقل في الخفافيش والطيور. تستخدم الطيور ريشًا مثبتًا على طول أطرافها الأمامية لتوفير الرفع. في المقابل ، تستخدم الخفافيش غشاء لتشكيل أجنحتها ، وهذا الغشاء مرتبط بين أصابعها وكذلك بجسمها:

    يعمل كلا الحلين بشكل جيد ، ولكن عندما نقسم السمة الأكبر لـ "الطيران بالطاقة" إلى الأجزاء المكونة لها ، نرى أنه على الرغم من أن السمة ككل متقاربة ، فإن المكونات الأساسية ليست كذلك. تدعم هذه الملاحظة أيضًا الاستنتاج القائل بأن الطيران في الطيور والثدييات نشأ بشكل منفصل.

    Homoplasy مقابل التنادد

    يمكننا توضيح مثال على كيفية نشوء تجانس تسلسل الحمض النووي البسيط باستخدام نسالة. افترض أن ثلاثة أنواع لها التسلسل التالي لجزء من نفس الجين:

    بناءً على هذه البيانات وحدها ، سيكون أبسط سلالات نسالة (الأكثر شحًا) كما يلي:

    بناءً على هذه البيانات ، يمكن الاستدلال على تسلسل الأسلاف على أنه "TCATCC" ، وسيكون لفرع السلالة المؤدية إلى الأنواع A طفرة واحدة لشرح اختلاف التسلسل الملحوظ. في حالة عدم وجود أدلة أخرى ، سيكون هذا التطور هو الأنسب للبيانات.

    ومع ذلك ، يمكن أن تتضايق هذه الصورة المنظمة من خلال المزيد من البيانات - البيانات التي توضح أن شجرة الأنواع البسيطة التي رسمناها أعلاه غير صحيحة في الواقع. إذا كان الأمر كذلك ، فنحن بحاجة إلى ملاءمة التسلسلات أعلاه في شجرة أنواع مختلفة - مما يعني أننا سنحتاج إلى شرح النمط باستخدام أكثر من حدث طفرة. دعونا نعمل من خلال مثال افتراضي لإظهار العملية.

    لنفترض أنه تمت مقارنة بيانات التسلسل لعدة مئات من الجينات الإضافية لهذه الأنواع الثلاثة ، بالإضافة إلى عدد من الأنواع الأخرى ذات الصلة غير الموضحة في شجرة الأنواع لدينا. لنفترض أيضًا أن هذه البيانات تدعم بقوة شجرة أنواع مختلفة عن تلك التي أنشأناها للتو - في الغالبية العظمى من الحالات ، تدعم البيانات شجرة مع النوعين A و B كأقرب أقرباء ، مع الأنواع C باعتبارها أكثر ارتباطًا. هذا من شأنه أن "يجبرنا" على إعادة رسم شجرة الأنواع على النحو التالي ، ووضع تسلسلاتنا القصيرة الأصلية في نمط مختلف جنبًا إلى جنب مع نوعها:

    لنفترض أيضًا أن بيانات تسلسل الحمض النووي لهذا التسلسل الجيني المعين من الأنواع الإضافية غير الموضحة في شجرة الأنواع تشير إلى أن تسلسل الأسلاف كان يحتوي بالفعل على "T" في الموضع الثاني بدلاً من "C":

    الآن علينا أن نأخذ في الحسبان جميع الأنواع الثلاثة في شجرة الأنواع لدينا التي لها تسلسل غير أسلاف في الموضع الثاني ، وكذلك محاولة فهم أحداث الطفرة التي أدت إلى النمط الذي نراه هنا. لاحظ أننا ما زلنا مقيدون بتقديم أكثر التفسيرات شحًا لجميع البيانات ، ولكن بالنسبة لهذا الجين المعين ، فنحن مضطرون لاستدعاء أحداث طفرات متعددة لملاءمة النمط مع شجرة الأنواع. ومع ذلك ، فإننا نقوم بهذا الاختيار لأنه سيكون متساويًا أكثر من غير المحتمل أن تكون أحداث الطفرات المتعددة قد شكلت نمط مئات التسلسلات الجينية الأخرى بطريقة منسقة - وهذه التسلسلات الأخرى تدعم هذا الإصدار من شجرة الأنواع.

    إذا كنت تأخذ الوقت الكافي لمحاولة "حل" شجرة الجينات عن طريق إضافة أحداث طفرة إلى شجرة الأنواع ، فسوف تدرك قريبًا أن هناك حاجة إلى ثلاثة أحداث طفرة على الأقل لإنتاج النمط المرصود. هناك أيضًا حلول تستخدم أكثر من ثلاثة أحداث طفرة ، لكنها تفسيرات أقل احتمالًا. أحد الحلول الممكنة موضح أدناه:

    في فرع السلالة المؤدي إلى الأنواع A والأنواع B ، تحدث طفرة (من T إلى G) قبل اختلاف A / B (يمثلها الشريط الأحمر). ثم تحدث طفرة ثانية على السلالة المؤدية إلى الأنواع B التي تغير G في نفس الموضع إلى C (ممثلة بشريط أزرق). بشكل مستقل ، فإن السلالة المؤدية إلى الأنواع C لها أيضًا طفرة في هذا الموضع ، وتغيير السلالة T إلى C (ممثلة أيضًا بشريط أزرق). والنتيجة النهائية هي أن تسلسلين (في النوعين B و C) أصبحا متطابقين - لكن لم يرث أي منهما الحرف "C" في الموضع الثاني من سلفهما المشترك. بمعنى آخر ، لقد وصلوا إلى نفس "الوجهة" من نقاط بداية مختلفة ، أو "متقاربون" في تسلسل مشترك. ليس من المستغرب أن تعرف هذه الظاهرة باسم متقاربة تطور. بالنسبة لهذين النوعين ، فإن الحرف "C" في الموضع الثاني ليس متماثلًا (تشابه موروث من سلف مشترك) ، ولكنه بالأحرى متماثل - وهو تشابه نتج عن أحداث مستقلة على سلالتين.

    يمكن أن تكون عمليات التماثل المتماثل بسيطة مثل تغييرات أحادية الحمض النووي الأحادية (كما في هذا المثال) ، أو معقدة مثل إعادة التنظيم المستقلة لأنظمة متعددة مع العديد من الجينات وأجزاء الجسم لتتقارب على حل (كما في حالة الطيران بالطاقة في الطيور والخفافيش ). ومع ذلك ، في كلتا الحالتين ، يمكننا تحديد أنها نشأت كأحداث مستقلة في سلالات منفصلة لأن هذه الميزات لا تتناسب مع شجرة الأنواع كأحداث فريدة.

    قوة التقارب

    نظرًا لأن التماثل المتماثل يعمل كعلامات تشير إلى الأحداث التطورية المتكررة ، فإن البحث عن التماثلات في أشجار الأنواع يعد طريقة مفيدة لاختبار الفرضيات حول استنساخ التطور ، أو عدد المرات التي تتقارب فيها الأنواع على حلول مماثلة. كما اتضح ، فإن التطور قابل للتكرار بشكل ملحوظ للعديد من السمات العامة. هناك العديد من الأمثلة على الابتكارات المتكررة والمستقلة على مدار التاريخ التطوري ، والتي سوف ندرس بعضها بمزيد من التفصيل في المشاركات القادمة:

    • شكل انسيابي للجسم: شكل الجسم المبسط للحياة المائية مثل الأسماك والإكثيوصورات والحيتان والفقمات وطيور الغوص (مثل طيور البطريق) كلها تكيفات متقاربة ومستقلة لأسلوب الحياة المائية.
    • رحلة بالطاقة: بالإضافة إلى الطيور والخفافيش ، تطورت الرحلة الآلية أيضًا بشكل مستقل في الحشرات والزاحف المجنح.
    • تحديد الموقع بالصدى: بعض الثدييات ، مثل الخفافيش والحيتان ، لديها أنظمة مطورة بشكل مستقل تسمح لها بتحديد موقع الطعام من خلال اكتشاف مدى الصوت الذي تولده من الهياكل والفرائس في بيئتها.
    • عيون الكاميرا: يعد التطور المتكرر لعيون الكاميرا (أي العيون التي تستخدم العدسة) أحد أكثر الأمثلة المدهشة للتطور المتقارب. تطورت عيون الكاميرا بشكل مستقل في الكائنات المجوفة (قناديل البحر معينة) ورأسيات الأرجل (مثل الحبار والأخطبوط) والفقاريات (الطيور والثدييات).

    شيء واحد يجب ملاحظته هو أن هذه الأمثلة المنتشرة على التقارب تتشكل جميعها من خلال البيئة المادية للكائنات المعنية - إدراك الضوء (العيون) ، والقدرة على الطيران عبر الهواء (الأجنحة) ، أو التحرك بكفاءة عبر الماء (الجسم الانسيابي) ). من المتوقع أن يشكل الوجود الثابت لهذه الميزات البيئية تكيف العديد من الأنواع.

    في السابق ، قدمنا ​​مفهوم homoplasy - وهو تشابه في الشكل في سلالتين ينشأ بسبب أحداث مستقلة. في المثال الذي نظرنا إليه في المرة الأخيرة ، حصلت الطيور والخفافيش بشكل مستقل على طيران آلي من خلال التطور المتقارب - مع وصول الخفافيش إلى الأجنحة القائمة على الغشاء ، والطيور في الأجنحة القائمة على الريش. نظرًا لأن آخر مجموعة أسلاف مشتركة للخفافيش والطيور كانت من الأنواع التي لم يكن لديها طيران ، فهذا مثال جيد على الهوموبلاسي - الذي نشأ من خلال التطور المتقارب.

    لكن تحت هذا الحدث المتقارب ، هناك علاقة أعمق. الخفافيش والطيور كلاهما رباعي الأرجل - كائنات حية لها عمود فقري وأربعة أطراف. كانت خطة الجسم رباعي الأرجل بالفعل سمة من سمات آخر مجموعات أسلافهم المشتركة ، وقد تم الحفاظ عليها في كلا السلالتين. على هذا النحو ، عند النظر إلى أجنحة الخفافيش وأجنحة الطيور بشكل صارم كأطراف أمامية ، فهي هياكل متجانسة. في الطيور والخفافيش ، تم تشكيل الأطراف الأمامية من خلال الانتقاء الطبيعي للطيران بطرق مختلفة ، لكن نقطة البداية لكليهما كانت بنية متجانسة. بعبارة أخرى ، تحت الحدث المتقارب المتمثل في الطيران بالطاقة في الخفافيش والطيور يوجد تماثل أعمق - الطرف الذي بنى عليه كلا السلالتين جناحًا بشكل مستقل. لتمثيل هذا في نسالة ، سنضع خطة جسم رباعي الأرجل قبل تباعد جميع رباعيات الأرجل ، ونعمل على الطيران كحدثين على السلالات المناسبة:

    هذا النمط - الأحداث المتقاربة مع التماثلات الأعمق الكامنة تحتها - هو نمط نراه مرارًا وتكرارًا في التطور. في الواقع ، تعمل هذه التماثلات العميقة على تحسين احتمالات وقوع الأحداث المتقاربة ، لأنها توفر أساسًا مشتركًا يمكن أن تستخدمه السلالات المنفصلة للابتكار المستقل. بالنسبة للخفافيش والطيور ، كانت التكيفات التي تؤدي إلى الطيران ممكنة لأن كلا السلالتين لهما أطراف أمامية يمكن تعديلها بمرور الوقت من وظيفة إلى أخرى. في حين أن هذا المثال على المستوى التشريحي ، يمكن ملاحظة هذه الأنواع من "الاستعدادات" والأحداث المتقاربة التي تنشأ عنها على المستوى الجزيئي أيضًا.

    عيون لها

    كما ذكرنا في المنشور السابق في هذه السلسلة ، تعد عيون الكاميرا واحدة من أكثر الأمثلة المدهشة للتطور المتقارب ، حيث ظهرت بشكل مستقل في العديد من السلالات (أكثر الأمثلة شيوعًا هي الفقاريات ورأسيات الأرجل مثل الأخطبوط والحبار وبعض قنديل البحر. ). تحتوي عيون الكاميرا على طبقة خلية حساسة للضوء (شبكية العين) بالإضافة إلى عدسة تركز الضوء على شبكية العين. يتطلب شرح توزيع عيون الكاميرا بين هذه المجموعات الثلاث أن نستدعي ثلاثة أحداث متقاربة في نسختهم ("cnidarians" هي المجموعة التي يوجد فيها قناديل البحر):

    للوهلة الأولى ، يبدو أنه من غير المحتمل إلى حد كبير أن تتقارب ثلاث سلالات بعيدة الصلة بشكل مستقل في مثل هذا الهيكل الرائع مثل عين الكاميرا. كما اتضح ، مع ذلك ، أدى التناظر الرئيسي بين المجموعات الثلاث إلى تحسن كبير في تلك الاحتمالات - الجزيئات التي تعمل كمستشعرات ضوئية.

    في أبسط أشكاله ، يتطلب استشعار البيئة الخارجية أن تحدث البيئة تغييرًا داخل الخلايا. وفقًا لذلك ، يتطلب استشعار الضوء تغييرًا من نوع ما يسببه الضوء. تسمى الجزيئات الرئيسية التي تؤدي هذه الوظيفة في المجموعات الثلاث المذكورة أعلاه بروتينات opsins وشركائهم الكيميائيون (مجموعة من المركبات تسمى الشبكية). يحتوي كل بروتين opsin على شبكية متصلة به ، ويعمل زوج opsin / retinal معًا كمستشعر ضوئي. تغير الشبكية شكلها عندما تتفاعل مع الضوء (أي تمتص الفوتون الذي يمثله جاما في الرسم البياني أدناه). هذا التغيير في الشكل يغير بدوره شكل بروتين opsin المرتبط بالشبكية:

    يؤثر التغيير في شكل بروتين opsin على تدفق الشحنة الكهربائية في الخلايا المسؤولة عن استشعار الضوء ، وهذه التغييرات في الشحنة الكهربائية هي ما يدركه الدماغ ويفسره على أنه "ضوء".

    نظام opsin / الشبكية للكشف عن الضوء هو نظام واسع الانتشار للغاية - في الواقع ، الكل تستخدم الحيوانات التي يمكنها اكتشاف الضوء هذه الجزيئات كأساس مادي للقيام بذلك ، سواء كان لديها عيون كاميرا أو أنواع أخرى من العين (مثل العيون المركبة ، أو مجرد بقع من الخلايا الحساسة للضوء). هذا دليل قوي على أن نظام opsin / الشبكية يسبق تباعد المجموعات الثلاث التي ندرسها:

    مع وجود هذه المعرفة في متناول اليد ، يمكننا أن نرى أن تطور عيون الكاميرا في هذه السلالات ليس بعيد الاحتمال كما كنا نعتقد في البداية. في جميع الحالات الثلاث ، قامت هذه السلالات ببناء عين الكاميرا حول نظام جزيئي موجود مسبقًا لاكتشاف الضوء. قد تكون عيون الكاميرا نفسها متقاربة ، لكنها تستند إلى تماثل أساسي أعمق أدى إلى تحسين احتمالات ظهورها من خلال التعديلات المتتالية لنظام الأسلاف. وكما رأينا بالنسبة لأجنحة الطيور والخفافيش ، هناك اختلافات بين عيون الكاميرا في هذه السلالات التي تدعم الفرضية القائلة بأنها نتيجة أحداث متقاربة (أشهر مثال على ذلك هو أن عيون الفقاريات ورأسي الأرجل لها خصائصها الخاصة. "الأسلاك" العصبية في اتجاهات معاكسة).

    السمع هو تصديق

    يمكن رؤية مثال ثانٍ على "الاستعداد الجزيئي" الذي يؤدي إلى التقارب في الآلية الجزيئية الكامنة وراء شكل مختلف من الإدراك الحسي - السمع فوق الصوتي المطلوب لتحديد الموقع بالصدى في الخفافيش والحيتان ذات الأسنان. تستخدم كلتا المجموعتين تحديد الموقع بالصدى عالي الضبط للملاحة والبحث عن الفريسة في بيئة يكون فيها الإدراك البصري محدودًا أو ينقصه تمامًا. الدليل على أن تطور تحديد الموقع بالصدى في هاتين المجموعتين المتباعدتين جدًا من الثدييات يرجع إلى التطور المتقارب قوي - لا توجد ثدييات أخرى أكثر ارتباطًا بأي من المجموعتين لديها مثل هذه القدرة.

    الأساس الخلوي / الجزيئي لاكتشاف الصوت في الثدييات هو مجموعة من الخلايا في الأذن التي تمد نتوءات تشبه الشعر (تسمى الأهداب) تهتز استجابةً لأطوال موجية مختلفة من الصوت. تغير الأهداب أيضًا طولها وخصائصها الاهتزازية استجابة لمحفزات سمعية مختلفة. تُستخدم الاهتزازات لتغيير تدفق الشحنة الكهربائية في هذه الخلايا ، مما يؤدي في النهاية إلى إشارات الجهاز العصبي التي يراها الدماغ على أنها صوت. تستخدم جميع الثدييات بروتينًا يسمى بريستين كجزء من الجهاز السمعي. Prestin هو "بروتين محرك" يمكنه تغيير شكل الخلية عن طريق تحريك الهياكل الداخلية حولها - وتستخدمه الثدييات لتعديل الأهداب استجابةً للصوت.

    من المعروف أن نظام الأهداب / البريستين يسبق جميع الثدييات ، لذلك ليس من المستغرب أن تستخدم الحيتان والخفافيش ذات الأسنان هذا النظام للسمع.ومع ذلك ، فإن المثير للاهتمام هو أنه في هذه المجموعات تم تشكيل بروتين Prestin بشكل مستقل من خلال الانتقاء الطبيعي ليتم ضبطه على صوت عالي التردد (فوق صوتي) أكثر فائدة لتحديد الموقع بالصدى. في الواقع ، في سلالة مقتصرة على متواليات الخفافيش ، يبدو أن أجسام الخفافيش وحوت الحوت المسنن هي الأكثر ارتباطًا ببعضها البعض - وهو اكتشاف يتعارض بشدة مع شجرة الأنواع للخفافيش والحيتان. ومع ذلك ، يُظهر مزيد من الفحص أن أوجه التشابه المذهلة هذه هي نتيجة للتطور المتقارب ، وليس أصلًا مشتركًا حديثًا. في كلتا الحالتين ، كان البروتين Prestin متاحًا ليصبح منسجمًا مع أطوال الموجات فوق الصوتية ، وتم اختيار أحداث طفرة مماثلة (وإن لم تكن متطابقة) في كلا السلالتين على طول الطريق - مثال إضافي لـ "التماثل العميق" الذي يفضل الأحداث المتقاربة المستقلة.

    تلخيص: التطور كعملية غير عشوائية

    أحد المفاهيم الخاطئة الشائعة التي أواجهها حول التطور هو أنه في الغالب عملية عشوائية - عملية تتأثر بشكل أساسي بأحداث الصدفة. بينما أظهرنا بالفعل أن التطور يحتوي على مكون غير عشوائي بشدة (الانتقاء الطبيعي) ، فإن هذه المناقشة للتطور المتقارب توضح بشكل أكبر أن التطور هو قابل للتكرار بطرق مهمة معينة. عندما يؤثر الانتقاء الطبيعي على المجموعات ذات الصلة البعيدة بطريقة مماثلة ، فإننا غالبًا ما نلاحظ نتائج مماثلة. هذه النتائج المماثلة مفضلة في كثير من الحالات من قبل التاريخ السابق (التماثل) وتم التوصل إليها من خلال مسارات مماثلة ، ولكن ليست متطابقة (مما يدل على أن الصدفة والصدفة موجودة أيضًا). وبالتالي ، فإن التطور هو توازن الأحداث الطارئة (الطفرات وأحداث الصدفة الأخرى) والأحداث غير الطارئة بشكل قاطع (الانتقاء ، التطور المتقارب).

    في المنشور التالي في هذه السلسلة ، سنعود إلى تحديد الموقع بالصدى للخفافيش لاستكشاف كيف يمكن أن يتشكل تطور أحد الأنواع إلى حد كبير بواسطة نوع آخر له علاقة وثيقة معه - وهي ظاهرة تُعرف باسم التطور المشترك.


    في الثدييات ، ما الذي يحدد متوسط ​​عدد الأطفال الذين يولدون خلال حمل واحد؟

    تنتج الثدييات مثل القطط والكلاب عدة أطفال بينما ينتج الإنسان ، في المتوسط ​​، طفلًا واحدًا فقط أثناء الحمل.

    يبدو أن حجم القمامة يتحدد من خلال التفاعلات المعقدة لعوامل مختلفة. في الواقع ، حتى داخل نفس النوع ، يمكن أن يختلف حجم القمامة بشكل كبير (كما هو الحال في الثعلب القطبي الشمالي). يلعب علم الوراثة دورًا إلى حد ما ، كما يفعل عدد من العوامل البيئية مثل توافر الموارد (& فرضية الحد من الطاقة & quot) ، والكثافة السكانية (& فرضية تباين الكثافة & quot) ، والهرمونات التناسلية المكتسبة من أكل الفريسة (& quothormone turbo hypothesis & quot) ، والاستقرار البيئي (& quot ؛ فرضية التخصيص الإنتاجي & quot و & quotjackpot hypothesis & quot).

    هناك أيضًا عنصر من عناصر تشريح الأم.

    في بعض الأنواع ، يكون الرحم هو الأمثل لطفل واحد في كل مرة (البشر ، الأفيال). في الأنواع الأخرى ، يكون الرحم هو الأمثل للعديد من الأطفال (6 إلى 8 مرات متكررة) في كل مرة (الخنازير والقطط والكلاب والفئران). بالطبع هناك اختلاف غير محدد (يمكن أن يكون للمرأة ثلاثة توائم ، ويمكن أن يكون للقط قطة واحدة فقط).

    بشكل عام ، هناك علاقة بين العدد الأمثل للأطفال الذين يتم حملهم في الرحم وعدد الحلمات.

    بشكل عام ، إذا كان الحمل طويلًا ، فسيكون العدد الأمثل للأطفال أقل مما لو كان الحمل قصيرًا.


    Remingtonocetidae: الحيتان طويلة الخطم

    تم العثور على أقدم ممثلي Remingtonocetidae في نفس مواقع الحفريات مثل Ambulocetus، لكن أكبر تنوع في الريمنجتونوسيتيد معروف من الصخور الأصغر ، بين 48 و 41 مليون سنة في الهند وباكستان (Gingerich et al. 1997). إجمالاً ، هناك أربعة أو خمسة أجناس من remingtonocetids ، تتميز بأنف طويل ، والذي يشكل ما يقرب من ثلثي طول الجمجمة.

    من الناحية الأسنان ، فإن الريمنجتونوسيتيدات متخصصة (Thewissen and Bajpai 2001a) فقدت أضراسها أحواض تكسير pakicetids و ambulocetids. يشير هذا إلى أن النظام الغذائي للريمينجتونوسيتيدات يختلف عن نظام الحوتيات السابقة.

    في الجنس ريمنجتونوسيتوس، العيون صغيرة جدًا (Thewissen and Nummela 2008) ، لكن الأذنين كبيرتان ومتباعدتان عن الجمجمة ، وهي ميزة تعزز السمع الاتجاهي. في تفاصيل تشريح الأذن أيضًا ، تعتبر الريمنغتونيتيدات أكثر تخصصًا من الباكيتيدات و ambulocetids (Nummela et al.2007). إحدى السمات المتعلقة بالسمع هي حجم الثقبة السفلية ، وهو ثقب في الفك السفلي خلف الأسنان. الثقبة ضخمة ، تغطي تقريبًا عمق الفك بالكامل في الحيتانيات الحديثة وريمنجتونوسيتيدات ، على عكس pakicetids ، حيث تكون أصغر (الشكل 18). في جميع الثدييات ، تحمل هذه الثقبة الأعصاب والأوعية الدموية إلى الأسنان السفلية والذقن ، لكن هذا لا يفسر حجمها في الحيتانيات. في الحيتانيات الحديثة ، تحمل هذه الثقبة ، بالإضافة إلى الأعصاب والأوعية الدموية المذكورة ، وسادة طويلة من الدهون تربط الفك السفلي بالأذن الوسطى وتنقل الأصوات تحت الماء. كانت هذه الوسادة موجودة أيضًا في remingtonocetids ، مما يشير إلى أن نقل الصوت تحت الماء كان فعالًا في remingtonocetids ، وهو تكيف مائي واضح (Nummela et al.2007، 2004).

    الارتفاع النسبي للثقبة السفلية (ارتفاع الثقبة السفلية مقسومًا على ارتفاع الفك السفلي عند السن الأخير) في الحيتانيات الأحفورية والحيتان السنية الحديثة

    تعتبر الريمنجتونوسيتيدات مهمة أيضًا لأنها توثق التطور في عضو رئيسي آخر. يقع عضو التوازن في الصخري ، وهو عظم متصل بالجزء الخارجي من الطبل. يتكون جزء كبير من جهاز التوازن من ثلاثة أنابيب دائرية ، مرتبة في ثلاث مستويات في زوايا قائمة مع بعضها البعض (الشكل 19). بشكل عام ، قطر هذه الأنابيب ، القنوات نصف الدائرية ، موازين مع حجم الجسم (Spoor and Thewissen 2008) ، ولكن القنوات يتم تقليلها بشكل كبير في الحيتانيات الحديثة. سبب هذا التخفيض غير مفهوم تمامًا ، ولكن من الممكن أن يكون الانخفاض مرتبطًا بظهور رقبة غير متحركة (Spoor et al.2.2002). في الثدييات حيث تمت دراستها تجريبياً ، المنعكس العصبي ، المنعكس الدهليزي القولوني ، يعمل عن طريق تحفيز القنوات نصف الدائرية ويؤدي إلى تقلص عضلات الرقبة ويؤدي إلى استقرار الرأس ، مما يقلل من تأثير حركات الجسم المفاجئة على رئيس. تمتلك معظم الحوتيات الحديثة رقبة صلبة نسبيًا ، ومن المحتمل أن هذا المنعكس ، إذا كان موجودًا على الإطلاق ، لا يمكنه تثبيت الرأس لأن الرقبة بالفعل غير متحركة نسبيًا. يمكن أن يؤدي هذا بعد ذلك إلى تحفيز مفرط للقنوات نصف الدائرية ، خاصة في الحيوانات البهلوانية. إن تقليل حجم القنوات من شأنه أن يقلل من فرص التحفيز المفرط ويحد أيضًا من حساسية القنوات. على هذا النحو ، قد يعطي الحوتيات الفرصة لتكون بهلوانية. تحتوي Remingtonocetids وجميع الحيتانيات الأعلى في cladogram على قنوات صغيرة ، لكن pakicetids لها قنوات كبيرة. لم يتم الحفاظ على القنوات في أي Ambulocetus عينة.

    أ الخطوط العريضة للحذف وانحدار حجم الجسم (on المحور السيني، مثل 10 لوغاريتمات بالجرام) مقابل نصف قطر القناة نصف الدائرية (على المحور ص، 10-log in mm) للثدييات الأرضية الحديثة (كستنائي) والحوتيات الحديثة (أزرق). الحيتانيات الأحفورية هي pakicetid إكثيوليستيس (أحمر) ، و remingtonocetid ريمنجتونوسيتوس (البرتقالي) ، البروتوسيتيد إندوسيتوس (أصفر) و basilosaurid دورودون (نفسجي). تم التعديل من Spoor et al. (2002). ب إعادة بناء الأذن الداخلية للحوت المقوس الرأس الحديث ، تظهر قنوات نصف دائرية أعلاه ، ركاب مكسورة (أصفر) والقوقعة أدناه

    يشير مورفولوجيا أعضاء الحس إلى أن السمع كان مهمًا ريمنجتونوسيتوس لكن تلك الرؤية لم تكن كذلك. هذا يتفق مع الأدلة البيئية من الصخور التي وجدت فيها الحفريات. الهندي ريمنجتونوسيتوس ربما عاش في خليج موحل محمي من المحيط بواسطة الجزر أو شبه الجزيرة. قد تكون الأنهار قد جلبت الرواسب إلى هذا الخليج ، وربما لم تكن المياه شفافة.

    يُظهر الهيكل العظمي لما بعد الجمجمة لـ remingtonocetids (Bajpai and Thewissen 2000) أن هذه الحيتان كانت لها أرجل قصيرة ولكن ذيلًا طويلًا قويًا جدًا. تمشيا مع فرضية فيش فيما يتعلق بتطور حركة الحيتانيات ، ربما استخدمت هذه الحوتيات ذيلها كعضو دفع رئيسي في الماء واستخدمت أطرافها فقط للتوجيه ، وربما كانوا سباحين سريعين ، على الرغم من أن القنوات نصف الدائرية تشير إلى وجود عدد محدود القدرة على الحركة على الأرض. ثعالب نهر أمريكا الجنوبية العملاقة الحديثة (باتيرونورا براسيلينسيس) لها ذيل طويل مسطح من الناحية الظهرية البطنية ويتم تحريكه لأعلى ولأسفل أثناء السباحة. قد يكون هذا النوع من الحركة نموذجًا جيدًا للسباحة فيه ريمنجتونوسيتوس. لذلك ، من الخارج ، ربما تشبه الرينجتونوسيتيدات ثعالب الماء الهائلة ذات الخطوم الطويلة (www.neoucom.edu/DEPTS/ANAT/Thewissen/whale_origins/whales/Remi.html).


    55 أسئلة وأجوبة حول جهاز الدورة الدموية البشرية

    البورفيريان ، الكائنات الحية المجوفة ، الديدان المسطحة والديدان الخيطية (تحتوي الديدان الخيطية على سائل كاذب ولكن لا توجد أوعية) هي حيوانات لا وعائية. لا تمتلك شوكيات الجلد أنظمة دوران حقيقية أيضًا.

    3. ما هي الوسائل البديلة لنقل المواد في الحيوانات التي ليس لها جهاز دوراني؟ لماذا الدم مهم للحيوانات الكبيرة؟

    في الحيوانات التي لا تحتوي على جهاز دوري ، يحدث نقل المواد عن طريق الخلايا إلى الخلية.

    الدم هو وسيلة أساسية لنقل المواد للحيوانات الكبيرة حيث أن الأنسجة في هذه الحيوانات تكون بعيدة عن بعضها البعض وعن البيئة مما يجعل الانتشار مستحيلاً.

    أنظمة الدورة الدموية المفتوحة والمغلقة

    4. ما هما نوعان من أجهزة الدورة الدموية؟

    يمكن تصنيف أنظمة الدورة الدموية إلى أنظمة الدورة الدموية المفتوحة وأنظمة الدورة الدموية المغلقة.

    5. ما هو نظام الدورة الدموية المفتوح؟

    نظام الدورة الدموية المفتوح هو نظام لا يدور فيه الدم داخل الأوعية الدموية فحسب ، بل يتدفق أيضًا إلى التجاويف التي تروي الأنسجة. في أنظمة الدورة الدموية المفتوحة ، يكون ضغط الدم منخفضًا وعمومًا يكون للدم (يسمى الدملمف) مستوى منخفض من الخلوية.

    المفصليات والرخويات (رأسيات الأرجل استثناء) والبروتكوردات لها أنظمة دوران مفتوحة.

    6. ما هو الجهاز الدوري المغلق؟

    نظام الدورة الدموية المغلق هو الجهاز الذي يدور فيه الدم داخل الأوعية الدموية فقط. لهذا السبب ، يكون ضغط الدم أعلى في الحيوانات ذات الدورة الدموية المغلقة. تكون خلوية الدم أعلى أيضًا ، مع وجود العديد من خلايا الدم المحددة.

    أنظمة الدورة الدموية المغلقة هي سمة من سمات الحلقيات ورخويات رأسيات الأرجل والفقاريات.

    7. ما هي مزايا الدورة الدموية المغلقة على الدورة الدموية المفتوحة؟

    نظام الدورة الدموية المغلق أكثر كفاءة. نظرًا لأن الدم يدور فقط داخل الأوعية الدموية ، فإن ضغطه أعلى ، ونتيجة لذلك ، يمكنه السفر لمسافات أكبر إلى الأعضاء التي يحدث فيها داء الدم والأنسجة المحيطية. بالإضافة إلى ذلك ، تزيد سرعة الدورة الدموية العالية من قدرة الحيوان على توزيع إمدادات كبيرة من الأكسجين على الأنسجة التي تستهلكه بكميات كبيرة ، مثل أنسجة العضلات ، والتي يمكنها بعد ذلك أداء حركات أسرع. الحيوانات ذات الدورة الدموية المفتوحة (باستثناء الحشرات ، التي تقوم بتبادل الغازات بشكل منفصل عن الدورة الدموية) تكون أبطأ بشكل عام ولها معدل أيض منخفض.

    8. ما هو الفرق بين الأخطبوط وبلح البحر من حيث نظم الدورة الدموية؟ كيف يؤثر هذا الاختلاف على حركة هذه الحيوانات؟

    الرخويات رأسيات الأرجل ، مثل الأخطبوط والحبار ، لها نظام دوري مغلق مع ضخ الدم تحت ضغط يتدفق داخل الأوعية. الرخويات ذات الصدفتين ، مثل بلح البحر والمحار ، لها نظام دوري مفتوح (يُعرف أيضًا باسم نظام الدورة الدموية الجوبية) حيث يتدفق الدم تحت ضغط منخفض ، لأنه يقع في تجاويف في الجسم ولا يدور داخل الأوعية الدموية فقط. الرخويات ذات أنظمة الدورة الدموية المغلقة أكبر حجما ورشيقة ويمكنها تحريك الرخويات بنشاط مع أنظمة الدورة الدموية المفتوحة فهي أصغر حجما وبطيئة وبعضها لاطئ عمليا.

    9. لماذا تستطيع الحشرات الطائرة مثل الذباب أن تضرب أجنحتها بسرعة كبيرة بالرغم من وجود نظام دوري مفتوح؟

    في الحشرات ، يكون الجهاز الدوري مفتوحًا ولكن هذا النظام لا يشارك في عملية تبادل الغازات أو في إمداد الأنسجة بالأكسجين. تدخل الغازات وتخرج من خلال نظام القصبة الهوائية المستقل ، والذي يسمح بالاتصال المباشر للخلايا مع & # xa0ambient & # xa0air. لذلك ، يمكن للحشرة توفير طلب كبير من الأكسجين لعضلات جناحها سريعة الضرب على الرغم من أن لديها نظام دوران مفتوح.

    حدد أي سؤال لمشاركته على Facebook أو Twitter

    ما عليك سوى تحديد (أو النقر المزدوج) سؤالاً لمشاركته. تحدى أصدقائك على Facebook و Twitter.

    مكونات الجهاز الدوري

    10. ما هي المكونات النموذجية للدورة الدموية المغلقة؟

    المكونات النموذجية للجهاز الدوري المغلق هي الأوعية الدموية التي يدور فيها الدم (الشرايين والأوردة والشعيرات الدموية) ، وعضو ضخ (القلب) والدم أو & # xa0 تشبه الدم & # xa0fluid.

    11. كيف يضخ القلب الدم؟

    القلب هو عضو عضلي يحتوي على غرف (الأذين الأيمن والبطين الأيمن والأذين الأيسر والبطين الأيسر) يمر من خلالها الدم. يدخل الدم إلى القلب في الأذينين ، ثم يذهب إلى البطينين ثم يخرج من العضو.

    يتم ضخ الدم من القلب عن طريق تقلص الألياف العضلية التي تشكل جدران البطين. يقلل الانقباض من حجم البطين ، وبالتالي يزيد الضغط الداخلي ويجبر الدم على التدفق إلى أوعية الخروج (الشريان الرئوي للبطين الأيمن والشريان الأورطي للبطين الأيسر). عندما تتمدد ألياف العضلات البطينية ، تستعيد البطينات حجمها الأصلي وتتلقى تدفق دم جديد من الأذينين.

    12. ما هو الفرق بين الانقباض والانبساط؟

    الانقباض والانبساط هما مرحلتان يتم تقسيم الدورة القلبية إليهما. الانقباض هي المرحلة التي يحدث فيها تقلص ألياف العضلات البطينية وإفراغ البطينين. الانبساط هو مرحلة من الدورة القلبية عندما تتمدد ألياف العضلات البطينية ويمتلئ البطينان بالدم.

    13. ما هي الشرايين والشرايين والشرايين؟

    الأوعية الدموية هي كل الأوعية الدموية التي تنقل الدم من القلب إلى الأنسجة. الشرايين والشرايين هي أوعية شريانية. الشرايين هي شرايين رقيقة تنتهي بالشعيرات الدموية.

    ومع ذلك ، لا تحتوي جميع الشرايين على دم شرياني (دم غني بالأكسجين). يحتوي الشريان الرئوي وفروعه ، الشرايين التي تحمل الدم من البطين الأيمن للقلب إلى الرئتين ، على الدم الوريدي.

    14. ما هي الأوعية والأوردة والأوردة؟

    الأوعية الدموية هي كل الأوعية الدموية التي تنقل الدم من الأنسجة إلى القلب. الأوردة والأوردة هي أوعية وريدية. الأوردة هي عروق رفيعة متصلة بالشعيرات الدموية.

    بشكل عام ، تحمل الأوعية الوريدية الدم الوريدي. ومع ذلك ، فإن الأوردة الرئوية التي تحمل الدم من الرئتين إلى الأذين الأيسر للقلب تحتوي على الدم الشرياني.

    15. ما هي الشعيرات الدموية في نظام الأوعية الدموية؟

    الشعيرات الدموية هي أوعية دموية صغيرة تقوم بتبادل المواد بين الدم وأنسجة الجسم. الشعيرات الدموية ليست شرايين ولا عروق لأن لها سمات مميزة. في الشعيرات الدموية ، يتكون الجدار من طبقة واحدة من الخلايا البطانية يتم من خلالها تبادل المواد. تستقبل هذه الأوعية الدم من الشرايين وتصب في الأوردة.

    16. أي جزء من الأوعية الدموية يقوم بتبادل الغازات والمواد الأخرى بين الأنسجة؟

    تقوم الشعيرات الدموية فقط بتبادل الغازات والمواد الأخرى بين الأنسجة.

    17. ما الذي يحتوي على المزيد من الأنسجة العضلية أو الشرايين أو الأوردة؟ & # xa0 ما مدى اختلاف جدران هذين النوعين من الأوعية الدموية؟

    يحتوي الجهاز الشرياني على جدران عضلية أكثر سمكًا ، حيث يدور الدم داخل الشرايين تحت ضغط أعلى. الأوردة أكثر ارتخاء من الشرايين.

    من التجويف إلى الطبقة الخارجية ، يتكون كلا النوعين من الأوعية من البطانة والأنسجة العضلية والنسيج الضام. تتكون بطانة كلاهما من طبقة واحدة من الخلايا. في الشرايين ، يكون جزء النسيج العضلي أكثر سمكًا منه في الأوردة ، بينما يكون النسيج الضام الخارجي في الشرايين أكثر سمكًا منه في الشرايين.

    الشرايين تنبض بالأوعية الدموية. يمكن الشعور بالنبض الشرياني أثناء الفحص الطبي ، على سبيل المثال ، من خلال ملامسة الشريان الكعبري في الوجه الداخلي الجانبي للمعصم بالقرب من قاعدة الإبهام.

    18. ما هي صمامات الجهاز الوريدي؟ ما هي وظيفتهم؟

    صمامات الجهاز الوريدي هي هياكل داخل الأوردة تجعلها تتدفق فقط في الاتجاه الصحيح (من الأنسجة إلى القلب). منعه من التراجع لصالح الجاذبية. تغلق الصمامات عندما يكون ضغط عمود السائل أعلاه (بعد ذلك ، من حيث التدفق الطبيعي) أعلى من ضغط السائل تحتها. لذلك فإن الصمامات ضرورية لعملية عودة الدم إلى القلب.

    19. كيف تساهم عضلات الساقين والقدمين في عودة الأوردة؟

    تنقبض عضلات الساقين ، وخاصة عضلات الربلة ، وتضغط على الأوردة العميقة في الساقين ، مما يدفع الدم نحو القلب.

    يحتفظ الجزء الأخمصي من القدم بالدم ، وعندما يتم دفعه على الأرض ، & # xa0it يدفع حجم الدم إلى الخلف باتجاه القلب ، وبالتالي يساعد في العودة الوريدية.

    20. ما هي الدوالي؟ لماذا هم أكثر شيوعًا في الأطراف السفلية؟

    دوالي يعني تضخم غير طبيعي في الوريد. تحدث الدوالي عندما يؤدي الضغط المفرط على تدفق الدم الطبيعي إلى تضخم الوريد ، ونتيجة لذلك يتسبب في توقف الصمامات عن العمل بشكل صحيح & # xa0 (القصور الوريدي).

    تكون الدوالي أكثر شيوعًا في أوردة الأطراف السفلية لأن عمود السائل فوق هذه الأوعية يكون أعلى. هذا هو السبب الذي يجعل الأشخاص الذين يقضون وقتًا طويلاً واقفين (مثل الجراحين) أكثر عرضة للإصابة بالدوالي.

    بشكل عام ، الدوالي ليست الأوردة السطحية التي يمكن رؤيتها على أرجل مرضى الدوالي. هذه الأوردة السطحية ناتجة عن دوالي داخلية (قصور وريدي) في الأوردة الداخلية العميقة للساقين. تظهر هذه الأوردة الخارجية بهذه الطريقة لأن تدفق الدم يتم تحويله من الأوردة الداخلية إلى الأوردة السطحية. & # xa0 (ومع ذلك ، غالبًا ما تسمى الأوردة السطحية بهذا المظهر الدوالي.)

    الجهاز اللمفاوي

    21. ما هو الجهاز اللمفاوي؟

    الجهاز اللمفاوي عبارة عن شبكة من الأوعية المتخصصة ذات الصمامات ، والتي تقوم بتصريف السائل الخلالي (اللمف). الجهاز اللمفاوي مسؤول أيضًا عن نقل مادة الكيلومكرونات (الحويصلات التي تحتوي على دهون) التي يتم إنتاجها بعد امتصاص الظهارة المعوية للدهون.

    على طول الأوعية اللمفاوية توجد هياكل تشبه العقد تسمى العقد الليمفاوية. التي تحتوي على العديد من خلايا الجهاز المناعي. ترشح هذه الخلايا الشوائب وتدمر الكائنات الحية الدقيقة والنفايات الخلوية. تستنزف الأوعية اللمفاوية إلى وعاءين لمفاويين رئيسيين ، القناة الصدرية والقناة الليمفاوية اليمنى ، والتي بدورها تستنزف إلى عروق رافدة للوريد الأجوف العلوي.

    22.لماذا يمكن ملاحظة العلامات السريرية المتعلقة بالجهاز اللمفاوي أثناء الحالات الالتهابية والمعدية؟

    تحتوي الغدد الليمفاوية أو الغدد الليمفاوية على نسيج ليمفاوي ينتج الخلايا الليمفاوية (نوع من الكريات البيض). في الحالات الالتهابية والمعدية ، من الشائع رؤية تضخم الغدد الليمفاوية في الدوائر اللمفاوية التي تستنزف المنطقة المصابة بسبب الانتشار التفاعلي للكريات البيض. يُعرف هذا التضخم باسم تضخم العقد اللمفية ويصاحبه أحيانًا ألم. يعد فحص العقد الليمفاوية المتضخمة أو المؤلمة جزءًا من الفحوصات الطبية لأن هذه النتائج قد تشير إلى التهاب أو عدوى أو أمراض أخرى.

    بنية القلب والدورة الدموية والقلب

    23. ما هي غرف القلب التي يدخلها الدم؟ ومن من يخرج من القلب؟ & # xa0

    غرف القلب التي يدخل الدم من خلالها هي الأذينين. هناك قلب يحتوي على الأذين الأيمن والأذين الأيسر.

    غرف القلب التي يخرج الدم من خلالها هي البطينات. يحتوي القلب على البطين الأيمن والبطين.

    24. من حيث سماكة جدرانها ، ما مدى اختلاف غرف القلب؟

    تكون جدران البطين أكثر سمكًا من جدران الأذين ، لأن البطينين هما الهياكل المسؤولة عن ضخ الدم إلى الرئتين أو الأنسجة. يكون العمل العضلي للبطينين أصعب كما أن ألياف عضلاتها أكثر تطورًا.

    البطين الأيسر عضلي أكثر من البطين الأيمن ، لأن ضخ الدم إلى الرئتين (مهمة البطين الأيمن) أسهل (يتطلب ضغطًا أقل) من ضخ الدم إلى أنسجة الجسم الأخرى (مهمة البطين الأيسر ).

    25. ما هي الوريد الأجوف؟ ما نوع الدم المنتشر في الوريد الأجوف؟

    الوريد الأجوف نوعان من الأوردة الكبيرة التي تفرغ في الأذين الأيمن. يستنزف الوريد الأجوف العلوي كل الدم الذي يأتي من الرأس والأطراف العلوية والرقبة والجزء العلوي من الجذع. ينقل الوريد الأجوف السفلي الدم الذي يتم تصريفه من الجزء السفلي من الجذع والأطراف السفلية.

    يدور الدم الوريدي داخل الوريد الأجوف.

    26. أي حجرة في القلب يدخلها الدم أولاً؟ & # xa0 أين يذهب الدم بعد مروره عبر تلك الحجرة؟ ما هو اسم الصمام الذي يفصل بين الحجرات؟ لماذا هذا الصمام ضروري؟

    يصل الدم الوريدي من الأنسجة إلى الأذين الأيمن للقلب. من الأذين الأيمن ، يذهب الدم إلى البطين الأيمن. الصمام الذي يفصل البطين الأيمن عن الأذين الأيمن هو الصمام ثلاثي الشرف (نظام صمام مصنوع من ثلاث وريقات). يعد الصمام ثلاثي الشرف ضروريًا لمنع الدم من العودة إلى الأذين الأيمن أثناء الانقباض (تقلص البطينين).

    28. ما هو اسم الصمام الذي يفصل البطين الأيمن عن الشريان الرئوي؟ لماذا هذا الصمام مهم؟

    الصمام الذي يفصل البطين الأيمن عن قاعدة الشريان الرئوي هو الصمام الرئوي. الصمام الرئوي مهم في منع الدم من الدورة الدموية الرئوية من العودة مرة أخرى إلى القلب أثناء الانبساط.

    29. هل تحتوي الشرايين التي تنقل الدم من القلب إلى الرئتين على دم شرياني أم وريدي؟ ماذا يحدث للدم عندما يمر عبر الرئتين؟

    تحمل شرايين الدورة الدموية الرئوية الدم الوريدي وليس الدم الشرياني.

    عندما يمر الدم عبر الشعيرات الدموية السنخية في الرئتين ، يحدث داء دموي (أكسجة) ويتم إطلاق ثاني أكسيد الكربون إلى الخارج.

    30. ما هي الأوردة الرئوية؟ كم يوجد هناك؟

    الأوردة الرئوية هي جزء من الدورة الدموية الرئوية. هي أوعية تحمل الدم الغني بالأكسجين (الشرايين) من الرئتين إلى القلب. هناك أربعة أوردة رئوية ، اثنان يستنزفان الدم من الرئة اليمنى واثنان يستنزفان الرئة اليسرى. تفرغ الأوردة الرئوية في الأذين الأيسر ، وتزود القلب بالدم الشرياني. على الرغم من أنها أوردة ، إلا أنها تحمل الدم الشرياني وليس الدم الوريدي.

    31. ما هي حجرة القلب التي يدخلها الدم بعد مغادرة الأذين الأيسر؟ ما الصمام الذي يفصل بين هذه الغرف؟

    ثم ينتقل الدم الشرياني الذي ينتقل من الرئتين إلى الأذين الأيسر إلى البطين الأيسر.

    الصمام الموجود بين البطين الأيسر والأذين الأيسر هو الصمام التاجي ، وهو صمام ثنائي الشرف (وريقتان). الصمام التاجي مهم لأنه يمنع الدم من التدفق مرة أخرى إلى الأذين الأيسر أثناء الانقباض (تقلص البطينين).

    32. ما هي وظيفة البطين الايسر؟ أين يذهب الدم بعد مغادرة البطين الأيسر؟

    تتمثل وظيفة البطين الأيسر في تلقي الدم من الأذين الأيسر وضخ الدم تحت ضغط مرتفع إلى الدورة الدموية. بعد مغادرة البطين الأيسر ، يدخل الدم إلى الشريان الأورطي ، وهو أكبر شريان في الجسم.

    مراجعة نظام الدورة الدموية - تنوع الصورة: الشريان الأورطي

    33. ما الصمام الذي يفصل الشريان الأورطي عن القلب؟ ما هي أهمية هذا الصمام؟

    الصمام الموجود بين البطين الأيسر والشريان الأورطي هو الصمام الأبهري. يمنع الصمام الأبهري الدم من التدفق مرة أخرى إلى البطين الأيسر أثناء الانبساط. بالإضافة إلى ذلك ، عندما يغلق الصمام الأبهري أثناء الانبساط ، يتم دفع جزء من تدفق الدم العكسي عبر فتحة الشريان التاجي (الفتحات) ، وهي ثقوب موجودة في جدار الشريان الأورطي بعد إدخال الصمام مباشرةً والتي تتصل بالدورة التاجية المسؤولة لتزويد أنسجة القلب بالدم.

    34. هل التجويف البطيني أكبر أثناء الانقباض أو الانبساط؟

    الانقباض هو مرحلة من الدورة القلبية يتقلص خلالها البطينان. لذلك ، ينخفض ​​تجويف هذه الغرف ويزداد الضغط على الدم بداخلها.

    يحدث العكس أثناء الانبساط. تسترخي ألياف العضلات في البطينين ويتضخم تجويف هذه الغرف ، مما يسمح بدخول الدم.

    35. في أي مرحلة من الدورة القلبية تمتلئ البطينات بالدم؟

    تمتلئ البطينات بالدم أثناء الانبساط. & # xa0

    كيف يعمل قلب الإنسان. Video by http://visiblebody.com/

    أرسلت بواسطة I fucking love science on Segunda، 12 de outubro de 2015

    36. ما هو نوع الأنسجة التي يتكون منها القلب؟ كيف يتم أكسجة هذا النسيج وتزويده بالمغذيات؟

    يتكون القلب من أنسجة عضلية قلبية مخططة. تسمى عضلة القلب عضلة القلب وهي مؤكسجة ومغذية من الشرايين التاجية. تأتي الشرايين التاجية من قاعدة الشريان الأورطي وتتفرع حول القلب ، مخترقة عضلة القلب.

    تعتبر أمراض الشرايين التاجية من الحالات الشديدة.

    دوران الغازات والهيموجلوبين والإريثروبويتين

    37. ما هما الغازات الأيضية الرئيسية التي يتم نقلها عن طريق الدم؟

    الغازات الأيضية الرئيسية المنقولة بالدم هي الأكسجين الجزيئي (O₂) وثاني أكسيد الكربون (CO₂).

    38. كيف تعمل أصباغ الجهاز التنفسي؟

    أصباغ الجهاز التنفسي هي جزيئات حاملة للأكسجين موجودة في الدم. عندما يكون تركيز الأكسجين مرتفعًا ، على سبيل المثال ، في الحويصلات الهوائية الرئوية ، ترتبط أصباغ الجهاز التنفسي بالغاز. في ظروف انخفاض تركيز الأكسجين ، كما هو الحال في الأنسجة ، تطلق أصباغ الجهاز التنفسي الجزيء.

    الصباغ التنفسي لدم الإنسان هو الهيموجلوبين الموجود داخل خلايا الدم الحمراء.

    39. ما مدى اختلاف أوكسي هيموغلوبين والهيموغلوبين؟ أين من المرجح أن تجد تركيزًا أعلى من أوكسي هيموغلوبين ، في الأنسجة المحيطية أو في الرئتين؟

    يسمى الهيموغلوبين المرتبط بالأكسجين أوكسي هيموغلوبين. في الرئتين ، يكون تركيز الأكسجين أعلى ، ونتيجة لذلك ، هناك تركيز أعلى من أوكسي هيموغلوبين. في الأنسجة المحيطية ، يكون الوضع معكوسًا ، حيث يكون تركيز الأكسجين أقل وهناك المزيد من الهيموجلوبين الحر.

    40. ما هو الهيموجلوبين F؟ لماذا يحتاج الجنين إلى نوع مختلف من الهيموجلوبين؟

    الهيموغلوبين F هو الهيموغلوبين الموجود في جنين الثدييات بينما الهيموغلوبين A هو الهيموغلوبين الطبيعي. يمتلك الهيموغلوبين F تقاربًا أكبر للارتباط بالأكسجين.

    يحتاج الجنين إلى الهيموجلوبين القادر على استخلاص الأكسجين من دم الأم. لذلك ، يستخدم الجنين الهيموجلوبين F لأنه يحتوي على تقارب أكبر للأكسجين من الهيموجلوبين الخاص بالأم.

    41. في المرتفعات العالية ، هل من الضروري أن يحتوي الدم على نسبة أكبر أو أقل من الهيموجلوبين؟

    في الارتفاعات العالية ، يكون ضغط الهواء منخفضًا ويكون تركيز الأكسجين أقل منه في الارتفاعات المنخفضة. في هذه الحالة ، يجب أن تكون كفاءة الجهاز التنفسي أكبر ، وبالتالي يصنع الجسم المزيد من الهيموجلوبين (والمزيد من خلايا الدم الحمراء) في محاولة للحصول على المزيد من الأكسجين. تُعرف هذه الظاهرة بفرط غلوبيولين الدم التعويضي.

    فرط غلوبولين الدم التعويضي هو السبب الذي يجعل الرياضيين الذين سيتنافسون على ارتفاعات عالية يحتاجون إلى الوصول إلى هناك قبل أيام قليلة من الحدث بحيث يكون هناك وقت لأجسامهم لإنتاج المزيد من خلايا الدم الحمراء ، مما يسمح لهم بأن يكونوا أقل تأثراً بتأثيرات انخفاض تركيز الأكسجين في الغلاف الجوي (التعب ، انخفاض القوة العضلية).

    42. ما هي المادة التي تحفز إنتاج خلايا الدم الحمراء؟ العضو الذي يفرزه؟ تحت أي ظروف يتم إفرازه بمعدلات أعلى؟

    المادة التي تحفز إنتاج خلايا الدم الحمراء بواسطة نخاع العظم هي إرثروبويتين. إرثروبويتين هو هرمون تفرزه الكلى. يزداد إفرازه عندما يكون هناك نقص في أكسجة الأنسجة (نقص الأكسجة في الأنسجة) بسبب & # xa0 نقص توافر الأكسجين (كما هو الحال في الارتفاعات العالية) أو بسبب الأمراض الداخلية ، مثل أمراض الرئة.

    43. لماذا يعتبر أول أكسيد الكربون سامًا للإنسان؟

    الهيموغلوبين "يحب" أول أكسيد الكربون (CO) أكثر بكثير مما يحب الأكسجين. عندما يكون أول أكسيد الكربون موجودًا في الهواء المستنشق ، فإنه يرتبط بالهيموغلوبين لتكوين الكربوكسي هيموغلوبين عن طريق احتلال موقع الارتباط حيث يرتبط الأكسجين بشكل طبيعي. بسبب تقارب الهيموغلوبين الأكبر مع أول أكسيد الكربون (على سبيل المثال ، في حالة التسمم من عادم السيارة) لا يوجد نقل للأكسجين ويعاني الفرد من نقص الأكسجة ويفقد الوعي ويستنشق المزيد من أول أكسيد الكربون وقد يموت.

    يعتبر التسمم بأول أكسيد الكربون سببًا مهمًا للوفاة في الحرائق والمرائب المغلقة.

    44. في أي مرحلة من مراحل التنفس الخلوي يتم إطلاق ثاني أكسيد الكربون؟

    في التنفس الخلوي الهوائي ، يحدث إطلاق ثاني أكسيد الكربون أثناء تحول حمض البيروفيك إلى أسيتيل CoA (جزيئين) وأثناء دورة كريبس (أربعة جزيئات). لكل جزيء جلوكوز ، يتم إنتاج ستة جزيئات من ثاني أكسيد الكربون.

    45. كيف يتم إطلاق ثاني أكسيد الكربون عن طريق التنفس الخلوي وينتقل من الأنسجة ليتم التخلص منه عبر الرئتين؟

    في الفقاريات ، يتم نقل ما يقرب من 70٪ من ثاني أكسيد الكربون عن طريق الدم على شكل بيكربونات ، و 25٪ يرتبط بالهيموجلوبين ، و 5٪ مذاب في البلازما.

    تداول الحيوانات الأخرى

    46. ​​ما هو الفرق بين التداول المزدوج المغلق والتداول المغلق البسيط؟

    الدورة الدموية المزدوجة المغلقة ، أو الدورة الدموية المغلقة ، هي أنه عندما يدور الدم عبر نظامين من الأوعية الدموية المرتبطة والمتوازية: أحدهما ينقل الدم إلى الأنسجة المحيطية وينقلها بعيدًا (الدورة الدموية الجهازية) والآخر ينقل الدم إلى الأنسجة التي تقوم بتبادل الغازات معها. البيئة (الدورة الرئوية) ومن ثم نقل هذا الدم منهم. يحدث الدوران المزدوج في البرمائيات والزواحف والطيور والثدييات.

    الدورة الدموية المغلقة البسيطة ، أو الدورة الدموية البسيطة ، هي عندما تكون الأنسجة التي تقوم بتبادل الغازات متصلة في سلسلة بالدوران الجهازي ، كما هو الحال في الأسماك.

    47. كم عدد الغرف الموجودة في قلب السمكة؟

    قلب السمكة عبارة عن أنبوب مصنوع من حجرتين متتاليتين: أذين واحد وبطين واحد.

    48. هل يضخ قلب السمكة الدم الوريدي أو الدم الشرياني؟

    يدخل الدم الوريدي من الأنسجة الأذين ويمر إلى البطين ، الذي يضخ الدم بعد ذلك باتجاه الخياشيم. بعد الأوكسجين في الخياشيم ، يذهب الدم الشرياني إلى الأنسجة. لذلك ، يضخ قلب السمك الدم الوريدي.

    49. لماذا يصنف الجهاز الدوري للأسماك على أنه تداول بسيط وكامل؟

    تحدث الدورة الدموية الكاملة عندما لا يكون هناك خليط من الدم الوريدي والشرياني. تحدث الدورة الدموية البسيطة عندما يدور الدم في دائرة واحدة فقط (على عكس الدورة الدموية المزدوجة التي تحتوي على دائرتين ، الدورة الدموية الجهازية والدورة الرئوية). في الأسماك ، يكون الجهاز الدوري بسيطًا وكاملاً.

    50. كم عدد الغرف الموجودة في قلب البرمائيات؟

    يحتوي قلب البرمائيات على ثلاث حجرات للقلب: أذينان وبطين واحد.

    51. لماذا يمكن تصنيف تداول البرمائيات على أنه مزدوج وغير كامل؟

    يتضاعف دوران البرمائيات لأنه يتكون من الدورة الدموية الجهازية والرئوية: أي أنسجة القلب والقلب والقلب والرئتين والقلب على التوالي. نظرًا لأن البرمائيات تحتوي على بطين واحد فقط في قلبها ، يتم خلط الدم الوريدي المأخوذ من الأنسجة والدم الشرياني القادم من الرئتين في البطين ، والذي يقوم بعد ذلك بضخ الخليط مرة أخرى في الدورة الدموية الجهازية والرئوية. يعتبر دوران البرمائيات غير مكتمل لأن الدم الوريدي والشرياني يختلطان في الدائرة.

    يحدث أكسجة الدم في البرمائيات أيضًا & # xa0in الدورة الدموية الجهازية ، لأن جلدهم هو عضو تبادل الغازات.

    52. ما الفرق بين قلب البرمائيات وقلب الزواحف؟

    الزواحف أيضًا لها دوران مزدوج وغير مكتمل ، بقلب يحتوي على ثلاث غرف (أذينان وبطين واحد). ومع ذلك ، فإن قلب الزواحف يمثل بداية الحاجز البطيني الذي يفصل جزئيًا بين المنطقة اليمنى واليسرى من الغرفة. مع هذا الحاجز البطيني الجزئي ، يوجد مزيج أقل من الدم الشرياني مع الدم الوريدي بين الزواحف مقارنة بالبرمائيات.

    53. كم عدد الغرف التي تمتلكها قلوب الطيور والثدييات؟ فيما يتعلق بالحفاظ على درجة الحرارة ، ما فائدة الدوران المزدوج والكامل لهذه الحيوانات؟

    تنقسم قلوب الطيور والثدييات إلى أربع غرف: الأذين الأيمن والبطين الأيمن والأذين الأيسر والبطين الأيسر.

    الطيور والثدييات هي الحرارة المنزلية ، مما يعني أنها تتحكم في درجة حرارة أجسامها. يوفر القلب المكون من أربع غرف والدورة الدموية المزدوجة للأنسجة المزيد من الدم المؤكسج ، مما يجعل معدل الأيض أعلى ممكنًا (معدل التنفس الخلوي بشكل أساسي). يستخدم جزء من الطاقة التي ينتجها التنفس الخلوي للحفاظ على درجة حرارة الجسم.

    54. بخصوص اختلاط الدم الشرياني بالدم الوريدي ، ما هو الفرق بين الدورة الدموية للجنين البشري والدورة الدموية عند البالغين؟

    في الدورة الدموية للجنين البشري ، هناك نقطتان يختلط فيهما الدم الشرياني والدم الوريدي ، مما يميز هذا على أنه دوران غير مكتمل. إحداها هي الثقبة البيضاوية ، وهي فتحة بين الأذين الأيمن والأيسر لقلب الجنين. الآخر هو القناة الشريانية ، وهو وعاء قصير يصل الشريان الرئوي بالشريان الأورطي. تغلق هذه النقاط بعد أيام قليلة من الولادة ونتيجة لذلك لا توجد في قلب البالغين.

    توصيل القلب

    55. ما الذي يسبب انقباض القلب؟

    يكون تقلص القلب مستقلاً عن التحفيز العصبي (على الرغم من أنه يمكن تنظيمه بواسطة الجهاز العصبي المستقل). يحتوي القلب على خلايا جهاز تنظيم ضربات القلب التي تحفز بشكل مستقل إمكانات العمل التي تبدأ في تقلص العضلات. تتركز هذه الخلايا في نقطتين خاصتين في القلب: العقدة الجيبية الأذينية (العقدة الجيبية الأذينية) ، الموجودة في الجزء العلوي من الأذين الأيمن ، والعقدة الأذينية البطينية (العقدة الأذينية البطينية) ، الواقعة بالقرب من الحاجز بين الأذينين.

    تنتشر جهود الفعل الناتجة عن إزالة الاستقطاب لخلايا العقدة الجيبية الأذينية من خلية إلى أخرى في جميع أنحاء الأذينين ، مما ينتج عنه تقلص الأذين. ينتشر نزع الاستقطاب الأذيني أيضًا إلى العقدة الأذينية البطينية ، والتي تنقل بعد ذلك النبضات الكهربائية إلى البطينين من خلال حزم التوصيل المتخصصة للحاجز بين البطينين (حزمة هيس) ثم إلى ألياف بركنجي في جدران البطين ، مما يتسبب في تقلص البطين. (الانقباض الأذيني يسبق انقباض البطين بحيث يملأ الدم البطينين قبل الانقباض البطيني).

    يؤدي إعادة استقطاب العقدة الجيبية الأذينية إلى استرخاء الأذينين ، مع استرخاء البطينين بعد ذلك.

    الآن بعد أن انتهيت من دراسة الجهاز الدوري ، هذه هي خياراتك:


    كيف تبقى ثدييات الغوص تحت الماء لفترة طويلة

    تعتبر الشحنات الإيجابية على البروتينات المرتبطة بالأكسجين مفتاحًا لنجاح غوص الثدييات.

    تخيل أنك تحبس أنفاسك وأنت تطارد حبارًا عملاقًا (Architeuthis dux) - وحوش متعددة المجسات تحمل مصاصات مبطنة بأسنان صغيرة - في ماء بارد متجمد ، كل ذلك في الظلام. هذا من شأنه أن يأخذ الكثير من أي شخص ، ولكن حيتان العنبر (Physeter macrocephalus) تفعل هذا يومًا بعد يوم.

    تعد القدرة على الغوص تحت الماء لفترات طويلة إنجازًا متخصصًا تطورت الثدييات البحرية والمائية على مدى ملايين السنين. سوف تبطئ ثدييات الغوص من معدل ضربات القلب ، وتوقف تنفسها ، وتحول تدفق الدم من أطرافها إلى الدماغ والقلب والعضلات عند بدء الغوص. (ذات صلة: "هل تستطيع ثدييات الغوص تجنب الانحناءات؟")

    لكن الغواصين الأبطال ، مثل فقمات الأفيال ، يمكنهم حبس أنفاسهم لمدة ساعتين تقريبًا. قال مايكل بيرينبرينك ، عالم الحيوان بجامعة ليفربول ، إنجلترا ، والمتخصص في كيفية عمل الحيوانات: "كان معروفًا أنهم يعتمدون على مخازن الأكسجين الداخلية عندما يكونون هناك".

    لكن كان هناك شيء آخر يحدث في أجسام هذه الحيوانات كان الباحثون مفقودًا حتى الآن.

    إذا ما الجديد؟ تشير دراسة نُشرت في 13 يونيو في مجلة Science إلى أن الثدييات الغاطسة - بما في ذلك الحيتان ، والفقمة ، وثعالب الماء ، وحتى القنادس والمسك - لديها بروتينات ملزمة للأكسجين مشحونة إيجابًا ، تسمى الميوجلوبين ، في عضلاتها.

    تسمح هذه الخاصية الإيجابية للحيوانات بتعبئة المزيد من الميوغلوبين في أجسامها مقارنة بالثدييات الأخرى ، مثل البشر - وتمكن الثدييات الغاطسة من الاحتفاظ بمخزون أكبر من الأكسجين يمكن الاعتماد عليه أثناء وجوده تحت الماء.

    لماذا هو مهم؟ أوضح بيرينبرينك ، مؤلف مشارك في الدراسة ، أن تجميع الكثير من البروتينات معًا يمكن أن يكون مشكلة ، لأنها تتكتل عندما تقترب كثيرًا من بعضها البعض.

    وأضاف "هذا [يمكن أن يسبب] أمراضًا خطيرة". في البشر ، يمكن أن تحدث أمراض مثل مرض السكري ومرض الزهايمر.

    لكن بيرينبرينك قال إن الميوغلوبين يتركز في عضلات الثدييات الغاطسة أكثر بعشر مرات مما هو عليه في عضلات الإنسان.

    نظرًا لأن الشحنات المتشابهة تتنافر - فكر في محاولة دفع جانبي مغناطيسين بنفس الشحنة - فإن وجود الميوغلوبين الموجب الشحنة يمنع البروتينات من الالتصاق ببعضها البعض.

    ماذا يعني هذا؟ وجد بيرينبرينك وزملاؤه هذه الشحنة الموجبة في الميوجلوبين لجميع الثدييات الغاطسة التي فحصوها ، على الرغم من أن بعضها يحمل شحنة موجبة أكبر من غيرها.

    تقدم هذه الدراسة مثالًا رائعًا للتطور المتقارب - حيث تطور السلالات المختلفة التي تعيش في بيئات متشابهة نفس الإجابة لمشكلة شائعة ، كما كتب راندال ديفيس ، عالم الأحياء الذي يدرس فيزيولوجيا وسلوك الطيور والثدييات البحرية في جامعة تكساس إيه آند أمبير في جالفستون ، في بريد إلكتروني.

    قال ديفيس ، الذي لم يشارك في الدراسة ، "[و] يلقي الضوء على أصول الميوغلوبين ودوره في إطالة مدة حبس النفس في الثدييات المائية".

    قال جيري كويمان ، عالم فيزيولوجيا الحيوان في معهد سكريبس لعلوم المحيطات في سان دييغو ، "سيثير بعض الجدل ، لكن في نفس الوقت أعتقد أنه سيحفز المزيد من الأبحاث ، وهو أمر لا يمكنني أن أكون أكثر سعادة بشأنه". لم تشارك في الدراسة.

    يحذر كويمان من أن بعض ما هو معروف عن جوانب سلوك الغوص ، مثل مدة الغوص ، يعتمد على أحجام عينات صغيرة. لذلك يجب على الباحثين توخي الحذر عند محاولة الربط بين القدرة على الغوص ومقدار الميوغلوبين الذي يمكن أن يدعيه نوع ما.

    ماذا بعد؟ يأمل برينبرينك في النظر إلى الميوغلوبين في البشر من المجتمعات التي لها تاريخ في سلوك الغوص لمعرفة ما إذا كانت تظهر تغيرات مماثلة في البروتين المرتبط بالأكسجين.

    وقال: "هناك مجموعات عرقية في جميع أنحاء العالم تعتمد على الغوص للحصول على الطعام. ويمكن لبعض هؤلاء البشر البقاء تحت الماء لفترة طويلة جدًا".


    شاهد الفيديو: الثدييات الدرس الخامس (ديسمبر 2022).