Двоякодышащие рыбы схожи в дыхании с млекопитающими

Млекопитающие демонстрируют увеличение частоты сердечных сокращений при вдыхании и уменьшении во время выдоха — кардиореспираторный процесс, известный как дыхательная синусовая аритмия (RSA). Этот процесс и его основные механизмы контроля были рассмотрены многими учеными исключительно у млекопитающих, но новое исследование ставит под сомнение это предположение.

Ученые из Великобритании и Бразилии изучили южноамериканскую рыбу Lepidosiren paradoxa (американский чешуйчатник) и обнаружили, что системы, позволяющие этому примитивному позвоночному контролировать кровоток во время дыхания, имеют близкое сходство с теми, которые идентифицированы у млекопитающих.

Двоякодышащие являются членами древней группы лепестко-оребренных рыб (класс Dipnoi), имеющих непрерывную летопись окаменелостей, происходящих в девонском периоде около 400 миллионов лет назад. Это было время, когда первые позвоночные вышли на землю, чтобы образовать земноводных, а также рептилий, птиц и млекопитающих через многие тысячелетия.

С его прото-легкими и прото-лимбами, чешуйчатник (лепидосирен) представляет собой самую раннюю стадию эволюции дышащих воздухом позвоночных. Они обитают в тропических, пресноводных бассейнах и медленных реках, которые часто содержат очень низкий уровень растворенного кислорода и могут исчезать в течение сухого сезона.

Двоякодышащие разделяют периодический характер дыхания с наземными позвоночными, регулярно поднимаясь к поверхности воды, чтобы проветрить свой воздушно-дыхательный орган, подобный легкому, и они зависят исключительно от этих легких для поглощения кислорода во время засухи.

  Раскрыты тайны миграций леопардового тюленя

Под руководством экспертов из Бирмингемского университета и Федерального университета Сан-Карлоса (UFSCar) в Сан-Паулу международная команда ученых опубликовала свои выводы в Science Advances.

Профессор Тед Тейлор из Бирмингемского университета сказал: «Когда воздушный пузырь на поверхности воды получает кислород, их сердечный ритм мгновенно увеличивается, сигнализируя о поступлении крови в легкие существа».

«Это возможно, потому что животное имеет нераздельное сердце, позволяя варьировать пропорцию крови, отводимой на легкие, в отличие от млекопитающих, поскольку у них есть полностью разделенное сердце с равными объемами крови, накачиваемой отдельно в легкие и тело с каждым биением сердца».

«Наше исследование установило четкую функцию у двоякодышащих для увеличения частоты сердечных сокращений в максимальном поглощении кислорода во время каждого вдоха воздуха, которое не было окончательно продемонстрировано для RSA у млекопитающих. Это может быть реликтом их связи с древними предками-амфибиями».

Профессор Тейлор добавил, что «у двоякодышащей рыбы есть относительно сложная система контроля, которая генерирует эти изменения, связанные с дыханием, в зависимости от дыхания, с характеристиками, которые ожидают для млекопитающих.

«Мы обнаружили, что они включают в себя несколько мест для нервных клеток в стволе мозга, которые иннервируют сердце с изолированными волокнами, которые проводят быстрые импульсы, вызывая мгновенную сердечную реакцию на каждое дыхание».

Древняя система, контролирующая вариации частоты сердечных сокращений, свидетельствует о том, что эволюция этих рыб была обязательно связана с появлением воздушного дыхания у примитивных позвоночных, а не к более позднему появлению его у млекопитающих.

  В гонке жизни черепаха каждый раз выигрывает у зайца

Это понимание ставит под сомнение предположения о первенстве млекопитающих, сделанные некоторыми биомедицинскими физиологами и биологами, демонстрируя, что «примитивные» механизмы, хотя и ранние, не обязательно простые.

Источник: ab-news.ru

Оставить комментарий

Вы должны авторизоваться для отправки комментария.