למה שתי ריאות?

למה שתי ריאות?

נתקלתי במאמר לא מי יודע מה מקצועי, שלא עונה על השאלה שהוא מתיימר לענות עליה (וחבל) http://health.howstuffworks.com/two-lungs-one-heart.htm אני יכול להבין שצריך שתי עיניים בשביל תפיסת עומק, גפיים באים בזוגות בשביל הנוחות בעבירות סימטרית, אבל למה שתי ריאות ולא אחד גדולה באמת? או למה שתי אונות במוח, ולמה שתי כליות? שני אשכים? אני בטוח שלכל אחד מהאיברים האלו היתה סיבה נפרדת לחלוטין להתפצל, ולא סתם יתירות (כי אז היו לנו גם שני כבדים ושני פופיקים...)
 
הכליות לא התפצלו, וגם לא האשכים

בקשר לריאות אני לא בטוח, אבל כליות ואיברי מין נוצרים מהתקפלות של המזודרם בזמן ההתפתחות העוברית, והסיבה שיש שניים זה שההתקפלות הזו מתרחשת באופן סימטרי משני צידי ציר הסימטריה של העובר. אותו עיקרון כמובן נכון גם לרגליים ולעיניים. הייתי משער שכל איבר, פנימי או חיצוני, שנוצר אחרי יצירת ציר הסימטריה בעובר (שלב מאוד מוקדם) יהיה סימטרי כברירת המחדל. כלומר, או שיש זוג, או שיש איבר אחד סימטרי אם הוא נמצא על ציר הסימטריה. החריגים מכלל זה יהיו תוצאה של התפתחות משנית. למשל הלב ביונקים זז לצד שמאל אבל זה תוצא משני כתוצאה מהתפתחות מחזור הדם הכפול. בדגים (ובעוברי יונקים) הלב הוא סימטרי ונמצא במרכז.
 

C H 4

New member
האמת שבעוברים הוא לא בדיוק סימטרי

לא יודעת לגבי דגים, אבל בעופות ויונקים בשלב מאוד מוקדם כבר יש כיפוף של התאים שיוצרים לב.
 
בתמונה זה עובר של עוף

בעוברי עופות יש התפתחות משנית מאוד אסימטרית, שמתרחשת בגלל הגודל העצום של שק החלמון. העובר למעשה מתגלגל בהדרגה על ציר האורך שלו כך שהוא נשכב על הצד על החלמון (כמו אדם שעובר משכיבה על הבטן לשכיבה על הצד, אבל לא בכל הגוף בבת אחת). הסיבוב של הלב שרואים בתמונה יכול להיות פשוט השלב הראשון של הסיבוב הזה. בכל מקרה, ההשערה שלי היא ש"ברירת המחדל" היא לב סימטרי, והאסימטריה נוצרת ע"י הוראות שנוספו בשלב אבולוציוני יותר מאוחר (בד"כ אך לא בהכרח הוראות שמתבטאות בשלב יותר מאוחר של ההתפתחות העוברית). ביונקים ועופות אנחנו מקבלים לב אסימטרי בגלל שצד אחד של מערכת הדם הסימטרית של הזימים נעלם, והצד האחר הופך להיות עורק הלב הראשי.
 

C H 4

New member
אופס

אני יודעת שזה עובר של עוף, שכחתי לציין את זה. ע"פ מה שלמדתי בביו' התפתחותית, הלב עובר תהליך כזה בעופות וביונקים- מצינור הוא מקבל כיפוף שהופך ללולאה ואז לב. באמת האסימטריה נבנית על הצינור הסימטרי המקורי אבל אני לא חושבת שהכיפוף הוא חלק מסיבוב של העובר משום שבשלב הזה הראש וגם כל אזור הסומיטים עושים רושם די ישר כשמסתכלים עליהם ונשמע לי מוזר שהסיבוב יתחיל מאמצע הגוף. (וגם, זה השלב שהלב מתחיל לפעום אם זה אומר משהו)
 
גם כיפוף של הלב לא חייב להיות אסימטרי

אאל"ט בדגים כבר יש כיפוף אך הוא מתבצע כאשר הצינור הישר המקורי מתכופף לצורת S עדיין על ציר הסימטריה, כלומר במישור אנכי מדיאלי, כך שהתוצאה היא לב בצורת לולאה אבל סימטרי. אותו כיפוף ממשיך להופיע בשאר עוברי החולייתנים. אני לא כל כך זוכר מה קורה בעופות אבל הרושם שלי זה שהפקטור החשוב הוא העומק המוגבל של העובר בין החלמון והחלבון (זה כמעט בלתי אפשרי להסביר בלי תרשימים), שבגללו כל העובר בסופו של דבר נאלץ להתהפך על הצד. בגלל הכיפוף (הסימטרי בעיקרון) של הלב הוא נעשה יותר עמוק משאר העובר ולכן אין לו ברירה אלא להתהפך הצידה. כלומר אני משער שהסיבוב לא בהכרח מתחיל מהראש ונע לאחור, אלא הוא נקבע ע"י העומק. כל איבר שמגיע לעומק מסויים נאלץ להסתובב הצידה, והלב מסתובב ראשון כי בגלל הכיפוף הנ"ל הוא הראשון שמגיע לעומק הקריטי הזה. אפשר לבדוק את ההיפותזה שלי אם יש לך חתך רוחב מלפנים של אותו שלב כמו בתמונה שלך (לא הצלחתי למצוא בגוגל). אני מנבא שהלב בשלב זה יהיה החלק הכי עמוק בעובר.
 
אהא, מצאתי את האתר שממנו לקחת את התמונה

http://www.uoguelph.ca/zoology/devobio/dbindex.htm יופי של אתר דרך אגב, אפשר ממש לרוץ עם חתכי רוחב לכל אורך העובר. הנה מצאתי חתך שבדיוק מדגים את הטענה שלי. הלב יורד למטה בגלל הכיפוף האנכי (הסימטרי) וממש אפשר לראות איך הוא נאלץ להתחיל להישכב על הצד בגלל שאין מספיק מקום מעל החלמון. (איפה שכתוב endotherm זה הקרום העליון של החלמון). אם מסתכלים באתר על שלבים יותר מאוחרים בהתפתחות רואים שכל הגוף עוקב אחריו ונשכב על הצד.
 
אז עכשיו גם תשובה מעודכנת לעירא

באדיבות האתר של מתאן: http://www.uoguelph.ca/zoology/devobio/210labs/ntfrogXS.htm מה שרואים כאן זה כמה חתכי רוחב בעובר צפרדע (ראשן) בשלב מאוד מוקדם, עוד מלפני הופעת הלב. האשכים (או שחלות) והכליות יתפתחו מהחלק שנקרא nephrotome בחתך השלישי. מכיוון שהנפרוטום מופיע באופן סימטרי בשני הצדדים נקבל שני אשכים ושתי כליות. אותו הגיון בדיוק לגבי העינים optic vesicle בחתך הראשון. בכלל שים לב לסימטריה של תוכנית הגוף. כלומר השאלה היא בעצם לא "למה יש שניים" אלא למה לפעמים יש רק איבר אחד אסימטרי.
 
המתחיל במצווה..

נו, אז כבד ולב ולבלב... כולם לא סימטריים ולא זוגיים... פשוט בגלל המורכבות מתפתחים יותר מאוחר ולכן ביחיד? ולמה ב99.9% מהמקרים מסתדרים באותו צד של הגוף? מה היתרון בפיטנס? (אני לא מדבר על יצורים עם שלושה לבבות כמו סוגים מסוימים של קלאמרי... זה לפעם אחרת)
 
כתבתי שזו השאלה, לא שיש לי את התשובה...

אני אפילו לא יודע אם יודעים את התשובה. התשובות הן כבר לכל אחד מהאיברים שציינת בנפרד, ואמבריולוגיה זה בהחלט לא התחום שלי. טוב, כיוון שממש כיף להסתובב באתר הביולוגיה ההתפתחותית של אוניברסיטת גואלף (איפה זה גואלף בכלל?) אז בוא נסתכל על דוגמה לאסימטריה שאני כן יודע עליה קצת, היציאה של אבי העורקים מהלב. הנה שרטוט מעולה של המצב בעובר תרנגולת: http://www.uoguelph.ca/zoology/devobio/210labs/arch1.html למעשה זה פחות או יותר המצב בדגים והוא סימטרי לחלוטין: אבי העורקים התחתון יוצא מהלב, מתפצל סימטרית למספר קשתות שמקיפות את הפארינקס (גרון, foregut בשרטוט) משיני צדדיו, אוספות חמצן מהזימים ומתאחדות מלמעלה לאבי העורקים הגבי שמוביל דם לגוף (אני מתעלם כרגע מהיציאות לכיוון הראש ושאר מקומות חשובים לצורך הפשטות). תסתכל בייחוד על השרטוט התחתון שעושה קלוז-אפ על אזור הזימים. בעוברי עופות הסידור הזה כמובן בלתי תפקודי לחלוטין. חבל שלגואלף אין עובר יונק, אז צריך ללכת לויקיפדיה בשביל זה. הנה פחות או יותר אותו הסידור בעובר אדם: http://en.wikipedia.org/wiki/Aortic_arches הסכמה העליונה מראה את כל העורקים שקיימים בעובר, ואלה שמודגשים באדום הם אלה שנשארים בבוגר. אתה רואה שבעובר הסכמה היא סימטרית כמו בדגים ובבוגר כבר לא (הקשת בצד שמאל מתנוונת. זו למעשה הקשת הימנית כי הסכמה מראה מבט מכיוון הבטן). כלומר, האבולוציה התחילה עם מצב סימטרי בדגים, וכאשר הזימים נעלמו רוב קשתות העורקים האלה הפכו למעשה מיותרות. הן עדיין קימות בעוברים אבל רובן נעלמות בבוגר. אצל צבים ולטאות (בוגרים) חלק מהקשתות נעלמות אך בקשת שנשארת עדיין שורד מצב סימטרי: אבי העורקים מתפצל לשניים, מקיף את הפארינקס ומתאחד שוב מעליו. זה כמובן מצב שנראה אבסורדי: איפה ההגיון בעורק שסתם מתפצל ושוב מתאחד? יש להניח שזה מוריד את לחץ הדם ללא צורך. מצד שני, עובדה שהזוחלים מסתדרים מצויין עם המצב הזה היום. אז זה בגלל שבכל זאת הוא מעלה את הפיטנס באיזה אופן שאנחנו (אני לפחות) לא יודעים עליו? או אולי זה בגלל שזוחלים הם לא אנדותרמיים, חילוף החומרים שלהם פחות מהיר, אז פשוט לא היה מספיק לחץ סלקציה לייעל את מערכת הדם? עופות ויונקים נפטרים (בבוגר) מהקשת בצד אחד של הפארינקס ונשארים עם אבי עורקים יחיד שעובר בצד האחר. סידור כזה כמובן לא יכול להיות סימטרי כל עוד הגרון סימטרי ואתה חייב לעקוף אותו או מצד ימין או מצד שמאל. אז זו כנראה הסיבה לשבירת הסימטריה במקרה הזה. הפרט המעניין כאן הוא שהיונקים נפטרים מהקשת הימנית (כמו שרואים בשרטוט של ויקיפדיה) והעופות נפטרים דווקא מהקשת השמאלית. זה מראה שהיונקים והעופות הגיעו לפתרון הזה באופן בלתי-תלוי. אז האם יש הסבר למה אצל עופות זה יותר פיטנס בצד אחד ואצל יונקים זה יותר פיטנס בצד השני? או אולי הפיטנס זה רק להיפטר מצד כלשהו, והשאלה איזה צד נבחרה באקראי? מה שהדוגמה הזו מראה לי זה שלא תמיד חייבים להסביר הכל עם פיטנס. האבולוציה היא שמרנית, היא בונה כל שלב על שלב קודם וסורקת רק חלק קטן מכל מרחב האפשרויות. כשאנחנו שואלים "למה" מתקיים מצב כזה או מצב אחר, ההסטוריה חשובה לפחות כמו הפיטנס.
 

amni

New member
הכבד רגנרטיבי לפי זכרוני, לכן הוא יכול

לשקם כמעט כליל נזקים קטנים , כל עוד גורם הנזק מבוטל. לגבי יחידות הלב. נידמה לי ששני לבבות זו מכונה מסובכת פי כמה מלב בודד (כי צריך קואורדינציה בין לבבות),
 

C H 4

New member
../images/Emo6.gif

אני לא טרחתי לטייל באתר, חיפשתי עובר בתמונות של גוגל.. תודה על ההסבר, השכלתי. בסופו של דבר זה לא באמת משנה אם כיפוף קורה בגלל כיפוף ומקום וכו' או בגלל פקטור כלשהו שאומר לו להתכופף, התוצאה אותה תוצאה לא?
 
אותה תוצאה, אבל בכל זאת מעניין מה הסיבה

האמת היא שאין לי מושג אם זה עניין מכני לגמרי או שיש פה גם איזושהי בקרה גנטית. כלומר, האם אפשר למצוא גן ספציפי שאחראי לכך שהלב יזוז דווקא לצד שמאל ולא ימין? או אולי זה לחלוטין עניין אפיגנטי? האם יש מניפולציה מכנית שאפשר להפעיל אותה במקום מסויים ושלב מסויים של ההתפתחות ולקבל חיה הפוכה (לב ימני במקום שמאלי)? נדמה לי ששמעתי על משהו כזה אצל חלזונות, שהם הרבה יותר אסימטרים מחולייתנים ולכן יותר מתאימים למחקר כזה. כיוון הסיבוב של השבלול (ולמעשה כנראה כל תוכנית הגוף) התהפכה מימין לשמאל כמה פעמים באבולוציה של חלזונות.
 

C H 4

New member
(מצבים קיצוניים דורשים תגובות קיצוניות../images/Emo26.gif)

השם ישמור (כן, זו התגובה הקיצונית
) אין לי שום שום שום שום שום מושג למה כתבתי את ה"זה לא באמת משנה"
תכננתי לעשות מסטר על שאלה מאוד דומה במהותה, ברור שזה משנה! אני מניחה שמה שניסיתי להגיד הוא שגם אם האסימטריה הזו נוצרת בגלל כיפוף של העובר, זו עדיין אסימטריה. אאל"ט הכיפוף לא נעלם משלב זה והלאה. לכן אין חשיבות לזה שההסבר לאסימטריה הוא מכניסטי, יש עוד כל מיני דברים שההסבר שלהם הוא די מכניסטי ובכל זאת אנחנו לא טוענים שהם לא קורים/קיימים. אצל חלזונות היה היפוך של אנטריור פוסטריות מבחינת המערכות הפנימיות (כל מה שבשבלול) אני לא בטוחה שהיה היפוך של הצדדים. זה די מצחיק לחשוב שיש יצור שמחרבן ומקיים יחסים מהצוואר..
 
בחלזונות מוטציה יחידה הופכת ימין ושמאל

זה כנראה עניין נפרד שלא קשור להיפוך (אולי יותר נכון לומר קיפול?) אנטריורי פוסטריורי. אצל מרבית מיני החלזונות ניתן לפעמים למצוא פרט בעל סיבוב הפוך של השבלול, ושבלולים הפוכים הם פריט נדיר ומבוקש אצל אספנים. למיטב ידיעתי זו תוצאה של מוטציה יחידה, ולמעשה יש כאן היפוך לא רק של הקונכיה אלא היפוך ימין-שמאל של כל תוכנית הגוף. אצל אותם מינים שמזדוגים פנים מול פנים (פשוטו כמשמעו בחלזונות!) זה יוצר בעיה בגלל האסימטריה של איברי המין, ולכן מוטנטים הפוכים לא מסוגלים בד"כ להזדווג עם פרטים "ישרים". במינים בהם ההזדווגות היא אחד מעל השני (אני לא בטוח שניתן להגיד זכר מעל נקבה?) ההיפוך מהווה פחות בעייה ולכן מוטנטים הפוכים עדיין מסוגלים להזדווג עם פרטים ישרים. בפילוגנזה של החלזונות רוב המינים הם "ימניים" אבל יש גם מספר מינים "שמאליים", ואאל"ט יש אינדיקציות שהיפוך ימין ושמאל התרחש מספר פעמים באופן בלתי-תלוי באבולוציה של החלזונות. היתה אפילו תיאוריה שההיפוך הוא דוגמה למנגנון ספציאציה באמצעות מוטציה יחידה (כלומר שני חלזונות הפוכים פוגשים זה את זה ומייסדים מין חדש) אבל הממצאים האחרונים מראים שהסיפור הוא יותר מסובך מזה ויש עוד כמה גורמים שמשפיעים. לגבי העניין המכניסטי, זה סתם משהו שמעניין אותי אישית וזה ההבדל בין גנטיקה לאפיגנטיקה. כלומר, האם יש בחולייתנים גן לימין-שמאל (כמו שאכן ידוע בחלזונות) או שזו רק תוצא אפיגנטי. במילים אחרות, האם ניתן לומר שלב שמאלי (ולא ימני) זו תכונה ש"מתוכנתת" בגנום שלנו, או שזה משהו שקורה כתוצאה מאינטראקציה אפיגנטית? התוצאה היא לכאורה אותה תוצאה, אבל יש הבדל גדול מבחינה אבולוציונית. ההבדל הוא שאם זו תכונה גנטית אז לאבולוציה הרבה יותר קל לשחק איתה (כפי שכנראה קרה בחלזונות יותר מפעם אחת) אבל אם זה תכונה אפיגנטית אנחנו לא מצפים ליצירת מיני חולייתנים חדשים באמצעות היפוך ימין-שמאל. זה הרבה יותר קשה להפעיל בקרה על תכונות אפיגנטיות.
 

C H 4

New member
יש לך רפרנס בשבילי?

זה ממש מעניין, לא למדנו על כל נושא הימין שמאל אף פעם. כן הזכירו לנו בגנטיקה שהכיוון של הסילסול בשבלול קשור בתורשה אפיגנטית, אבל לא ידעתי שיש גם היפוך של ציר סימטריה בכל החילזון (אני חושבת שהם לא מסוגלים להזדווג סתם כי אין להם מעוף מיני, מה הבעיה לעמוד במקביל במקום אחד מול השני? הם די גמישים..) ההיפוך של אנטריור פוסטריור זה קיפול? אני זוכרת במעומעם משהו על מרכז כובד וזה שכשהשבלול גדול, הסיבוב לכיוון ההפוך עלול לגרום לו ליפול אחורה כל הזמן, ולכן התהפך השבלול. אבל זהו.
אני מניחה שכשאתה שואל על גן לימין שמאל אתה לא מתכוון לצד הפעיל של הגוף, אלא להיפוך האיברים הפנימיים. הדבר היחיד שאני יודעת, זה שפעם באחת מתוכניות בית החולים הישנות (בטח ER) היה פרק שהם טיפלו באיזה ילד שנפגע בתאונה וכשהם ניתחו אותו הם ראו שכל הבפנים שלו הפוך ואז הוא מת. אני מנחשת שהכותבים הלכו על תופעה שכניראה יש לה תיעוד כלשהו, זה ממש מעניין.
 
שני רפרנסים מהירים מהזמן האחרון

http://www.nature.com/nature/journal/v425/n6959/abs/425679a.html http://www.blackwell-synergy.com/doi/abs/10.1111/j.1420-9101.2006.01246.x אלו רק מה שמצאתי בחיפוש מהיר בפאבמד וגוגל סכולר, ולא בהכרח הכי ממצים. אם תגלי מאמר סקירה טוב ומקיף על כל הנושא בבקשה תעדכני אותי. הנושא נראה לי ממש מעניין, אבל די מורכב עם לא מעט תגליות מהשנים האחרונות, וחוץ מריפרוף על כמה אבסטרקטים לא מצאתי הזדמנות להעמיק בזה.
 
זו בדיוק הסיבה שאני חולם להיות אמבריולוג

המון מהדברים שבאים אצלנו בכפולות של שניים נובעים מהסימטריה הבילטרלית שלנו - אנחנו פשוט "מכפילים" כל איבר. אני לחלוטין לא בטוח לגבי הריאות ואני לא זה שיספר לך על הפן הטכני של זה - אבל אין ספק שהשאלה היא אמבריולוגית גרידא אם אתה רוצה לדעת "למה" זה קורה מבחינה התפתחותית. מבחינה אבולוציונית - damn good question, ומה שאני רוצה להגיד על השאלה הזו זה לא תשובה, כי אין לי אחת טובה עליה - זה יותר השאלה - האם יש אורגניזם, אי שם, שיש לו רק ריאה אחת (או מה הכוונה ב"2 ריאות" והאם לא מדובר למעשה באיבר אחד שניתן לחלק אותו גאומטרית ל2?)
 
למעלה