Roccia Aidan

Perché i mammiferi hanno solo 4 arti?

Gli artropodi hanno 6 o più arti e gli artropodi con 6 arti si muovono più velocemente degli artropodi con 8 arti, quindi mi chiedo se questo possa avere qualcosa a che fare con una locomozione veloce ed efficiente. Ma questa è solo un'ipotesi. Mi chiedo qual è la spiegazione ufficiale se esiste?

una non buona infermiera

Principalmente perché mammiferi e artropodi si sono evoluti separatamente. Se ci siamo evoluti da un antenato a quattro zampe, simile a un pesce, i mammiferi non sono mai stati in grado di scegliere come evolversi in modo più efficiente (se ce n'è uno).

b1nary.atr0phy

@anongoodnurse Cosa c'entra l'efficienza con qualcosa? Se la teoria secondo cui tutto si è evoluto da organismi unicellulari è corretta, allora questo argomento contiene poca acqua.

una non buona infermiera

@ b1nary.atr0phy - come mai?

Giovanni Herman

Penso che se i mammiferi avessero 6 arti, potresti chiederti perché i mammiferi non hanno 8 arti. Oppure, se avevano 8 arti, potresti chiederti perché non avevano 6 arti. L'evoluzione doveva funzionare in un certo modo, e funzionava in modo tale che i mammiferi moderni non avessero più di 4 arti.

Risposte

remi.b

Numero di zampe nei vertebrati terrestri

Non solo i mammiferi hanno quattro zampe, ma tutti i vertebrati terrestri (compresi i mammiferi) hanno quattro zampe. Ci sono piccole eccezioni, anche se alcune linee hanno perso le gambe. Di solito i serpenti non hanno più le gambe. Apesteguia e Zaher (2006) discutono dell'evoluzione della brevità della gamba del serpente e riportano i resti di serpenti con una forte groppa. I cetacei (balene e amici) hanno perso le zampe posteriori, ma possiamo ancora individuarli sullo scheletro. Vedi, ad esempio, l'orca assassina (un'orca assassina facilmente riconoscibile dai suoi denti) nella foto qui sotto. Nota le piccole ossa sotto la colonna vertebrale a un livello sul lato sinistro del disegno.

Voglio anche sottolineare l'importanza della definizione delle gambe. Immagino che chiameremmo qualcosa un paio di gambe se fosse costruito utilizzando un percorso di sviluppo simile alle gambe esistenti esistenti. Se usiamo una definizione più ampia, allora una coda prensile, come quella di alcune scimmie del Nuovo Mondo, può essere pensata come una gamba (ma ovviamente solo una gamba, non un paio di gambe). È possibile trovare un elenco di animali con coda prensile.

Hai detto selezione naturale?

Penso (forse erroneamente) che tu abbia una visione eccessivamente selettiva dell'evoluzione. Voglio dire, ti stai chiedendo perché i mammiferi hanno quattro zampe e stai cercando una spiegazione di questo tipo, "perché i mammiferi hanno un tale bisogno di movimento e, a questo scopo, quattro è il numero ottimale di gambe". Considera la seguente frase: "Se c'è bisogno, la selezione naturale troverà un modo!" Questo suggerimento è sbagliato! L'evoluzione non è così semplice. Questa falsa visione dell'evoluzione è talvolta chiamata pan-breedingist.

La realtà è che non è facile sviluppare un percorso evolutivo così radicale come avere un paio di gambe in più che si integrino bene nel corpo del portatore di questo nuovo tratto. Una persona del genere avrà bisogno di un cervello, un codice neurale, un cuore e alcune altre caratteristiche che sono adattate per avere gambe extra. Inoltre, supponendo che una cosa del genere sia nata, è abbastanza difficile immaginare come potrebbe essere scelta. Per andare un po' oltre, devi renderti conto che ci sono molti processi stocastici in evoluzione (comprese mutazioni e cambiamenti casuali nel successo riproduttivo) e un organismo è un meccanismo complesso e non si trasforma necessariamente facilmente in qualche altra forma che sarebbe più efficiente (per avere un maggiore successo riproduttivo). Spesso il passaggio da una forma all'altra può comportare "attraversamento di valli", il che significa che se sono necessarie più mutazioni, le forme intermedie possono avere uno scarso successo riproduttivo e quindi una grande quantità di deriva genetica (stocasticità nel successo riproduttivo) per attraversare una tale valle con bassa capacità riproduttiva. successo. Vedi teoria del cambio di equilibrio. Infine, anche se c'è una scelta per un altro tratto, potrebbe volerci del tempo prima che il tratto medio cambi in una popolazione, specialmente se c'è solo una piccola quantità di varianza genetica. Una discussione completa sul perché la frase "Se c'è bisogno, la selezione naturale troverà un modo!" sarebbe sbagliato riempire un intero libro.

Aggiornamento 2

Immaginiamo che avvenga un'incredibile serie di mutazioni che si traducono in roditori con sei zampe. Immaginiamo che questo roditore a sei zampe abbia un cuore più grande per pompare sangue a quelle gambe in più, e abbia un cervello che è adattato per usare sei gambe e alcuni cambiamenti nel suo cervello neurale in modo che possa controllare il suo terzo paio di gambe. Questo roditore avrà un successo riproduttivo maggiore rispetto ad altri individui nella popolazione? Bene... immaginiamo che con sei gambe, possa correre più veloce o qualcosa del genere e abbia una forma fisica molto alta. Come sarà la progenie di una madre (o padre) a sei zampe e di un padre (o madre) a quattro zampe? Sarà in grado di riprodursi? Vedi, il problema è che un tale tratto è difficile da implementare perché 1) richiede molti passaggi (mutazioni) e 2) è difficile immaginare come potrebbe essere scelto. Per questi motivi non esistono vertebrati con 6 zampe perfettamente funzionanti.

Bene, supponiamo che sia così, e quindi, dopo circa 200 generazioni, l'intera popolazione è composta solo da persone a sei zampe. Forse questa specie si è estinta e allora non sono stati trovati fossili. È possibile. Non perché qualcosa sia esistito, siamo obbligati a trovare qualcosa nella documentazione sui fossili.

Nate Eldridge

@anongoodnurse: a seconda delle tue definizioni, i gemelli siamesi potrebbero fungere da controesempio alla tua affermazione. E, naturalmente, alcuni mammiferi hanno sviluppato le ali, quindi sembra ragionevole chiedersi perché la nostra specie particolare non lo abbia fatto.

una non buona infermiera

@NateEldredge - non stai leggendo correttamente i miei commenti. I gemelli siamesi non sono un difetto genetico dello sviluppo, ma le ali di pipistrello non dal terzo paio di arti.

scherzando

Nate, ti incoraggio a guardare le foto di scheletri di pipistrelli. Il loro scheletro è simile a quello umano con mani molto grandi perché sono fondamentalmente ali di pipistrello: dita molto lunghe con la pelle tesa tra di loro. In effetti, i pipistrelli sono una delle migliori illustrazioni di come tutti i mammiferi si siano evoluti da un antenato comune e quindi abbiano sostanzialmente la stessa struttura corporea (ovvero la risposta a questa domanda).

WYSIWYG ♦

@anongoodnurse mutazione nei geni Hox può essere causare la formazione di ulteriori gemme degli arti

Peter A. Schneider

Penso che avere un arto in più non sia raro nei mammiferi. Avere uno che può essere sfruttato al punto da aumentare la forma fisica (cioè le possibilità di riproduzione) sembra essere molto meno comune. Le persone che saldano o cucinano il cibo per vivere vorrebbero avere un'altra mano... @anongoodnurse: La bellezza è negli occhi di chi guarda; quello che alcuni chiamano un "difetto embrionale" può essere un miglioramento per altri. E non dirmi che lo sviluppo embrionale è indipendente dai geni...

peloso

Penso di poter interpretare la tua domanda come se chiedessi non solo perché i mammiferi hanno più di quattro arti, ma anche perché gli artropodi hanno più varietà. Gli insetti ne hanno sei, mentre altri ne hanno otto, dieci o più.

In parte, ci sono molte più specie di artropodi. L'80% delle specie animali sono una specie di artropode e alcuni lignaggi di artropodi sono lontanamente imparentati tra loro perché gli artropodi come gruppo esistono sin dal periodo Cambriano. Con così tante specie, non c'è da stupirsi che siano riusciti a utilizzare una varietà in più.

Anche se può sembrare che insetti e ragni siano più strettamente imparentati di, diciamo, umani e pesci, è effettivamente vero il contrario. In effetti, gli insetti si separano dagli altri artropodi nello stesso periodo in cui i pesci si diversificano in tre lignaggi principali, che alla fine si sviluppano in pesci cartilaginei (squali e razze), pesci radianti ("comuni") e pesci con pinne lobate. (Swarmed e light fish). Tutto questo è accaduto più o meno nello stesso periodo, geologicamente, circa 400 milioni di anni fa. Poco dopo, alcuni antichi pesci luce strisciarono a terra, dando alla luce animali terrestri. Alla luce di ciò, non sorprende che gli artropodi abbiano così tanta diversità in termini di corpo: non assomigli molto a un drago marino foglia (spero).

Ma forse un altro modo di vedere la cosa è la difficoltà che comporta l'adattamento dei piani corporei di questi diversi tipi di animali. Gli artropodi hanno corpi segmentati. Alcuni artropodi, in particolare i millepiedi (millepiedi, millepiedi, ecc.), hanno una disposizione abbastanza diritta di un segmento per paio di zampe (esclusa la testa). Anche i vertebrati hanno un piano corporeo segmentato, ma i nostri segmenti non sono così ben separati. Nei vertebrati, un "segmento" è approssimativamente uguale a una vertebra. Pertanto, poiché i vertebrati non hanno l'abitudine di attaccare un paio di gambe a ciascuna vertebra, è più difficile far crescere più gambe. Invece, i vertebrati hanno scheletri interni con i fianchi e le spalle familiari degli animali terrestri. I vertebrati hanno fortuna quando hanno bisogno di adattare la struttura interna. La maggior parte usa il tradizionale layout a quattro gambe, ma umani, uccelli, balene e serpenti hanno apportato alcune modifiche piuttosto significative ad esso. Ma internamente, sono ancora familiari fianchi e spalle - anche i serpenti hanno ancora le ossa necessarie. Dopo alcune centinaia di milioni di anni possono scomparire del tutto, ma sembra che la struttura di base dell'osso sia difficile da modificare. Chissà che tra cento milioni di anni, i lontani futuri discendenti dei serpenti potrebbero essere di nuovo con le gambe e crescere sei o otto invece di quattro!

Quindi, in generale, direi che i due motivi principali sono che il piano corporeo dell'artropode è solo un po' più flessibile a causa del suo grado di modularità più elevato e che le diverse specie di artropodi sono in realtà più distanti di quanto ci si potrebbe aspettare.

L'ultima parola

Abulafia

La risposta di Remi.B è ottima, proverò solo a spiegare usando le reti genetiche:

In genetica, vediamo che i nuovi geni sono "legati" al vecchio genoma attraverso percorsi regolatori e "sintonizzati" solo nel contesto del genoma esistente. Questo rende i geni più vecchi insostituibili. Cambiali e rompi l'intera mesh. Se vuoi aumentare il numero degli arti, dovrai fare i conti con i geni HOX che controllano il piano corporeo di base. Sono molto antichi, discendenti da un antenato comune di mosche e umani. Quindi in genere quei geni saranno anche terribilmente difficili da mutare senza distruggere tutto.

Un'altra linea di ragionamento è che non solo i geni HOX sono apparsi all'inizio dell'evoluzione, ma sono anche espressi all'inizio dello sviluppo embrionale. Quando tutto ciò che accade durante lo sviluppo dipende da ciò che lo ha preceduto, è più probabile che le mutazioni nei geni HOX distruggano qualcosa rispetto alle mutazioni che si manifestano solo in fase avanzata di sviluppo. Qui esco su una sporgenza, ma tieni presente che il colore dei capelli, della pelle e degli occhi del bambino umano spesso non viene espresso completamente fino a diversi mesi dopo la nascita e considera anche la gamma di variazioni innocue di questi colori. Questi colori di superficie non influiscono su nient'altro, quindi i geni corrispondenti possono mutare in un'ampia varietà.

Yasand Prusky

Ecco una risposta più morfologica, meno genetica:

Secondo Sansom 2013, 2 serie di sovrastrutture accoppiate (spalla e bacino) sono state scolpite nella pietra quando gli agnatani sono passati agli gnatostomi (cioè, quando le mascelle hanno iniziato a svilupparsi nei primi vertebrati, un cambiamento anatomico per classificare le diverse fasi della storia si trova in la documentazione fossile). Hanno trovato variazioni quando l'Agnathan aveva una serie di pinne anali accoppiate (un po' come una terza serie di appendici accoppiate, poiché le pinne anali tendono a non essere accoppiate).

Ora andando avanti di milioni di anni, sarcopterigia(pesce pinna) si è evoluto in tetrapodi (4 vertebrati terrestri terminali, inclusi anfibi, rettili, uccelli e mammiferi), questo schema (2 paia di arti accoppiati) è rimasto invariato, sebbene ci siano differenze fondamentali significativamente inferiori nella filogenesi di vari tetrapodi.

Sansom RS, Gabbott SE, Purnell MA. 2013 L'insolita pinna anale in un vertebrato devoniano senza mascelle rivela un'origine complessa di appendici accoppiate. Biol Lett 9: 20130002.

David Blomstrom

Non dimenticare le leggi della fisica...

Sì, i tetrapodi (mammiferi, uccelli e herpes) potrebbero aver originariamente ereditato i geni di due paia di arti dai loro antenati pesci, ma perché i pesci stessi hanno un numero limitato di pinne e non sedici o 400?

Inoltre, alcuni tetrapodi hanno perso una o anche entrambe le paia di arti.

Per mettere questo in prospettiva, quanti invertebrati pensi abbiano solo due paia di gambe? Se i vertebrati possono perdere gli arti, anche gli invertebrati possono farlo. Eppure la Natura sembra favorire più arti tra gli invertebrati.

Non so esattamente perché, ma sospetto che potrebbe essere qualcosa di semplice come la fisica. Immagina un elefante con sei enormi gambe simili a pilastri. L'animale sarà notevolmente più pesante e quindi più lento. Inoltre, sarà necessario più cibo per sostenere gli arti extra.

Pertanto, direi che la risposta è una combinazione di genetica e "fisica" nel senso più ampio del termine.

Hans

“... qualcosa di semplice come la fisica. Immagina un elefante con sei enormi gambe colonnari. L'animale sarà notevolmente più pesante e quindi più lento. Inoltre, avrà bisogno di più cibo per sostenere gli arti extra". Non so se sai esattamente cosa comporta la parola "fisica". Ci sono così tanti buchi nell'argomento che una palla di cannone può passare tra i capelli senza bere i capelli!

Hans

Per cominciare, un elefante può avere sei zampe più sottili con la stessa area della sezione trasversale totale di prima, e quindi la stessa, NON più, massa totale, e quindi circa lo stesso nutriente per sostenerle, come con quattro arti. Ora l'unica cosa che potrebbe aver bisogno di un po' più di potenza è la superficie totale delle gambe. 3 2 "ruolo="presentazione" style="posizione: relativo;"> 3 3 2 "ruolo="presentazione" style="posizione: relativo;"> 3 2 "ruolo="presentazione" style="posizione: relativo;"> √ 3 2 "ruolo="presentazione" style="posizione: relativo;"> 3 2 "ruolo="presentazione" style="posizione: relativo;"> 2 3 2 "ruolo="presentazione" style="posizione: relativo;"> 3 2 "ruolo="presentazione" style="posizione: relativo;">3 3 2 "ruolo="presentazione" style="posizione: relativo;">2 proprio come quattro gambe e aumentano la perdita di calore superficiale e potrebbero richiedere più energia per compensare la perdita di calore, ma anche buono per il raffreddamento.

ARTO [membrana(ANNA); estremi(BNA, JNA)] - parti accoppiate del corpo di vertebrati e umani, che sono organi di supporto e movimento. Nei vertebrati si distinguono arti anteriori e posteriori accoppiati; nell'uomo arti superiori (membra sup.) o braccia accoppiati e arti inferiori (membra inf.) o gambe.

L'arto superiore umano (braccio) è un organo altamente differenziato atto ad eseguire movimenti di lavoro complessi. Nel K. superiore, una cintura dell'arto superiore (cingulum membri sup.), o cingolo scapolare, e un K. superiore libero (membrum sup. liberum), costituito da spalla (brachium), gomito (cubitus), avambraccio (antebrachium) e mano (manus). K. inferiore (gamba) - un organo di movimento e sostegno, costituito da una cintura dell'arto inferiore (cingulum membri inf.) e un arto inferiore libero (membrum inf. liberum), compresa la coscia (femore), ginocchio (genu ), gamba (crus) e piede (pes).

Anatomia comparata

Lo sviluppo filogenetico A. è causato dall'evoluzione, nel corso un taglio c'è stata un'intensificazione di funzioni del dispositivo muscolo-scheletrico in connessione con cambiamento di condizioni di vita. Contemporaneamente si sono verificati due processi adattativi nel K. di varie specie animali: 1) la riduzione di K., il bordo era parziale (la perdita del solo K. posteriore negli anfibi dalla coda, ad esempio, nelle sirene, in alcuni tipi di lucertole, così come nelle balene, o solo anteriori - nei pitoni e in alcune lucertole) o complete (perdita dei coni anteriori e posteriori nei serpenti e nelle lucertole simili a serpenti); 2) ulteriore differenziazione A. con complicazione simultanea della loro funzione. In quegli individui adulti in cui K. è assente, il rudimento di K. appare nello sviluppo embrionale, ma non si sviluppa ulteriormente, rimanendo nella forma di un rudimento. I primi tetrapodi di K. erano corti e spessi, erano diretti ad angolo retto rispetto al corpo, il che è più vantaggioso per la vita acquatica. Durante uno stile di vita terrestre, nella maggior parte dei rettili e nei mammiferi, i rudimenti del cranio ruotavano verso il corpo in modo che il loro asse lungo diventasse più parallelo rispetto alla spina dorsale. Alla posizione specificata A. le loro funzioni, le possibilità considerevolmente aumentarono e la velocità di movimento di un animale aumentò. Ulteriori cambiamenti adattativi To. sono stati collegati con l'adattamento degli animali al loro diverso modo di vivere e sono stati seguiti da hl. arr. cambi di mani e piedi. Pertanto, gli adattamenti associati al volo hanno portato alla perdita di alcune ossa della mano negli uccelli e alla fusione delle tre ossa carpali distali con le tre ossa metacarpali per formare il carpometacarpo. In alcune specie animali (pipistrelli, lemuri volanti), si è formata una membrana di volo (patagium) tra le falangi. Nelle tartarughe marine, nei pinguini, nelle foche e nei leoni marini, le pinne sono state trasformate in pinne. Negli animali terrestri avveniva l'allungamento A. con la formazione di lunghe leve e si sviluppavano anche adattamenti alla deambulazione. Molti mammiferi con mani e piedi a cinque dita hanno sviluppato un'andatura plantigrado (polso, palmo e dita, caviglia, metatarsi e dita dei piedi sono più o meno piatti a terra). In un certo numero di mammiferi, il pollice subisce una riduzione, con tendenza a un'andatura digitigrada. Il peso dell'intero corpo in questo caso viene trasferito alle punte delle ossa metacarpali (metatarsali), le falangi si trovano sulla superficie della terra e l'articolazione del polso e della caviglia sono sollevate da terra. Il cambiamento più pronunciato nella mano (piede) si osserva nei mammiferi ungulati che camminano sulla punta delle dita dei piedi del k anteriore e posteriore. , e il numero di dita in esse contenuto è stato ridotto a due (artiodattilo) e persino a uno (ad esempio un cavallo). Nei mammiferi rampicanti, il primo dito è molto mobile e può essere opposto agli altri. In una persona con il passaggio dall'arrampicata alla camminata eretta, il primo dito del piede ha perso la capacità di opporsi.

Lo scheletro di K. comprende la cartilagine e le ossa della spalla e del cingolo pelvico e K. libero accoppiato. Il cingolo scapolare in tutti i vertebrati è costruito secondo un unico piano (Fig. 1). Comprende componenti (scapola, coracoide, precoracoide, sovrascapola) appartenenti allo scheletro interno primario (endoscheletro) e costituite da cartilagine e ossa che sostituiscono la cartilagine. Il cingolo scapolare comprende anche la clavicola, il cleitro, il sopracleitro, l'episterno, che derivano dall'ossificazione intramembranosa e sono filogeneticamente derivati ​​dal guscio tegumentario. Il coracoide, la scapola e la sovrascapola si formano come cartilagine, che può essere parzialmente o completamente sostituita dall'osso. La soprascapola (soprascapola) si trova solo nei pesci e negli anfibi, la scapola si trova in quasi tutte le specie di vertebrati. Il coracoide è conservato solo nei mammiferi inferiori (monotremi). La clavicola, il cleithrum e il sovracleitrum non si sviluppano nei pesci cartilaginei. Cleithrum e supracleithrum si verificano solo nei pesci ossei e scompaiono nei primi tetrapodi. Le clavicole si trovano nella maggior parte delle classi di vertebrati, meglio sviluppate in un certo numero di tetrapodi. L'episternum (episternum) si osserva principalmente nei rettili, ma è anche ereditato dagli uccelli come parte della "forcella" (clavicole degli uccelli) e dei monotremi (echidna, ornitorinco).

La cintura pelvica nei pesci è costituita da due placche pelviche, che sono collegate ventralmente sotto forma di sinfisi e formano lateralmente articolazioni con le pinne ventrali. Le placche si uniscono per formare la fascia ischiopubica negli squali e nei pesci polmone. Nei tetrapodi sorgono due centri di ossificazione in ciascuna placca pelvica e si formano le ossa ischiatiche e pubiche. Il terzo elemento di ossificazione, l'ileo, si sviluppa nei tetrapodi come un osso accoppiato; fissa la cintura pelvica alla colonna vertebrale. Le pinne libere nei pesci sono rappresentate da pinne che hanno una struttura diversa. Il confronto della pinna dei pesci con pinne lobate vissuti nel Paleozoico con quella dei tetrapodi inferiori rivela una grande somiglianza. Pertanto, i pesci con pinne lobate sono considerati precursori dell'anfibio (Fig. 2). Le cavità di tutti i tetrapodi sono costruite secondo il tipo osservato nei denti a labirinto (primi anfibi). C'è un segmento basale con l'omero o il femore, un segmento intermedio con il radio e l'ulna o tibia e perone (Figg. 3 e 4), un segmento distale-mano (carpo, metacarpo e falange) e piede (tarso, metatarso e falangi).

I muscoli K. si evolvono in connessione con la trasformazione dello scheletro. Nei pesci, spostando i miotomi del corpo alla base di ciascuna pinna, si formano due strati muscolari: ventrale e dorsale, che mettono in movimento le pinne. Nei vertebrati terrestri, il sistema muscolo-scheletrico diventa gradualmente più complesso, raggiungendo un alto grado di differenziazione. Allo stesso tempo, lo strato ventrale, spostandosi in C., dà origine ai muscoli ventrali delle cinture e al sistema muscolare flessore, e lo strato dorsale dà origine ai muscoli dorsali delle cinture e al sistema muscolare estensore. Successivamente, a causa dell'emergere della mobilità della cintura della spalla, un gruppo di muscoli si sviluppa a causa dei muscoli del corpo, che garantiscono la mobilità delle ossa della cintura. Nella cintura pelvica, i miotomi del tronco danno origine ai muscoli glutei e interni del bacino, il muscolo ileopsoas, che sono particolarmente sviluppati nei primati e nell'uomo in relazione alla postura eretta.

I nervi K. vertebrati corrispondono al grado di differenziazione muscolare. Nei pesci con due strati muscolari si formano due reti nervose della pinna: dorsale e ventrale. Negli anfibi e nei rettili, i muscoli debolmente differenziati - flessori ed estensori - sono innervati ciascuno da un nervo (ad esempio, per il k anteriore, i flessori sono il nervo brachiale superiore e gli estensori sono il nervo brachiale lungo inferiore). Negli uccelli appare il nervo esterno becco-spalla, da cui si sviluppa il nervo muscolocutaneo nei mammiferi. Nei mammiferi, i plessi nervosi dei cingoli (brachiale, lombosacrale) ei nervi del bacino raggiungono un alto grado di differenziazione (Fig. 5).

Embriologia

Nell'embrione umano, i rudimenti di K. (i cosiddetti reni dell'arto) si formano alla fine della 4a - l'inizio della 5a settimana. sviluppo intrauterino. Quindi, in un embrione all'età di 26 giorni (lunghezza 3,5 mm), i rudimenti delle mani sono ben visibili; i germogli delle gambe stanno appena iniziando a svilupparsi. Il feto ha 5 settimane. sviluppo (lunghezza 7,5 mm), il rudimento del k superiore ha una forma a pinna e si allontana dal corpo, è possibile distinguere tra la parte prossimale - omerale e distale - carpale; nel rudimento della gamba, la differenziazione è meno pronunciata. In un embrione di 6 settimane (lunghezza 12 mm), K. cresce ventralmente, le braccia crescono trasversalmente rispetto al torace e le gambe crescono in basso e ventralmente; l'aspetto delle dita delle mani e dei piedi è chiaramente visibile, la curva del gomito è delineata; le braccia si sviluppano più velocemente delle gambe. In un embrione di 8 settimane (lunghezza circa 40 mm), le cellule sono allungate, si formano tutti i loro reparti (Fig. 6). Nei successivi periodi di sviluppo intrauterino, K. diventa più sottile e più lungo, le dita sono ben differenziate, su cui, all'età di 12 settimane. iniziano a formarsi le unghie. Lo sviluppo dello scheletro nel rene K. si verifica già all'inizio della 6a settimana. Durante questo periodo, lo scheletro di K. è rappresentato da accumuli mal definiti di mesenchima. Entro la fine della 6a settimana. questi grappoli modellano tutte le ossa principali, alla 7a settimana. si formano i rudimenti delle piccole ossa delle braccia e delle gambe e all'inizio dell'8a settimana. in K. ci sono segnalibri cartilaginei di tutte le ossa di K. e le loro cinture (Fig. 7). L'8a settimana sviluppo, i centri primari di ossificazione compaiono nella diafisi delle ossa tubolari lunghe K., la clavicola è già ossificata; la 9a settimana. ci sono centri di ossificazione nelle ossa della spalla (scapola) e nella cintura pelvica (ileo). Le ossa di K. (ad eccezione delle clavicole) attraversano tre fasi dell'osteogenesi: membranosa, cartilaginea e ossea (vedi Osso).

Il sistema muscolare K. è considerato per origine come una conseguenza dei miotomi del tronco di quei segmenti da cui sono formati. Mesoderma, da cui i muscoli sviluppano K., contemporaneamente alla differenziazione delle ossa dello scheletro nella sesta settimana. lo sviluppo è raccolto in masse situate dorsalmente e ventralmente dalle ossa in via di sviluppo. I muscoli estensori e abduttori si differenziano dalla massa dorsale del mesoderma, mentre i flessori e gli adduttori si differenziano dalla massa ventrale. La 7a settimana a causa del fatto che il braccio e la gamba si piegano e ruotano in modi diversi, gli estensori del braccio passano alle sue parti esterne e dorsali e gli estensori delle gambe alle parti mediale e ventrale. In un feto di 8 settimane, i muscoli di K. sono già chiaramente visibili.

Contemporaneamente allo sviluppo delle ossa e dei muscoli dei rudimenti di K., si formano i loro sistemi nervoso e vascolare (Fig. 8 e 9). Le fibre nervose crescono nella massa muscolare primaria dell'anlage K. e si formano i vasi, con successive trasformazioni della massa dei miotomi in K., i nervi crescono e si muovono insieme ai muscoli. Entro la fine della 7a settimana. sviluppo intrauterino (la lunghezza dell'embrione è di 20 mm), la posizione dei nervi e dei loro rami attraverso i segmenti K. è già simile alla posizione dei nervi nei neonati.

Anomalie e malformazioni

La violazione dei processi di embriogenesi provoca la comparsa di anomalie dello sviluppo e deformità di K. - assenza di K. o loro parti, fusione (non separazione) di K. o loro parti, cambiamento nel numero di K. o loro parti, disturbi della crescita K. (vedi Malformazioni).

Cambiamenti di età si verificano più intensamente nei primi anni dopo la nascita e continuano per tutta la vita. Nei neonati, i k. sono relativamente corti e le gambe sono più corte delle braccia. Gambe piegate a forma di O, tutte le K. sono in posizione di flessione nelle grandi articolazioni. I periodi più intensi di crescita K. sono periodi fino a 3 anni, da 5 a 7 anni, da 10 a 14 anni. Le gambe crescono più velocemente delle braccia. La lunghezza della gamba raddoppia di 2-2,5 anni e la lunghezza del braccio raddoppia solo di 4-4,5 anni. I dati su cambiamento relativo di lunghezza A. in relazione a lunghezza di un corpo nei vari periodi di età sono presentati in fico. 10 e nella tabella.

Tavolo. Modifica del rapporto tra la lunghezza degli arti umani e la lunghezza dell'intero corpo (in%) in diversi periodi di età soNormal>

Il processo di ossificazione delle ossa K., che inizia nel periodo embrionale e copre la diafisi delle ossa lunghe e solo alcune epifisi, continua dopo la nascita fino alla fine della pubertà.

I cambiamenti legati all'età nei muscoli di K. si riducono a un aumento con l'età (cap. arr. al periodo della pubertà) della massa muscolare, un aumento del volume delle strutture contrattili in ciascun muscolo, più significativo nel K inferiore Quindi, secondo Andronescu (A. Andronescu, 1970), i muscoli delle braccia di un neonato costituiscono il 27% della muscolatura totale e in un adulto il 28%, i muscoli delle gambe, rispettivamente, il 38 e il 54%. Con l'avanzare dell'età, l'elasticità muscolare diminuisce gradualmente. Nei primi anni di vita sono intensi i processi di riduzione della rete vascolare primaria e la formazione di grossi vasi, quindi, con un aumento del range di movimento, si verifica un aumento dello sviluppo del letto vascolare intramuscolare con la formazione di estesi collaterali. Nella vecchiaia, parallelamente al cambiamento delle formazioni muscolari e ossee, si osserva una diminuzione del numero di vasi intraorganici e cambiamenti involutivi nelle loro pareti. Nei nervi di K., la mielinizzazione delle fibre nervose termina solo all'età di 3 anni e le relazioni neuromuscolari migliorano.

Anatomia

La pianta generale della struttura del K. superiore e inferiore è simile. K. è attaccato al corpo mediante cinture: braccia - con l'aiuto del cingolo scapolare, gambe - con l'aiuto del cingolo pelvico. Il cingolo scapolare, che comprende la scapola collegata al corpo attraverso i muscoli, e la clavicola, collegata allo sterno e all'acromion della scapola tramite le articolazioni (sternoclavicolari e acromioclavicolari), fornisce un'elevata mobilità della K superiore. Il cingolo pelvico, che è basato su un bacino osseo, che articola con l'osso sacro un'articolazione sacroiliaca inattiva, limita la mobilità del K. inferiore, svolgendo la sua funzione di supporto. Le ossa delle cinture sono collegate alle ossa di K. in modo mobile, formando l'articolazione della spalla (vedi) e l'articolazione dell'anca (vedi). I muscoli delle cinture, a partire dalle ossa della cintura e del tronco, sono attaccati alle epifisi superiori dell'omero e del femore; questi muscoli forniscono flessione, estensione, adduzione, abduzione, circonduzione e rotazione K.

Lo scheletro del K. superiore è costituito da ossa tubolari lunghe e corte. I segmenti superiori del K. superiore e inferiore (spalla e coscia) contengono ciascuno un lungo osso tubolare - l'omero e il femore, che formano articolazioni con le ossa del secondo segmento del K. Nel K. superiore, l'articolazione dell'omero con le ossa dell'avambraccio avviene attraverso l'articolazione del gomito (vedi), nella parte inferiore del K., l'articolazione del femore con le ossa della parte inferiore della gamba - la tibia e il perone - avviene con l'aiuto dell'articolazione del ginocchio (vedi): le ossa del terzo segmento del K. (mani e piedi), articolandosi con le ossa dell'avambraccio (vedi. L'articolazione del polso) e le ossa della parte inferiore della gamba (vedi articolazione della caviglia), formano un numero di piccole articolazioni.

La disposizione dei muscoli A. corrisponde alla direzione e al volume dei loro movimenti. All'interno del cingolo scapolare si distinguono un gruppo anteriore di muscoli legati ai muscoli del torace (vedi torace), un gruppo posteriore e un gruppo laterale (vedi regione deltoidea). Questi muscoli spostano la scapola verso l'alto, la spostano verso il basso, la tirano verso l'interno e verso la colonna vertebrale e ruotano anche l'angolo inferiore della scapola in avanti e la spostano anteriormente. I movimenti elencati della scapola creano opportunità per una diversa posizione dell'articolazione della spalla, per cui i movimenti al suo interno sono particolarmente ampi e vari. La disposizione multistrato dei muscoli del cingolo scapolare e la presenza di lamine fasciali pronunciate provocano la formazione di un complesso di spazi osseo-fasciali (vedi Spazi cellulari): sopraspinato, infraspinato, ragadi e spazi sottoscapolari e interfasciali [davanti al torace, spazi cellulari sottopettorali e profondi (vedi torace), dietro - fessure intermuscolari prescapolari anteriori e posteriori (vedi regione scapolare)].

Nella regione della spalla si distinguono due gruppi di muscoli: il gruppo anteriore, o gruppo flessore (muscoli bicipiti, becco-spalla e spalla), e il gruppo posteriore, o gruppo estensore (tricipiti e muscoli ulnari). Entrambi i gruppi si trovano negli spazi ossei-fasciali corrispondenti. Sull'avambraccio, i muscoli sono disposti a strati, davanti ci sono quattro strati di muscoli. Secondo la disposizione multistrato dei muscoli sull'avambraccio, si formano numerosi spazi cellulari intermuscolari.

I muscoli della mano sono divisi in tre gruppi. Due di loro si trovano lungo il bordo radiale e ulnare del palmo e formano l'elevazione del pollice (tenare) e del mignolo (ipotenare), il terzo gruppo corrisponde al palmo.

Nella cintura pelvica si distinguono due gruppi di muscoli: anteriore e posteriore (vedi Regione glutea). Producono flessione ed estensione, abduzione e adduzione della gamba, circonduzione e rotazione verso l'esterno e verso l'interno e mantengono anche il corpo in posizione eretta. I muscoli della coscia sono divisi in tre gruppi: anteriore, posteriore e mediale. Ciascuno dei gruppi si trova nel proprio spazio osseo-fasciale.

Ci sono tre gruppi di muscoli sulla parte inferiore della gamba: anteriore, posteriore e laterale. Si trovano in tre spazi osso-fasciali: anteriore, laterale e posteriore (sezioni superficiale e profonda). Sul piede si distinguono i muscoli della parte posteriore del piede e della suola, su cui si distinguono i gruppi mediale, laterale e medio.

L'afflusso di sangue al K. superiore viene effettuato dai rami dell'arteria ascellare (a. axillaris) e dalla sua continuazione - l'arteria brachiale (a. brachialis), che emette un grande ramo - l'arteria profonda della spalla ( a. profunda brachii), che fornisce sangue alla spalla. Nell'area dell'articolazione del gomito, l'arteria brachiale è divisa in due arterie dell'avambraccio: radiale (a. radialis) e ulnare (a. ulnaris). Le arterie radiale e ulnare formano archi arteriosi superficiali e profondi sulla mano. Il K. inferiore è rifornito di sangue dalle arterie iliache interne ed esterne (aa. iliacae int. et ext.), che danno rami ai tessuti della cintura pelvica, e l'arteria femorale (a. femoralis), bordi, dando l'arteria profonda della coscia (a. profunda femoris), prosegue con l'arteria poplitea (a. poplitea). Quest'ultima è divisa nella fossa poplitea nelle arterie tibiali posteriori e anteriori (aa. tibiales post, et ant.). L'arteria tibiale posteriore è divisa nelle arterie plantari mediali e laterali (aa. plantares med. et lat.), l'arteria tibiale anteriore continua nell'arteria dorsale del piede (a. dorsalis pedis). Il deflusso di sangue da K. viene effettuato attraverso le vene profonde, le corrispondenti arterie con lo stesso nome e attraverso le vene superficiali - le vene safene mediali e laterali del braccio * vene safene grandi, piccole e aggiuntive della gamba.

Il deflusso della linfa avviene attraverso il ventre superficiale e profondo, vasi che scorrono dal K. superiore nel ventre ascellare, nodi (nodi linfatici axillares), e dal K. inferiore nel ventre inguinale superficiale e profondo, nodi (nodi linfatici inguinali superficiale e profonda). Il K. superiore ha ulnare (nodi lymphatici cubitales), e il ventre popliteo inferiore, nodi (nodi lymphatici poplitei) e il ventre tibiale anteriore, nodo (nodus, lymphaticus tibialis ant.).

L'innervazione dell'arto superiore è fornita dai nervi del plesso brachiale (vedi) e quella inferiore dai nervi del plesso lombosacrale (vedi).

Patologia- vedi articoli sui singoli segmenti K. - Coscia, Shin; plessi nervosi - Bodemer Ch. Embriologia moderna, trad. dall'inglese, M., 1971; Kovanov VV l T r e in e AA N. Anatomia chirurgica degli arti inferiori, M., 1963; su N e, Anatomia chirurgica degli arti superiori, M., 1965; Patten B. M. Embriologia umana, trad. dall'inglese, M., 1959; Con t e N di e a I. Embriologia della persona, la corsia con l'inglese. dallo slovacco, Bratislava, 1977; Caratteristiche topografiche e anatomiche del neonato, ed. E. M. Mar-gorina, “JI., 1977, bibliogr.; Shmal-g e presso I. I. N. Fondamenti di anatomia comparata di animali vertebrati, M., 1947, bibliogr.; A e n t G. C. Anatomia comparata dei vertebrati, St Louis, 1969; W o*l p e r t L., Lewis J. a. S u m-m e g b e 1 1 D. Morfogenesi dell'arto vertebrato, in: Patterning cellulare, ed. di R. Porter a. J. Rivers, p. 95, Amsterdam a. o.. 1975, bibliogr.

SS MIKHAILOV

Ci sono diciannove persone nella famiglia turca degli Ulas e cinque di loro camminano a quattro zampe per tutta la vita. Per la prima volta, questa strana famiglia di un piccolo villaggio nella provincia turca di Hatay è diventata nota per la prima volta nel 2005, e da allora medici e scienziati non li hanno lasciati incustoditi e hanno cercato di trovare la causa di uno strano deviazione. L'età dei cinque membri della famiglia Ulas, che camminano a quattro zampe, varia dai 18 ai 34 anni, di cui tre donne e due uomini.

Solo tre su cinque - due sorelle e un fratello - si muovono in questo modo dalla nascita, le restanti due prima riuscivano a camminare normalmente, ma col tempo sono scese anche a "tutte e quattro" per equilibrio.

Non è un segreto che una tale malattia provochi divertimento tra gli altri, ma in generale tutti e cinque hanno subito scherno e persino bullismo fin dall'infanzia. Ecco perché tutte le sorelle preferiscono trascorrere quasi tutto il loro tempo a casa, lavorano a maglia e si sentono al sicuro, ma la metà maschile deve ancora uscire nel mondo e ruotare nella società. A proposito, uno dei fratelli gestisce anche una piccola attività, girando per i villaggi vicini.

La famiglia Ulas è studiata da vicino dal professor Nicholas Humphrey, il quale ritiene che questa strana famiglia dimostri un ritorno a un comportamento istintivo.

Quindi, il fatto che circa quattro milioni di anni fa un uomo fosse su due gambe semplicemente non toccò i cinque fratelli e sorelle della famiglia Ulas - per loro lo sviluppo dell'Homo erectus non era ancora iniziato. Gli scienziati possono solo indovinare come esattamente questo potrebbe accadere nel nostro mondo e nel nostro tempo? Dopotutto, queste persone fanno ciò che l'homo sapiens non dovrebbe fare per definizione.

Nel frattempo, la famiglia turca fa i suoi affari, muovendosi per il cortile su quattro rami e facendo i soliti affari.

Il film che è stato girato su questa famiglia su BBC2 si chiama "The Family That Walks On All Fours" e quando è stato proiettato ha suscitato una vera protesta pubblica. Solo scienziati, medici, genetisti e antropologi capiscono quanto sia importante per la scienza ciò che è accaduto nella famiglia Ulas, perché non si tratta affatto di una divertente passeggiata a quattro zampe, ma di una rara mutazione genetica che semplicemente non poteva e non poteva essere doveva accadere, eppure è successo. È particolarmente inquietante che cinque membri della famiglia siano stati contemporaneamente soggetti a questo strano disturbo.

Evoluzione inversa: ecco come puoi descrivere brevemente ciò che sta accadendo nel villaggio turco. Ma anche con tutte le spiegazioni, un'altra cosa non è chiara: perché i membri della famiglia Ulas si muovono in modo diverso dai primati, che sono considerati i nostri antenati?

Migliore del giorno

Gli animali di una specie differiscono dagli animali di altre specie nella loro forma e storia evolutiva, cioè nella sequenza dei cambiamenti nelle loro forme dai loro antenati al loro aspetto moderno. La forma del corpo di un animale è determinata dalla forma del corpo degli antenati e dall'ambiente in cui si è sviluppato l'animale: clima, alimentazione e altri fattori.

Camminare su due e quattro gambe

Alcuni animali camminano su due gambe, altri su quattro (o più) e alcuni su due e quattro, in situazioni diverse in modi diversi. Ad esempio, gli scimpanzé, quando trasportano i cuccioli, li tengono in una mano, ma si muovono con l'aiuto di due gambe e una mano, cioè generalmente si muovono su tre arti. Gli animali che camminano su due gambe sono detti bipedi, quelli che camminano su quattro sono detti quadrupedi. Gli esseri umani sono bipedi, anche se da bambini camminiamo a quattro zampe. I gatti sono a quattro zampe, ma a volte possono stare in piedi sulle zampe posteriori. Ci sono animali che hanno più di quattro zampe, ad esempio i ragni ne hanno otto, i millepiedi ne hanno trenta. E animali come pesci e vermi, in generale, se la cavano molto bene senza gambe.

Fatto interessante: la differenza tra gli esseri umani e gli altri primati è che gli esseri umani hanno una colonna vertebrale dritta adattata per una posizione del corpo eretta.

Movimento e vita

Sembra banale, ma per sopravvivere, un animale deve muoversi in modo efficiente. Se vive sulle cime degli alberi, allora deve avere braccia forti, soprattutto mani, da appendere ai rami. Se un animale, per sua sfortuna, si adatta a un leone per cena, solo gambe instancabili possono salvarlo. Ogni specie ha sviluppato un proprio efficiente sistema di locomozione o, in altre parole, strategia. Se l'animale si muove su due gambe o salta su tutte e quattro sono elementi di tale strategia. Si consideri ad esempio camminare una persona su due gambe, questo ci aiuterà a capire qual è una strategia di camminata efficace.

L'uomo è un membro di un grande gruppo di animali chiamati primati. Questo gruppo comprende scimmie, babbuini, gibboni, gorilla e scimpanzé. Altri primati non umani non possono camminare come noi (devi averlo visto allo zoo). La maggior parte di loro combina la locomozione quadrupede con una postura eretta relativa. Molti saltano sugli alberi, ma usano le mani per farlo. La maggior parte dei primati vive sugli alberi, ma a volte devono scendere a terra, quindi devono essere in grado di muoversi sia sugli alberi che sul terreno.

Ad esempio, i gibboni saltano attraverso gli alberi da un ramo all'altro, dondolando sulle loro lunghe braccia. La garanzia della loro sicurezza sono mani molto forti e una presa forte. Ma quando un gibbone cammina lungo un ramo di un albero, cammina su due gambe. Quando gli scimpanzé mangiano frutti sugli alberi, si appendono a un ramo, aggrappandosi ad esso con le mani. Gli scimpanzé usano i piedi e le nocche per muoversi a terra. I babbuini corrono a quattro zampe per terra. I gorilla camminano come scimpanzé. Tali strategie sono giustificate mentre si vive nelle foreste pluviali, dove vive la maggior parte dei primati.

Postura eretta negli esseri umani

Sebbene l'uomo appartenga all'ordine dei primati, è molto diverso nella struttura dai suoi parenti. La colonna vertebrale umana è dritta e adattata per stare in piedi e camminare su due gambe. La spina dorsale di uno scimpanzé forma un angolo con le ossa del bacino, una struttura adatta per la corsa a quattro zampe. Le gambe di un essere umano sono più lunghe delle sue braccia e, ad esempio, le braccia di un gibbone sono più lunghe delle sue gambe. I nostri piedi sono adatti per percorrere lunghe distanze, mentre i piedi di marmoset sono adatti per afferrare i rami degli alberi.

L'uomo ha molte caratteristiche in comune con gli altri membri dell'ordine dei primati, ma di tutti i primati solo l'uomo può camminare sempre su due gambe. Gli scienziati ritengono che il fattore principale che determinasse la postura eretta di una persona fosse la comodità nel raccogliere il cibo. Per sopravvivere, i nostri antenati dovevano raccogliere e mangiare cibo quasi tutto il giorno. Quando hanno lasciato le foreste pluviali dell'Africa e sono andati nella savana, hanno trovato lì un nuovo tipo di cibo: piccole foglie, noci, semi e frutti. Per raccogliere una quantità sufficiente di questo cibo per il cibo, era necessario liberare entrambe le mani per la raccolta.

Camminare a lungo su due gambe è un grande vantaggio. Quelli dei nostri antenati che erano nati con la spina dorsale dritta avevano un vantaggio rispetto a quelli nati con la spina dorsale piegata. I raccoglitori che camminavano eretti potevano raccogliere e quindi mangiare più cibo, quindi erano più forti degli altri e avevano un vantaggio nella riproduzione: i loro figli ereditavano una postura eretta. A poco a poco, dopo il cambio di molte generazioni, tutte le persone sono diventate erette camminando, il che ha liberato le loro mani per la caccia, la raccolta e l'artigianato.