Akciğerin evrimi

Akciğerin evrimi, oksijence fakir sularda yaşayan kemikli balıkların akciğerlerini geliştirmesinin evrimsel sürecini açıklar. Hava soluma, sudan karaya geçiş ve tetrapodların evrimi için kritikti. Omurgalı akciğeri, ilkel kemikli balıklarda bulunan bir progenitör yapıdan kaynaklanmıştır. Metabolik olarak üretilen CO2'e duyarlı olan ve akciğer ventilasyonunu metabolik taleple eşleştirmek için solunum kaslarını ritmik olarak aktive eden nöral substratların kökeni esrarengizdir. “Öksürük” olarak tanımlanan, in vivo ve in vitro olarak Lamprey'de meydana gelen, belirli bir periyodik merkezi olarak oluşturulan ritmin, CO2'e karşı merkezi duyarlılık tarafından modüle edildiği bulundu. Bu, tetrapodlarda nefes almanın evrimi için kritik olan elementlerin, akciğerin evriminden önce en temel omurgalı atalarında mevcut olduğunu göstermektedir. Bilim insanları, tüm omurgalılarda nefes alma evriminin, bu kritik temel unsurlardan türetilen eksaptasyonlar yoluyla gerçekleştiğini düşünüyorlar. Tetrapodlar, bugün yaşasalardı balık diyeceğimiz bir grup organizmadan evrimleşeceklerdi. Suda yaşıyorlardı, pulları ve etli yüzgeçleri vardı. Bununla birlikte, oksijen solumak için kullandıkları akciğerleri de vardı. 390 ila 360 milyon yıl önce, bu organizmaların torunları daha sığ sularda yaşamaya başladı ve sonunda karaya taşındı. Yaptıkları gibi, karasal bir yaşam tarzı için birçok uyarlamayı şekillendiren doğal seçilimi deneyimlediler. Balıklar fosil kayıtlarında tetrapodlar dediğimiz daldan daha erken ortaya çıktığı için, modern balıkların onların ve ortak atalarımızın sahip olduğu özelliklerin aynısını taşıdığını varsaymak cezbedicidir. Bu akıl yürütme çizgisi sezgiseldir, ancak doğru değildir. Hem modern ışınsal yüzgeçli balıkların hem de tetrapodların onlarla ortak olan atalarının yüzgeçli ve sucul oldukları doğru olsa da, konu akciğerlere geldiğinde aynı akıl yürütme kalıbı su tutmaz. == Solungaçlar ve akciğer == Mevcut kanıtlar, solungaçların en eski kemikli balıklarda - et yüzgeçli balıklar ve ışınsal yüzgeçli balıkların ortak atasında - bulunduğunu göstermektedir. Bununla birlikte, solunum işlevine hizmet eden gazla dolu organlar olan akciğerler de çok erken evrimleşmiştir. Et ve ışınsal yüzgeçli balıkların ortak atasında solungaçların yanı sıra akciğerleri de vardı. Et yüzgeçlilerde, etrafa yapışmış akciğerler vardı, tetrapodlar, coelacanthlar ve akciğerli balıklar, bu akciğeri miras aldı ve oksijen elde etmek için kullandı. Coelacanth'lar ve akciğerli balıklar da solungaçlarını şu zamana kadar korumuştur. Modern tetrapodlar ise bir zamanlar solungaçlarının olduğunu ancak bunların erken evrimi sırasında kaybolduğunu gösteren kanıtlar taşır. Işınsal yüzgeçli balıkların bazıları uzun süre akciğerlerini korumuştur. Ancak çoğu ışınsal yüzgeçliyi doğuran soyda (ve en az bir başka soyda), akciğerler yüzme kesesine evrilmiştir. Bu ise balığın yüzdürme gücünü kontrol etmesine yardımcı olan gazla dolu bir organdır. == Akciğerin evrimi == === 1. Aşama === Deri solunumundan gelen oksijence zengin kan, karışım kalbe girmeden önce kas ve diğer organlardan kalbe dönen oksijenden fakir kanla karışır. Böylece koroner dolaşımı olmayan ve tamamen lümen kanındaki oksijene dayanan kalp, gaz değişim organının aşağısındadır. Solungaçla soluyan bir balığın dolaşım sisteminin şeması balıklar büyüdükçe, deri artık tek gaz değiştirici olarak yeterli gelmemeye başladı (karbondioksit atıcı). Solungaçlar, cildin yerini alan gaz alışverişi yeri haline geldiğinde, kalp gaz değiştiricinin yukarısında kaldı. Böylece kas ve diğer organlardan kalbe dönen oksijence fakir kan zenginleşemedi. Bu balıklar, aerobik performanslarında, koroner dolaşımın gelişimi için potansiyel bir seçici baskı ile sınırlı olabilir. === 2. Aşama === Akciğerden gelen oksijence zengin kan, oksijenden fakir kanla karışır, oksijenden fakir kan, karışım kalbe girmeden önce kas ve diğer organlardan kalbe döner. Böylece koroner dolaşımı olmayan ve tamamen lümen kanındaki oksijene bağlı olan kalp, gaz değişim organının aşağısındadır. Bu tür dolaşım düzenine sahip akciğer solunumu yapan balıklar (örneğin, Avustralya akciğerli balığı, Neoceratodus forsteri, gar, Lepisosteus ve tarpon, Megalops) çok aktif balıklardır ve sudaki oksijenin geriliminden bağımsız olarak aktifken hava solumaktadırlar. === 3. Aşama === Bu balıklar (Lepidosiren) zorunlu hava solunumu yapanlardır. Zaman zaman oksijence fakir sularda yaşarlar ve solungaçları, özellikle 3. ve 4. solungaç kavislerinin filamentleri bozulur, bu da akciğerden geçen ve bu solungaç kavlerinden geçen oksijence zengin kanın suya oksijen kaybetmesini engeller. 5. ve 6. solungaç kemerleri oksijenden fakir, karbondioksitten zengin kan alır. Kan akışları, atriyumun sağ ve sol taraflara ayrılması, kardiyak ventrikülde kısmi bir septum ve konus arteriyozustaki bir spiral kapak tarafından ayrı tutulur. 5. ve 6. kemerlerin solungaç lifleri, kandaki karbondioksiti uzaklaştırmak için kullanılır. Kalbin yarısı oksijenle lümen kanını zenginleştirmez ve bu balıklar çok aktif değildir. == Ayrıca bakınız == * Sudan karaya geçiş * Omurgalıların evrimi * İnsanın evrimi * Sinir sistemlerinin evrimi * Kalbin evrimi * Gözün evrimi * Balıkların evrimi == Kaynakça == Kategori:Evrimsel biyoloji Kategori:Akciğer