理科生き物・植物生物生物の分類・進化

魚の心臓の構造とは?役割や脊椎動物の心臓についても現役理系学生が解説

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心臓の心房と心室の間には「弁」というパーツがあるぞ。この弁があることで、血液の逆流を防ぐことができるのだ。例として肺循環の順番1を見てみよう。右心室から肺に血液を送り出す時、右心室と右心房の間の弁が閉じることで、右心室から右心房への血液の逆流を防げるのだ

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魚類の心臓に関する研究

image by iStockphoto

ここでは、東京大学の研究グループが2016年に発表した魚類の心臓の研究について、簡単に解説していきます。

高校生物よりも少し発展的な内容になりますが、動物の進化の研究の発展に欠かせない重要な結果が得られたので、ご紹介しますね。

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真骨魚類の心臓の構造について

今回の研究成果について解説する前に、既に知られていた知見について学習しましょう。

魚類の心臓は1心房1心室であることを学びました。しかし、実際の心臓はもう少し複雑な構造をしています。

原始的な脊椎動物である古代魚の心臓には心房と心室のほかに、「流出路」があり、この流出路は心房や心室と同じ心筋(横紋筋)からできていたそうです。しかし、魚類の中で最も進化したグループである「真骨魚類」の心臓には、流出路がありません。その代わり、平滑筋でできている「動脈球」があります。この動脈球は心臓の補助ポンプのような役割を担っており、えらにかかる血圧を調節しているそうです。これにより、魚類は水中の環境により適応できるようになったと言われています。

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細胞運命の転換の要因が明らかに!

真骨魚類は、流出路から動脈球へと進化したことで、水中環境に適応したのでした。しかし、どのように心筋(流出路)から平滑筋(動脈球)へと変化したのかが不明でした。

今回の研究で、魚類の進化の過程で「elastin b」と呼ばれ遺伝子が発見され、この働きにより、流出路の細胞が心筋から平滑筋へと転換したことで動脈球が形成されたことが明らかになりました。

この研究結果により、生物学の根源的な疑問である「生物は進化をする過程でどのように新しい器官を手に入れるのか」に関して理解を深めることができたのだと言われています。また、この研究結果から細胞の運命を人為的にできるようになれば、医療への応用にも繫がるそうですよ。

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魚類の心臓はシンプル!

魚類は地球上で初めて背骨を持った動物です。そのため、心臓のつくりや血液の循環の仕方はそのほかの脊椎動物と比べてシンプルなのでした。私たち人間の心臓の構造は2心房2心室であるところ、魚類の場合、1心房1心室という心臓を持ちます。また、血液循環も体循環と肺循環はなく、心臓からえら、直接全身を経て、心臓に戻ってくるのでした。非常にシンプルな構造でありながらも、効率よく酸素と二酸化炭素の交換ができているのは非常に興味深いですね。

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tekisasu97