Caracteristici comparative ale scheletului axial al diferitelor specii de vertebrate

Diverse specii de mamifere aflate în procesul de dezvoltare evolutivă și-au ocupat nișele ecologice, care diferă, printre altele, prin condițiile de interacțiune ale organismului lor cu câmpul gravitațional al Pământului. Acesta este motivul pentru care scheletul axial al vertebratelor a suferit modificări semnificative în procesul de evoluție. Forma filogenetică originală a coloanei vertebrale este notocordul (măduva spinării) - un segment celular de origine endomezodermală, care la marea majoritate a vertebratelor și la oameni este înlocuit de elemente scheletice. Ca organ permanent, notocordul există la unele vertebrate inferioare. La majoritatea vertebratelor, la vârsta adultă, notocordul este reținut în interiorul vertebrelor (la pești), în corpurile vertebrelor (la amfibieni) și sub forma unui nucleu gelatinos (la mamifere). Scheletul axial în ontogeneză trece prin trei etape de dezvoltare:

• plăci acordale (rudimentul unei coarde);
• înlocuirea parțială a acesteia cu elemente cartilaginoase;
• apariția scheletului axial.

Astfel, la acranii, scheletul este reprezentat de o notocordă și numeroase tije de țesut gelatinos dens, formând scheletul aripioarelor nepereche și suportul aparatului branhial. La lancelet, vertebrele constau dintr-o masă celulară aproape lipsită de fibre. La ciclostomi, notocorda se păstrează pe tot parcursul vieții, dar apar rudimente vertebrale, care sunt mici formațiuni cartilaginoase pereche situate uniform deasupra notocordei. Acestea se numesc arcade superioare. La peștii primitivi, pe lângă arcadele superioare, apar arcade inferioare, iar la peștii superiori - corpurile vertebrelor. Corpurile vertebrelor la majoritatea peștilor și animalelor din clasele superioare sunt formate din țesuturile care înconjoară notocorda, precum și din bazele arcadelor. Arcurile superioare și inferioare cresc împreună cu corpurile vertebrelor. Capetele arcadelor superioare cresc împreună, formând un canal în care se află măduva spinării. Pe arcadele inferioare apar procese de care sunt atașate coastele.

Resturile coardei vertebrale sunt păstrate la pești între corpurile vertebrelor. Peștii au două secțiuni ale coloanei vertebrale: trunchiul și coada. Funcția primei este de a susține organele interne, a doua este de a participa la mișcarea corpului.

Corpul vertebral s-a dezvoltat la diverse grupuri de vertebrate independent de notocord. Corpul osos al vertebrei se dezvoltă mai întâi în țesutul conjunctiv ca un cilindru subțire. La animalele cu cap întreg și cele care respiră cu diaree, corpurile vertebrale se dezvoltă imediat ca depozite calcaroase în formă de inel în jurul notocordului.

Filogenetic, scheletul intern al țesutului conjunctiv este înlocuit cu cartilaginos, iar cartilaginos cu os. În timpul dezvoltării ontogenetice, această secvență se repetă. Modificările ulterioare ale coloanei vertebrale depind de dezvoltarea mușchilor și a scheletului axial în timpul mișcărilor corpului. Coloana vertebrală a unui adult păstrează urme ale traiectului de dezvoltare parcurs.

La un adult, coloana vertebrală prezintă trăsături adaptive specifice legate de poziția verticală a corpului. Când se merge în poziție verticală, greutatea capului afectează coloana vertebrală, iar regiunea facială slab dezvoltată nu necesită mușchi occipitali puternici. Prin urmare, protuberanța occipitală și alte proeminențe și neregularități ale craniului sunt slab dezvoltate la om.

Diferența în structura membrelor superioare și inferioare ale unei persoane se datorează diferenței dintre funcțiile brațelor și picioarelor în legătură cu mersul vertical. Membrele anterioare ale animalelor, la fel ca membrele posterioare, servesc drept suport pentru întregul corp și sunt organe de mișcare, deci nu există o diferență accentuată în structura lor. Oasele membrelor anterioare și posterioare ale animalelor sunt mari și masive, mișcările lor fiind la fel de monotone. Membrul unui animal nu este deloc capabil de mișcări variate, rapide și dibace, care sunt caracteristice mâinii umane.

Prezența curburilor la nivelul coloanei vertebrale umane (lordoză cervicală și lombară, cifoză toracică și sacrococcigiană) este asociată cu menținerea echilibrului și deplasarea centrului de masă al corpului în poziție verticală. Animalele nu au astfel de curburi.

În ceea ce privește structura coloanei vertebrale (cinci secțiuni, 33-34 de vertebre), oamenii ocupă un anumit loc printre mamifere. Situate una după alta, vertebrele formează două coloane - cea anterioară, construită de corpurile vertebrelor, și cea posterioară, formată de arcade și articulații intervertebrale. La oameni, capul este bine echilibrat, iar la mamiferele patrupeze este suspendat de ligamente și mușchi care pornesc în principal de la vertebrele cervicale și de procesele spinoase ale vertebrelor toracice. La oameni, secțiunea cervicală a coloanei vertebrale este formată din 7 vertebre. Cu excepția primelor două, acestea sunt caracterizate prin corpuri mici și joase care se extind treptat spre ultima G. La alte mamifere, acestea sunt extrem de masive și se scurtează treptat în jos, ceea ce se datorează poziției capului. O caracteristică a vertebrelor cervicale umane este procesul spinos bifurcat. Următoarele diferă de tipul general de vertebre cervicale: atlasul, care nu are corp, și procesul spinos. O trăsătură caracteristică a vertebrei C ₇ epistrofe (vertebră axială) este prezența unui dinte îndreptat vertical în sus față de corpul vertebrei, în jurul căruia, ca în jurul unei axe, atlasul se rotește împreună cu craniul. A șaptea vertebră cervicală se distinge printr-un proces spinos lung și nebifurcat, care este ușor palpat prin piele și, prin urmare, se numește proeminent. În plus, are procese transversale lungi, iar deschiderile sale transversale sunt foarte mici.

Coloana vertebrală toracică a unui om este formată din 12 vertebre. Există cazuri de oameni care au o a 13-a coastă. Douăsprezece perechi de coaste conectează toate secțiunile scheletului toracic într-un sistem relativ rigid, suprafețele articulare ale coastelor fiind situate pe suprafețele laterale de articulație a două vertebre adiacente și a discului intervertebral. Discurile intervertebrale din coloana toracică sunt acoperite lateral de articulațiile costovertebrale. Excepția este nivelul celei de-a 12-a vertebre și uneori a 11-a, unde articulația are loc nu la nivelul discului, ci direct pe corpul vertebrei. În coloana toracică, discurile intervertebrale sunt mai late decât corpurile vertebrelor adiacente și ies puțin dincolo de limitele lor în părțile anterioară și laterală, în timp ce acest lucru nu se observă în partea posterioară.

În coloana toracică, procesele transversale ale unui om adult sunt puternic deviate înapoi și, în legătură cu aceasta, coastele proeminențează înapoi aproape până la nivelul proceselor spinoase. Această caracteristică structurală, precum și creșterea în jos a corpurilor vertebrelor, este specifică numai oamenilor și reprezintă o adaptare la poziția verticală. Acest lucru nu se observă la animale.

Poziția proceselor articulare nu este aceeași în diferite părți ale coloanei vertebrale. Datorită poziției lor oblice în regiunea cervicală, greutatea capului este distribuită nu numai pe corpuri, ci și pe procesele articulare. La mamifere, în regiunea cervicală, acestea sunt situate departe unul de celălalt și sunt extrem de puternic dezvoltate, la fel ca și corpurile vertebrelor cervicale. La om, în regiunile toracică și lombară, procesele articulare sunt situate în planul frontal, respectiv sagital. În acest caz, greutatea părților suprapuse este distribuită în principal pe corpurile vertebrelor, ceea ce contribuie la creșterea masei acestora.

[ 1 ], [ 2 ], [ 3 ], [ 4 ], [ 5 ], [ 6 ]