다중 규모 접근 방식을 통해 벨벳 벌레(Onychophora)의 정교한 순환 시스템과 간헐적인 심장 박동이 밝혀졌습니다.

커뮤니케이션 생물학 6권, 기사 번호: 468(2023) 이 기사 인용

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길항적인 혈림프-근육 시스템은 연체 무척추동물에게 필수적입니다. 많은 탈피 동물(탈피 동물)은 심장이나 혈관 또는 순환계를 갖고 있지 않은 반면, 대부분의 절지동물은 잘 발달된 순환계를 나타냅니다. 이 시스템은 어떻게 진화했으며 이후 범절지동물 계통에서 어떻게 수정되었습니까? 절지동물과 완보동물의 가장 가까운 친척인 Onychophorans(벨벳 벌레)는 이 문제를 해결하는 핵심 그룹을 나타냅니다. 따라서 우리는 Peripatopsid Euperipatoides rowelli의 전체 순환계를 분석하여 놀랍도록 정교한 조직을 발견했습니다. 우리의 연구 결과에 따르면 Onychophora와 Arthropoda의 마지막 공통 조상은 열린 혈관 시스템, 분절 소공이 있는 뒤쪽으로 닫힌 심장, 신장 세포로 채워진 심낭동 및 불침투성 심낭 중격을 소유했을 가능성이 가장 높은 반면, 측벽 및 심낭 채널의 진화 기원은 다음과 같습니다. 불분명하다. 우리의 연구에서는 벨벳 벌레에서 간헐적인 심장 박동(심장 연동 수축의 규칙적인 중단)이 발견되었으며, 이는 절지동물에 대한 유사한 조사를 자극할 수 있습니다.

선충류, priapulids, kinorhynchs 및 동종을 포함한 비 절지 동물 ecdysozoans는 심장이나 수축 혈관과 같은 박동성 기관이 부족한 비교적 단순한 순환 시스템을 가지고 있습니다. 그들의 혈림프는 운동 중 신체 근육 조직의 수축으로 인해 수동적으로 순환합니다5,6. 이는 일반적으로 혈관 및 열공 부분으로 구성되고 하나 이상의 박동 기관을 포함하는 대부분의 범절지동물(= 손발톱 + 완보동물 + 절지동물)의 정교한 순환 시스템과 대조됩니다. 이것이 조포란(벨벳 벌레)과 절지동물(협각류, 다족류, 갑각류 및 육족류)에 적용되는 반면, 완보동물(물곰)은 소형화로 인해 혈관계와 심장 박동 기능을 잃었을 수 있습니다10,11,12,13. 손발톱류와 절지동물의 심장 및 분지되지 않은 동맥과 같은 혈관계는 열공계에서 누락된 세포 내층이 특징입니다8,9,14. 이러한 라이닝은 비상피, 무극성 세포로 구성되며 이러한 점에서 척추동물의 혈관 내피와 분명히 다릅니다. 성체 조포란의 체강은 세포외 기질로 둘러싸여 있고 혼합체, 즉 1차 및 2차/대체강의 융합에 의해 배아 발생 중에 발생하는 혈강(때때로 믹스코엘이라고도 함)으로 구성됩니다.

혈관 및 열공 시스템의 조직은 절지동물에서 잘 탐구되었습니다. 혈관 시스템은 체강으로 열리는 한 쌍의 직렬 배열 심장 동맥으로 혈림프를 펌핑하는 구멍이 있는 수축성 심장(등 혈관)과 함께 주요 분류군에 걸쳐 다소 균일한 조직을 보여줍니다. 따라서 이 유형을 "개방형" 혈관계라고 하는 반면, 척추동물의 혈관계는 "폐쇄형"으로 간주됩니다. 그러나 "폐쇄형" 유형이 실제로 존재하는지 여부에 대해서는 여전히 논쟁이 있습니다8,18,25,26,27,28. 어느 정도 보존된 혈관계와 대조적으로 열공계의 혈림프 경로는 절지동물 하위 그룹8,22,23,29,30,31,32,33,34에 따라 크게 다르며, 이는 다양한 신체 계획과 연관됩니다.

Onychophorans의 순환계는 절지동물만큼 자세하게 특성화되지는 않았지만 절지동물과 범절지동물 계통에서 일어난 진화적 변화를 이해하는 데는 이것이 필요합니다. 절지동물과 마찬가지로 손발톱의 혈관계는 한 쌍의 분절 소공이 장착된 관상 등쪽 심장으로 구성되어 있지만 관련 심장 동맥의 징후는 없습니다. 심장의 전방 및 후방 범위뿐만 아니라 후방 끝이 열려 있는지 닫혀 있는지에 대한 질문은 아직 불분명합니다5,14,35,36,37,38. 생리학적 연구에 따르면 심장 박동의 근원적 조절이 밝혀졌으며 그 속도는 특정 약물에 의해 영향을 받았습니다. 절지동물에서 알려진 유체 역학의 원리로부터 손발톱 심장이 혈림프를 앞쪽으로 펌핑할 수 있다는 것이 추가로 추론되었지만 수축 리듬이나 혈림프 흐름 방향은 측정되지 않았습니다. 심장 구멍의 위치와 방향도 onychophorans의 설명을 기다리고 있습니다. 다양한 절지동물 분류군에서 심장벽의 틈새 모양 구멍은 다리 위치와 일치하거나 앞쪽, 뒤쪽 또는 반대쪽으로 이동하거나 특정 신체 부위에서는 완전히 없는 것으로 알려져 있습니다8,21. 더욱이 절지동물에서는 소공이 수직 방향이거나 대각선으로 기울어져 있을 수 있지만8,21 반면 조포란에서는 구체적인 배열이 알려져 있지 않습니다.