Caraterísticas comparativas do esqueleto axial de diferentes espécies de vertebrados

Várias espécies de mamíferos, em processo de desenvolvimento evolutivo, ocuparam seus nichos ecológicos, que diferem, entre outras coisas, nas condições de interação de seu organismo com o campo gravitacional da Terra. É por isso que o esqueleto axial dos vertebrados sofreu mudanças significativas no processo de evolução. A forma filogeneticamente original da coluna vertebral é a notocorda (medula espinhal) - um filamento celular de origem endomesodérmica, que na esmagadora maioria dos vertebrados e em humanos é substituído por elementos esqueléticos. Como órgão permanente, a notocorda existe em alguns vertebrados inferiores. Na maioria dos vertebrados, na idade adulta, a notocorda é retida dentro das vértebras (em peixes), nos corpos das vértebras (em anfíbios) e na forma de um núcleo gelatinoso (em mamíferos). O esqueleto axial na ontogênese passa por três estágios de desenvolvimento:

• placas de cordas (rudimento de uma corda);
• substituição parcial por elementos cartilaginosos;
• o surgimento do esqueleto axial.

Assim, no acrania, o esqueleto é representado por uma notocorda e numerosas hastes de tecido gelatinoso denso, formando o esqueleto de nadadeiras ímpares e o suporte do aparelho branquial. Na lanceta, as vértebras consistem em uma massa celular quase sem fibras. Nos ciclóstomos, a notocorda é preservada ao longo da vida, mas surgem rudimentos vertebrais, que são pequenas formações cartilaginosas pareadas uniformemente localizadas acima da notocorda. Eles são chamados de arcos superiores. Em peixes primitivos, além dos arcos superiores, aparecem arcos inferiores e, em peixes superiores, os corpos das vértebras. Os corpos das vértebras na maioria dos peixes e animais de classes superiores são formados a partir dos tecidos que circundam a notocorda, bem como das bases dos arcos. Os arcos superior e inferior crescem juntos com os corpos das vértebras. As extremidades dos arcos superiores crescem juntas, formando um canal no qual a medula espinhal está localizada. Nos arcos inferiores, aparecem processos aos quais as costelas estão fixadas.

Os restos da corda são preservados nos peixes entre os corpos vertebrais. Os peixes possuem duas seções da coluna vertebral: tronco e cauda. A função da primeira é sustentar os órgãos internos, enquanto a segunda é participar do movimento do corpo.

O corpo vertebral desenvolveu-se em vários grupos de vertebrados independentemente da notocorda. O corpo ósseo da vértebra desenvolve-se inicialmente no tecido conjuntivo como um cilindro fino. Em animais com cabeça inteira e dirrespiratórios, os corpos vertebrais desenvolvem-se imediatamente como depósitos calcários em forma de anel ao redor da notocorda.

Filogeneticamente, o esqueleto interno de tecido conjuntivo é substituído por tecido cartilaginoso, e o tecido cartilaginoso por osso. Durante o desenvolvimento ontogenético, essa sequência se repete. Outras mudanças na coluna vertebral dependem do desenvolvimento dos músculos e do esqueleto axial durante os movimentos corporais. A coluna vertebral de um adulto retém traços do caminho de desenvolvimento percorrido.

Em um adulto, a coluna vertebral apresenta características adaptativas específicas relacionadas à posição vertical do corpo. Ao caminhar ereto, o peso da cabeça afeta a coluna vertebral, e a região facial pouco desenvolvida não requer músculos occipitais fortes. Portanto, a protuberância occipital e outras elevações e irregularidades do crânio são pouco desenvolvidas em humanos.

A diferença na estrutura dos membros superiores e inferiores de uma pessoa se deve à diferença nas funções dos braços e pernas em relação à marcha ereta. Os membros anteriores dos animais, assim como os posteriores, servem de suporte para todo o corpo e são órgãos de movimento, portanto, não há diferença acentuada em sua estrutura. Os ossos dos membros anteriores e posteriores dos animais são grandes e maciços, e seus movimentos são igualmente monótonos. O membro de um animal não é capaz de movimentos variados, rápidos e hábeis, característicos da mão humana.

A presença de curvas na coluna vertebral humana (lordose cervical e lombar, cifose torácica e sacrococcígea) está associada à manutenção do equilíbrio e à movimentação do centro de massa do corpo na posição vertical. Os animais não apresentam tais curvas.

Em termos da estrutura da coluna vertebral (cinco seções, 33-34 vértebras), os humanos ocupam um certo lugar entre os mamíferos. Localizadas uma após a outra, as vértebras formam duas colunas - a anterior, construída pelos corpos das vértebras, e a posterior, formada pelos arcos e articulações intervertebrais. Nos humanos, a cabeça é bem equilibrada e, nos mamíferos de quatro patas, é suspensa por ligamentos e músculos que começam principalmente nas vértebras cervicais e nos processos espinhosos das vértebras torácicas. Nos humanos, a seção cervical da coluna vertebral consiste em 7 vértebras. Com exceção das duas primeiras, elas são caracterizadas por pequenos corpos baixos que se expandem gradualmente em direção ao último G. Em outros mamíferos, elas são extremamente maciças e encurtam gradualmente para baixo, o que se deve à posição da cabeça. Uma característica das vértebras cervicais humanas é o processo espinhoso bifurcado. As seguintes diferem do tipo geral de vértebras cervicais: o atlas, que não possui corpo e processo espinhoso. Uma característica da sétima _vértebra epistrofe (vértebra axial) é a presença de um dente direcionado verticalmente para cima a partir do corpo da vértebra, em torno do qual, como em torno de um eixo, o atlas gira em conjunto com o crânio. A sétima vértebra cervical se distingue por um processo espinhoso longo e não bifurcado, facilmente palpado através da pele, sendo, portanto, denominado protruso. Além disso, possui processos transversos longos e suas aberturas transversais são muito pequenas.

A coluna torácica de um ser humano consiste em 12 vértebras. Há casos de humanos com uma 13ª costela. Doze pares de costelas conectam todas as seções do esqueleto torácico em um sistema relativamente rígido, com as superfícies articulares das costelas localizadas nas superfícies laterais de articulação de duas vértebras adjacentes e do disco intervertebral. Os discos intervertebrais na coluna torácica são cobertos lateralmente pelas articulações costovertebrais. A exceção é o nível da 12ª vértebra e, às vezes, da 11ª, onde a articulação não ocorre no nível do disco, mas diretamente no corpo da vértebra. Na coluna torácica, os discos intervertebrais são mais largos do que os corpos das vértebras adjacentes e se projetam um pouco além de seus limites nas partes anterior e lateral, enquanto isso não é observado na parte posterior.

Na coluna torácica, os processos transversos de um ser humano adulto são fortemente defletidos para trás e, em conexão com isso, as costelas projetam-se para trás quase até o nível dos processos espinhosos. Essa característica estrutural, bem como o aumento descendente dos corpos vertebrais, é específica apenas dos humanos e constitui uma adaptação à posição vertical. Isso não é observado em animais.

A posição dos processos articulares não é a mesma em diferentes partes da coluna vertebral. Devido à sua posição oblíqua na região cervical, o peso da cabeça é distribuído não apenas sobre os corpos, mas também sobre os processos articulares. Nos mamíferos, na região cervical, eles estão localizados distantes uns dos outros e são extremamente desenvolvidos, assim como os corpos das vértebras cervicais. Nos humanos, nas regiões torácica e lombar, os processos articulares estão localizados nos planos frontal e sagital, respectivamente. Nesse caso, o peso das partes sobrejacentes é distribuído principalmente sobre os corpos das vértebras, o que contribui para o aumento de sua massa.

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