血管系

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血液

3倍体の多細胞生物の原始体腔は、胚発生の過程で内胚葉と外胚葉の間から出現する中央中胚葉から生じる。 中胚葉の遊離細胞を含む腔液は、血液とリンパ液を構成している。 血液の成分は、生物によって、また一つの生物の中でも循環の段階によって異なる。 しかし、基本的には、ナトリウム、カリウム、カルシウム、マグネシウム、塩化物、硫酸イオン、いくつかの微量元素、いくつかのアミノ酸、そしておそらく呼吸色素として知られるタンパク質を含む水性血漿から構成されている。 無脊椎動物では、呼吸色素は通常血漿中に溶けていて、血球には含まれていない。 血液のイオン成分が一定であることや海水と似ていることから、一部の科学者は海の生命に共通の起源があることの証拠とした。

動物はその総血液濃度(すなわち血液全体のイオン濃度)を制御する能力により、環境の変化に耐える能力を大きく左右される。 棘皮動物や一部の軟体動物など多くの海洋無脊椎動物では、血液の浸透圧およびイオン特性が海水の特性に酷似している。 しかし、他の水生生物、そしてすべての陸生生物は、その環境とはある程度異なる血液濃度を維持しているため、生息域の潜在的な範囲はより広くなっています。 血液には、体内環境全体の安定性を維持する以外にも、さまざまな機能がある。 栄養物、代謝物、排泄物、ホルモン、ガスの主要な輸送手段であり、節足動物の羽化や脱皮、二枚貝の巣穴といった多様なプロセスに機械的な力を提供することもある

無脊椎動物の血液には胚中胚葉から生じた多くの細胞(血球細胞)が含まれていることがある。 血球は種によって多くの種類が報告されているが、昆虫で最も広く研究されており、その中で4つの主要な種類と機能が示唆されている。 (1)異物や寄生虫を取り込む食細胞で、このようにして昆虫に何らかの非特異的な免疫を与える。 (3)結合組織の形成と基底膜の形成におけるムコ多糖類の分泌を助ける血球、中間代謝の他の側面にも関与しているかもしれない、(4)創傷治癒に関わる血球、多くの昆虫の血漿は凝固しないので、仮足か血球からの分泌粒子(シストサイト)が他の細胞を捕らえ、皮膚表面が再生するまで病巣を閉鎖する。

血漿中の酸素の溶解度は、比較的定住性の無脊椎動物の組織に供給するには十分であるが、酸素需要が増大する活動的な動物には、さらに酸素運搬体が必要である。 血液中の酸素運搬体は金属を含むタンパク質分子で、しばしば着色されるため、一般に呼吸器系色素として知られている。 最も広く分布する呼吸器系色素は赤色ヘモグロビンであり、脊椎動物のすべてのクラス、ほとんどの無脊椎動物門、さらにいくつかの植物でも報告されている。 ヘモグロビンは、鉄ポルフィリン基がタンパク質に結合したサブユニットが多数存在する。 ヘモグロビンは、ある門のほんの数人のメンバーと多くの異なる門に分布していることから、ヘモグロビンのタイプの分子は、同様の鉄ポルフィリン基と異なるタンパク質で何度も進化してきたはずである。

緑のクロロクルオリンも鉄ポルフィリン顔料で、多くの科の海洋多毛動物の血液に含まれています。 クロロクルオリンとヘモグロビン分子の間には密接な類似性があり、セルプラ属のように両方を含む種も多数存在するが、近縁種にはほとんど任意の分布を示すものもある。 例えば、Spirorbis borealisはクロロクルオリンを、S. corrugatusはヘモグロビンを、S. militarisはどちらも持たない。

第3の含鉄色素であるヘメリスリンは紫色をしている。 ヘモグロビンやクロロクルオリンとは構造的に異なり、ポルフィリン基を持たず、鉄はタンパクに直接結合しており、含有量は3倍である。

ヘモシアニンは、多くの軟体動物(一部の二枚貝、多くの腹足類、頭足類)および節足動物(多くの甲殻類、一部のクモ類、カブトガニ、Limulus)に見られる銅含有呼吸色素で、一部の動物に限定されている。 脱酸素状態では無色であるが、酸素を供給すると青色に変化する。

呼吸色素があると、血液の酸素運搬能力が大幅に向上する。無脊椎動物の血液は、色素がない場合の約0.3%に対し、色素があると最大10%の酸素を含むことができる。 すべての呼吸器系色素は、空気中や水中で通常見られる酸素濃度(圧力)以下でも、酸素でほぼ完全に飽和状態になる。

直接的な輸送の役割に加え、呼吸色素は呼吸停止や酸素利用率の低下(低酸素症)の期間中に使用するために一時的に酸素を貯蔵することがある。 また、血液のpHが大きく変動するのを防ぐための緩衝剤として働き、内部の静水圧によって体外に水が押し出される傾向にある水生生物からの体液損失を減らすのに役立つ浸透圧機能を持つ可能性もある

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