Cechy porównawcze szkieletu osiowego różnych gatunków kręgowców

Różne gatunki ssaków w procesie rozwoju ewolucyjnego zajęły swoje nisze ekologiczne, które różnią się między innymi warunkami oddziaływania ich organizmu z polem grawitacyjnym Ziemi. Dlatego też szkielet osiowy kręgowców uległ znacznym zmianom w procesie ewolucji. Pierwotną filogenetycznie formą kręgosłupa jest struna grzbietowa (rdzeń kręgowy) – nić komórkowa pochodzenia endomesodermalnego, która u zdecydowanej większości kręgowców i u człowieka jest zastępowana przez elementy szkieletowe. Jako stały narząd struna grzbietowa występuje u niektórych niższych kręgowców. U większości kręgowców w wieku dorosłym struna grzbietowa jest zatrzymywana wewnątrz kręgów (u ryb), w trzonach kręgów (u płazów) oraz w postaci galaretowatego jądra (u ssaków). Szkielet osiowy w ontogenezie przechodzi przez trzy stadia rozwoju:

• płytki akordowe (rudyment struny);
• częściowa wymiana na elementy chrzęstne;
• powstanie szkieletu osiowego.

Tak więc u akranii szkielet jest reprezentowany przez strunę grzbietową i liczne pręciki gęstej galaretowatej tkanki, tworzące szkielet nieparzystych płetw i podporę aparatu skrzelowego. U lancetnika kręgi składają się z prawie bezwłóknistej masy komórkowej. U cyklostomii struna grzbietowa jest zachowana przez całe życie, ale pojawiają się zawiązki kręgów, które są małymi parzystymi chrzęstnymi formacjami równomiernie rozmieszczonymi nad struną grzbietową. Nazywa się je łukami górnymi. U ryb pierwotnych oprócz łuków górnych pojawiają się łuki dolne, a u ryb wyższych - trzony kręgów. Ciała kręgów u większości ryb i zwierząt wyższych klas powstają z tkanek otaczających strunę grzbietową, a także z podstaw łuków. Łuki górne i dolne rosną razem z trzonami kręgów. Końce łuków górnych rosną razem, tworząc kanał, w którym znajduje się rdzeń kręgowy. Na dolnych łukach pojawiają się wyrostki, do których przyczepione są żebra.

Pozostałości struny są zachowane u ryb między trzonami kręgów. Ryby mają dwa odcinki kręgosłupa: tułów i ogon. Funkcją pierwszego jest podtrzymywanie narządów wewnętrznych, drugiego zaś uczestnictwo w ruchu ciała.

Trzon kręgowy rozwija się w różnych grupach kręgowców niezależnie od struny grzbietowej. Trzon kostny kręgu rozwija się najpierw w tkance łącznej jako cienki cylinder. U zwierząt z całą głową i oddychających bez oddechu trzony kręgowe rozwijają się natychmiast jako wapienne pierścieniowate złogi wokół struny grzbietowej.

Filogenetycznie, łącznotkankowy szkielet wewnętrzny jest zastępowany przez chrzęstny, a chrzęstny przez kostny. Podczas rozwoju ontogenetycznego ta sekwencja się powtarza. Dalsze zmiany w kręgosłupie zależą od rozwoju mięśni i szkieletu osiowego podczas ruchów ciała. Kręgosłup dorosłego człowieka zachowuje ślady przebytej drogi rozwojowej.

U osoby dorosłej kręgosłup wykazuje specyficzne cechy adaptacyjne związane z pionową pozycją ciała. Podczas chodzenia w pozycji wyprostowanej ciężar głowy oddziałuje na kręgosłup, a słabo rozwinięta okolica twarzy nie wymaga silnych mięśni potylicznych. Dlatego też u ludzi słabo rozwinięte są wypukłości potyliczne i inne wyniosłości i nierówności na czaszce.

Różnica w budowie kończyn górnych i dolnych człowieka wynika z różnicy w funkcjach ramion i nóg w związku z chodzeniem w pozycji wyprostowanej. Kończyny przednie zwierząt, podobnie jak kończyny tylne, służą jako podpora dla całego ciała i są narządami ruchu, więc nie ma wyraźnej różnicy w ich budowie. Kości kończyn przednich i tylnych zwierząt są duże i masywne, ich ruchy są równie monotonne. Kończyna zwierzęcia nie jest w ogóle zdolna do zróżnicowanych, szybkich, zręcznych ruchów, które są charakterystyczne dla ręki ludzkiej.

Obecność krzywizn w kręgosłupie człowieka (lordoza szyjna i lędźwiowa, kifoza piersiowa i krzyżowo-guziczna) jest związana z utrzymaniem równowagi i przemieszczaniem środka ciężkości ciała w pozycji pionowej. Zwierzęta nie mają takich krzywizn.

Pod względem budowy kręgosłupa (pięć odcinków, 33-34 kręgi) człowiek zajmuje pewne miejsce wśród ssaków. Ułożone jeden za drugim kręgi tworzą dwie kolumny - przednią, zbudowaną z trzonów kręgów, i tylną, utworzoną z łuków i stawów międzykręgowych. U człowieka głowa jest dobrze wyważona, a u czworonożnych ssaków jest zawieszona na więzadłach i mięśniach, które zaczynają się głównie na kręgach szyjnych i wyrostkach kolczystych kręgów piersiowych. U człowieka odcinek szyjny kręgosłupa składa się z 7 kręgów. Z wyjątkiem pierwszych dwóch charakteryzują się one małymi, niskimi trzonami, które stopniowo rozszerzają się w kierunku ostatniego G. U innych ssaków są one niezwykle masywne i stopniowo skracają się w dół, co wynika z położenia głowy. Cechą ludzkich kręgów szyjnych jest rozwidlony wyrostek kolczysty. Od ogólnego typu kręgów szyjnych różnią się: atlas, który nie ma trzonu i wyrostka kolczystego. Cechą charakterystyczną kręgu epistroficznego C ₇ (kręg osiowy) jest obecność zęba skierowanego pionowo w górę od trzonu kręgu, wokół którego, jak wokół osi, atlas obraca się wraz z czaszką. Siódmy kręg szyjny wyróżnia się długim i nierozgałęzionym wyrostkiem kolczystym, który jest łatwo wyczuwalny przez skórę, dlatego nazywany jest wystającym. Ponadto ma długie wyrostki poprzeczne, a jego otwory poprzeczne są bardzo małe.

Kręgosłup piersiowy człowieka składa się z 12 kręgów. Istnieją przypadki, gdy człowiek ma 13. żebro. Dwanaście par żeber łączy wszystkie odcinki szkieletu piersiowego w stosunkowo sztywny układ, przy czym powierzchnie stawowe żeber znajdują się na powierzchniach stawowych bocznych dwóch sąsiednich kręgów i krążka międzykręgowego. Krążki międzykręgowe w kręgosłupie piersiowym są przykryte z boku stawami żebrowo-kręgowymi. Wyjątkiem jest poziom 12. kręgu, a czasami 11., gdzie staw nie występuje na poziomie krążka, ale bezpośrednio na trzonie kręgu. W kręgosłupie piersiowym krążki międzykręgowe są szersze niż trzony sąsiednich kręgów i wystają nieco poza swoje granice w częściach przedniej i bocznej, podczas gdy w części tylnej tego nie obserwuje się.

W kręgosłupie piersiowym u dorosłego człowieka wyrostki poprzeczne są silnie odchylone do tyłu, a w związku z tym żebra wystają do tyłu niemal do poziomu wyrostków kolczystych. Ta cecha strukturalna, jak również wzrost trzonów kręgów w dół, jest specyficzna tylko dla człowieka i jest przystosowaniem do pozycji pionowej. Nie obserwuje się tego u zwierząt.

Położenie wyrostków stawowych nie jest takie samo w różnych częściach kręgosłupa. Ze względu na ich skośne położenie w odcinku szyjnym ciężar głowy rozkłada się nie tylko na trzony, ale także na wyrostki stawowe. U ssaków w odcinku szyjnym znajdują się one daleko od siebie i są niezwykle silnie rozwinięte, podobnie jak trzony kręgów szyjnych. U ludzi w odcinku piersiowym i lędźwiowym wyrostki stawowe znajdują się odpowiednio w płaszczyźnie czołowej i strzałkowej. W tym przypadku ciężar leżących nad nimi części rozkłada się głównie na trzony kręgów, co przyczynia się do wzrostu ich masy.

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