複数の心臓を持つ動物

• タコやイカには心臓が3つあります。
• ミミズには5つの心臓があります。
• 科学者たちは、人間の心臓病の解決策を設計するために、ゴキブリとヌタウナギの心臓を研究しています。

人間の体は、4 つの部屋からなる単一の心臓の安定した鼓動に依存していますが、進化により多くの代替配管ソリューションが生み出されました。一部の動物は心臓をまったく持たず、ヒトデ (小惑星綱、棘皮動物門) は血液を送り出す代わりに水力血管系を通して海水を移動させますが、他の動物は循環液を動かし続けるために 2 つ、3 つ、4 つ、またはそれ以上のポンプ構造で走行します。これらは、生きるために複数の心臓が鼓動するいくつかのよく知られた動物です。

ミミズ

ミミズは、5 つの単一の「心臓」ではなく、5 対 (合計 10) の大動脈弓を持っています。これらの弓はセグメント 7 ～ 11 で腸を取り囲み、リズミカルに収縮して背側血管から腹側血管に血液を送ります。背側血管自体が主な前方への推進力を供給するため、単一のアーチが唯一の「主要な」ポンプとして機能することはありません。ミミズは湿った皮膚を通して呼吸します。酸素が血液中に拡散すると、背血管と弓が酸素を分配します。心臓のリズムは、弓だけではなく、腹側神経索の運動ニューロンによって調整されます。

ゴキブリ

木の上のゴキブリ。

ゴキブリには、13 の連続した部屋に分かれた 1 つの長い背側心臓があります。蠕動収縮の波が血リンパ（昆虫の「血液」）を尾から頭へ移動させます。各部屋は独立した心臓ではなく、血リンパは酸素ではなく主に栄養素の輸送に使用されます。チャンバーは直列で動作するため、一部のセクションが故障すると効率が低下しますが、流れが完全に止まることはほとんどありません。これは、2009 年の IIT-Kharagpur のプロトタイプ人工心臓のインスピレーションとなった同心の「タマネギ」層として構築された工学コンセプトですが、現在の人間のデバイスはロータリー ポンプを好んでいます。

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タコとイカ

タコにはイカと同じように心臓が3つあります。画像クレジット: Vladimir Wrangel/Shutterstock

頭足類は 3 つの心臓で動きます。

• 2 つの鰓 (鰓) 心臓は、脱酸素化された血液をえらに送り出します。

• 新しく酸素が豊富になった血液は、単一の全身心臓に戻り、全身に血液が分配されます。

彼らの血液には、銅ベースのヘモシアニンが含まれています。このヘモシアニンは、暖かく酸素が豊富な環境ではヘモグロビンよりも効率が劣りますが、多くの頭足類が占める寒くて酸素の少ない生息地ではヘモグロビンよりも優れています。ヘモシアニン分子は細胞内ではなく血漿中を自由に浮遊しており、これが動物の特徴的な青い血液の原因となっています。

ヌタウナギ

ヌタウナギのクローズアップ。画像クレジット dgerard2000 (Flickr.com より)

ヌタウナギは 4 つの心臓を持っています。全身 (鰓) 心臓と 3 つの付属ポンプ、門脈、基底心臓、および尾側心臓系の 1 つであり、体のさまざまな部位からの静脈還流を促進します。種には系統に応じて 5 ～ 16 対のえらがあります。酸素の少ない深い泥の中で腐肉を食べて生きている彼らは、低酸素で生き残る達人です。太平洋ヌタウナギの心臓は、10°C で分子状酸素なしで 36 時間後でも鼓動を維持し、完全に回復します。これは、他の脊椎動物では比類のない酸素欠乏耐性です。