Tulang rangka tungkai dalam ontogeni

Dua pasang anggota badan merupakan ciri khas hampir semua vertebrata. Misalnya, ikan memiliki sirip dada dan sirip panggul yang berpasangan, yang berkembang dari mesenkim lipatan lateral.

Ketika vertebrata berpindah dari lingkungan akuatik ke daratan, kondisi kehidupan mereka berubah, yang menyebabkan restrukturisasi tubuh yang signifikan. Hewan darat mengembangkan tungkai depan dan belakang, yang kerangkanya dibangun seperti tuas tulang yang terdiri dari beberapa tautan dan memungkinkan gerakan di darat. Sabuk tungkai sudah ada dalam bentuk yang belum sempurna pada ikan, tetapi mereka mencapai perkembangan terbesarnya pada spesies darat, dimulai dengan amfibi. Tungkai terhubung ke tubuh melalui sabuk. Bentuk paling primitif dari kerangka sabuk bahu dapat diamati pada ikan hiu, yang terdiri dari lengkungan tulang rawan dorsal dan ventral yang menyatu satu sama lain lebih dekat ke sisi ventral tubuh. Dari tempat peleburan lengkungan ini di setiap sisi, bagian sirip yang bebas berangkat. Dari lengkungan tulang rawan dorsal sabuk bahu primitif, baik pada ikan tingkat tinggi maupun pada vertebrata darat, skapula kemudian terbentuk. Fosa glenoid terbentuk di dekat skapula untuk artikulasi dengan kerangka bagian bebas anggota tubuh.

Lengkung tulang rawan ventral memunculkan korakoid, yang pada amfibi, reptil, dan burung menyatu dengan tulang dada. Pada mamalia vivipar, korakoid sebagian tereduksi dan tumbuh pada tulang belikat dalam bentuk prosesus berbentuk paruh. Prosesus lain yang disebut "prokorakoid" berkembang dari rudimen yang sama, yang menjadi dasar pembentukan tulang integumen, klavikula. Klavikula terhubung dengan tulang dada di ujung medialnya dan dengan skapula di ujung lateralnya. Tulang-tulang ini berkembang pada mamalia yang bagian bebas anggota tubuhnya dapat bergerak di semua sumbu. Pada hewan yang gerakannya selama berlari dan berenang hanya dilakukan di sekitar satu sumbu (ungulata, karnivora, dan cetacea), klavikula tereduksi.

Tulang panggul pada ikan masih rudimenter dan tidak terhubung dengan tulang belakang, karena ikan tidak memiliki sakrum. Pada ikan hiu, tulang panggul diwakili oleh lengkung tulang rawan dorsal dan ventral. Sirip posterior memanjang dari tempat keduanya menyatu. Lengkung tulang rawan dorsal tulang panggul pada hewan darat berkembang menjadi ilium. Iskium dan pubis, yang sesuai dengan korakoid dan prokorakoid pada tulang bahu, berasal dari lengkung tulang rawan ventral. Ketiga rudimen tulang panggul ini terhubung satu sama lain di tempat terbentuknya fosa glenoid untuk artikulasi dengan bagian bebas tungkai belakang. Pada mamalia, seiring bertambahnya usia, ketiga tulang tersebut menyatu menjadi satu tulang panggul, dan tulang rawan di antara keduanya menghilang sepenuhnya. Pada vertebrata tingkat tinggi, terutama pada monyet dan manusia, kedua tulang panggul terhubung di ujung ventralnya, dan sakrum terjepit di antara keduanya di sisi dorsal. Ini membentuk cincin tulang - panggul. Pada hewan, panggul merupakan penopang bagi tungkai belakang, dan pada manusia - bagi tungkai bawah karena posisinya yang vertikal. Pada manusia, tulang iliaka mengembang secara signifikan ke arah lateral, mengambil alih fungsi penopang organ dalam rongga perut.

Kerangka bagian bebas anggota badan pada ikan terdiri dari sejumlah ruas tulang rawan atau tulang keras yang tersusun dalam bentuk jari-jari dan membentuk dasar yang kokoh bagi sirip. Pada kerangka anggota badan vertebrata darat, jumlah jari-jari berkurang menjadi lima. Kerangka anggota badan depan dan belakang pada hewan, serta anggota badan atas dan bawah pada manusia, memiliki rencana struktural yang sama dan diwakili oleh tiga mata rantai yang berurutan: mata rantai proksimal (humerus dan tulang panggul), mata rantai tengah (radius dan ulna; tibia dan fibula) dan mata rantai distal (tangan, kaki). Tangan dan kaki pada bagian proksimalnya terdiri dari tulang-tulang kecil, dan pada bagian distalnya terdapat lima jari-jari bebas, yang disebut jari-jari. Semua fragmen tulang yang ditunjukkan homolog pada kedua anggota badan.

Karena kondisi keberadaan vertebrata darat, elemen tulang individu di tautan distal tungkai menyatu menjadi satu tulang atau mengalami reduksi. Lebih jarang, perkembangan tulang tambahan diamati, yang sebagian besar adalah sesamoid (patela, tulang pisiform, dll.). Pada hewan darat, tidak hanya anatomi tungkai yang berubah - posisinya juga berubah. Jadi, pada amfibi dan reptil, tautan proksimal bagian bebas dari kedua pasang tungkai terletak pada sudut siku-siku terhadap tubuh, dan tikungan antara tautan proksimal dan tengah juga membentuk sudut terbuka ke sisi medial. Dalam bentuk vertebrata yang lebih tinggi, bagian bebas terletak di bidang sagital dalam kaitannya dengan tubuh, sedangkan tautan proksimal tungkai depan berputar ke belakang, dan tautan proksimal tungkai belakang - ke depan. Akibatnya, sendi siku diarahkan ke belakang, dan sendi lutut tungkai bawah diarahkan ke depan.

Seiring dengan perkembangan vertebrata, tungkai depan mulai beradaptasi dengan fungsi yang lebih kompleks daripada tungkai belakang. Sehubungan dengan ini, strukturnya juga berubah. Contohnya adalah sayap burung sebagai organ terbang. Mamalia pemanjat mengembangkan tungkai untuk mencengkeram dengan ibu jari yang berlawanan. Keempat tungkai monyet memiliki fungsi ini.

Manusia, satu-satunya dari semua vertebrata, memperoleh posisi vertikal, mulai hanya mengandalkan tungkai belakang (bawah). Tungkai depan manusia, yang menjadi atas karena posisi vertikal, sepenuhnya terbebas dari fungsi menggerakkan tubuh di ruang angkasa, yang memberi mereka kesempatan untuk terkadang membuat gerakan yang sangat halus. Dalam hal ini, tulang lengan berbeda dari tulang kaki dalam hal ringan dan struktur halus yang lebih besar. Mereka terhubung satu sama lain oleh sendi yang dapat digerakkan. Kebebasan bergerak tungkai atas pada manusia juga bergantung pada keberadaan klavikula, yang menggerakkan tungkai atas yang bebas ke samping. Tangan manusia telah beradaptasi dengan aktivitas kerja, yaitu: tulang pergelangan tangan kecil, terhubung secara bergerak satu sama lain; jari-jari telah memanjang dan menjadi bergerak; ibu jari terletak hampir tegak lurus dengan tulang metatarsus, sangat bergerak dan menentang semua jari lainnya, yang memastikan fungsi menggenggam tangan saat melakukan pekerjaan yang rumit.

Anggota tubuh bagian bawah seseorang menjalankan fungsi penyangga, menahan tubuh dalam posisi vertikal dan menggerakkannya di ruang angkasa. Dalam hal ini, tulang-tulang anggota tubuh bagian bawah sangat besar, persendian di antara masing-masing mata rantai kurang bergerak dibandingkan dengan anggota tubuh bagian atas. Fungsi yang berbeda dari anggota tubuh bagian atas dan bawah pada manusia memiliki dampak terbesar pada mata rantai distal - tangan dan kaki.

Tangan berkembang dan berkembang sebagai organ kerja. Kaki berfungsi untuk menopang tubuh, ia menanggung semua beratnya. Jari-jari kaki tidak memainkan peran penting dalam menopang, jari-jari kaki menjadi sangat pendek. Jempol kaki terletak di baris yang sama dengan jari-jari kaki lainnya dan tidak terlalu mudah bergerak.

Kaki merupakan struktur melengkung yang rumit secara mekanis. Karena itu, kaki berfungsi sebagai penopang yang kenyal, yang berfungsi meredam guncangan dan getaran saat berjalan, berlari, dan melompat.

Dalam ontogenesis manusia, rudimen anggota badan muncul pada minggu ke-3 kehidupan embrio sebagai gugusan sel mesenkimal di lipatan lateral tubuh embrio, menyerupai sirip ikan. Lipatan tersebut mengembang dan membentuk lempengan yang memunculkan tangan dan, agak kemudian, kaki. Dalam rudimen ini, jari-jari belum dapat dibedakan; jari-jari tersebut terbentuk kemudian dalam bentuk 5 sinar. Urutan perkembangan lebih lanjut dari elemen-elemen anggota badan masa depan diamati dalam arah dari hubungan distal anggota badan ke hubungan proksimal.

Semua tulang ekstremitas, kecuali klavikula, yang berkembang berdasarkan jaringan ikat, melewati tahap tulang rawan, melewati tiga tahap perkembangan. Dalam hal ini, diafisis semua tulang mengalami pengerasan pada periode uterus, dan epifisis dan apofisis - setelah lahir. Hanya beberapa epifisis yang mulai mengeras sesaat sebelum lahir. Di setiap tulang, sejumlah pusat osifikasi diletakkan, yang muncul dalam urutan tertentu. Dalam diafisis tulang tubular, pusat osifikasi primer muncul pada akhir bulan ke-2 - awal bulan ke-3 kehidupan intrauterin dan tumbuh ke arah epifisis proksimal dan distal. Epifisis tulang-tulang ini pada bayi baru lahir masih berupa tulang rawan, dan pusat osifikasi sekunder di dalamnya terbentuk setelah lahir, selama 5-10 tahun pertama. Epifisis tulang tumbuh ke diafisis setelah 15-17 dan bahkan setelah 20 tahun. Waktu munculnya titik-titik osifikasi utama selama pembentukan tulang individu perlu mendapat perhatian khusus.

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