خلاصه درس فصل ۴ زیست دهم؛ درسنامه و نکات مهم

قلب دو مسیر را به هم وصل می‌کند: سمت راست، خون کم‌اکسیژنِ برگشته از بدن را به شش‌ها می‌فرستد؛ سمت چپ، خون پر‌اکسیژنِ برگشته از شش‌ها را به بدن می‌رساند. دیوارهٔ بطن چپ ضخیم‌تر است، چون خون را با فشار بیشتری به گردش عمومی می‌فرستد.

خودِ قلب هم مصرف‌کنندهٔ اکسیژن است. سرخرگ‌های تاجی از آئورت منشعب می‌شوند و به ماهیچهٔ قلب خون می‌رسانند؛ خونِ برگشتی از راه سیاهرگ تاجی به دهلیز راست می‌ریزد. انسداد سرخرگ تاجی می‌تواند به مرگ یاخته‌ها و سکتهٔ قلبی بینجامد.

دریچه‌ها مثل درهای یک‌طرفه‌اند؛ ماهیچه ندارند و با اختلاف فشار باز و بسته می‌شوند. بافت پوششیِ چین‌خورده آنها را می‌سازد و بافت پیوندی محکمشان می‌کند. دولختی در چپ و سه‌لختی در راست، بین دهلیز و بطن‌اند و مانع برگشت خون به دهلیز می‌شوند. دریچه‌های سینیِ ابتدای آئورت و سرخرگ ششی، جلوی برگشت خون به بطن‌ها را می‌گیرند.

صدای اوّل، «پوم»، قوی‌تر و طولانی‌تر است و با بسته‌شدن دولختی و سه‌لختی در آغاز انقباض بطنی ارتباط دارد. صدای دوم، «تاک»، کوتاه‌تر و واضح‌تر است و به بسته‌شدن سینی‌ها در آغاز استراحت بطنی مربوط می‌شود. صداهای غیرعادی ممکن است نشانهٔ اختلال دریچه یا بخش‌های دیگر قلب باشند.

دیوارهٔ قلب از داخل به خارج سه لایه دارد: درون‌شامه، ماهیچهٔ قلب و برون‌شامه. درون‌شامه بافت پوششی نازکی دارد که زیر آن بافت پیوندی قرار گرفته است؛ این لایه در ساخت دریچه‌ها هم شرکت می‌کند. لایهٔ میانی ضخیم‌ترین است و بیشتر از یاخته‌های ماهیچه‌ای قلبی تشکیل شده است. بافت پیوندیِ میان آنها، با رشته‌های کلاژن، تکیه‌گاه بسیاری از این یاخته‌هاست و به استحکام دریچه‌ها هم کمک می‌کند.

برون‌شامه روی خود برمی‌گردد و پیراشامه را می‌سازد. مایع میان این دو، هم محافظ قلب است و هم حرکتش را روان می‌کند؛ مانند مایعی که اصطکاک دو سطح متحرک را کم می‌کند.

ماهیچهٔ قلب مخطط، اما غیرارادی است. یاخته‌های آن بیشتر یک‌هسته‌ای و بعضی دوهسته‌ای‌اند. صفحات بینابینی ارتباط یاخته‌ها را برقرار می‌کنند تا پیام انقباض و استراحت سریع منتشر شود و ماهیچه هماهنگ عمل کند. بااین‌حال، بافت پیوندی عایق میان ماهیچهٔ دهلیزها و بطن‌ها مانع انقباض هم‌زمان این دو بخش می‌شود؛ هماهنگی به معنی انقباض همهٔ قلب در یک لحظه نیست.

چه چیزی آغاز ضربان را تعیین می‌کند؟ بعضی یاخته‌های ماهیچهٔ قلب برای ایجاد خودبه‌خودی و هدایت پیام الکتریکی تخصص یافته‌اند. مجموعهٔ گره‌ها و رشته‌های آنها شبکهٔ هادی قلب است؛ یعنی شبکه‌ای از یاخته‌های ماهیچه‌ای تخصص‌یافته، نه رشته‌های عصبی.

مسیر پیام را به ترتیب دنبال کن:

• گره سینوسی ــ دهلیزی یا پیشاهنگ: در دیوارهٔ پشتی دهلیز راست، زیر منفذ بزرگ سیاهرگ زبرین است و پیام را آغاز می‌کند.
• پیام از راه رشته‌های هادی به گره دهلیزی ــ بطنی در دیوارهٔ پشتی دهلیز راست و عقب دریچهٔ سه‌لختی می‌رسد.
• سپس رشته‌های دیوارهٔ بین دو بطن به مسیرهای راست و چپ تقسیم می‌شوند و پیام را در بطن‌ها پخش می‌کنند.

مثل زمان‌بندی یک کار گروهی، ترتیب مهم است: تأخیر در فرستادن پیام به بطن‌ها فرصت می‌دهد پرشدن آنها کامل شود. دو بطن با هم منقبض می‌شوند؛ شروع انقباض از پایین و پیشروی آن به بالا نیز به راندن خون به‌سوی خروجی سرخرگ‌ها کمک می‌کند.

هر چرخهٔ قلبی، توالی استراحت یا دیاستول و انقباض یا سیستول است. زمان‌های نمونهٔ کتاب را در این سه مرحله دنبال کن:

• استراحت عمومی، حدود $0.4\ \text{ثانیه}$: همهٔ قلب در استراحت است؛ خون از سیاهرگ‌ها وارد دهلیزها می‌شود و از دریچه‌های دهلیزی ــ بطنیِ باز به بطن‌ها می‌رود. دریچه‌های سینی بسته‌اند.
• انقباض دهلیزی، حدود $0.1\ \text{ثانیه}$: دهلیزها منقبض می‌شوند و پرشدن بطن‌ها را کامل می‌کنند؛ دریچه‌های دهلیزی ــ بطنی باز و سینی‌ها بسته‌اند.
• انقباض بطنی، حدود $0.3\ \text{ثانیه}$: دریچه‌های دهلیزی ــ بطنی بسته می‌شوند. سینی‌ها وقتی فشار بطن از فشار سرخرگ بیشتر شود باز می‌شوند و خون بیرون می‌رود؛ پس در آغاز این مرحله، مدتی هر دو گروه بسته‌اند.

حجم ضربه‌ای مقدار خون خروجی از یک بطن در هر ضربان است؛ برون‌ده قلبی مقدار خروجی همان بطن در یک دقیقه است:

$\text{برون‌ده قلبی}=\text{حجم ضربه‌ای}\times\text{تعداد ضربان در دقیقه}$

پس فقط تعداد ضربان مهم نیست؛ مقدار خون هر ضربان هم مهم است. میانگین برون‌ده بزرگسال در استراحت حدود $5\ \text{لیتر در دقیقه}$ است و با فعالیت بدنی، سوخت‌وساز پایه، سن و اندازهٔ بدن تغییر می‌کند.

نوار قلب، ثبت فعالیت الکتریکی قلب از سطح پوست است؛ نه تصویر دریچه‌ها و نه نمودار مستقیم نیروی انقباض. می‌توان آن را گزارش زمان‌بندی پیام‌ها دانست.

در نوار قلب سه بخش اصلی را می‌شناسیم:

• موج $P$ نشان‌دهندهٔ فعالیت الکتریکی دهلیزهاست.
• مجموعهٔ $QRS$ فعالیت الکتریکی بطن‌ها را نشان می‌دهد.
• موج $T$ اندکی پیش از پایان انقباض بطن‌ها و بازگشت آنها به استراحت ثبت می‌شود.

نکتهٔ کلیدی این است که پیام الکتریکی کمی پیش از انقباض همان بخش رخ می‌دهد؛ درست مثل فرمانی که پیش از اجرای یک حرکت می‌رسد. بنابراین شروع موج را نباید دقیقاً هم‌زمان با شروع انقباض دانست. پزشک با بررسی تغییرات این ثبت، برای تشخیص بیماری‌های قلبی اطلاعات به دست می‌آورد.

مسیر کلی خون را به یاد بسپار: قلب ← سرخرگ ← مویرگ ← سیاهرگ ← قلب. نام سرخرگ و سیاهرگ را جهت حرکت خون نسبت به قلب تعیین می‌کند، نه مقدار اکسیژن آن.

سرخرگ و سیاهرگ هر دو سه لایهٔ اصلی دارند: پوشش سنگ‌فرشی در داخل با غشای پایه زیر آن، لایهٔ میانی دارای ماهیچهٔ صاف و رشته‌های کشسان، و بافت پیوندی در بیرون. دیوارهٔ سرخرگ ضخیم‌تر است تا فشار بیشتر را تحمل کند؛ سیاهرگ هم‌اندازه، دیوارهٔ نازک‌تر و فضای داخلی بزرگ‌تری دارد.

سرخرگ مانند مخزنی کشسان عمل می‌کند: هنگام انقباض بطن گشاد می‌شود و هنگام استراحت آن، با برگشت کشسان خون را جلو می‌راند. موج تغییر حجم سرخرگ را به شکل نبض حس می‌کنیم. در سرخرگ‌های کوچک، ماهیچهٔ صاف نسبتاً بیشتر است؛ انقباض آن مقاومت را افزایش می‌دهد و ورود خون به مویرگ‌ها را کم می‌کند. تنظیم اصلی خون‌رسانی مویرگ‌ها همین‌جاست، هرچند ابتدای بعضی مویرگ‌ها نیز بنداره دارد.

فشار خون، فشار واردشده از خون بر دیوارهٔ رگ است. در گزارش $120/80$ میلی‌متر جیوه، عدد نخست فشار بیشینه هنگام انقباض بطن و عدد دوم فشار کمینه هنگام استراحت قلب است. نمک و چربی زیاد، دخانیات، چاقی، استرس و سابقهٔ خانوادگی بر فشار خون اثر دارند.

مویرگ محل اصلی تبادل مواد با بافت‌هاست. دیواره‌اش فقط یک لایه یاختهٔ پوششی سنگ‌فرشی با غشای پایه در بیرون دارد و ماهیچهٔ صاف ندارد. دیوارهٔ نازک، جریان کند خون و شبکهٔ گستردهٔ مویرگی، تبادل را آسان می‌کنند. فاصلهٔ بیشتر یاخته‌ها تا مویرگ حدود $20\,\mu\mathrm{m}$ است؛ یعنی مواد مسیر کوتاهی برای انتشار دارند.

مویرگ‌ها یکسان نیستند:

• پیوسته: یاخته‌های پوششی ارتباط تنگاتنگ دارند؛ مانند دستگاه عصبی مرکزی، برای کنترل شدیدتر عبور مواد.
• منفذدار: در غشای یاخته‌های پوششی منافذ فراوان وجود دارد؛ مانند کلیه. غشای پایهٔ ضخیم همچنان عبور مولکول‌های درشت مثل پروتئین‌ها را محدود می‌کند.
• ناپیوسته: میان یاخته‌های پوششی حفره‌هایی دیده می‌شود و غشای پایه ناقص است؛ مانند جگر.

پس «منفذدار» یعنی منفذ در خود یاخته، اما «ناپیوسته» به فاصله‌های میان یاخته‌ها اشاره دارد. هر دو را صرفاً «سوراخ‌دار» به خاطر نسپار!

برای فهم تبادل مایع، دو اثر را کنار هم بگذار: فشار خون به خروج مایع از مویرگ کمک می‌کند و فشار اسمزی خون به بازگشت آب به آن کمک می‌کند. مواد می‌توانند از غشای یاخته‌های پوششی یا فاصلهٔ بین آنها عبور کنند؛ پس همهٔ مواد الزاماً یک مسیر ندارند.

در مدل توضیح‌داده‌شده در کتاب، ابتدای سرخرگی مویرگ فشار خون بیشتر از فشار اسمزی است؛ بنابراین بخشی از خوناب، بدون مولکول‌های درشت، وارد فضای میان‌بافتی می‌شود. در طول مویرگ فشار خون کاهش می‌یابد. در انتهای سیاهرگی، فشار اسمزی بیشتر است و آب همراه موادی مانند مواد دفعی یاخته‌ها به مویرگ برمی‌گردد.

اگر بازگشت مایع کم شود، مایع در بافت جمع می‌شود و خیز یا اِدم ایجاد می‌کند. کاهش پروتئین‌های خون یا افزایش فشار درون سیاهرگ‌ها می‌تواند چنین اثری داشته باشد. بنابراین ورم فقط مسئلهٔ «خروج زیاد» نیست؛ «بازگشت کم» هم مهم است.

اکنون دو مسیر بازگشت را از هم جدا کن: خون از سیاهرگ‌ها به قلب برمی‌گردد و مایع میان‌بافتیِ برنگشته به مویرگ‌ها از مسیر لنفی دوباره به خون می‌پیوندد.

سیاهرگ‌ها با فضای داخلی وسیع و دیوارهٔ کم‌مقاومت‌تر، بیشتر حجم خون را در خود جای می‌دهند. باقیماندهٔ فشار سرخرگی خون را پیش می‌برد، اما کمک‌های دیگری هم لازم است. وقتی ماهیچه‌های پا منقبض می‌شوند، سیاهرگ‌های مجاور را می‌فشارند. دریچه‌های لانه‌کبوتری، با بازشدن در سمت قلب و بسته‌شدن در سمت مخالف، از برگشت خون جلوگیری می‌کنند. هنگام دم نیز فشار مکشی قفسهٔ سینه به بازگشت خون کمک می‌کند. پس راه‌رفتن، برخلاف بی‌حرکت ایستادن، تلمبهٔ ماهیچه‌ای پا را فعال می‌کند.

دستگاه لنفی شامل لنف، رگ‌ها، مجاری، گره‌ها و اندام‌های لنفی است. لنف پس از تصفیه، از دو مجرای لنفی به سیاهرگ‌های زیرترقوه‌ای چپ و راست می‌ریزد. این دستگاه همچنین چربی‌های جذب‌شده از رودهٔ باریک را منتقل می‌کند و در مقابله با میکروب‌ها و یاخته‌های سرطانی نقش دارد. لنف حاوی مواد گوناگون و گویچه‌های سفید است؛ لوزه‌ها، تیموس، طحال، آپاندیس و مغز استخوان از اندام‌های لنفی‌اند.

گره ضربان‌ساز، تکانه‌های منظم قلب را ایجاد می‌کند؛ اما نیاز بدن هنگام خواب، دویدن یا نگرانی یکسان نیست. پس ایجاد ضربان را از تنظیم فعالیت قلب و رگ‌ها جدا کن.

تنظیم گردش خون چند راه دارد:

• عصبی: دستگاه عصبی خودمختار فعالیت قلب را کم یا زیاد می‌کند. مراکز هماهنگی آن در بصل‌النخاع و پل مغزی، نزدیک مرکز تنظیم تنفس قرار دارند.
• هورمونی: در ترس یا استرس امتحان، افزایش ترشح بعضی هورمون‌ها، مانند هورمون‌های فوق‌کلیه، می‌تواند ضربان قلب و فشار خون را افزایش دهد.
• موضعی: افزایش کربن‌دی‌اکسید در یک بافت، سرخرگ‌های کوچک آن را گشاد می‌کند و خون‌رسانی را بیشتر می‌کند؛ مانند بازترشدن مسیر رساندن مواد به بافتِ فعال.
• بازخورد گیرنده‌ها: گیرنده‌های حساس به فشار، کمبود اکسیژن و افزایش کربن‌دی‌اکسید و یون هیدروژن، به مراکز عصبی پیام می‌فرستند تا فشار سرخرگی و تأمین نیاز بافت‌ها تنظیم شود.

بنابراین تغییر خون‌رسانی همیشه فقط با تندترشدن قلب انجام نمی‌شود؛ قطر رگ‌های کوچک هم اهمیت دارد.

خون را مثل یک شبکۀ جابه‌جایی و پشتیبانی تصور کن: مواد غذایی و گازها را منتقل می‌کند، پیام‌های هورمونی را می‌رساند و به تنظیم دما و دفاع بدن کمک می‌کند. این بافت پیوندی دو بخش دارد: خونابِ مایع و بخش یاخته‌ای. در بزرگسال سالم، معمولاً حدود $55\%$ حجم خون، خوناب و حدود $45\%$ بخش یاخته‌ای است.

بیش از $90\%$ خوناب آب است؛ اما مواد حل‌شده‌اش هم مهم‌اند. آلبومین به حفظ فشار اسمزی و حمل بعضی داروها کمک می‌کند؛ فیبرینوژن در انعقاد و گلوبولین‌ها در ایمنی نقش دارند. یون‌های سدیم و پتاسیم نیز برای فعالیت یاخته‌ها ضروری‌اند.

در بزرگسال، گویچه‌ها و گِرده‌ها در مغز قرمز استخوان ساخته می‌شوند؛ در جنین، کبد و طحال هم در تولیدشان نقش دارند. یاخته‌های بنیادی مغز استخوان دو مسیر می‌سازند: لنفوئیدی برای تولید لنفوسیت‌ها و میلوئیدی برای سایر یاخته‌های خونی و گِرده‌ها. دقت کن: گِرده برخلاف گویچه‌ها، یک یاختۀ کامل نیست.

بیش از $99\%$ یاخته‌های خونی انسان، گویچه‌های قرمزند؛ این عدد سهم آنها از تعداد یاخته‌هاست، نه از حجم کل خون. گویچۀ قرمز بالغ انسان دو طرف فرورفته دارد و هنگام ساخته‌شدن هسته‌اش را از دست می‌دهد. حذف هسته و بیشتر اندامک‌ها، فضای بیشتری برای هموگلوبین فراهم می‌کند؛ شکل فرورفته هم به تبادل گازها کمک می‌کند. هموگلوبین درون این یاخته‌ها محصور است و در حمل گازهای تنفسی نقش دارد.

خون‌بهر یا هماتوکریت یعنی درصد حجم خون که به گویچه‌های قرمز اختصاص دارد؛ پس آن را با درصد کل بخش یاخته‌ای اشتباه نگیر.

عمر متوسط این گویچه‌ها حدود $120$ روز است و روزانه تقریباً $1\%$ آنها تخریب و جایگزین می‌شوند. طحال و کبد گویچه‌های فرسوده یا آسیب‌دیده را تخریب می‌کنند. آهنشان دور ریخته نمی‌شود: می‌تواند در کبد ذخیره شود یا برای ساخت گویچه‌های تازه به مغز استخوان برگردد؛ شبیه بازیافت مواد یک وسیلۀ فرسوده.

برای ساخت گویچه‌های قرمز، فقط فرمان کافی نیست؛ مواد لازم هم باید وجود داشته باشند. آهن، فولیک‌اسید و ویتامین $\mathrm{B_{12}}$ برای این فرایند لازم‌اند. فولیک‌اسید به تقسیم طبیعی یاخته‌ها کمک می‌کند و عملکرد درستش به ویتامین $\mathrm{B_{12}}$ وابسته است. سبزی‌های برگ‌سبز تیره، حبوبات، گوشت قرمز و جگر از منابع آهن و فولیک‌اسیدند؛ ویتامین $\mathrm{B_{12}}$ در غذاهای جانوری فراوان است.

اما تنظیم سرعت تولید با هورمون اریتروپویتین انجام می‌شود. یاخته‌های ویژه‌ای در کلیه و کبد این پیام را وارد خون می‌کنند تا مغز استخوان گویچه‌های قرمز بیشتری بسازد. وقتی اکسیژن خون کم شود، ترشح این هورمون افزایش می‌یابد؛ مثلاً هنگام ماندن در ارتفاعات ممکن است چنین اتفاقی بیفتد.

پس دو چیز را جدا کن: مواد اولیه، امکان ساخت را فراهم می‌کنند؛ هورمون، سرعت تولید را تنظیم می‌کند. کاهش تعداد گویچه‌های قرمز یا مقدار هموگلوبین نیز می‌تواند به معنی کم‌خونی باشد؛ خستگی به‌تنهایی برای تشخیص آن کافی نیست.

گویچه‌های سفید، برخلاف گویچه‌های قرمز بالغ انسان، هسته دارند. کار اصلی‌شان دفاع از بدن است و حضورشان به داخل رگ محدود نمی‌شود؛ در بافت‌های مختلف هم پراکنده می‌شوند. بنابراین نام «یاختۀ خونی» نباید تو را به این نتیجه برساند که همیشه داخل خون می‌مانند.

برای شناخت انواع آنها در تصویر میکروسکوپی، به شکل هسته و دانه‌های سیتوپلاسم نگاه کن:

• بازوفیل: هستۀ دو قسمتیِ روی‌هم‌افتاده و دانه‌های تیره.
• ائوزینوفیل: هستۀ دو قسمتیِ دمبلی و دانه‌های روشنِ درشت.
• نوتروفیل: هستۀ چندقسمتی و دانه‌های روشنِ ریز.
• مونوسیت: هستۀ خمیده یا لوبیایی و سیتوپلاسم بدون دانه.
• لنفوسیت: هستۀ گرد یا بیضی و سیتوپلاسم بدون دانه.

برای مرور، نخست سه نوع دانه‌دار را از دو نوع بدون دانه جدا کن؛ بعد با شکل هسته، اعضای هر گروه را تشخیص بده.

گِرده یا پلاکت، یاختۀ کامل نیست؛ قطعه‌ای کوچک، بی‌رنگ، بدون هسته و دارای دانه‌های فراوان است. این قطعات از یاخته‌های بزرگ مگاکاریوسیت در مغز استخوان به وجود می‌آیند.

در آسیب جزئی رگ، گِرده‌ها در محل آسیب جمع می‌شوند و به یکدیگر می‌چسبند؛ حاصل، درپوش گِرده‌ای است. در خون‌ریزی شدیدتر، آزادشدن مواد از گِرده‌ها به تشکیل لخته کمک می‌کند. درپوش را با لخته یکی نگیر: لخته شبکه‌ای از رشته‌های پروتئینی هم دارد که اجزای خون را دربرمی‌گیرد؛ مثل توری که ذرات را نگه می‌دارد.

مسیر اصلی را این‌طور دنبال کن: بافت‌ها و گِرده‌های آسیب‌دیده باعث فراهم‌شدن پروترومبیناز می‌شوند؛ این آنزیم به تبدیل پروترومبین به ترومبین کمک می‌کند. سپس ترومبین، فیبرینوژن را به فیبرین تبدیل می‌کند و رشته‌های فیبرین در ساخت لخته شرکت می‌کنند. ویتامین $\mathrm{K}$ و یون کلسیم، $\mathrm{Ca^{2+}}$، نیز برای روند انعقاد لازم‌اند. فیبرینوژن پروتئین خوناب است؛ فیبرین شکل رشته‌ایِ حاصل از آن است.

یک جاندار تک‌یاخته‌ای می‌تواند مواد موردنیازش را از سطح همان یاخته بگیرد و مواد زائد را نیز از همان‌جا خارج کند. اما در بدن پریاخته‌ای، بسیاری از یاخته‌ها دور از محیط بیرون‌اند؛ پس رساندن مواد به آن‌ها به راه دیگری نیاز دارد.

در اسفنج، آب از منفذهای کوچک وارد بدن می‌شود و از خروجی‌های بزرگ‌تر بیرون می‌رود. حرکت تاژک یاخته‌های یقه‌دار، آب را به جریان می‌اندازد. در هیدر، مایع حفرۀ گوارشی به پخش مواد هم کمک می‌کند. در پلاناریا، شاخه‌های این حفره به بخش‌های مختلف بدن می‌رسند؛ مانند کوچه‌هایی که مسیر رسیدن به خانه‌ها را کوتاه می‌کنند. در نتیجه، مواد برای رسیدن به یاخته‌ها مسافت انتشار کوتاهی دارند و حرکت بدن هم به جابه‌جایی آن‌ها کمک می‌کند.

در جانوران پیچیده‌تر، دستگاه ویژه‌ای با یک مایع جابه‌جاکنندۀ مواد وجود دارد. تفاوت سامانۀ باز و بسته را با این پرسش بشناس: «آیا مایع گردشی در تمام مسیر داخل رگ می‌ماند؟»

در سامانۀ بازِ ملخ، قلب همولنف را به حفره‌های بدن می‌فرستد. همولنف وارد فضای بین یاخته‌ها می‌شود و کنار آن‌ها جریان پیدا می‌کند؛ مویرگی هم وجود ندارد. این مایع کارهای خون، لنف و آب میان‌بافتی را انجام می‌دهد.

در سامانۀ بستۀ کرم خاکی، خون در رگ‌ها حرکت می‌کند. مویرگ‌ها نزدیک یاخته‌ها هستند، اما خون مستقیم روی یاخته‌ها جاری نمی‌شود؛ آب میان‌بافتی واسطۀ تبادل است. پس «بسته» به معنی نبودن تبادل نیست، بلکه به محدود ماندن خون در مسیر رگ‌ها اشاره دارد.

همۀ مهره‌داران گردش بسته دارند، اما مسیر گردش خونشان یکسان نیست. در ماهی و نوزاد دوزیستان، گردش از نوع ساده است: در یک دور کامل، خون فقط یک بار از قلب می‌گذرد.

مسیر اصلی در ماهی را دنبال کن: خونِ برگشته از بدن، از راه سیاهرگ شکمی به دهلیز و سپس به بطن می‌رسد. بطن آن را از راه سرخرگ شکمی به آبشش‌ها می‌فرستد. خون پس از تبادل گازها، از راه سرخرگ پشتی به بافت‌های بدن می‌رود و بعد به قلب برمی‌گردد.

نکتۀ مهم این است که بین آبشش‌ها و بافت‌های بدن، بازگشتی به قلب نداریم. بنابراین خون اکسیژن‌دار در همان مسیر، به مویرگ‌های اندام‌ها رسانده می‌شود.

در گردش مضاعف، مسیر کامل خون شامل دو بخش است: گردش مربوط به تبادل گازها و گردش عمومی بدن. خون پس از رفتن به محل تبادل گازها به قلب برمی‌گردد و سپس به سوی بافت‌های بدن پمپ می‌شود؛ پس در یک دور کامل، دو بار از قلب عبور می‌کند.

قلب در این الگو مانند دو تلمبه عمل می‌کند: بخش مربوط به تبادل گازها با فشار کمتر و بخش مربوط به گردش عمومی با فشار بیشتر کار می‌کند. دوزیستان بالغ چنین گردشی دارند، با قلبی دارای دو دهلیز و یک بطن. در آن‌ها فقط شش محل تبادل گاز نیست؛ پوست هم نقش مهمی دارد. نوزاد دوزیستان را با بالغ آن‌ها اشتباه نگیر: نوزاد، گردش ساده دارد.

پرندگان و پستانداران قلب چهارحفره‌ای با جدایی کامل بطن‌ها دارند. این جدایی در بعضی خزندگان، مانند کروکودیل‌ها، هم دیده می‌شود. جدا بودن کامل بطن‌ها کمک می‌کند فشار مناسبِ دو بخش گردش مضاعف حفظ شود.

چرا این موضوع مهم است؟ بافت‌های پرمصرف به دریافت سریع اکسیژن و مواد غذایی نیاز دارند. فشار بالاتر در گردش عمومی به رساندن سریع این مواد کمک می‌کند؛ مثل رساندن پیوستۀ آذوقه به یک کارگاه پرکار. بنابراین ویژگی قلب را باید به نیاز بافت‌ها پیوند بدهیم، نه اینکه فقط تعداد حفره‌ها را حفظ کنیم.

اهمیت نیروی پمپ‌کنندۀ قلب در کاربرد قلب مصنوعی هم روشن است: اگر قلب آسیب‌دیده نتواند نیروی کافی ایجاد کند، در برخی شرایط از قلب مصنوعی برای به‌جریان‌انداختن خون استفاده می‌شود.

اول دو ویژگی را از هم جدا کن: نوع گردش خون و تعداد حفره‌های قلب. در گردش ساده، خون در یک دور کامل یک‌بار از قلب می‌گذرد؛ در گردش مضاعف، دو بار. در مقایسهٔ کتاب، ماهی قلب دوحفره‌ای و گردش ساده دارد، اما دوزیست با دو دهلیز و یک بطن، گردش مضاعف دارد. پس «مضاعف» الزاماً به معنی «چهارحفره‌ای» نیست. نکتهٔ دیگر این است که در دوزیستان فقط شش‌ها محل تبادل گاز نیستند؛ پوست هم نقش اساسی دارد. بنابراین هنگام مقایسهٔ جانوران، هم مسیر خون را ببین و هم اندام‌های تبادل گاز را.

در پرندگان و پستانداران، قلب چهار حفره دارد و بطن‌ها کاملاً از هم جدا هستند. این جدایی در برخی خزندگان، مانند کروکودیل‌ها، هم دیده می‌شود؛ پس ویژگی انحصاری پرندگان و پستانداران نیست. جدایی کامل بطن‌ها، حفظ فشار در گردش مضاعف را آسان می‌کند. اهمیت فشار را می‌توان با رساندن آب در لوله‌ها مقایسه کرد: برای رساندن سریع مواد، نیروی پیش‌برنده اهمیت دارد. بافت‌های جانوری که انرژی زیادی مصرف می‌کند، باید اکسیژن و مواد غذایی را سریع دریافت کنند. کتاب همچنین یادآوری می‌کند که در مارها، لاک‌پشت‌ها و سوسمارها، دیوارهٔ بین دو بطن کامل نشده است.

حالا از ساختار قلب به یک کاربرد پزشکی برسیم. انقباض بطن‌ها نیروی حرکت خون در رگ‌ها را فراهم می‌کند. اگر قلب آسیب ببیند و نتواند نیروی کافی ایجاد کند، نارسایی قلبی رخ می‌دهد. در موارد شدید، پیوند قلب می‌تواند زندگی بیمار را حفظ کند؛ اما همیشه قلب مناسب یا شرایط لازم برای پیوند وجود ندارد. در چنین شرایطی، قلب مصنوعی می‌تواند نیروی گردش خون را فراهم کند. ساخت آن فقط مسئلهٔ زیست‌شناسی نیست؛ شناخت مواد، ریاضی و مهندسی هم لازم است. این نمونه نشان می‌دهد شناخت عملکرد یک اندام چگونه به ساخت فناوری کمک می‌کند.

در تاریخ شناخت گردش خون، فقط نتیجه مهم نیست؛ روش رسیدن به نتیجه هم اهمیت دارد. ابن‌نفیس با تکیه بر شواهد تشریح، نظر وجود سه بطن را رد کرد. او همچنین با تصور عبور مستقیم خون از منفذهای دیوارهٔ بین دو بطن مخالفت کرد و مسیر رفتن خون به شش‌ها و بازگشت آن به سمت چپ قلب را توضیح داد. در بیان امروزی، در شش‌ها گازها بین هوا و خون مبادله می‌شوند، نه اینکه هوا و خون مستقیماً مخلوط شوند. نکتهٔ آموزشی این ماجرا روشن است: اعتبار یک توضیح علمی به شواهد آن وابسته است، نه فقط شهرت گوینده‌اش.