Kožní kostra ploutví pomohla vytvořit končetiny suchozemských obratlovců

Kožní kostra ploutví pomohla vytvořit končetiny suchozemských obratlovců
Kožní kostra ploutví pomohla vytvořit končetiny suchozemských obratlovců
Anonim

Ještě před tvorbou prstů v končetinách tetrapodů byla u některých lalokovitých žeber zjednodušena síť kožních paprsků spárovaných ploutví, počet těchto paprsků se snížil a horní strana ploutve získala rozdíly od spodní do sborníku Národní akademie věd. Tyto transformace usnadňovaly starověkým obratlovcům pohyb po prachovém substrátu a staly se důležitou etapou na cestě k tvorbě tetrapodů s mnoha prsty.

Struktura obratlovců, když se dostali na pevninu, se velmi změnila a možná nejvíce modifikací prošlo jejich končetinami. Pokud se v rybách jedná o ploutve s mnoha kostnatými a kožními paprsky, pak v tetrapodech (toto je běžný název pro všechny suchozemské obratlovce, včetně ptáků), v končetinách nejsou žádné paprsky, ale jsou zde prsty.

Při studiu vývoje končetin je nejčastěji věnována pozornost kostnatým paprskům v ploutvích lalokovitých ryb, údajných předchůdců tetrapodů. Kožní paprsky jsou studovány mnohem méně podrobně. Jsou hůře zachovány a někdy jsou dokonce odstraněny z fosilních pozůstatků, aby byly lépe viditelné kostnaté prvky ploutví.

obraz
obraz

Finále Tiktaalika. Hřbetní paprsky (na hřbetní straně), modré - ventrální paprsky (na břišní straně) jsou zobrazeny oranžově.

Naproti tomu paleontologové z University of Chicago, University of Wisconsin at Parkside a Drexel University pod vedením Neila Shubina se rozhodli porovnat detaily struktury kožních paprsků ploutví zvířat blízkých prvním tetrapodům. K tomu použili počítačovou mikrotomografii.

Vědci provedli sérii virtuálních řezů prsních ploutví ostatků dospělých a mladistvých Sauripterus taylori, Eusthenopteron foordi a Tiktaalik roseae. Tyto druhy jsou označovány jako tetrapodomorfy - skupina, která zahrnuje domnělé přechodné formy od lalokovitých ryb k tetrapodům (a samotným tetrapodům). Sauripterus je považován za nejstaršího a nejprimitivnějšího ze tří, Tiktaalik za nejpokročilejší a nejpodobnější tetrapodovi.

Image
Image

Zkoumané pohledy, jak je viděl umělec. Shora dolů: Sauripterus taylori, Eusthenopteron foordi, Tiktaalik roseae. Hřbetní paprsky prsních ploutví jsou zobrazeny oranžově, ventrální paprsky jsou modře.

Vědci se zaměřili na relativní polohu kožních a kostních paprsků prsních ploutví. Určovali, jak jsou tyto paprsky umístěny ve srovnání s kostními, hodnotili jejich počet a délku.

Ukázalo se, že čím blíže je druh k tetrapodům, tím méně kožních paprsků v jeho prsních ploutvích. Ještě zajímavější je, že kožní paprsky hřbetních (hřbetních) a ventrálních (ventrálních) stran těchto ploutví mají různé délky a jsou „překryty“kostnatými paprsky v různé míře. Tato asymetrie je nejvýraznější u Tiktaalika a podle ní autoři navrhli, aby toto zvíře mělo funkční zdání dlaní, to znamená, že spodní strana prsní ploutve nesla spoustu svalů.

Pravděpodobně mu svaly „dlaně“Tiktaalika pomohly odstrčit se od bahnitého dna mělkých vodních ploch, kde údajně žil, a dokonce provádět krátké pohyby na souši. Dříve nebyla asymetrie hřbetních a ventrálních stran spárovaných ploutví u těch, kteří ještě nevystoupili na břeh a neměli prsty, podrobně zkoumána.

Moderní bentické teleostní ryby mají také rozdíly v uspořádání paprsků z různých stran prsní ploutve. To je důležité, protože končetiny těch, kteří zůstávají blízko dna, zažívají podobné napětí jako ti, kteří se snaží chodit po souši nebo ve velmi mělké vodě. Všechny takové ryby potřebují odtlačit z tvrdého substrátu, a tomu mohou pomoci svaly na ventrální straně ploutve. Autoři připomínají, že toto je třeba vzít v úvahu při studiu vzniku obratlovců na souši; proto je nesprávné omezovat se pouze na kostnaté paprsky ploutví tetrapodomorfů.

V roce 2016 Neil Shubin a jeho kolegové ukázali, že za tvorbu paprsků v ploutvích teleostů jsou zodpovědné stejné geny jako za tvorbu prstů v tetrapodech. Předpokládali, že prsty suchozemských obratlovců jsou vytvořeny ze stejných struktur, ze kterých se u ryb objevují paprsky ploutví. Poté byly experimenty provedeny na živých rybách zebrafish.

Populární podle témat