Jump to content

Проблема с головой членистоногого

Четыре типа членистоногих с акроном и девятью сегментами головы и/или тела. Трилобиты и хелицераты показаны с 7 головными сегментами, а ракообразные и трахеаты — с 5 головными сегментами. Из них первый головной сегмент хелицератов и второй головной сегмент трахатов теряются в развитии. Все четыре начинаются с акрона на переднем конце со сложными глазами. У всех есть нефридии на некоторых или всех сегментах головы, некоторые из которых теряются в развитии в хелицератах. Все, кроме хелицератов, имеют усики на первом сегменте головы, а у ракообразных также есть усики на втором сегменте головы. Только у хелицер хелицеры расположены на втором сегменте головы и первом сегменте тела, а педипальпы - на третьем сегменте тела. Ракообразные имеют мандибулы на третьем сегменте головы и максиллы на каждом из четвертого и пятого сегментов головы. Трилобиты и хелицераты несут ноги на всех остальных сегментах головы, а ракообразные и трахеаты имеют ноги на передних сегментах тела.
А
л
л
л
л
л
л
х
С
П
л
л
л
л
Там
А
А
Мнд
Мкс
Мкс
л
л
л
л
л
А
х
Мнд
Мкс
Мкс
л
л
л
л
    = акрон
    = сегменты, составляющие голову
    = сегменты тела
x = потеряно во время разработки
    = глаза
O = нефридии, потерянные в процессе развития
L = Нога
Четыре типа членистоногих с акроном и девятью сегментами головы и/или тела. Трилобиты и хелицераты показаны с 7 головными сегментами, а ракообразные и трахеаты — с 5 головными сегментами. Из них первый головной сегмент хелицератов и второй головной сегмент трахатов теряются в развитии. Все четыре начинаются с акрона на переднем конце со сложными глазами. У всех есть нефридии на некоторых или всех сегментах головы, некоторые из которых теряются в развитии в хелицератах. Все, кроме хелицератов, имеют усики на первом сегменте головы, а у ракообразных также есть усики на втором сегменте головы. Только у хелицер хелицеры расположены на втором сегменте головы и первом сегменте тела, а педипальпы - на третьем сегменте тела. Ракообразные имеют мандибулы на третьем сегменте головы и максиллы на каждом из четвертого и пятого сегментов головы. Трилобиты и хелицераты несут ноги на всех остальных сегментах головы, а ракообразные и трахеаты имеют ноги на передних сегментах тела.
Формирование передних сегментов у таксонов членистоногих на основе экспрессии генов и нейроанатомических наблюдений, [2] [3] Обратите внимание, что хелицеры (Ch) и хелифоры (Chf) возникли из сомита 1 и, таким образом, соответствуют первой антенне (An/An1) других членистоногих.

Проблема головы (пан)членистоногих [4] — это давний зоологический спор о сегментном составе голов различных групп членистоногих и о том, как они эволюционно связаны друг с другом. Хотя исторически спор велся вокруг точного строения головы насекомых , он был расширен и теперь включает в себя других современных членистоногих, таких как хелицераты , многоножки и ракообразные , а также ископаемые формы, такие как многие членистоногие, известные из исключительно сохранившаяся кембрийская фауна. Хотя классически эта тема была основана на эмбриологии большое количество молекулярных данных об развитии насекомых, в последние годы стало доступно . Десятки более или менее различных решений проблемы, датированные как минимум 1897 годом, [5] были опубликованы, в том числе несколько в 2000-х годах.

Проблема головы членистоногих широко известна как « бесконечный спор» — название знаменитой статьи Джейкоба Дж. Ремпеля на эту тему в 1975 году. [6] ссылаясь на его, казалось бы, непреодолимую природу. Хотя с тех пор был достигнут некоторый прогресс, точная природа особенно верхней губы и предоральной области членистоногих остается весьма спорной.

Было бы очень плохо, если бы вопрос о сегментации головы когда-либо был окончательно решен; оно так долго было настолько благодатной почвой для теоретизирования, что членистоногие упустили бы его из виду как поле для умственных упражнений.

Р.Э. Снодграсс, 1960 год. [7]

Некоторые ключевые события в эволюции тела членистоногих произошли в результате изменений в последовательностях ДНК некоторых генов Hox . Туловища сегментов членистоногих состоят из повторяющихся , которые обычно связаны с различными структурами, такими как пара придатков , аподемы для прикрепления мышц, ганглии и (по крайней мере, эмбриологически) целомические полости . Хотя многие сегменты членистоногих модифицированы в большей или меньшей степени (например, только три сегмента грудной клетки и брюшка насекомых обычно несут придатки), членистоногие широко полагают, что все сегменты были почти идентичны в предковом состоянии. Однако если сегментарную организацию туловища взрослых членистоногих обычно легко увидеть, то структура головы гораздо менее очевидна. Головы членистоногих обычно представляют собой сросшиеся капсулы, несущие множество сложных структур, таких как глаза, усики и части рта.

Проблема, которую должна решить проблема головы членистоногих, заключается в том, в какой степени различные структуры головы членистоногих могут быть разделены на набор гипотетических предковых сегментов. Учитывая высокую компактность и сложность голов взрослых членистоногих, большое внимание было направлено на понимание процессов развития, которые их вызывают, в надежде, что они более четко раскроют свою сегментарную организацию.

Компоненты головки

[ редактировать ]
Части головы насекомых. Условные обозначения: а — усики; в — сложный глаз; фунт , губа; лр , верхняя губа; мд , нижние челюсти; мх , максиллы.
Анатомия насекомых

Типичная голова насекомого имеет пару усиков ; глаза ; мандибулы , верхняя губа , максиллы и губа (последние четыре образуют скопление «ротовых частей», № 32 на схеме). Над пищеводом лежит головной мозг или надпищеводный ганглий , разделенный на три пары ганглиев: протоцеребрум, дейтоцеребрум и тритоцеребрум спереди назад (вместе № 5 на схеме). Нервы протоцеребрума ведут к большим сложным глазам; от дейтоцеребрума к усикам; и от тритоцеребрума к верхней губе и стоматогастральной нервной системе . Околопищеводные соединения идут от тритоцеребрума вокруг кишечника и соединяют мозг с вентральным ганглиозным нервным канатиком: нервы от первых трех пар ганглиев ведут к нижним, верхнечелюстным и губным костям соответственно. Положение рта и околопищеводных соединений позволяет различать пре- и посторальные структуры; хотя следует иметь в виду, что, поскольку структуры могут перемещаться в процессе развития, преоральное положение структуры у взрослого человека не обязательно доказывает, что ее развитие происходит оттуда. Голова многоножек очень похожа на голову насекомых.

Голова ракообразных во многом похожа на голову насекомых, но имеет, кроме того, вторую пару усиков, иннервируемых тритоцеребрумом. Вместо губ у ракообразных имеется вторая пара челюстных костей.

Структуры головы хелицератов значительно отличаются от таковых у мандибул (т.е. насекомых, ракообразных и многоножек); у них есть глаза и одна пара хватательных придатков, иннервируемых мозгом, а также структура, похожая на губу. Позади рта находится еще одна пара ротовых органов — педипальпы , а за ними — ряд ходячих конечностей. У хелицератов сегменты, несущие ноги, слиты с передними сегментами, образуя просому , так что у современных членистоногих отчетливая голова существует только у мандибул.

Концепция «Акрон»

[ редактировать ]

Проблема головы членистоногих до недавнего времени основывалась на теории Articulata , то есть на том, что членистоногие и кольчатые черви являются близкими родственниками. Хотя членистоногие по сути являются непосредственными разработчиками, у которых нет трохофороподобной , у личинки кольчатых червей она есть. Во время метаморфоза кольчатых червей сегменты добавляются ближе к задней части тела, позади рта; тогда как мозг происходит из эписферы или области перед ртом. Осознание этого привело к появлению концепции первичного несегментарного компонента тела кольчатых червей, известного как развивающийся акрон , из которого в конечном итоге произошел мозг. Поскольку головы членистоногих и кольчатых червей в свете теории Articulata считались в некотором роде структурно гомологичными, голова членистоногих также часто считалась включающей несегментарный акрональный компонент. Принимая гомологию между головами кольчатых червей и членистоногих за чистую монету, шведские исследователи, такие как Ханстрём, [8] и Холмгрен [9] предположил, что большая часть головы членистоногих должна соответствовать акрону, и этой точке зрения позже последовали несколько видных американских исследователей насекомых, таких как Батт. [10] и Снодграсс. Они предположили, что все предротовые структуры у насекомых были несегментарными, хотя такая точка зрения противоречит преоральному положению явно настоящих придатков, таких как усики. Менее радикальный набор теорий предполагает, что только протоцеребрум и связанные с ним структуры следует считать акрональными.

Мнение о том, что голова членистоногих должна содержать акрональный остаток, было поколеблено относительно недавним пересмотром филогении протостомов , в результате которого Articulata были демонтированы и помещены членистоногие вместе с группой несегментированных червей, часто называемых Cycloneuralia внутри Ecdysozoa . Все представители Ecdysozoa являются прямыми разработчиками без трохофора, а у циклонейралий есть конечный рот. В результате идея о том, что членистоногие унаследовали преоральный акрон от своих предков, кажется менее вероятной.

Молекулярное развитие и проблема головы членистоногих

[ редактировать ]
Экспрессия Hox-генов в сегментах тела разных групп членистоногих. Hox-гены 7, 8 и 9 соответствуют в этих группах, но сдвинуты (за счет гетерохронии ) максимум на три сегмента. Сегменты с максиллопедами имеют Hox-ген 7. Ископаемые трилобиты, вероятно, имели три участка тела, каждый из которых имел уникальную комбинацию Hox-генов.

Изучение того, как гены развития экспрессируются во время эмбриогенеза, за последние двадцать лет стало важным новым инструментом для понимания структуры и эволюции морфологии. [11] В этом отношении проблема головы членистоногих решается тремя основными способами: во-первых, с помощью генетических сегментных маркеров для исследования неясной области перед ртом, особенно у насекомых; во-вторых, изучая закономерности экспрессии генов Hox для выявления закономерностей гомологии среди различных членистоногих; и в-третьих, путем изучения экспрессии генов в определенных функциях (особенно в верхней губе), чтобы определить ее аппендикулярный или другой статус. Поскольку все членистоногие имеют одинаковый набор из девяти локусов Hox, наблюдаемое морфологическое разнообразие вызвано гетерохронией , то есть гены экспрессируются в разное время.

Области соглашения

[ редактировать ]

Широко распространено мнение, что головы насекомых, многоножек и ракообразных очень похожи. Очевидное отсутствие второй антенны у насекомых и многоножек объясняется тем, что этот придаток был утерян, в результате чего остался сегмент без придатков, известный как вставочный сегмент. Современные филогении в целом не подтверждают связь насекомых с многоножками, что позволяет предположить, что вторая антенна была утеряна независимо в каждой группе, возможно, в результате конвергентной адаптации к жизни на суше. Более того, существует общее мнение, что каждая нижняя челюсть, первая верхняя челюсть и губа/вторая верхняя челюсть представляют собой посторальный сегмент; и что первая антенна представляет собой предоральный сегмент.

Области разногласий

[ редактировать ]

Области разногласий можно разделить на три категории: природа предантенной области мандибулат; характер верхней губы; и взаимоотношения между хелицератом и передними сегментами нижней челюсти.

Природа предоральной области

[ редактировать ]

Степень сегментации области перед ртом остается одним из главных противоречий в проблеме головы членистоногих. Как уже упоминалось, ранее исследователи часто считали всю преоральную область «акрональной» и, следовательно, несегментарной. Современные исследователи повсеместно признают, что, по крайней мере, дейтероцеребрум является сегментарным. Однако природа региона перед этим гораздо менее определенна. Некоторые исследования молекулярного развития дали ограниченную поддержку идее о «глазном» сегменте, соответствующем протоцеребруму; но эти данные не однозначны. [12] Идея о том, что протоцеребрум на самом деле состоит из двух компонентов, также получила поддержку как молекулярных, так и эмбриологических данных. [13] [14]

С этой точки зрения, протоцеребрум состоит из типичного «сегмента», прозоцеребрума, отмеченного выраженной вкрапленностью на его каудальном крае и парой придатков (у большинства корончатых эуартроподов сложные глаза, которые интерпретируются как видоизмененные придатки туловища), и пресегментарная область, архицебрум, несущая пару придатков, не являющихся серийными гомологами придатков туловища; они представлены онихофорными усиками и «большими придатками» некоторых стволовых эуартропод. Архицеребрум в некотором смысле эквивалентен «акрону» и может быть эквивалентен (посредством общей эквивалентной структуры у общего предка лофотрохозой и экдизозоа) с прототрохом кольчатых червей; его можно распознать по экспрессии генов optix и Six3 во время развития, тогда как прозоцеребрум связан с ортодентикулом и его гомологами. [15] [16]

(Обратите внимание, что термины архицеребрум и прозоцеребрум не всегда используются последовательно; см. Состав протоцеребрума .)

Верхняя губа

[ редактировать ]

Верхняя губа представляет собой лоскутную структуру, которая лежит непосредственно перед ртом почти у всех современных эуартропод , за общим исключением, составляющим вероятных родственников хелицератов — пикногонид . Это оказалось, безусловно, самой спорной из всех структур головы членистоногих. У ракообразных и насекомых он иннервируется из тритоцеребрума, т. е. задней части мозга. Однако в процессе развития он часто появляется в передней части головы и мигрирует назад, к своему взрослому положению. Более того, он часто выглядит как двудольная структура с набором мышц, нервов и экспрессией генов, во многом схожих с таковым у придатка туловища. [17] [4] Эти данные были использованы для предположения, что верхняя губа на самом деле представляет собой сильно уменьшенный придаток.

Его иннервация из задней части мозга позволила некоторым исследователям предположить, что если это придаток, то это придаток тритоцеребрального сегмента; этот момент оспаривается другими, которые утверждают, что наличие хорошо развитого придатка, по крайней мере, у ракообразных в этом сегменте (т. е. второй антенны, соответствующей вставочному сегменту насекомых), исключает это. Если верхняя губа является придатком, то кажется возможным, что на ее происхождение указывает ее переднее положение в развитии, т. е. что она является придатком сегмента, расположенного впереди первой антенны. Наиболее очевидным выбором для этого является сегмент, ганглием которого является протоцеребрум, который у современных членистоногих не несет придатков (кроме глаз). Штраусфельд находит подтверждение этой гипотезы в наличии срединного нервного пучка, соединяющего верхнюю губу с передней частью протоцеребрума. [15] а экспрессия гена шесть3 в верхней губе была принята в качестве доказательства его гомологии с онихофорными усиками (лобными придатками, происходящими из передней части протоцеребрума). [4]

Если верхняя губа действительно представляет собой передний придаток, мигрировавший назад, то она может быть гомологична «усикам» онихофор, которые, как обсуждается ниже, по-видимому, иннервируются из очень передней части мозга, т. е. из передней части мозга. глаз. Было даже высказано предположение (например, Рунвалем ), что верхняя губа принадлежит к еще более неясному сегменту, лежащему перед глазным. Тем не менее, многие рабочие по-прежнему весьма скептически относятся к аппендикулярному характеру верхней губы, предпочитая видеть ее такой, какая она есть, т. е. как вырост стенки тела непосредственно перед ртом.

В частности, у некоторых ископаемых групп, таких как некоторые трилобиты, верхняя губа часто покрыта склеротизированной пластинкой — гипостомой. Путаница может возникнуть, когда эти две структуры объединены или ошибочно приняты друг за друга. [4]

Гомологии головки нижней челюсти/хелицерата

[ редактировать ]

Учитывая разногласия по поводу строения головы насекомых, на решение которой было потрачено больше всего усилий, неудивительно, что потенциальная гомология между ней и другими членистоногими, особенно хелицератами, также весьма противоречива. После Второй мировой войны до 1980-х годов общепринятая модель эволюции членистоногих заключалась в том, что современные эуартроподы были полифилетическими , то есть основные линии развились независимо от мягкотелых кольчатоподобных предков, следуя работам Тигса и особенно Сидни Мэнтона. . С этой точки зрения, большинство головных структур также должны быть конвергентными, и, таким образом, не было смысла искать специфическую гомологию между основными группами. Однако монофилетическая с тех пор решительно взяла верх теория происхождения членистоногих, что вновь ставит проблему гомологии головы.

Классическая точка зрения заключалась в том, что хелицеры гомологичны вторым усикам ракообразных (т.е. они иннервируются из тритоцеребрума). Эта точка зрения частично основывалась на том факте, что хелицеры иннервировались из того же ганглия, который иннервирует верхнюю губу, которая tritocerebrum у ракообразных и насекомых. Учитывая, что, по-видимому, перед хелицерами нет придатков, можно было предположить, что дейтероцеребрум был потерян в хелицерах (с этой точки зрения протоцеребрум иннервирует глаза в обеих группах). Хотя у этой точки зрения все еще есть свои защитники (особенно Колетт и Жак Битш), получила распространение альтернативная точка зрения, согласно которой хелицеры иннервируются из вторичного мозга, основанная на молекулярном развитии у клещей. [18] и пауки , [19] и нейроанатомия в Лимулусе . [20] Если это так, то у хелицератов просто нет тритоцеребрума, т. е. нет третьего надпищеводного ганглия мозга; соответствующий ему сегмент будет подпищеводным педипальпным. Такая теория, однако, не объясняет сразу одну и ту же ганглионарную иннервацию хелицер и верхней губы, хотя одно из решений состоит в том, чтобы просто заявить, что сама верхняя губа не является гомологичной между нижнечелюстными и хелицератами (точка зрения, например, Дитера Валошека и коллеги).

Глава онихофоров

[ редактировать ]

Мозг онихофоранов (бархатных червей) недавно был повторно исследован. [21] [22] и было показано, что он обладает двумя необычными особенностями. Во-первых, хотя рот расположен вентрально, как у эуартропод, он иннервируется из трех разных мест; по бокам, сзади и нервом, который начинается дорсально, проходит спереди вниз и изгибается назад к передней части рта. Такой набор иннервации имеет смысл, если рот онихофоров изначально был конечным и был загнут вниз. Во-вторых, усики онихофоров, по-видимому, иннервируются спереди глаз; что, с точки зрения эуартропод, подразумевает протоцеребральную (или, возможно, даже более переднюю) иннервацию. Это подтверждается данными об экспрессии генов, которые показывают, что челюсти также происходят из протоцеребрального или дейтероцеребрального сегмента. [23] Поскольку все усики эуартропод являются дейтероцеребральными или тритоцеребральными, это означает, что усики онихофора не гомологичны ни одному из усиков эуартропод.

Тритоцеребрум членистоногих является первым сегментом, экспрессирующим Hox-гены; на этом основании его можно признать гомологичным третьему сегменту головы онихофоры, несущему слизистые железы (пару сильно видоизмененных придатков). [23] [4]

Голова пентастомид

[ редактировать ]

Паразитические пентастомиды вылупляются с четырьмя сегментами головы и тремя сегментами туловища, а во время постэмбрионального развития добавляются еще два сегмента тела. Это количество сегментов затем остается постоянным на всю оставшуюся жизнь. Усиков нет, ротовая полость не имеет колючих, кусающих или сосущих конечностей. По бокам рта имеется пара втягивающихся крючков, а сам рот поддерживается хитиновым щечным кольцом. Они питаются посредством насосного механизма, расположенного в глотке и состоящего из двух жестких хитиновых пластинок, соединенных с несколькими ассоциированными мышцами. [24]

Мозг тихоходок

[ редактировать ]

Тихоходки несут околоротовое нервное кольцо, которое гомологично нервному кольцу предков экдизозойных и протоцеребруму членистоногих (= Euarthropoda + Onychophora), что позволяет предположить, что протоцеребрум гомологичен предковому мозгу экдизозойных. [25]

С этой точки зрения стилетный аппарат гомологичен верхней губе эуартропод/усикам онихофора, а первые пары шагающих ног соответствуют дейтоцеребральным и тритоцеребральным придаткам. [4]

Ископаемые свидетельства

[ редактировать ]

Летопись окаменелостей кембрия, прежде всего различных лагерштеттенов, таких как фауны Берджесс-Шейл , Сириус-Пассет , Чэнцзян и Орстен , дала очень богатую информацию о хорошо сохранившихся членистоногих, включая хорошо известных трилобитов .

Многие кембрийские членистоногие, включая самих трилобитов, обладают одной парой тонких усиков, которые приравниваются либо к первым, либо ко вторым усикам ракообразных; и либо хелицеры, либо отсутствующие придатки предположительно редуцированного дейтероцеребрума в хелицератах. Однако другая группа членистоногих, так называемые членистоногие с «большим придатком», в том числе Yohoia , Leanchoilia и Alalcomenaeus назвал «большим придатком». , не обладают простыми усиками, а скорее имеют прочную, разветвленную структуру, которую Гарри Б. Уиттингтон в своем повторном исследовании этих таксонов. Еще одна группа членистоногих может обладать двумя дифференцированными головными придатками, из которых наиболее важным и спорным является чэнцзянская форма Fuxianhuia . Утверждалось, что Фусяньхуя обладала парой коротких передних усиков, за которыми следовала пара крепких «субхелатных» придатков. Однако эта оценка оспаривается Валошеком и его коллегами, которые считают, что субхелатные придатки на самом деле представляют собой кишечник. дивертикулы ; и поддержан Грэмом Баддом . Таким образом, его природа в настоящее время остается дискуссионной. Утверждалось, что и другие таксоны имеют несколько похожее расположение передних придатков (например, Fortiforceps ), но, за исключением хорошо сохранившегося Branchiocaris из сланцев Бёрджесс, большинство из них весьма сомнительны.

Почти у всех кембрийских членистоногих посторальные конечности очень мало дифференцированы по сравнению с туловищными конечностями; головы позади рта демонстрируют значительную степень изменчивости, однако, в количестве сегментов, входящих в голову.

Трилобиты , в частности, обладают вентральной склеротизованной пластинкой в ​​голове, называемой гипостомой . Вопрос о том, гомологично ли это верхней губе или нет; хотя Валошек и другие утверждали, что, поскольку фосфатокопины (ракообразные верхней стеблевой группы), по-видимому, обладают и тем, и другим, этого не может быть. [26]

Теории сегментации головы кембрийских членистоногих

[ редактировать ]

Существует по крайней мере четыре основные теории, объясняющие наличие передних придатков головы у кембрийских членистоногих:

Шольц и Эджкомб

[ редактировать ]

Герхард Шольц и Грег Эджкомб [27] признать, что усики онихофоров являются протоцеребральными, и назвать их «первичными» усиками, чтобы отличить их от «вторичных» усиков таких групп, как насекомые и ракообразные. Они также признают, что такие таксоны, как Fuxianhuia, обладают как усиками, так и «большими придатками». Поскольку у Fuxianhuia усики лежат впереди больших придатков, они предполагают, что эти усики являются унаследованными примитивными «первичными» усиками; и что большие придатки, таким образом, эквивалентны первым усикам ракообразных. Поскольку вторичные усики отсутствуют ни у членистоногих стеблевой группы, таких как Fuxianhuia , ни у современных хелицератов, они предполагают, что членистоногие, такие как трилобиты, обладающие вторичными усиками, принадлежат к монофилетической группе, которая также включает мандибулаты, называемой Antennata. . Таким образом, трилобиты, по их мнению, представляют собой не хелицераты стволовой группы, как принято считать, а, скорее, мандибулаты стволовой группы. Статус верхней губы не определяется этой теорией, но они утверждают, что доказательства того, что она является отростком, не являются убедительными; таким образом, он не обязательно должен соответствовать хорошо развитому придатку какого-либо кембрийского членистоногого.

Описание Лирарапакса в 2014 году ставит под сомнение эту теорему: если предположить, что его нервная ткань правильно идентифицирована как таковая, большие придатки этого радиодонта иннервируются в переднюю часть протоцеребрума, что подрывает предположение о том, что большие придатки являются дейтероцеребральными. [28] [4]

Грэма Бадда Теория [29] соглашается с мнением Шольца и Эджкомба в признании протоцеребральной природы онихофоровых усиков и двух предоральных придатков Fuxianhuia . Однако он прослеживает происхождение «больших придатков» в дифференцированных лобных придатках кембрийских лобопод, таких как Aysheaia и Kerygmachela , ни один из которых не обладает убедительными усиками. Таким образом, по мнению Бадда, порядок расположения двух передних придатков у таксонов, таких как Fuxianhuia, обратный: усики являются первыми усиками (дейтоцеребральными) нижних челюстей; а большие придатки соответствуют первичным усикам онихофоров и кембрийских лобопод. Следуя предыдущей работе Дьюэла и его коллег, Бадд объясняет их изменение тем, что рот у базальных лобоподов был конечным и что, вращаясь назад и вниз, он увлекал за собой передний придаток назад. Учитывая эту трансформацию, согласно этой теории, вполне вероятно, что остаток большого придатка/первичной антенны представляет собой верхнюю губу современных членистоногих. Потому что с этой точки зрения У Fuxianhuia есть как гипостома, так и большой придаток, гипостома не может быть напрямую гомологична верхней губе.

Пикногониды и великая теория придатков

[ редактировать ]

Максмен и другие недавно опубликовали статью, основанную на морфологии. [30] которые утверждали, что загадочные хелифоры современных пикногонид (морских пауков) иннервируются протоцеребрумом, а не трито- или дейтоцеребрумом, как утверждалось ранее. [31] Это предполагает, что пикногониды уникальным образом сохранили гомолог «большого придатка» в виде придатка, в отличие от всех других эуартропод, у которых он трансформировался в верхнюю губу (у пикногонид верхняя губа отсутствует). Однако данные об экспрессии Hox-генов . вскоре после этого были опубликованы [32] предположили, что хелифоры были дейтероцеребральными и, следовательно, скорее всего, гомологичны хелицерам. Таким образом, пикногониды нейтральны по отношению к теории великого придатка.

Дитер Валошек и его коллеги предложили совершенно иную версию. [33] Строение головы кембрийских членистоногих. Они не обязательно принимают теорию первичной антенны усиков онихофора; и они отвергают идею о том, что Фусяньхуя или кто-либо из ее близких родственников обладали большим придатком. Скорее, они помещают членистоногих «большого придатка» в группу стеблей хелицератов, утверждая, что большой придаток гомологичен хелицерам хелицератов и первым усикам ракообразных.

Коттон и Брэдди

[ редактировать ]

Тревор Коттон и Саймон Брэдди в комплексном кладистическом анализе кембрийских членистоногих [34] также предположил, что большие членистоногие придатков представляли собой хелицераты стеблевой группы; признавая, что Фусяньхуя и его родственники обладали двумя преоральными придатками, они защищали классическую точку зрения, согласно которой большой придаток и хелицеры имели тритоцеребральное происхождение; то есть, что усики Фусяньхуи были дейтероцеребральными.

Число и природа посторальных сегментов головы насекомых редко подвергались сомнению. Однако гораздо более сложной проблемой оказалась природа предоральной области. Очевидное противоречие между теорией о том, что преоральные структуры не являются сегментарными, и доказательствами (например, в случае первых усиков ракообразных) того, что некоторые такие структуры явно таковыми являются, заставило исследователей еще в Ланкестере [35] предположить, что перед ртом произошла миграция сегментов вперед. Действительно, такой процесс можно наблюдать в онтогенезе тритоцеребрума, который мигрирует вперед по мере развития мозга; более того, хотя у большинства насекомых и ракообразных его ганглии являются частью мозга, его спайки все еще располагаются позади него, что позволяет предположить их происхождение из более заднего положения.

Тем не менее, даже если допустить эту возможность, сложность передней части мозга, которая, даже если концепция акрона неверна, все же могла быть унаследована от очень базальных животных; [36] Таким образом, распутывание новых признаков, возникших у самых ранних членистоногих, от тех, которые были унаследованы от их предков, по-прежнему занимает центральное место в проблеме головы членистоногих. [37]

Дальнейшее чтение

[ редактировать ]
  • Ортега-Эрнандес, Дж. (2015). «Гомология головных склеритов у членистоногих сланцев Берджесс» . Современная биология . 25 (12): 1625–31. дои : 10.1016/j.cub.2015.04.034 . ПМИД   25959966 .
  1. ^ Руперт, Э.Э.; Фокс, Р.С. и Барнс, Р.Д. (2004). Зоология беспозвоночных (7-е изд.). Брукс / Коул. п. 520. ИСБН  0030259827 . кто цитирует Акс, П. (2000). Многоклеточные животные: филогенетическая система многоклеточных животных . Том. 2. Берлин: Шпрингер. п. 396.
  2. ^ Данлоп, Джейсон А.; Ламсделл, Джеймс К. (2017). «Сегментация и тагмос у Chelicerata» . Строение и развитие членистоногих . 46 (3): 395–418. дои : 10.1016/j.asd.2016.05.002 . ISSN   1467-8039 . ПМИД   27240897 .
  3. ^ Ортега-Эрнандес, Хавьер; Янссен, Ральф; Бадд, Грэм Э. (01 мая 2017 г.). «Происхождение и эволюция головы панартропод - палеобиологическая перспектива и перспектива развития» . Строение и развитие членистоногих . Эволюция сегментации. 46 (3): 354–379. дои : 10.1016/j.asd.2016.10.011 . ISSN   1467-8039 . ПМИД   27989966 .
  4. ^ Jump up to: а б с д и ж г Ортега-Эрнандес, Хавьер и Янссен, Ральф и Бадд, Грэм Э. (2017). «Происхождение и эволюция головы панартропод – палеобиологическая перспектива и перспектива развития» . Строение и развитие членистоногих . 46 (3): 354–379. дои : 10.1016/j.asd.2016.10.011 . ISSN   1467-8039 . ПМИД   27989966 . {{cite journal}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
  5. ^ Гудрич, ES (1897), «О связи головы членистоногого с кольчатым простомиумом», Ежеквартальный журнал микроскопической науки (s2–40): 247–268
  6. ^ Ремпель, Дж. Г. (1975), «Эволюция головы насекомых: бесконечный спор», Quaestiones Entomologicae , 11 : 7–25.
  7. ^ Снодграсс, Р.Э. (1960), «Факты и теории, касающиеся головы насекомых», Смитсоновский институт, разные коллекции , 142 : 1–61.
  8. ^ Ханстрем, Б. (1928), Сравнительная анатомия нервной системы беспозвоночных с учетом ее функции , Берлин, Гейдельберг и Нью-Йорк: Юлиус Спрингер
  9. ^ Хольмгрен, Н. (1916), «О сравнительной анатомии мозга полихет, онихофоров, ксифосур, паукообразных, ракообразных, многоножек и насекомых», Kungliga Svenska Vetenskapsakademiens Handlingar , 56 : 1–315.
  10. ^ Батт, Ф.Х. (1957), «Роль премандибулярного или вставочного сегмента в сегментации головы насекомых и других членистоногих», Труды Американского энтомологического общества , 83 : 1–30.
  11. ^ Анджелини, ДР; Кауфман, Т.К. (2005), «Сравнительная генетика развития и эволюция строения тела членистоногих» , Annual Review of Genetics , 39 : 95–119, doi : 10.1146/annurev.genet.39.073003.112310 , PMID   16285854 , S2CID   35597070
  12. ^ Шольц, Г. (2001), «Эволюция закономерностей развития членистоногих - анализ экспрессии генов и ее влияние на морфологию и филогенетику», Zoology , 103 : 99–111.
  13. ^ Шмидт-Отт, У.; Technau, GM (1992), «Экспрессия En и Wg в эмбриональной голове и мозге», Development , 116 (111): 125, doi : 10.1242/dev.116.1.111 , PMID   1483381
  14. ^ Рунвал, М.Л. (1938), «Некоторые последние достижения в эмбриологии насекомых с полной библиографией по предмету», Журнал Королевского азиатского общества Бенгалии, Science , 4 : 17–105.
  15. ^ Jump up to: а б Николас Штраусфельд (2016). «9». Мозг членистоногих .
  16. ^ Урбах, Рольф; Технау, Герхард М. (2003). «Ранние шаги в построении мозга насекомых: формирование нейробластов и формирование сегментного рисунка в развивающемся мозге различных видов насекомых». Строение и развитие членистоногих . 32 (1): 103–123. дои : 10.1016/S1467-8039(03)00042-2 . ПМИД   18088998 .
  17. ^ Хаас, М.С.; Браун, С.Дж.; Биман, Р.В. (2001), «Размышления о переднем мозге: сегментарное происхождение верхней губы», Development, Genes and Evolution , 211 (2): 89–95, doi : 10.1007/s004270000128 , PMID   11455419 , S2CID   11595809
  18. ^ Телфорд, MJ; Томас, Р.Х. (1998), «Экспрессия гомеобоксных генов показывает, что хелицеровые членистоногие сохраняют свой дейтоцеребральный сегмент», Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America , 95 (18): 10671–5, Bibcode : 1998PNAS... 9510671T , doi : 10.1073/pnas.95.18.10671 , PMC   27953 , PMID   9724762
  19. ^ Дамен, WGM; Хаусдорф, Д.; Зейфарт, Э.А.; Таутц, Д. (1998), «Консервативный способ сегментации головы у членистоногих, выявленный по характеру экспрессии Hox-генов у паука», Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America , 95 (18): 10665– 10670, Bibcode : 1998PNAS...9510665D , doi : 10.1073/pnas.95.18.10665 , PMC   27952 , PMID   9724761
  20. ^ Миттманн, Б.; Шольц, Г. (2003), «Голова», Development, Genes and Evolution , 213 (1): 9–17, doi : 10.1007/s00427-002-0285-5 , PMID   12590348 , S2CID   13101102
  21. ^ Эрикссон, Б.Дж.; Бадд, GE (2001), «Цефалические нервы онихофоры и их влияние на наше понимание сегментации головы и эволюции стволовых групп членистоногих», Структура и развитие членистоногих , 29 (3): 197–209, doi : 10.1016/ С1467-8039(00)00027-X , ПМИД   18088927
  22. ^ Эрикссон, Б.Дж.; Тейт, Н.Н.; Бадд, GE (2003), «Развитие головы у онихофора», Journal of Morphology , 255 (1): 1–23, doi : 10.1002/jmor.10034 , PMID   12420318 , S2CID   42865895
  23. ^ Jump up to: а б Эрикссон, Б.; Тейт, Н.; Бадд, Г.; Янссен, Р.; Акам, М. (2010). «Формирование головы и экспрессия гена Hox у онихофора и его значение для проблемы головы членистоногих» . Гены развития и эволюция . 220 (3–4): 117–122. дои : 10.1007/s00427-010-0329-1 . ПМИД   20567844 . S2CID   6755763 .
  24. ^ Пентастомида - Sociedad Entomológica Aragonesa
  25. ^ Смит, ФРВ; Бартельс, П.Дж.; Гольдштейн, Б. (2017). «Гипотеза о составе мозга тихоходок и ее влияние на эволюцию мозга панартропод» . Интегративная и сравнительная биология . 57 (3): 546–559. дои : 10.1093/icb/icx081 . ПМИД   28957526 .
  26. ^ Маас, А.; Валошек, Д.; Мюллер, К.Дж. (2003), «Онтогенез и филогения Phosphatocopina (Crustacea) из верхнего кембрия «Орстен» Швеции», Fossils and Strata , 49 : 1–238, doi : 10.18261/9781405169875-2003-01
  27. ^ Шольц, Г.; Эджкомб, Г.Д. (2005), И филогенетическое положение трилобитов , Проблемы ракообразных, том. 16, стр. 139–165, doi : 10.1201/9781420037548.ch6 , ISBN.  978-0-8493-3498-6 , S2CID   16428086
  28. ^ Конг, Пэйюнь; Ма, Сяоя; Хоу, Сянгуан; Эджкомб, Грегори Д.; Штраусфельд, Николас Дж. (2014). «Структура мозга устраняет сегментарное сродство аномалокаридидных придатков». Природа . 513 (7519): 538–542. Бибкод : 2014Natur.513..538C . дои : 10.1038/nature13486 . ПМИД   25043032 . S2CID   4451239 .
  29. ^ Бадд, GE (2002), «Палеонтологическое решение проблемы головы членистоногих», Nature , 417 (6886): 271–275, Бибкод : 2002Natur.417..271B , doi : 10.1038/417271a , PMID   12015599 , S2CID   4310080
  30. ^ Максмен, А.; Браун, МЫ; Мартиндейл, MQ; Гирибет, Г. (2005), «Нейроанатомия морских пауков предполагает аппендикулярное происхождение протоцеребрального сегмента», Nature , 437 (7062): 1144–1148, Бибкод : 2005Natur.437.1144M , doi : 10.1038/nature03984 , PMID   16237442 , S2CID   4400419
  31. ^ Винтер, Г. (1863), «Вклад в морфологию и эмбриологию передней части тела (цефалосомы) Pantopoda Gerstaecker, 1863: Происхождение и структура центральной нервной системы», Журнал зоологической систематики и эволюционных исследований , 18 : 27–61, doi : 10.1111/ j.1439-0469.1980.tb00726.x
  32. ^ Ягер, М.; Мюрьен, Дж.; Клабо, К.; Дойч, Дж.; Ле Гаядер, Х.; Мануэль, М. (2006), «Гомология передних придатков членистоногих, выявленная с помощью экспрессии гена Hox у морского паука», Nature , 441 (7092): 506–508, Bibcode : 2006Natur.441..506J , doi : 10.1038/nature04591 , PMID   16724066 , S2CID   4307398
  33. ^ Валошек, Д.; Чен, Дж.; Маас, А.; Ван, X. (2005), «Новый взгляд на голову членистоногих и структурную эволюцию», Структура и развитие членистоногих , 34 (2): 189–205, doi : 10.1016/j.asd.2005.01.005
  34. ^ Коттон, Техас; Брэдди, С.Дж. (2004), «Филогения арахноморфных членистоногих и происхождение хелицерат», Труды Королевского общества Эдинбурга: науки о Земле , 94 (3): 169–193, doi : 10.1017/S0263593303000105
  35. ^ Ланкестер, Э.Р. (1873), «О примитивных слоях клеток эмбриона как основе генеалогической классификации животных и о происхождении сосудистой и лимфатической систем» , Annals and Magazine of Natural History , 4 (11): 321 –338, дои : 10.1080/00222937308696824
  36. ^ Арендт, Д.; Нюблер-Юнг, К. (1999), «Сравнение раннего развития нервного канатика у насекомых и позвоночных», Development , 126 (11): 2309–2325, doi : 10.1242/dev.126.11.2309 , PMID   10225991
  37. ^ Фриман, Скотт; Херрон, Джон К. (2007), Эволюционный анализ (Четвертое изд.), Нью-Джерси: Пирсон Прентис Холл, стр. 728–734.
Arc.Ask3.Ru: конец переведенного документа.
Arc.Ask3.Ru
Номер скриншота №: 59978be3ca549de7d4c66994f75c769a__1696004040
URL1:https://arc.ask3.ru/arc/aa/59/9a/59978be3ca549de7d4c66994f75c769a.html
Заголовок, (Title) документа по адресу, URL1:
Arthropod head problem - Wikipedia
Данный printscreen веб страницы (снимок веб страницы, скриншот веб страницы), визуально-программная копия документа расположенного по адресу URL1 и сохраненная в файл, имеет: квалифицированную, усовершенствованную (подтверждены: метки времени, валидность сертификата), открепленную ЭЦП (приложена к данному файлу), что может быть использовано для подтверждения содержания и факта существования документа в этот момент времени. Права на данный скриншот принадлежат администрации Ask3.ru, использование в качестве доказательства только с письменного разрешения правообладателя скриншота. Администрация Ask3.ru не несет ответственности за информацию размещенную на данном скриншоте. Права на прочие зарегистрированные элементы любого права, изображенные на снимках принадлежат их владельцам. Качество перевода предоставляется как есть. Любые претензии, иски не могут быть предъявлены. Если вы не согласны с любым пунктом перечисленным выше, вы не можете использовать данный сайт и информация размещенную на нем (сайте/странице), немедленно покиньте данный сайт. В случае нарушения любого пункта перечисленного выше, штраф 55! (Пятьдесят пять факториал, Денежную единицу (имеющую самостоятельную стоимость) можете выбрать самостоятельно, выплаичвается товарами в течение 7 дней с момента нарушения.)