Цефализация
Цефализация — это эволюционная тенденция у животных , при которой на протяжении многих поколений чувств особые органы и нервные ганглии концентрируются в направлении рострального конца тела, где рот расположен , что часто приводит к увеличению головы . животного Это связано с направлением движения и двусторонней симметрией , а цефализация нервной системы привела к формированию функционального централизованного мозга у трёх групп двусторонних животных, а именно у членистоногих , головоногих моллюсков и позвоночных животных ( черепных ).
Животные без двусторонней симметрии [ править ]
Книдарии , такие как радиально-симметричные Hydrozoa , демонстрируют некоторую степень цефализации. У Anthomedusae есть головной конец со ртом, фоторецепторные клетки и скопление нервных клеток. [1]
Билатерия [ править ]
Цефализация — характерная особенность билатерий , большой группы, содержащей большинство типов животных. [2] Они обладают способностью двигаться, используя мышцы, и имеют план тела с передней частью, которая первой сталкивается со раздражителями, когда животное движется вперед, и, соответственно, эволюционировали, чтобы содержать многие органы чувств тела, способные обнаруживать свет, химические вещества и гравитацию. . Часто также существует совокупность нервных клеток, способных обрабатывать информацию от этих органов чувств, образующих мозг в нескольких типах и один или несколько ганглиев в других. [3]
Акоэла [ править ]
Acoela — базальные двулатерии, часть Xenacoelomorpha . Это маленькие и простые животные, у которых на головном конце немного больше нервных клеток, чем где-либо еще, и они не образуют четко выраженного и компактного мозга. Это представляет собой раннюю стадию цефализации. [4]
Плоские черви [ править ]
_(cropped).jpg)
Platyhelminthes . (плоские черви) имеют более сложную нервную систему, чем Acoela, и слегка цефализованы, например, имеют глазное пятно над мозгом, ближе к переднему концу [4]
Сложные активные тела [ править ]
Философ Майкл Трестман отметил, что три двусторонних типа, а именно членистоногие, моллюски в форме головоногих и хордовые, отличались наличием «сложных активных тел», чего не было у акоэлей и плоских червей. Любое такое животное, будь то хищник или добыча, должно осознавать свое окружение, чтобы поймать добычу или уклониться от хищников. Именно эти группы являются наиболее высокоцефализованными. [5] [6] Эти группы, однако, не являются тесно связанными: фактически они представляют собой широко разнесенные ветви Bilateria, как показано на филогенетическом дереве ; их родословная разделилась сотни миллионов лет назад. Другие (менее цефализованные) типы для ясности не показаны. [7] [8] [9]
| Планулозоа |
| |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| 680 млн лет назад |
.jpg){kind=small}
.png){kind=small}
.jpg){kind=small}
Членистоногие [ править ]
У членистоногих цефализация прогрессировала с постепенным включением сегментов туловища в головной отдел. Это было выгодно, поскольку позволило создать более эффективные ротовые части для захвата и переработки пищи. Насекомые сильно цефализованы, их мозг состоит из трех сросшихся ганглиев, прикрепленных к брюшному нервному шнуру, который, в свою очередь, имеет по паре ганглиев в каждом сегменте грудной клетки и брюшка. Голова насекомого представляет собой сложную структуру, состоящую из нескольких жестко сросшихся между собой сегментов и оснащенную как простыми, так и сложными глазами , а также множеством придатков, включая сенсорные усики и сложные ротовые части (верхние и нижние челюсти). [4]
Головоногие [ править ]
Головоногие моллюски, включая осьминогов , кальмаров , каракатиц и наутилусов, являются наиболее умными и высокоцефализованными беспозвоночными, с хорошо развитыми органами чувств, включая развитые глаза-камеры и большой мозг. [10] [11]
Позвоночные животные [ править ]
Цефализация у позвоночных — группы, включающей млекопитающих , птиц , рептилий , амфибий и рыб — широко изучена. [4] Головы позвоночных представляют собой сложные структуры с четко выраженными органами чувств (зрение с помощью глаз-камеры, обоняние с помощью ноздрей, вкус с помощью вкусовых рецепторов , равновесие и слух с помощью слухового пузырька ); большой многодольный мозг (по крайней мере трехчастный); а позже у челюстных - зубы, а у четвероногих зубы, подобные ороговевшим образованиям, и язык возникли самостоятельно - язык (у бесчелюстных миног ). Головохордовые, такие как Branchiostoma (ланцетник, небольшое рыбоподобное животное с очень незначительной цефализацией), тесно связаны с позвоночными, но не имеют этих структур. В 1980-х годах новая гипотеза головы предположила, что голова позвоночных представляет собой эволюционную новинку, возникшую в результате появления нервного гребня и краниальных плакод (утолщенных участков эктодермы ), что приводит к формированию всех чувств за пределами мозга. [12] [13] Однако в 2014 году было обнаружено, что временная ткань личинки ланцетника практически неотличима от нервного гребня происходящего из хряща, (позже кости позвоночных , у челюстных), который формирует череп , что позволяет предположить, что эта ткань сохраняется и расширяется на всю поверхность тела. Головное пространство может быть жизнеспособным эволюционным путем к формированию головы позвоночных. [14] У продвинутых позвоночных мозг становится все более сложным . [4]
См. также [ править ]
Ссылки [ править ]
- ^ Саттерли, Ричард (февраль 2017 г.). «Книдарийная нейробиология». В Бирне, Джон Х. (ред.). Оксфордский справочник по нейробиологии беспозвоночных . Том. 1. Издательство Оксфордского университета. стр. 184–218. дои : 10.1093/oxfordhb/9780190456757.013.7 . ISBN 9780190456757 .
Глазки, расположенные у основания множества щупалец, представляют собой один из входов в систему B, тогда как нейроны системы O непосредственно фоточувствительны. Многие гидромедузы имеют глазки разного уровня сложности (Singla, 1974). Кроме того, другие маргинальные сенсорные структуры, связанные с внешним нервным кольцом, включают статоцисты (Singla, 1975) и механорецепторы, такие как осязательные гребешки Aglantha, которые расположены у оснований щупалец и могут активировать схему спасательного плавания (Arkett & Маки, 1988; Маки, 2004б).
- ^ «Тенденции эволюции» . Музей палеонтологии Калифорнийского университета . Проверено 10 января 2019 г.
- ^ Бруска, Ричард К. (2016). Введение в Bilateria и тип Xenacoelomorpha | Триплобластия и двусторонняя симметрия открывают новые возможности для облучения животных (PDF) . Синауэр Ассошиэйтс. стр. 345–372. ISBN 978-1605353753 .
{{cite book}}:|work=игнорируется ( помогите ) - ^ Перейти обратно: а б с д Это Чабеж, Нельсон (2013). Возникновение животного мира и эпигенетические механизмы эволюции . Эльзевир. стр. 239–298. ISBN 978-0-12-401667-5 .
{{cite book}}:|work=игнорируется ( помогите ) - ^ Трестман, Майкл (апрель 2013 г.). «Кембрийский взрыв и истоки воплощенного познания» (PDF) . Биологическая теория . 8 (1): 80–92. дои : 10.1007/s13752-013-0102-6 . S2CID 84629416 .
- ^ Годфри-Смит, Питер (2017). Другие умы: осьминог и эволюция разумной жизни . Издательство ХарперКоллинз. п. 38. ISBN 978-0-00-822628-2 .
- ^ Петерсон, Кевин Дж.; Коттон, Джеймс А.; Гелинг, Джеймс Г.; Пизани, Давиде (27 апреля 2008 г.). «Появление билатерий в Эдиакаре: соответствие между генетическими и геологическими записями окаменелостей» . Философские труды Лондонского королевского общества B: Биологические науки . 363 (1496): 1435–1443. дои : 10.1098/rstb.2007.2233 . ПМК 2614224 . ПМИД 18192191 .
- ^ Лаура Вегенер Парфри ; Дэниел Дж. Г. Лар; Эндрю Х. Нолл ; Лаура А. Кац (16 августа 2011 г.). «Оценка времени ранней диверсификации эукариот с помощью мультигенных молекулярных часов» (PDF) . Труды Национальной академии наук Соединенных Штатов Америки . 108 (33): 13624–9. Бибкод : 2011PNAS..10813624P . дои : 10.1073/PNAS.1110633108 . ISSN 0027-8424 . ПМК 3158185 . ПМИД 21810989 . Викиданные Q24614721 .
- ^ «Поднятие стандартов в калибровке ископаемых» . База данных калибровки ископаемых . Проверено 3 марта 2018 г.
- ^ Трикарико, Э.; Амодио, П.; Понте, Г.; Фиорито, Г. (2014). «Познание и распознавание головоногих моллюсков Octopus vulgaris : координация взаимодействия с окружающей средой и сородичами». В Вицани, Г. (ред.). Биокоммуникация животных . Спрингер. стр. 337–349. ISBN 978-94-007-7413-1 .
- ^ Соломон, Эльдра; Берг, Линда; Мартин, Диана В. (2010). Биология . Cengage Обучение. п. 884. ИСБН 978-1-133-17032-7 .
- ^ Ганс, К.; Норткатт, Р.Г. (1983). «Нервный гребень и происхождение позвоночных: новая голова». Наука . 220 (4594): 268–273. Бибкод : 1983Sci...220..268G . дои : 10.1126/science.220.4594.268 . ПМИД 17732898 . S2CID 39290007 .
- ^ Диого, Р.; и другие. (2015). «Новое сердце для новой головы в кардиофарингеальной эволюции позвоночных» . Природа . 520 (7548): 466–73. Бибкод : 2015Natur.520..466D . дои : 10.1038/nature14435 . ПМЦ 4851342 . ПМИД 25903628 .
- ^ Янджик, Д.; Гарнетт, AT; Площадь, ТА; Кеттелл, М.В.; Ю, Дж.К.; Медейрос, DM (26 февраля 2015 г.). «Эволюция новой головы позвоночных путем использования древней скелетной ткани хордовых». Природа . 518 (7540): 534–537. Бибкод : 2015Natur.518..534J . дои : 10.1038/nature14000 . ПМИД 25487155 . S2CID 4449267 . Краткое содержание см.: «Эволюция: как у позвоночных появилась голова». Исследовать. Природа (бумага). 516 (7530): 171. 11 декабря 2014 г.