Məlumat

Balıqlar quruda nəfəs alma qabiliyyətini necə inkişaf etdirdilər?

Balıqlar quruda nəfəs alma qabiliyyətini necə inkişaf etdirdilər?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Məntiqli deyil. Bu, bir insanın skafandr olmadan Ayda nəfəs almaq qabiliyyətini təkmilləşdirməsi kimi olardı.

Bədənin təkamülü orqanizmin ölümü ilə nəticələndiyi halda, orqanizmin bu cür təkamül uyğunlaşmasını necə həyata keçirə bilərdi ki, bu da onun başlanğıcdan təkamül edə bilməməsinə mane olur, çünki variasiya inkişaf edə bilməz və ya orqanizmə ötürülə bilməz. əhali, çünki ümumiyyətlə yaşamaq üçün funksional olmalıdır.

Həmçinin, bir orqanizm ilk növbədə genetik morfologiyasında kodlanmış belə bir qabiliyyətə malik olmayan bir genomdan quru nəfəs alma və ya ay nəfəs alma uyğunlaşmalarını əldə etmək üçün lazım olan yeni məlumatları necə əldə edir?


Hava ilə doldurulmuş, bağırsaq borularından əmələ gələn orqanlar (yəni, hava kisələri, qaz kisələri və ağciyərlər) ümumiyyətlə balıqlar arasında çox geniş yayılmışdır, buna görə də ən zəkalı izahat budur ki, ilk yerüstü tetrapodlar artıq ağciyərə bənzər bir quruluşa malik idilər. .

Aşağıdakı şəkil (Kardong-dan Onurğalılar) iki əsas balıq dəstəsini göstərir: Actinopterygii (şüa üzgəcli balıqlar) və Sarcopyerygii (həm ağciyər, həm də dördayaqlı balıqları əhatə edən "ətli qanadlı" balıqlar). Geniş yayılması nəzərə alınmaqla, bu iki qrupun ən son ortaq əcdadında homoloji orqan demək olar ki, mövcud idi. Ağacın altındakı ağciyərlər üçün sübutun nə olduğunu bilmirəm, ona görə də Chondrichthyes-də (köpək balığı, şüalar, konki) ağciyərlərin itirilməsinə əmin deyiləm.


İki sual verirsən. postu yalnız bir dəqiq və kifayət qədər daralmış sualla məhdudlaşdırmaq həmişə daha yaxşıdır. Tetrapodların mənşəyinin necə baş verdiyini tam nəzərdən keçirməyəcəyəm. Mən sadəcə olaraq sizə bir neçə tənqidçi verirəm, ağciyərlərin təkamülü haqqında bir neçə kəlmə söyləyin, “Ayda nəfəs alma” ilə müqayisənizi müzakirə edin və genetik variasiyanın mənşəyi ilə bağlı sualınıza cavab verin.

Balıqlar quruda nəfəs alma qabiliyyətini necə inkişaf etdirdilər?

Bu sual çox genişdir, onu daraltmalısınız. Siz deyirsiniz ki, bu təkamül qeyri-mümkündür, ancaq bir az arqument gətirməlisiniz ki, biz bunları müzakirə edək. Hələlik müzakirə olunacaq çox şey yoxdur. Tetrapodların təkamülü ilə bağlı tonlarla məqaləni nəzərdən keçirə biləcəyiniz yeganə şey. Güman edirəm ki, tetrapodların nəslinin mənşəyi zamanı ağciyərlərin təkamülü ilə maraqlanırsınız. Əgər belədirsə... Bir sözlə, üzgüçülük kisəsi və ağciyərlər homoloji orqanlardır. Buna görə, tetrapodlara bənzər heyvanların təkamül etdiyi dövrdə bu orqanlar oksigensiz mühitdə havanı udmaq üçün istifadə olunurdu. Bu orqanlar, bu gün yerüstü və heç yerdə olmayan onurğalılarda bildiyimiz kimi, ağciyərlərin müxtəlif formalarına çevrildi. Bu orqan da üzmə qabiliyyətini idarə etmək üçün daha da inkişaf etmişdir. Qeyd: Bir neçə məşhur mənbələr fərqli məlumatlar verir. "Bu orqan tetrapodların spesifikasiyasından əvvəl üzmə qabiliyyətinə nəzarət etmək üçün istifadə olunubmu?" kimi təfərrüatlara əmin olmaq üçün bəzi məqalələrə girmək lazımdır.

Budur, xoşunuza gələ biləcək sadə bir mənbə

Deyirsiniz ki, tetrapodlar üçün atmosferdə nəfəs almaq qabiliyyətlərinin inkişafı insanlarda Ayda nəfəs almaq qabiliyyətlərinin inkişafı kimidir. Yaxşı, nəzərə alınmalı olan bir neçə fərq var ki, ayı həqiqətən yaşamaq üçün xoş yer deyil! Məsələn, bu vikiyə görə temperatur 100K ilə 373K arasındadır! Amma gəlin bu digər ekoloji amilləri unudaq. Böyük bir fərq ondan ibarətdir ki, insanlar yer atmosferindən ay atmosferinə gradient təklif edən bir mühitdə yaşamırlar, halbuki ilk tetrapodlara bənzər heyvanlar belə bir gradientdə yaşayırdılar. Bundan əlavə, insan haqqında danışarkən, səhv vaxt ölçüsünü hesabladığınız hiss olunur. Balıqlara bənzəyənlərdən tamamilə yerüstü tetrapodlara çevrilmək yəqin ki, xeyli vaxt apardı.

Bu maraqlı yazıya baxmaq istəyə bilərsiniz. Həyatın ən az 9 dəfə sudan müstəqil şəkildə çıxdığı görünür.

"Bir orqanizm, ilk növbədə, genetik morfologiyasında kodlanmış belə bir qabiliyyətə malik olmayan bir genomdan quru nəfəs alma və ya ay nəfəs alma uyğunlaşmalarını əldə etmək üçün lazım olan yeni məlumatları necə əldə edir?"

Fikrinizi düzgün başa düşdümsə, sualınızı belə ifadə edə bilərsiniz:

"Mən Təbii Seçmə (NS) prosesini başa düşürəm. O, artıq mövcud olan bəzi variantları seçir, lakin hansı proses NS-nin seçimini etdiyi variasiyanı yaradır?

Cavab isə belədir: Mutasiyalar. Dar mənada (asan saxlamaq üçün) mutasiya genetik ardıcıllığın dəyişməsidir. Bu cür dəyişiklik adətən bütün cinsi çoxalmalarda baş verən meioz zamanı baş verir, lakin o, həm də hər hansı mitoz (standart hüceyrə bölünməsi) və ya hüceyrə dövrünün digər fazaları zamanı baş verir.

Qısaca desək, mutasiyalar populyasiyada fərdlər arasında genetik variasiyalar və diferensial reproduktiv qabiliyyətlər yaradır, çoxalmada ən yaxşı variantları seçmək (Təbii Seleksiya adlanır) ilə nəticələnir.


12.7: Onurğalıların Təkamülü

  • CK-12: Biologiya Konseptləri
  • CK-12 Fondundan qaynaqlanır

Sadə perch hansı balıq növüdür?

Tam onurğa sütununun bir hissəsi varmı? Bəs çənə? Sizcə, endoskeleton qığırdaqdan və ya sümükdən ibarətdir? Niyə bu mühüm təkamül addımlarıdır? Sümüklü skelet daha böyük bir bədəni dəstəkləyə bilər. Erkən sümüklü balıqlar müasir şüa qanadlı və lob üzgəcli balıqlara çevrildi, daha sonra sudan çıxa bilən növlərə çevrildi.


Balıqlar quruda nəfəs alma qabiliyyətini necə inkişaf etdirdilər? - Biologiya

"Tetrapod" sözü "dörd ayaq" deməkdir və bu gün yaşayan dörd ayaqlı bütün növləri əhatə edir —, lakin bu qrupa dörd ayağı olmayan bir çox heyvan da daxildir. Bunun səbəbi, qrupa amfibiyaların, sürünənlərin və məməlilərin son ortaq əcdadından gələn bütün orqanizmləri (canlı və nəsli kəsilmiş) ehtiva edir. Beləliklə, məsələn, nəsli kəsilmiş üzən sürünən olan ixtiozavr, quruda gəzmək üçün üzvlərindən istifadə etməsə də, tetrapoddur. Əzaları olmadığı halda ilan da belədir. Quşlar və insanlar yalnız iki ayaq üstə gəzsələr də tetrapodlardır. Bütün bu heyvanlar tetrapodlardır, çünki onlar yuxarıda təsvir edilən dördayaqlı əcdaddan gəlirlər, hətta ikinci olaraq “dörd ayağını” itirmiş olsalar da.


Tetrapodlar suda yaşayan qanadlı orqanizmdən əmələ gəlib. Ancaq bu əcdad bu gün tanış olduğumuz balıqların əksəriyyəti kimi deyildi. Bu gün balıq dediyimiz heyvanların əksəriyyəti şüa qanadlı balıqlardır, bu evoqramın kökünə ən yaxın olan qrup. Şüa üzgəcli balıqlar 25.000-ə yaxın canlı növdən ibarətdir ki, bu da bütün digər onurğalıların birləşdiyindən qat-qat çoxdur. Onların üzgəc şüaları —, yəni üzgəcin əsasından çıxan tez-tez budaqlanan sümük şüaları sistemi (lepidotrichia adlanır).

Bunun əksinə olaraq, evoqramdakı digər heyvanlar — selakantlar, ağciyər balıqları, bütün digər nəsli kəsilmiş heyvanlar, üstəgəl tetrapodlar (Çarlz Darvin tərəfindən təmsil olunur) — “ətli üzgəclər” və ya “lob üzgəcləri” dediyimiz şeylərə malikdirlər. Yəni onların əzaları əzələ və dəri ilə örtülüdür. Bəziləri, məsələn, selakantlar, bu ətli əzaların uclarında lepidotrixiya saxlayır, lakin ətli üzgəcli heyvanların əksəriyyətində bunlar itmişdir.

Bütün bu müxtəlif orqanizmlərin (şüa üzgəcləri, selakantlar, ağciyər balıqları, tetrapodlar və s.) ortaq əcdadı nə lob üzgəcləri, nə də şüa üzgəcləri idi. Bu qədim onurğalı nəslinin üzgəcləri (lepidotrixiyalı), pulcuqları, qəlpələri var idi və suda yaşayırdılar. Bununla belə, onların boğazlarının arxasına birləşdirilmiş hava kisələri (hava ilə dolu kisələr) var idi ki, bunlardan hava nəfəs almaq (yəni, ağciyər kimi) və ya üzmə qabiliyyətinə nəzarət etmək üçün istifadə edilə bilər. Bir çox şüa üzgəclərinin hava kisələri artıq boğazlarına bağlanmır və buna görə də havanı nəfəs ala bilmirlər. Bu şüa üzgəclərində hava kisəsi əsasən üzmə qabiliyyətinə nəzarət etmək üçün istifadə olunur və üzgüçülük kisəsi kimi tanınır. Bunun əksinə olaraq, tetrapodlar alternativ bir yol tutdular: onlar hava kisələrinin üzmə qabiliyyətinə nəzarət funksiyasını itirdilər və əvəzində bu orqan hamımızın quruda dolaşmaq üçün istifadə etdiyi ağciyərləri meydana gətirmək üçün işlənib hazırlanmışdır.

Evoqramda keçmiş selakantları və ağciyər balıqlarını əldə etdikdə, Devon dövründə təxminən 390 ilə 360 milyon il əvvəl yaşamış bir sıra fosil formaları tapırıq. Bu intervalda ətli üzgəcli orqanizmlərin bu nəsli sudan quruya köçdü. Quruda həyata icazə verən yeni innovasiyalar inkişaf etdikcə skeletin bir çox hissələri dəyişdi.

Məsələn, bu evoqramın əsasında duran əcdadlar tam olaraq suda yaşayırdılar və hündür və ensiz, gözləri yana və irəli baxan kəllələrə malik idilər. Bu, onların sulu mühitlərində yırtıcılar və yırtıcılar üçün ətrafa baxmağa imkan verdi. Bununla belə, ilk tetrapodların əcdadları daha dayaz sularda yaşamağa başladıqca, onların kəllə sümükləri təkamülləşərək, gözləri başlarının üstündə olub. Bu, yəqin ki, onlara yemək tapmaq üçün yuxarıya baxmağa imkan verdi. Sonra, tetrapodlar nəhayət tamamilə quruya və sudan uzaqlaşdıqca, bir çox nəsillər bir daha hündür və dar, gözləri yana və irəli baxan kəllələr inkişaf etdirdilər, bu da onlara yırtıcılar və yırtıcılar üçün yerüstü mühitlərinə baxmağa imkan verdi.

Nəsillər daha dayaz suya və quruya keçdikcə, onurğa sütunu da tədricən inkişaf etdi. Ola bilsin ki, balıqların boyunlarının olmadığını görmüsünüz. Onların başları sadəcə çiyinlərinə bağlıdır və fərdi fəqərələri bədən boyunca bir-birinə olduqca bənzəyir. Səyyar boyunlar quru heyvanlara yemək istəyə biləcəkləri yerdəki şeyləri görmək üçün aşağı baxmağa imkan verir. Dayaz sularda və quruda yaşayanlarda ilk boyun fəqərəsi heyvanların başlarını yuxarı və aşağı hərəkət etdirməsinə imkan verən müxtəlif formalarda təkamül etdi. Nəhayət, ikinci boyun fəqərəsi də başlarını sola və sağa hərəkət etdirməyə imkan verdi. Sonralar tetrapodlar yeddi və ya daha çox fəqərəli boyunları inkişaf etdirdilər, bəziləri uzun, bəziləri qısa, daha çox hərəkətliliyə imkan verdi.

Yəqin ki, sizə ən çox tanış olan fəqərələr (özümüzünkü kimi!) öndən və arxadan digər mərkəzlərlə birləşən makaraya bənzər mərkəzdən ibarətdir. Mərkəzin üstündə əzələ seqmentlərinin bağlandığı onurğa sütunları və tağlar, mərkəzin yan tərəfində isə heyvanlar hərəkət etdikcə bükülən bu lövbər əzələləri qabırğalardır. Balıqlar sadə yanal hərəkətlərlə üzürlər, buna görə də onların tağları nisbətən düz və iynə kimidir, qabırğaları da. Balıq yeyib sümükləri seçdiyiniz zaman, bunlar əsasən tapdığınız şeylərdir. Balıqlar suda yaşadıqları üçün cazibə qüvvəsi onlar üçün böyük problem deyil. Ancaq quruda, ön və arxa ayaqları arasında onurğası olan dördayaqlı bir körpü dizayneri ilə eyni problemlərlə üzləşir: sallanma. Ətli üzgəcli orqanizmlər quruya çıxmağa başladıqda, hər bir fəqərə üzərində bir-birinə bağlı olan bir sıra artikulyasiyalar inkişaf etdirdilər ki, bu da onlara minimum əzələ səyi ilə əyilmələri aradan qaldırmağa və onurğa sümüyünü düz tutmağa kömək etdi.


Erkən tetrapodda vertebranın forması və əlaqələri Acanthostega.

İnsan onurğa sütununun bir elementi.

Erkən tetrapodlarda çanaq və arxa ayaqlar arasındakı əlaqə eksaptasiyanın əsas nümunəsidir. Biz bu ərimiş əlaqəni sakrum adlandırırıq. Quruda yaşayan orqanizmlər üçün son dərəcə faydalıdır, çünki bu, onların arxa ayaqlarından quruda hərəkət etmək üçün səmərəli istifadə etməyə imkan verir. Balıqların və dördayaqlıların suda yaşayan əcdadlarının belə bir əlaqəsi olmadığından, bu xüsusiyyətin ilk dəfə yerin hərəkətini təmin etmək funksiyasını yerinə yetirərək inkişaf etdiyini təxmin etmək olar. Bununla belə, bu əlaqənin ən erkən forması (Acantosteqada göründüyü kimi) bu tetrapod prekursorları hələ də suda yaşayarkən inkişaf etmişdir. Mövcud dəlillərə əsasən, Acanthostega tamamilə suda yaşayır, buna görə də bu əlaqə, ehtimal ki, yer hərəkətindən başqa bir şeydə fəaliyyət göstərmək üçün inkişaf etmişdir. Yalnız sonra, tetrapodların əcdadları quruya köçdükcə, bu xüsusiyyət yerüstü dəstək üçün seçildi — və olduğu kimi, əlavə fəqərələr də eyni şəkildə birləşərək əlavə dəstək verdi.

Əzalar və onların skeletin qalan hissəsi ilə əlaqələri inkişaf etdikcə, ətraf sümükləri fərqli rollar aldı və bir çox sümüklər itirildi. Humerus və bud sümüyü artıq iki xarici sümüyə (ön ayaqda radius və dirsək sümüyü, arxa ayaqda tibia və fibula) bağlı idi. Bu, onurğalıların quruya çıxmasından təxminən 30 milyon il əvvəl inkişaf etmiş bir şeydir. Ancaq quruya gedən yolda bu sümüklər arasındakı əzələ əlaqələri dəyişməyə başladı və ətrafların yer hərəkəti üçün istifadə edilməsinə imkan verdi. Ayaq biləyi əvvəlcə iki cərgədə düzülmüş çoxlu kiçik sümüklərdən ibarət idi, lakin tədricən bu kiçik sümüklərin çoxu itdi. Quruda yeriməyə yaxınlaşan ilk heyvanların hər bir üzvündə səkkiz rəqəm var idi. Zaman keçdikcə bu rəqəmlərin bəziləri itirildi və heyvanlar yeddi, sonra altı, sonra beş rəqəmi ilə nəticələndi ki, bu da indi canlı tetrapodlarda görülən ümumi vəziyyətdir.

Bu heyvanlar quruda yaşamaq üçün təkamülləşdikcə, bədənlərinin qalan hissəsində başqa dəyişikliklər də inkişaf etmişdir. Çoxları nəhayət, yalnız yaş olduqda oksigen almaq üçün yaxşı işləyən qəlpələrini itirəcək və quyruq üzgəcləri kiçildi. Eynilə, onlar yanal xətt sistemini, kəllə və çənə boyunca vibrasiyaya həssas kanallar şəbəkəsini itirdilər, bu da sudan işləmir.

Bu evoqramda göstərilən heyvanların mühitləri də zamanla dəyişdi. Əslində, Trias dövründə, təxminən 225 milyon il əvvəl "Dinozavrlar dövrü"nün başlanğıcında Arizonaya qayıtsanız, bataqlıqlarda, çaylarda, çaylarda yaşayan şüa üzgəcləri, selakantlar və ağciyər balıqlarını taparsınız. və şirin su köpəkbalığı ilə birlikdə o günün müvəqqəti gölməçələri. Beləliklə, bu heyvanların bu gün tutduqları yaşayış yerləri mütləq onların həmişə yaşadıqları və ya başlanğıcda təkamül keçirdikləri yerlər deyil. Sudan quruya keçidin ekoloji cəhətdən dəqiq harada baş verdiyi hələ də aydın deyil. Paleontoloqlar şirin su, duzlu və dəniz yaşayış yerlərindən qorunub saxlanılan bu keçiddə iştirak edən fosilləri aşkar etdilər. Keçidin harada baş verməsindən asılı olmayaraq, nəhayət, ilk tetrapodların erkən əcdadları quruya çıxdılar —, baxmayaraq ki, hamısı qalmadı. Bəziləri, balinalar kimi, yenidən suya keçid etdi.


İçindəkilər

Yay üzgəclərinin tipik uzunluğu 50 sm (20 düym) [4] dişilər adətən 65–70 sm (26–28 düym), kişilər 50–65 sm (20–26 düym) qədər böyüyür. [5] Onların uzunluğu 109 sm (43 düym) və çəkisi 9,75 kq (21,5 lb) ola bilər. [6] İlin cavanları oktyabr ayına qədər adətən 13–23 sm (5,1–9,1 düym) böyüyür. [7] Dişilər kişilərdən daha böyük böyüməyə meyllidirlər. [8] [9]

Yay üzgəclərinin gövdəsi uzunsov və silindrikdir, yanları və arxası zeytundan qəhvəyi rəngə qədər, çox vaxt şaquli çubuqlar və tünd retikulyasiyalar və ya kamuflyajlı naxışlıdır. Dorsal üzgəcdə üfüqi barmaqlıqlar, quyruq üzgəcində isə nizamsız şaquli çubuqlar var. Alt tərəfi ağ və ya krem, qoşalaşmış üzgəclər və anal üzgəc isə parlaq yaşıl rəngdədir. Sürfə mərhələsində ümumi uzunluğu təqribən 7-10 mm (0,28-0,39 düym) olan balacalar qara rəngdədir və zahiri görkəminə görə iribaşa bənzəyir. [10] Ümumi uzunluğu təxminən 25 mm (0,98 düym) olan onlar miniatür plakodermlərə bənzəyirlər. [11] Onlar tez böyüyür və adətən yumurtadan çıxdıqdan sonra 4-6 həftə ərzində yuvanı tərk edirlər. [12] Gənc erkəklərin quyruğunun (kaudal peduncle) əsasında qara göz ləkəsi var, o, adətən narıncı-sarımtıl haşiyə ilə əhatə olunur, dişilərdə isə, əgər varsa, qaradır. Ehtimal olunur ki, göz qapağının məqsədi yırtıcıları çaşdırmaq, hücumları balığın başından quyruğuna yönəltməkdir ki, bu da kaman üzgəcinə yırtıcılıqdan xilas olmaq imkanı verir. [7] [13] [14] Kaman üzgəci 145-250 şüadan ibarət uzun, dalğalı arxa üzgəcinə görə belə adlandırılmışdır və arxanın ortasından quyruğun altına doğru uzanır.

Kəllənin kəlləsi iki qat kəllədən, dermatokranium və xondrokraniumdan ibarətdir. Xondrokranium təbəqəsi dəri sümüklərinin altında yerləşdiyi üçün görünmür. Yay üzgəcli kəllə dermatokraniumu təşkil edən 28 birləşmiş sümükdən ibarətdir. Ağızın damı üç sümükdən, ektopteriqoid, palantin və vomerdən ibarətdir. Dişlər iki sümüyün üzərindədir, ön çənə və üst çənə. Digər üç sümük isə alt çənəni dişli, bucaqlı və suranqulyar sümüklərdən təşkil edir. Kəllənin kəllə səthi burun, antorbital, lakrimal, parietal, intertemporal, post parietal, supratemporal, ekstra skapulyar, post temporal və operkulyar hissələrdən ibarətdir. Kəllənin bütün hissəsi başqa bir sümük dəsti vasitəsilə qurşaqla bağlanır. [15]

Bowfin tez-tez "canlı fosillər" və ya "ibtidai balıq" adlandırılır, çünki onlar öz əcdadlarına xas olan bəzi ibtidai simvolları [16], o cümlədən dəyişdirilmiş (xarici olaraq yuvarlaqlaşdırılmış) heteroserkal quyruq üzgəcini, yüksək damarlaşmış qaz kisəsi ağciyərini, spiral qapağın qalıqları və sümüklü gular boşqab. [16] [17] Sümük gular lövhəsi başın altında, alt çənənin xarici tərəfində, alt çənə sümüyünün iki tərəfi arasında yerləşir. Digər fərqləndirici xüsusiyyətlərə uzun, iti dişlər və iki çıxıntılı boruya bənzər burun dəlikləri daxildir. [13] Bütün ən ibtidai aktinopteriyalardan fərqli olaraq, bowfin pulcuqları qanoid pulcuq deyil, daha çox törəmə teleostlara oxşarlıq baxımından böyük, tək qatlı sikloid tərəzi olması ilə fərqlənir. [18] [19]

Görünüşdə oxşar balıqlar Redaktə edin

Şimal ilan başları (Channa mübahisə edir) görünüşdəki oxşarlıqlara, ən nəzərəçarpacaq dərəcədə uzanmış, silindrik formasına və arxaları boyunca uzanan uzun dorsal üzgəclərinə görə adətən kaman üzgəcləri ilə səhv edilir. Şimal ilan başları Çin, Rusiya və Koreya çaylarında və mənsəblərində yaşayan balıqyeyən balıqlardır. [20] Bununla belə, Şimali Amerikadan olan kaman üzgəclərindən fərqli olaraq, şimal ilan başı invaziv növ hesab edilir və ətraf mühitə zərərlidir. [21] [22] Kəmər üzgəcindəki bəzi təzadlı fərqlər arasında onların quyruq pedunkulunda qara göz ləkəsi, qara və zeytun rəngi, daha qısa anal üzgəc, daha yuvarlaq baş və alt çənəsindən daha uzun olan üst çənə daxildir. [23]

Şimali Amerika və Avrasiyanın çaylarında və göllərində yaşayan yırtıcı balıq olan burbot da adətən kaman üzgəci ilə səhv salınır. Burbotlar düz başı və çənə çənəsi, uzun anal üzgəci və döş üzgəclərinin altında yerləşən çanaq üzgəcləri ilə fərqlənə bilər. [24]

İlk balıqların çənələri yox idi və yeməklərini ağızlarından əmmək üçün mənfi təzyiqdən istifadə edirdilər. Yay üzgəcindəki çənə onların daha böyük və daha qidalı ovları tutmaq və yeyə bilmək üçün təkamül ehtiyacının nəticəsidir. Daha çox qida toplaya bilməsi nəticəsində Bowfin daha aktiv həyat tərzi keçirə bilir. Yay üzgəclərinin çənəsi bir neçə funksiyaya malikdir. Üst və üst çənə birləşir və posterior xondrokranium çənənin sərbəst dönməsinə imkan verən fəqərə ilə birləşir. Süspansiyona bir neçə sümük və burun, beyin gövdəsi və aşağı çənə ilə oynaqlar daxildir. Çənə açıldığında epaksial əzələlər yuxarı çənəyə bağlı olan xondrokraniumu qaldırır, adduktor əzələlər isə alt çənəni bağlayır. Bu çənəni açmaq və bağlamaq qabiliyyəti kaman üzgəcinin daha çox yırtıcıya çevrilməsinə imkan verir, çünki o, daha böyük yırtıcı tuta bilir və onu mexaniki tuta və həzm edə bilir. [25]

Kəmərdə onurğa sütunu sümükləşmişdir və əvvəlki balıqlarla müqayisədə mərkəz bədən üçün əsas dayaqdır, əvvəlki balıqlarda isə notokord əsas dəstək forması idi. Sinir tikələri və qabırğalar əlavə dəstək verir və qoşalaşmamış üzgəcləri sabitləşdirməyə kömək edir. Bowfin sinir onurğalarında və qabırğalarda da qabarıqlıq artır, bu, qoşalaşmamış üzgəcləri sabitləşdirməyə kömək edən təkamül aspektidir. Onurğa sütununun təkamülü, yay üzgəcinin yanal əyilmələrə tab gətirməsinə imkan verir ki, bu da sütunu qırmadan sıxışdırır. Bu, öz növbəsində, kaman üzgəcinin yalnız notokordu olan balıqlarla müqayisədə daha idarəli və güclü hərəkətlərə malik olmasına imkan verir. Yay üzgəcində homoserkal quyruğa bənzəyən yuvarlaq heteroserkal quyruğu var. Bu növ quyruq bədənə rasional forma verir ki, bu da yay üzgəcinin sürüklənməni azaltmaqla üzgüçülük qabiliyyətini yaxşılaşdırmağa imkan verir. Bu növ quyruqlar qaz kisəsi olan balıqlarda geniş yayılmışdır, çünki sidik kisəsi balıqları təbii üzmə qabiliyyəti ilə təmin edir. [25]

Bowfin bir aktinopterikdir, yəni döş qurşağı qismən endoxondral, lakin əsasən dermal sümükdür. Bu balıq qrupunda üzgəclər manevr etmək, əyləc etmək və cüzi mövqe tənzimləmək funksiyasını yerinə yetirir. Kaman üzgəclərinin döş qurşağı altı hissədən ibarətdir. Post temporal, suprakleithrum, postcleithrum, cleithrum, scapulacoracoid və körpücük sümüyü döş qurşağını təşkil edir. Döş qurşağı kəllə sümüyünə yapışdırılır. Döş qurşağı əsasən dəri və bəzi endoxondral sümüklərdən ibarətdir. Balıqların qoşalaşmış döş və çanaq üzgəcləri tetrapodların üzvləri ilə homolojidir. [25]

Bowfin, bichirs (Polypteridae), gars (Lepisosteidae) və ağciyər balığı (Dipnoi) kimi digər fizostomlar kimi bimodal tənəffüs qabiliyyətinə malikdir. Onlar qəlpələri ilə nəfəs alarkən sudan oksigeni çıxara bilirlər, həmçinin ön bağırsağından qaz kisəsinə bağlanan kiçik bir pnevmatik kanal vasitəsilə nəfəs almaq və ya havanı udmaq üçün suyun səthini qıra bilirlər. [26] [27] Aşağı səviyyəli fiziki fəaliyyətlə məşğul olanda, bowfin öz oksigeninin yarıdan çoxunu nəfəs aldığı havadan alır. [28] Bowfin qaz kisəsini ventilyasiya etmək üçün istifadə edilən iki fərqli hava nəfəs alma mexanizminə malikdir. I tip hava tənəffüsləri O-nu tənzimləmək üçün hava və ya su hipoksiyasının stimullaşdırdığı nəfəs-nəfəs alma hərəkətinə uyğundur.2 qaz mübadiləsi tip II hava tənəffüsləri yalnız inhalyasiya ilə həyata keçirilir ki, bu da üzmə qabiliyyətinə nəzarət üçün qaz kisəsinin həcmini tənzimlədiyi güman edilir. [27] Bimodal tənəffüs kamanların sağ qalmasına və hipoksik şəraitdə metabolik sürətini saxlamasına kömək edir. [29] [30] [31] Balıq daha aktiv olduqda havanın nəfəs alma sürəti qaranlıqda daha yüksək olur. [4]

Bowfin qanı isti, turşulu sulara uyğunlaşa bilir. [7] Balıqlar 10 °C-dən (50 °F) aşağı olan sularda qeyri-aktiv olur [7] bu temperaturda onlar demək olar ki, heç bir hava ilə nəfəs almırlar, lakin artan temperaturla onların hava ilə nəfəs alması artır. [4] Onların üstünlük verdiyi temperatur diapazonu 12–26 °C (54–79 °F), maksimum aktivlik temperaturu isə 18 °C (64 °F) arasındadır. [32] Hava tənəffüsü maksimum 18,4–29,6 °C (65,1–85,3 °F) aralığındadır.

Herpetoloq Wilfred T. Neill 1950-ci ildə bildirdi ki, o, yer səthindən 4 düym (10 sm) aşağıda, 8 düym (20 sm) diametrdə, çaydan 0,25 mil (0,4 km) uzaqlıqda olan kamerada aestivasiya edən bir kaman üzgəci aşkar etdi. Daha sonra qeyd olunub ki, daşqın səviyyəsi əvvəllər əraziyə çatıb və azalıb. Çay üzgəci kimi çay növlərinin sel axınları ilə arxa sulara keçməsi və suyun səviyyəsi azaldıqda tələyə düşməsi qeyri-adi deyil. [4] [33] [34] [35] Aestivasiya bir çox tədqiqatçılar tərəfindən lətifə ilə sənədləşdirilsə də, laboratoriya təcrübələri bunun əvəzinə fizioloji olaraq uc yüzgecinin üç-beş gündən çox havaya məruz qalmasına dözə bilməyəcəyini irəli sürdü. Bununla belə, heç bir sahədə manipulyasiya aparılmayıb. [36] [37] Kaman üzgəclərinin aestivasiya qabiliyyətini təsdiqləyən dəlillərin olmamasından asılı olmayaraq, qeyd edilmişdir ki, kaman üzgəcləri hava ilə nəfəs almaq qabiliyyətinə malik olduqları üçün uzun müddət havaya məruz qalma şəraitində sağ qala bilirlər. Onların gill filamentləri və lamelləri sərt quruluşa malikdir, bu da lamellərin çökməsinin qarşısını alır və hətta havaya məruz qaldıqda qaz mübadiləsinə kömək edir. [38]

Təkamülü üzərində rəqabətli fərziyyələr və mübahisələr davam edir Amia və qohumlar, o cümlədən onların bazal mövcud teleostlar arasındakı əlaqəsi və kladaların təşkili. [39] Bowfin, bir neçə ailənin nəsli kəsilmiş çoxlu növləri əhatə edən Halecomorphi qrupunun qalan sonuncu üzvüdür. [40] Halecomorphs ümumiyyətlə Teleostei ilə qardaş qrup kimi qəbul edildi, lakin şübhəsiz deyildi. Mövcud aktinopteriklərin morfologiyaya əsaslanan təhlillərində neopterigiya təbəqələrinin halekostom nümunəsi istehsal edilərkən, monofiletik Holostei göstərən fosil taksonları ilə fərqli bir nəticə əldə edildi. Monofiletik Holostei də ən azı iki nüvə gen analizi ilə, fosil və mövcud balıqların müstəqil tədqiqatında [41] [42] və ultrakonservləşdirilmiş genomik elementlərin təhlilində aşkar edilmişdir. [43]

Actinopterygii yarımsinifinin mövcud olan şüa qanadlı balıqlarına 42 dəstə, 431 ailə və 23.000-dən çox növ daxildir. [44] Hal-hazırda onlar iki alt sinifə, Chondrostei (holosteans) və Neopterygii (teleost balıqlar) olaraq təsnif edilirlər. [45] Nərə balıqları, avarlı balıqlar, biçirlər və qamış balıqları xondrosteanların otuz səkkiz növünü təşkil edir və relikt növlər hesab olunur. 23.000-dən çox neopterygians növünə qarlar və kaman üzgəclərindən ibarət səkkiz relikt növü daxildir. [44]

İnfraclass Neopterygii Edit

Neopteriqlər şüa qanadlı balıqların təkamülünün ikinci əsas hadisəsidir və bu gün müasir sümüklü balıqların əksəriyyətini əhatə edir. [44] Onlar əvvəlki əcdadlarından çənələrində, kəllə sümüyünün formasında və quyruğunda böyük dəyişikliklərlə fərqlənirlər. Onlar üç bölməyə bölünür:

  • Bölmə 1. Sifariş Lepisosteiformes – ilk dəfə Təbaşir dövründə meydana gəlmiş qarların mövcud növlərini əhatə edən relikt qarlar.
  • Bölmə 2. Sifariş Amiiformes – relikt kaman üzgəcləri (halecomorphids), Amiiformes dəstəsində Trias dövrünə aid olan yeganə növdür.
  • Bölmə 3. Division Teleostei – bu gün tanış olduğumuz sümüklü balıqların əksəriyyəti də daxil olmaqla müasir balıqların yarandığı Teleosteylərin kök qrupu. [46]

Növlərin redaktəsi

  • Amiya depressiyaMarş 1871
  • Amia dictyocephala1875-ci il
  • Amia elegansLeidy 1873
  • Amia sürgünLambe 1908
  • Amia fragosa(İordaniya 1927)
  • Amia godaiYabumoto və Grande 2013
  • Amia gracilisLeidy 1873
  • Amia lewesiensisMantell 1822
  • Amia makrospondil1891-ci il
  • Amia mediaLeidy 1873
  • Amia MoriniPriem 1911
  • Amia newberrianaMarş 1871
  • Amia SelwynianaAmi 1891
  • Amia uintaensisLeidy 1873
  • Amia Whiteavesiana1891-ci il
  • Amia pattersoni
  • Amia scutata1875-ci il
  • Amia calvaLinnaeus 1766 (Bowfin)

Genom təkamülü Edit

Bowfin genomu bichir və digər onurğalıların əksəriyyətinə bənzər pozulmamış ParaHox gen klasterini ehtiva edir. Bununla belə, bu, parçalanmış ParaHox çoxluğuna sahib olan teleost balıqlarından fərqli olaraq, ehtimal ki, onların nəsillərində genomun təkrarlanması hadisəsi ilə əlaqədardır. Qüsursuz ParaHox gen klasterinin olması onu deməyə əsas verir ki, bütün teleostların sonuncu ortaq əcdadı meydana çıxmazdan əvvəl kaman yüzgeci əcdadları digər balıqlardan ayrılıb. Beləliklə, Bowfin onurğalıların genom quruluşunu öyrənmək üçün zebra balığı kimi ümumi teleost model orqanizmlərdən daha yaxşı bir modeldir. [48]

Bowfin, balıqları ovlamaq üçün gecələr dayaz ərazilərə gedən yırtıcıları və xərçəngkimilər, mollyuskalar və su həşəratları kimi su onurğasızlarını təqib edir, pusqu qurur. [49] Gənc kaman quşları əsasən kiçik xərçəngkimilərlə qidalanır, böyüklər isə əsasən balıqyeyir, lakin fürsətçi olduqları da bilinir. [50] Bowfin olduqca çevikdir, suda sürətlə hərəkət edə bilir və qarınqulu iştaha malikdirlər. [5] [13] Onların dalğalı arxa üzgəci ovlarını təqib edərkən onları səssizcə suda irəliləyir. Hücum təxminən 0,075 saniyə davam edən bir hərəkətlə sadə və sürətlidir. [32] Yay üzgəclərinin qidasız yaşaya bilmə qabiliyyəti ilə bağlı bəzi tədqiqatlar da olmuşdur. 1916-cı ildə bir qadın kaman iyirmi ay ac qaldı. [51] Müşahidə zamanı yazıçının bildiyi qədər bu, hər hansı onurğalı heyvanın qidasız qaldığı ən uzun müddət idi. Bəzi müstəqil tədqiqatlar, bowfinlərin üzvi materialdan qida mənbəyi kimi istifadə etmə qabiliyyətinə diqqət yetirir və gill rakerinin quruluşunu öyrənir. Onlar bu nəticəyə gəldilər ki, suda olan üzvi materialdan heç bir faydası yoxdur, çünki gill tırmıkları küt proseslərlə qısa və aralarındakı boşluq qısa idi. Hətta bakteriyalar da gilldən asanlıqla girib çıxa bilirdilər. Onun strukturu tək onu göstərirdi ki Amia mikroorqanizmlərdən qida mənbəyi kimi istifadə etməyin. [ sitat lazımdır ]

Fosil yataqları amiiformaların vaxtilə Şimali Amerika, Cənubi Amerika, Avrasiya və Afrikada geniş yayılmış şirin su və dəniz növlərini əhatə etdiyini göstərir. [52] Bu gün, kaman (Amia calva) Amiiformes sırasında qalan yeganə növlərdir, onlar şirin su balıq yeməsidirlər və onların yayılma sahəsi Şimali Amerikanın şirin su mühitləri, o cümlədən ABŞ-ın şərqinin çox hissəsi və Sent Lourens çayı və Champlain gölündən gələn Kanadanın ona bitişik cənubu ilə məhdudlaşır. cənub Ontario və Minnesota daxil cənub Ontario Böyük Göllər ətrafında Kvebek qərb. [53] [54] Tarixən Şimali Amerikada onların paylanmasına Kvebekdən şimal Minnesotaya qədər Missisipi çayının drenaj hövzələri, Müqəddəs Lourens-Böyük Göllər, o cümlədən Corciya körfəzi, Nipisinq gölü və Ontario ştatının Simcoe, Körfəzdən cənubda yerləşirdi. Meksika Atlantikası və Körfəz Sahil Düzənliyi Pensilvaniyanın cənub-şərqindəki Susquehanna çayının drenajından Texasdakı Kolorado çayına qədər. [4] [53] [55]

Corab Redaktəsi

1800-cü illərin sonundan 1980-ci illərə qədər aparılan tədqiqatlar, ABŞ-da qeyri-yerli balıqların qəsdən gölməçələrə, göllərə və çaylara yığılması tendensiyası olduğunu göstərir. O dövrdə ətraf mühitə təsirlər və ya "balıqların xilas edilməsi və köçürülməsi" səyləri nəticəsində yeni növlərin yaranması və yayılmasının uzunmüddətli təsiri və ya su ekosistemlərinin ekoloji tarazlığı üçün ov olmayan balıqların əhəmiyyəti haqqında çox az şey məlum idi. [56] Qeyri-yerli növ sayıldıqları ərazilərə kaman üzgəclərinin yeridilməsi Konnektikut, İllinoys, Ayova, Kanzas, Kentukki Merilend, Massaçusets, Missuri, Nyu-Cersi, Nyu York, Şimali Karolina, Pensilvaniya ştatlarında müxtəlif göllər, çaylar və drenajları əhatə edirdi. Virciniya, Qərbi Virciniya və Viskonsin. [53] Təqdimatların bir çoxu müxtəlif resurs idarələri tərəfindən qəsdən corablar idi, lakin daşqınlar və ya digər təsadüfi miqrasiya nəticəsində yaranan paylanmanı müsbət müəyyən etmək üçün heç bir yol yoxdur. Bowfin adətən balıqyeyəndir, lakin təqdim edilən növlər kimi yerli balıqlara və onların ovlarına təhlükə yaradan qarınqulu yırtıcılar ola bilir. [53] [57]

Tercih edilən yaşayış yeri Redaktə edin

Bowfin bitki örtüyünə, aran çaylarına və göllərinə, bataqlıqlara, susuz ərazilərə üstünlük verir və bəzən şor sularda olur. Onlar yaxşı kamuflyaj olunur və bol bitki örtüyü ilə yavaş suda aşkar etmək asan deyil. Onlar tez-tez köklər və batmış loglar altında sığınacaq axtarırlar. [50] [58] [59] Oksigendən zəif mühitlər hava ilə nəfəs alma qabiliyyətinə görə dözülə bilər. [50]

Bowfin kürü yazda və ya yazın əvvəlində, adətən aprel və iyun ayları arasında, daha çox gecələr [32] [50] bol bitki örtüyü ilə örtülmüş, şəffaf dayaz suda, qum çubuqlarının üzərindəki alaq otları yataqlarında, həmçinin kötüklərin, kündələrin və kolların altında yumurta verir. [60] Yuva və yumurtlama üçün optimal temperaturlar 16–19 °C (61–66 °F) arasında dəyişir. [9] Erkəklər lifli kök döşəklərində dairəvi yuvalar qurur, yarpaqları və gövdələri təmizləyir. Ətrafdakı bitki örtüyünün sıxlığından asılı olaraq bir tərəfdən tunelə bənzər giriş ola bilər. [60] Yuvaların diametri adətən 39–91 sm (15–36 düym), [9] suyun 61–92 sm (24–36 düym) dərinliyində dəyişir. [32]

During spawning season, the fins and underside of male bowfin often change in color to a bright lime green. [61] The courtship/spawning sequence lasts one to three hours, and can repeat up to five times. [32] Courtship begins when a female approaches the nest. The ritual consists of intermittent nose bites, nudges, and chasing behavior by the male until the female becomes receptive, [9] at which time the pair lie side by side in the nest. She deposits her eggs while he shakes his fins in a vibratory movement, and releases his milt for fertilization to occur. [9] A male often has eggs from more than one female in his nest, and a single female often spawns in several nests. [12] [62]

Females vacate the nest after spawning, [32] leaving the male behind to protect the eggs during the eight to ten days of incubation. [13] [60] [63] A nest may contain 2,000 to 5,000 eggs, possibly more. [58] Fecundity is usually related to size of the fish, so it isn't unusual for the roe of a large gravid female to contain over 55,000 eggs. [32] [50] Bowfin eggs are adhesive, and will attach to aquatic vegetation, roots, gravel, and sand. [32] After hatching, larval bowfin do not swim actively in search of food. During the seven to nine days required for yolk-sac absorption, they attach to vegetation by means of an adhesive organ on their snout, and remain protected by the parent male bowfin. [58] Bowfin aggressively protect their spawn from the first day of incubation to a month or so after the eggs have hatched. [58] When the fry are able to swim and forage on their own, they will form a school and leave the nest accompanied by the parent male bowfin who slowly circles them to prevent separation. [60]

Bowfin reach sexually maturity at two to three years of age. [50] They can live ten to twelve years in the wild, [50] and 30 years in captivity. [13] [60] Females are longer-lived than males. [8]

A common parasite of bowfin is the anchor worm (Lernaea). These small crustaceans infest the skin and bases of fins, with consequences ranging from slowed growth to death. [9] The mollusk Megalonaias gigantea lays eggs in the bowfin gills, that are then externally fertilized by sperm passing in the water flow. The small glochidia larvae then hatch and develop in the gill tubes. [9]

Bowfin with liver cancer and with fatal leukemia have been reported. [7]

As a sport fish, bowfin are not considered desirable to many anglers. They were once considered a nuisance fish by anglers and early biologists who believed the bowfin's predatory nature was harmful to sport fish populations. As a result, efforts were taken to reduce their numbers. [64] Research has since proven otherwise, and that knowledge together with a better understanding of maintaining overall balance of ecosystems, regulations were introduced to help protect and maintain viable populations of bowfin. [64] Bowfin are strong fighters, a prized trait in game fish. However, they do have a jaw full of sharp teeth which requires careful handling. The current tackle record is 21.5 lb (9.8 kg) [5] [55] [65]

Bowfin were once considered to have little commercial value because of its poor-tasting meat which has been referred to as "soft, bland-tasting and of poor texture". [5] [13] However, it is considered quite palatable if cleaned properly and smoked, or prepared fried, blackened, used in courtbouillion, or in fishballs or fishcakes. [5] [55] [66] Over the years, global efforts have imposed strict regulations on the international trade of caviar, particularly on the harvest of sturgeons from the Caspian Sea where the highly prized caviar from the beluga sturgeon originates. The bans imposed on Caspian sturgeons have created lucrative markets for affordable substitutes in the United States including paddlefish, bowfin, and various species of sturgeon. [67] In Louisiana, bowfin are harvested in the wild, and cultured commercially in hatcheries for their meat and roe. The roe is processed into caviar, and sold as "Cajun caviar", or marketed under the trade name "Choupiquet Royale". [8] [32] [68]

In some areas of the United States where aquatic environments have tested positive for elevated levels of toxins, such as mercury, arsenic, chromium, and copper, there are posted signs with warnings about the consumption of fish caught in those areas. [69] Concentration of mercury biomagnifies as it passes up the food chain from organisms on lower trophic levels to apex predators. It bioaccumulates in the tissues of larger, long-lived predatory fish. When compared to smaller, short-lived fish, bowfin tend to concentrate mercury at higher levels thereby making them less safe for human consumption. [8] [70]


Surprising new research: We're more like primitive fishes than once believed

People traditionally think that lungs and limbs are key innovations that came with the vertebrate transition from water to land. But in fact, the genetic basis of air-breathing and limb movement was already established in our fish ancestor 50 million years earlier. This, according to a recent genome mapping of primitive fish conducted by the University of Copenhagen, among others. The new study changes our understanding of a key milestone in our own evolutionary history.

There is nothing new about humans and all other vertebrates having evolved from fish. The conventional understanding has been that certain fish shimmied landwards roughly 370 million years ago as primitive, lizard-like animals known as tetrapods. According to this understanding, our fish ancestors came out from water to land by converting their fins to limbs and breathing under water to air-breathing.

However, limbs and lungs are not innovations that appeared as recent as once believed. Our common fish ancestor that lived 50 million years before the tetrapod first came ashore already carried the genetic codes for limb-like forms and air breathing needed for landing. These genetic codes are still present in humans and a group of primitive fishes.

This has been demonstrated by recent genomic research conducted by University of Copenhagen and their partners. The new research reports that the evolution of these ancestral genetic codes might have contributed to the vertebrate water-to-land transition, which changes the traditional view of the sequence and timeline of this big evolutionary jump. The study has been published in the scientific journal Hüceyrə.

"The water-to-land transition is a major milestone in our evolutionary history. The key to understanding how this transition happened is to reveal when and how the lungs and limbs evolved. We are now able to demonstrate that the genetic basis underlying these biological functions occurred much earlier before the first animals came ashore," stated by professor and lead author Guojie Zhang, from Villum Centre for Biodiversity Genomics, at the University of Copenhagen's Department of Biology.

A group of ancient living fishes might hold the key to explain how the tetrapod ultimately could grow limbs and breathe on air. The group of fishes includes the bichir that lives in shallow freshwater habitats in Africa. These fishes differ from most other extant bony fishes by carrying traits that our early fish ancestors might have had over 420 million years ago. And the same traits are also present in for example humans. Through a genomic sequencing the researchers found that the genes needed for the development of lungs and limbs have already appeared in these primitive species.

Our synovial joint evolved from fish ancestor

Using pectoral fins with a locomotor function like limbs, the bichir can move about on land in a similar way to the tetrapod. Researchers have for some years believed that pectoral fins in bichir represent the fins that our early fish ancestors had.

The new genome mapping shows that the joint which connects the socalled metapterygium bone with the radial bones in the pectoral fin in the bichir is homologous to synovial joints in humans - the joints that connect upper arm and forearm bones. The DNA sequence that controls the formation of our synovial joints already existed in the common ancestors of bonefish and is still present in these primitive fishes and in terrestrial vertebrates. At some point, this DNA sequence and the synovial joint was lost in all of the common bony fishes - the socalled teleosts.

"This genetic code and the joint allows our bones move freely, which explains why the bichir can move around on land," says Guojie Zhang.

First lungs, then swim bladder

Moreover, the bichir and a few other primitive fishes have a pair of lungs that anatomically resembles ours. The new study reveals that the lungs in both bichir and alligator gar also function in a similar manner and express same set of genes as human lungs.

At the same time, the study demonstrates that the tissue of the lung and swim bladder of most extant fishes are very similar in gene expression, confirming they are homologous organs as predicted by Darwin. But while Darwin suggested that swim bladders converted to lungs, the study suggests it is more likely that swim bladders evolved from lungs. The research suggests that our early bony fish ancestors had primitive functional lungs. Through evolution, one branch of fish preserved the lung functions that are more adapted to air breathing and ultimately led to the evolution of tetrapods. The other branch of fishes modified the lung structure and evolved with swim bladders, leading the evolution of teleosts. The swim bladders allow these fishes to maintain buoyancy and perceive pressure, thus better survive under water.

"The study enlightens us with regards to where our body organs came from and how their functions are decoded in the genome. Thus, some of the functions related to lung and limbs did not evolve at the time when the water-to-land transition occurred, but are encoded by some ancient gene regulatory mechanisms that were already present in our fish ancestor far before landing. It is interesting that these genetic codes are still present in these 'living-fossil'' fishes, which offer us the opportunity to trace back the root of these genes," concludes Guojie Zhang.

FACT BOX 1: Not just limbs and lungs, but also the heart

Primitive fish and humans also share a common and critical function in the cardio-respiratory system: The conus arteriosus, a structure in the right ventricle of our heart which might allow the heart to efficiently deliver the oxygen to the whole body, and which is also found in the bichir. However, the vast majority of bony fish have lost this structure. The researchers discovered a genetic element that appears to control the development of the conus arteriosus. Transgenic experiments with mice showed that when researchers removed this genetic element, the mutated mice died due to thinner, smaller right ventricles, which lead to congenital heart defects and compromised heart function.

    The vast majority of extant fish species belong to the ray-finned fishes, a subclass of bony fish. These are typically fish with gills, fins and a swim bladder.

İmtina: AAAS və EurekAlert! EurekAlert-ə göndərilən xəbərlərin düzgünlüyünə görə məsuliyyət daşımır! töhfə verən qurumlar tərəfindən və ya EurekAlert sistemi vasitəsilə hər hansı məlumatın istifadəsi üçün.


Biology 9.2 Review Questions

The Ordovician Period: During the next period, the Ordovician Period (505-440 million years ago), the oceans became filled with invertebrates of many types. Also during this period, the first fish evolved and plants colonized the land for the first time. But animals still remained in the water.

The Silurian Period: During the Silurian Period (440-410 million years ago), corals appeared in the oceans, and fish continued to evolve. On land, vascular plants appeared. With special tissues to circulate water and other materials, these plants could grow larger than the earlier nonvascular plants.

The Devonian Period: During the Devonian Period (410-360 million years ago), the first seed plants evolved. Seeds have a protective coat and stored food to help them survive. Seed plants eventually became the most common type of land plants. In the oceans, fish with lobe fins evolved. They could breathe air when they raised their heads above water. Breathing would be necessary for animals to eventually colonize
the land.


Life During the Paleozoic

The Paleozoic Era is literally the era of &ldquoold life.&rdquo It lasted from 544 to 245 million years ago and is divided into six periods. Major events in each period of the Paleozoic Era are described in Şəkil aşağıda. The era began with a spectacular burst of new life. Bu adlanır Cambrian explosion. The era ended with the biggest mass extinction the world had ever seen. This is known as the Permian extinction. At the following link, you can watch a video about these and other events of the Paleozoic Era: http://www.youtube.com/watch?v=Bf2rrRmconU.

The Paleozoic Era includes the six periods described here.

The Paleozoic Era

The Cambrian Period: Following the Precambrian mass extinction, there was an explosion of new kinds of organisms in the Cambrian Period (544&ndash505 million years ago). Many types of primitive animals called sponges evolved. Small ocean invertebrates called trilobites became abundant.

Two representatives of more than fifty modern animal phyla from the Cambrian explosion are reef-building sponges (left) and early arthropods known as trilobites (right). Both were abundant during the Cambrian and later became extinct however, the phyla they represent persist to this day.

The Ordovician Period: During the next period, the Ordovician Period (505&ndash440 million years ago), the oceans became filled with invertebrates of many types. Also during this period, the first fish evolved and plants colonized the land for the first time. But animals still remained in the water.

The Silurian Period: During the Silurian Period (440&ndash410 million years ago), corals appeared in the oceans, and fish continued to evolve. On land, vascular plants appeared. With special tissues to circulate water and other materials, these plants could grow larger than the earlier nonvascular plants.

Cooksonia, a branching vascular plant with sporangia at the tips of each branch. Cooksonia fossils measure just centimeters in height and date from the Silurian period.

The Devonian Period: During the Devonian Period (410&ndash360 million years ago), the first seed plants evolved. Seeds have a protective coat and stored food to help these plants survive. Seed plants eventually became the most common type of land plants. In the oceans, fish with lobe fins evolved. They could breathe air when they raised their heads above water. Breathing would be necessary for animals to eventually colonize the land.

On land, club mosses, horsetails, and ferns joined primitive seed plants and early trees to form the first forests.

The Carboniferous Period: Next, during the Carboniferous Period (360&ndash290 million years ago), widespread forests of huge plants left massive deposits of carbon that eventually turned to coal. The first amphibians evolved to move out of the water and colonize land, but they had to return to the water to reproduce. Soon after amphibians arose, the first reptiles evolved. They were the first animals that could reproduce on dry land.

The Permian Period: During the Permian Period (290&ndash245 million years ago), all the major land masses collided to form a supercontinent called Pangaea. Temperatures were extreme, and the climate was dry. Plants and animals evolved adaptations to dryness, such as waxy leaves or leathery skin to prevent water loss. The Permian Period ended with a mass extinction.

The supercontinent Pangaea encompassed all of today&rsquos continents in a single land mass. This configuration limited shallow coastal areas which harbor marine species, and may have contributed to the dramatic event which ended the Permian - the most massive extinction ever recorded.

In the mass extinction that ended the Permian, the majority of species went extinct. Many hypotheses have been offered to explain why this mass extinction occurred. These include huge meteorites striking Earth and enormous volcanoes spewing ashes and gases into the atmosphere. Both could have darkened the skies with dust for many months. This, in turn, would have shut down photosynthesis and cooled the planet.

Despite the great loss of life, there was light at the end of the tunnel. The Permian extinction paved the way for another burst of new life at the start of the following Mesozoic Era. This included the evolution of the dinosaurs.


How did ancient fish make the evolutionary jump from gills to lungs?

Bu əla sualdır. Swim bladders and lungs are similar organs, although they are used for different things and found in different groups of fish. They both develop from a location in the upper throat called the pharynx, they both are used to manipulate gases, and they both have a good blood supply. However, the lung is used for breathing, and, besides being found in land vertebrates, is also found in a few groups of fish like lungfish, which likely were the ancestors of land vertebrates.

The swim bladder, on the other hand, is used to control buoyancy, and it is found in all other bony fishes. It is basically an inflatable bag. Fish use the swim bladder to control their buoyancy by filling it with oxygen from their gills using a gland called a gas gland. This increases the volume of the bladder and pushes the fish toward the surface of the water.

Strangely, some fish also use their swim bladders to breathe. These fish live in muddy waters that are low in oxygen, and they have a tube that runs from the swim bladder to the gut, so that when they gulp air from the surface they can push the gas into the swim bladder.

Darwin believed that lungs evolved from gas bladders, but the fact that fish with lungs are the oldest type of bony fish, plus molecular and developmental evidence, points to the reverse – that lungs evolved before swim bladders. Gills were present in the earliest fish, but lungs also evolved pretty early on, potentially from the tissue sac that surrounds the gills. Swim bladders evolved soon after lungs, and are thought to have evolved from lung tissue.


Surprise! We’re More Like Primitive Fishes Than Once Believed

People traditionally think that lungs and limbs are key innovations that came with the vertebrate transition from water to land. But in fact, the genetic basis of air-breathing and limb movement was already established in our fish ancestor 50 million years earlier. This, according to a recent genome mapping of primitive fish conducted by the University of Copenhagen, among others. The new study changes our understanding of a key milestone in our own evolutionary history.

There is nothing new about humans and all other vertebrates having evolved from fish. The conventional understanding has been that certain fish shimmied landwards roughly 370 million years ago as primitive, lizard-like animals known as tetrapods. According to this understanding, our fish ancestors came out from water to land by converting their fins to limbs and breathing under water to air-breathing.

However, limbs and lungs are not innovations that appeared as recent as once believed. Our common fish ancestor that lived 50 million years before the tetrapod first came ashore already carried the genetic codes for limb-like forms and air breathing needed for landing. These genetic codes are still present in humans and a group of primitive fishes.

This has been demonstrated by recent genomic research conducted by University of Copenhagen and their partners. The new research reports that the evolution of these ancestral genetic codes might have contributed to the vertebrate water-to-land transition, which changes the traditional view of the sequence and timeline of this big evolutionary jump. The study has been published in the scientific journal Hüceyrə.

“The water-to-land transition is a major milestone in our evolutionary history. The key to understanding how this transition happened is to reveal when and how the lungs and limbs evolved. We are now able to demonstrate that the genetic basis underlying these biological functions occurred much earlier before the first animals came ashore,” stated by professor and lead author Guojie Zhang, from Villum Centre for Biodiversity Genomics, at the University of Copenhagen’s Department of Biology.

A group of ancient living fishes might hold the key to explain how the tetrapod ultimately could grow limbs and breathe on air. The group of fishes includes the bichir that lives in shallow freshwater habitats in Africa. These fishes differ from most other extant bony fishes by carrying traits that our early fish ancestors might have had over 420 million years ago. And the same traits are also present in for example humans. Through a genomic sequencing the researchers found that the genes needed for the development of lungs and limbs have already appeared in these primitive species.

Our synovial joint evolved from fish ancestor

Using pectoral fins with a locomotor function like limbs, the bichir can move about on land in a similar way to the tetrapod. Researchers have for some years believed that pectoral fins in bichir represent the fins that our early fish ancestors had.

The new genome mapping shows that the joint which connects the socalled metapterygium bone with the radial bones in the pectoral fin in the bichir is homologous to synovial joints in humans — the joints that connect upper arm and forearm bones. The DNA sequence that controls the formation of our synovial joints already existed in the common ancestors of bonefish and is still present in these primitive fishes and in terrestrial vertebrates. At some point, this DNA sequence and the synovial joint was lost in all of the common bony fishes — the socalled teleosts.

“This genetic code and the joint allows our bones move freely, which explains why the bichir can move around on land,” says Guojie Zhang.

First lungs, then swim bladder

Moreover, the bichir and a few other primitive fishes have a pair of lungs that anatomically resembles ours. The new study reveals that the lungs in both bichir and alligator gar also function in a similar manner and express same set of genes as human lungs.

At the same time, the study demonstrates that the tissue of the lung and swim bladder of most extant fishes are very similar in gene expression, confirming they are homologous organs as predicted by Darwin. But while Darwin suggested that swim bladders converted to lungs, the study suggests it is more likely that swim bladders evolved from lungs. The research suggests that our early bony fish ancestors had primitive functional lungs. Through evolution, one branch of fish preserved the lung functions that are more adapted to air breathing and ultimately led to the evolution of tetrapods. The other branch of fishes modified the lung structure and evolved with swim bladders, leading the evolution of teleosts. The swim bladders allow these fishes to maintain buoyancy and perceive pressure, thus better survive under water.

“The study enlightens us with regards to where our body organs came from and how their functions are decoded in the genome. Thus, some of the functions related to lung and limbs did not evolve at the time when the water-to-land transition occurred, but are encoded by some ancient gene regulatory mechanisms that were already present in our fish ancestor far before landing. It is interesting that these genetic codes are still present in these ‘living-fossil” fishes, which offer us the opportunity to trace back the root of these genes,” concludes Guojie Zhang.

FACT BOX 1: Not just limbs and lungs, but also the heart

Primitive fish and humans also share a common and critical function in the cardio-respiratory system: The conus arteriosus, a structure in the right ventricle of our heart which might allow the heart to efficiently deliver the oxygen to the whole body, and which is also found in the bichir. However, the vast majority of bony fish have lost this structure. The researchers discovered a genetic element that appears to control the development of the conus arteriosus. Transgenic experiments with mice showed that when researchers removed this genetic element, the mutated mice died due to thinner, smaller right ventricles, which lead to congenital heart defects and compromised heart function.


These Fins are Made for Walking

“After a big rainstorm, it’s not terribly unusual to actually see this catfish wiggle across the road," says George Burgess, an ichthyologist at the Florida Museum of Natural History.

The fish flexes its body back and forth to move, and its spiny pectoral fin provides additional leverage.

Eels climb over dams and other obstacles while traveling upstream, breathing oxygen through their skin.

Killifish “flip-flop their way from place to place” on land, and though these movements look random, “they know what they’re doing,” Burgess says. (See "Walking Began Underwater, Strolling-Fish Discovery Suggests.")

A type of killifish called a mummichog navigates visually, jumping up and orienting its body toward the water, according to a recent study.

But West African lungfish blow these other fish out of the water: They have gills a primitive lung. During dry periods, the animals wrap themselves in a mucus cocoon, burrow into the mud, and lie dormant—sometimes for years.

When rains return and the fish pops back out of the earth, it looks a lot like a "mud pistachio," Burgess says.


Fish had the genes to adapt to life on land—while they were still swimming the seas

Almost 700 years ago, Jacob van Maerlant, a Dutch poet, envisioned a fish all set for life on land: It had sprouted arms to hoist itself ashore. Now, three genetic studies make his fantasy look remarkably prescient. Together, the studies suggest that in terms of genes, the aquatic precursors of four-limbed land animals, or tetrapods, were as well-prepared as the Dutch fantasy fish. They were pre-equipped with genes that could be turned to making limbs, efficient air-breathing lungs, and nervous systems tuned to the challenges of life on land.

“All these studies tell us that the origin of tetrapods was something waiting to happen,” says Borja Esteve-Altava, an evolutionary biologist at Pompeu Fabra University in Barcelona, Spain. Genetically, “Everything necessary was already there” before vertebrates came ashore, nearly 400 million years ago.

Fossils reveal the outlines of the story. Fish with fleshy fins supported at their base by a single bone, known as lobe-finned fish, moved into shallow water about 375 million years ago. About 5 million years later, some of those lobe fins crawled onto terra firma. The first fish to set fin on land must have already had at least some of the physical traits and genetic modifications needed to do so, but researchers hadn’t worked out how and when they became equipped for the change. “The big question of how such a large morphological shift actually occurred remains very much in play,” says Peter Currie, an evolutionary developmental biologist at Monash University.

In the trio of studies published last week in Hüceyrə, genes in living fish took the place of fossils as a way to peer back in time. One set of clues came from studies of mutagenized zebrafish, a favorite model for studying development. M. Brent Hawkins, then a Harvard University graduate student and now a postdoc, was shocked to discover zebrafish mutants with two bones resembling the forelimb bones of land animals in their front fins, complete with muscles, joints, and blood vessels. The finding is “quite spectacular,” says Marie-Andrée Akimenko, a developmental biologist at the University of Ottawa.

Two mutated genes, vav2waslb, were responsible for the transformation. Both genes code for proteins that are part of a pathway controlling the activity of Hox11 proteins, regulatory molecules that guide the formation of the two forearm bones in mammals, among other functions. In fish, other proteins normally suppress Hox11 and prevent the formation of those bones. But the mutations, which Hawkins re-created using the gene editor CRISPR, reactivate the pathway. The “landmark” finding is “changing the paradigm on limb development and evolution,” says Renata Freitas, a developmental biologist at the University of Porto in Portugal.

Other genetic clues come from living representatives of ancient fish lineages. Only two groups of the lobe-finned fish are alive today: lungfish and coelacanths. About 400 million years ago, they diverged from the line of lobe-finned fish that gave rise to tetrapods 30 million years later. Today’s oceans are mostly populated with species from another group that originated about 420 million years ago: the ray-finned fish, so named because their fins are supported by slender spines.

Evolutionary geneticists Guojie Zhang at the University of Copenhagen and Wen Wang of Northwestern Polytechnical University in Xi’an, China, and their colleagues sequenced the genomes of the African lungfish, which branched off early from other lobe-finned fish. The researchers also sequenced the bichir, an elongated, air-breathing, ray-finned fish that lives in the shallows of tropical African rivers, as well as the American paddlefish, the bowfin, and the alligator gar. All are ray-finned fishes that evolved much earlier than teleosts, the group that dominates the world’s waters today (see diagram, below). Knowing when each of those lineages branched away from others, the researchers could infer when and where certain genes first appeared on the fish family tree.


Videoya baxın: Şəffaf balıqlar (Iyul 2022).


Şərhlər:

  1. Meztishura

    Nə sözlər... Əla, parlaq fikirdir

  2. Kazraran

    Nə ortaya çıxır?

  3. Ranfield

    Bu mövzu sadəcə bənzəmir :), çox istəyirəm)))

  4. Walfred

    It is removed (has mixed topic)

  5. Cyris

    Well, well, it is not necessary so to speak.



Mesaj yazmaq