Бесчелюстные | |
---|---|
Минога , бесчелюстная рыба, принадлежащая к отряду круглоротых. | |
![]() | |
Реконструкция жизни вымершего рода бесчелюстных, Pteraspis ( Pteraspidomorphi ) | |
Научная классификация![]() | |
Домен: | Эукариоты |
Королевство: | Анималия |
Тип: | Хордовые |
Подтип: | Позвоночные |
Инфрафилум: | Агнатха Коуп , 1889 |
Группы включены | |
| |
Кладистически включенные, но традиционно исключенные таксоны | |
|
Agnatha ( / ˈæɡnəθə , æɡˈn eɪθə / ; [3] от древнегреческого ἀ- ( a- ) «без» и γνάθος ( gnáthos ) « челюсти » ) — парафилетический инфрафиллум [4] нечелюстных позвоночных или бесчелюстных рыб в типе Хордовые , подтипе Позвоночные , состоящий как из ныне живущих ( круглоротых ) , так и вымерших ( конодонтов , анаспид и остракодермов и других). Среди современных животных круглоротые являются сестринскими для всех позвоночных с челюстями , известных как челюстноротые . [5 ]
Молекулярные данные , как из рРНК [6] , так и из мтДНК [7] , а также эмбриологические данные [8] убедительно подтверждают гипотезу о том, что обе группы современных бесчелюстных, миксины и миноги , более тесно связаны друг с другом, чем с челюстными рыбами , образуя кладу циклостоми . [9] [6] [7] [10]
Древнейшие ископаемые бесчелюстные появились в кембрии . Современные бесчелюстные рыбы насчитывают около 120 видов . Миксины считаются членами подтипа позвоночных , поскольку они вторично утратили позвонки; до того, как это событие было выведено из молекулярных [6] [7] [11] и данных об онтогенезе [12] , гипотеза Craniata была принята (и иногда до сих пор используется как строго морфологическое описание) для обозначения миксин и позвоночных.
Бесчелюстные являются пойманными , то есть они не регулируют собственную температуру тела. Метаболизм бесчелюстных медленнее в холодной воде, и поэтому им не нужно много есть. У них нет четко выраженного желудка, но есть длинный кишечник, более или менее однородный по всей длине. Миноги питаются другими рыбами и млекопитающими. Антикоагулянтные жидкости, предотвращающие свертывание крови, вводятся в хозяина, заставляя хозяина выделять больше крови. Миксины — падальщики, питающиеся в основном мертвыми животными. Они используют ряд острых зубов, чтобы разорвать животное. Поскольку зубы бесчелюстных не могут двигаться вверх и вниз, это ограничивает их возможные типы пищи.
Помимо отсутствия челюстей , современные бесчелюстные характеризуются отсутствием парных плавников ; наличием хорды как у личинок, так и у взрослых особей; и семью или более парными жаберными мешками. У миног есть светочувствительный шишковидный глаз (гомологичный шишковидной железе млекопитающих ) . Все ныне живущие и большинство вымерших бесчелюстных не имеют идентифицируемого желудка или каких-либо придатков . Оплодотворение и развитие являются внешними. У класса бесчелюстных нет родительской заботы. Бесчелюстные являются эктотермными или холодными, с хрящевым скелетом , а сердце состоит из 2 камер.
У современных бесчелюстных тело покрыто кожей, без дермальных или эпидермальных чешуек . Кожа миксин имеет обильные слизистые железы, слизь составляет их защитный механизм. Слизь иногда может закупоривать жабры вражеских рыб, заставляя их умирать. В прямом контрасте с этим, многие вымершие бесчелюстные щеголяли обширными экзоскелетами, состоящими либо из массивной, тяжелой кожной брони , либо из мелких минерализованных чешуек.
Почти все бесчелюстные, включая всех ныне живущих бесчелюстных , не имеют парных конечностей, хотя у большинства есть спинной или хвостовой плавник . Некоторые ископаемые бесчелюстные, такие как остеостраки и питуриаспиды , имели парные плавники, черта, унаследованная у их челюстных потомков . [13]
Оплодотворение у миног внешнее. Способ оплодотворения у миксин неизвестен. Развитие в обеих группах, вероятно, внешнее. Родительская забота неизвестна. О репродуктивном процессе миксин известно немного. Считается, что миксины откладывают всего 30 икринок за всю жизнь. [14] Личиночная стадия, характерная для миноги, очень малочисленна. Миноги способны размножаться только один раз. Миноги размножаются в пресноводных руслах рек, работая парами, чтобы построить гнездо, и закапывая икру примерно на дюйм под осадок. Вылупившиеся детеныши проходят четыре года личиночного развития, прежде чем стать взрослыми.
Хотя бесчелюстные и являются второстепенным элементом современной морской фауны , они были заметны среди ранних рыб в раннем палеозое . Из раннекембрийских сланцев Маотяньшань в Китае известны два типа раннекембрийских животных, по-видимому, имеющих плавники, мускулатуру позвоночных и жабры : Haikouichthys и Myllokunmingia . Жанвье предварительно отнес их к бесчелюстным. Третий возможный бесчелюстной из того же региона — Haikouella . О возможном бесчелюстном, который не был формально описан, сообщил Симонетти из среднекембрийских сланцев Берджесс в Британской Колумбии . Конодонты , класс бесчелюстных, возникший в раннем кембрии, [16] оставались достаточно распространенными до своего вымирания в триасе, так что их зубы (единственные части, которые обычно окаменевали) часто используются в качестве индексных ископаемых с позднего кембрия до триаса. [17]
Многие ордовикские, силурийские и девонские бесчелюстные были покрыты бронёй из тяжёлых костных шипастых пластин. Первые бронированные бесчелюстные — остракодермы , предшественники костистых рыб и, следовательно, четвероногих (включая людей ) — известны со среднего ордовика , а к позднему силуру бесчелюстные достигли высшей точки своей эволюции. Большинство остракодерм, таких как телодонты , остеостраки и галеаспиды , были более тесно связаны с челюстноротыми, чем с выжившими бесчелюстными, известными как круглоротые. Круглоротые, по-видимому, отделились от других бесчелюстных до эволюции дентина и кости, которые присутствуют у многих ископаемых бесчелюстных, включая конодонтов . [18] Бесчелюстные пришли в упадок в девоне и больше не восстанавливались.
Примерно 500 миллионов лет назад у позвоночных возникли два типа рекомбинаторных адаптивных иммунных систем (AIS). Челюстные позвоночные диверсифицируют свой репертуар рецепторов антигенов Т- и В-клеток на основе иммуноглобулинового домена в основном за счет перестройки сегментов гена V(D)J и соматической гипермутации, но ни один из фундаментальных элементов распознавания AIS у челюстных позвоночных не был обнаружен у бесчелюстных позвоночных. Вместо этого AIS бесчелюстных позвоночных основан на вариабельных лимфоцитарных рецепторах (VLR), которые генерируются путем рекомбинаторного использования большой панели весьма разнообразных последовательностей повторов, богатых лейцином (LRR). [19] Три гена VLR (VLRA, VLRB и VLRC) были идентифицированы у миног и миксин и экспрессируются в трех различных линиях лимфоцитов. Клетки VLRA+ и клетки VLRC+ являются Т-клеточноподобными и развиваются в лимфоэпителиальной структуре, похожей на тимус, называемой тимоидами. Клетки VLRB+ являются В-клеточноподобными, развиваются в кроветворных органах и дифференцируются в плазматические клетки, секретирующие «антитела VLRB». [20]
Подгруппа | Пример | Комментарии | |
---|---|---|---|
Круглоротые | Миксини | ![]() | Миксины (миксины) — морские животные в форме угря , производящие слизь (иногда их называют слизистыми угрями ). Это единственные известные живые животные, у которых есть череп , но нет позвоночника . Группа пережила самую обширную потерю генов среди всех позвоночных, с 1386 отсутствующими семействами генов. [21] Наряду с миногами , миксины не имеют челюстей и являются живыми ископаемыми ; миксины являются базальными по отношению к позвоночным, и современные миксины остаются похожими на миксин 300 миллионов лет назад. [22] Классификация миксин была спорной. Вопрос в том, является ли миксина сама по себе вырожденным типом позвоночных рыб (наиболее тесно связанным с миногами), или же может представлять собой стадию, которая предшествует эволюции позвоночного столба (как и ланцетники ). Первоначальная схема группирует миксин и миног вместе как круглоротых (или исторически Agnatha), как старейшую сохранившуюся кладу позвоночных наряду с челюстноротыми (теперь вездесущими челюстнопозвоночными). Альтернативная схема предполагает, что челюстнопозвоночные более тесно связаны с миногами, чем с миксинами (т. е. что позвоночные включают миног, но исключают миксин), и вводит категорию Craniata для группировки позвоночных рядом с миксинами. Недавние доказательства ДНК подтвердили первоначальную схему. [9] |
Гипероартрия | ![]() | Hyperoartia — спорная группа позвоночных, в которую входят современные миноги и их ископаемые родственники. Примерами hyperoartia из ранней летописи окаменелостей являются Endeiolepis и Euphanerops , рыбоподобные животные с гипоцеркальными хвостами , которые жили в позднедевонский период . Некоторые палеонтологи по-прежнему помещают эти формы среди « остракодермов » (бесчелюстных бронированных «рыб») класса Anaspida , но это все чаще считается искусственным расположением, основанным на предковых признаках . Размещение этой группы среди бесчелюстных позвоночных является предметом спора. Хотя сегодня известно достаточно ископаемого разнообразия, чтобы сделать маловероятным близкое родство среди «остракодермов», это запутало вопрос о ближайших родственниках Hyperoartia. Традиционно группа помещалась в надкласс круглоротых вместе с миксинами (Myxini). Совсем недавно было высказано предположение, что Myxini являются более базальными среди хордовых, имеющих череп , в то время как Hyperoartia сохранились среди позвоночных . Но даже если это может быть верно, миноги представляют собой одно из древнейших ответвлений линии позвоночных, и лучше ли они объединены с некоторыми «остракодермами» в Cephalaspidomorphi или не ближе к ним, чем, например, к другим «остракодермам» Pteraspidomorphi или даже к давно вымершим конодонтам , еще предстоит решить. Даже само существование Hyperoartia оспаривается, при этом некоторые анализы благоприятствуют трактовке «базальной Hyperoartia» как монофилетической линии Jamoytiiformes , которая на самом деле может быть очень близка к предковым челюстным позвоночным . | |
Миллокунмингиида | † Myllokunmingiidae (вымершие) | ![]() | Myllokunmingiids были примитивным отрядом бесчелюстных, которые были эндемичными для кембрийского возраста сланцев Маотяньшань в Китае . Эти существа являются самой ранней известной группой краниатов ( хордовых с черепом из твердой кости или хряща ). В настоящее время группа включает 3 известных рода: Haikouichthys , Myllokunmingia и Zhongjianichthys . [23] [24] |
Конодонты | † Конодонт | ![]() | Конодонты были угреобразными бесчелюстными, которые жили с кембрия до начала юрского периода. Они были очень разнообразны с точки зрения образа жизни, некоторые виды были фильтраторами , а другие - макрохищниками. Более столетия эти животные были известны только из-за их микроскопических фосфатных структур зубов, называемых « конодонтовыми элементами ». Только в середине 1980-х годов в Шотландии и Висконсине были найдены окаменелости тел конодонтов , показывающие истинный облик этих животных. Их зубы являются прекрасными указательными окаменелостями, поскольку многие виды жили и вымерли за относительно короткий период времени. Эти рыбы достигли пика своего разнообразия в середине ордовика, но сильно пострадали от ордовикско-силурийского вымирания . Затем они достигли еще одного всплеска разнообразия в середине-конце девона, прежде чем снова пойти на спад в карбоне . Они были относительно редки в перми , но резко увеличились в численности в раннем триасе . Несмотря на это, они вымерли в течение нижнего юрского периода, и некоторые из последних сохранившихся популяций находились в Японии. Возможно, они просуществовали там дольше из-за относительной удаленности этой области. Первоначально считалось, что они были уничтожены крупным вымиранием в конце триаса. Вместо этого теперь считается, что они были вытеснены более новыми мезозойскими таксонами. [25] [26] [27] [28] [29] [30] |
Остракодермы | † Pteraspidomorphi (вымершие) | ![]() | † Pteraspidomorphi — вымершая группа ранних бесчелюстных рыб. Окаменелости показывают обширную защиту головы. У многих были гипоцеркальные хвосты, чтобы создавать подъемную силу для облегчения передвижения по воде для их бронированных тел, которые были покрыты дермальной костью. У них также были сосущие ротовые части, и некоторые виды могли жить в пресной воде. Таксон содержит подгруппы Heterostraci , Astraspida , Arandaspida . |
† Thelodonti (вымершие) | ![]() | Thelodonti (сосковые зубы) — это группа небольших вымерших бесчелюстных рыб с характерной чешуей вместо крупных пластин брони. Существует много споров о том, представляет ли группа палеозойских рыб, известная как Thelodonti (ранее целолепиды [31] ) , монофилетическую группировку или разрозненные стволовые группы по отношению к основным линиям бесчелюстных и челюстных рыб . Телодонты объединены обладанием « чешуей телодонта ». Этот определяющий признак не обязательно является результатом общего происхождения, поскольку он мог эволюционировать независимо у разных групп . Таким образом, обычно считается, что телодонты представляют собой полифилетическую группу, [32] хотя по этому вопросу нет твердого согласия; если они монофилетичны, нет твердых доказательств того, каким было их предковое состояние. [33] : 206 «Телодонты» были морфологически очень похожи и, вероятно, тесно связаны с рыбами классов Heterostraci и Anaspida , отличаясь в основном покрытием из характерных мелких колючих чешуек. Эти чешуйки легко рассеивались после смерти; их небольшой размер и упругость делают их наиболее распространенными ископаемыми позвоночными своего времени. [34] [35] Рыбы жили как в пресноводной, так и в морской среде, впервые появившись в ордовике и погибнув во время франско-фаменского вымирания позднего девона . Они занимали самые разные экологические ниши, причем большое количество видов предпочитало рифовые экосистемы, где их гибкие тела чувствовали себя более комфортно, чем тяжело бронированные туши других бесчелюстных рыб. [36] | |
† Анаспиды (вымершие) | ![]() | Anaspida (без щита) — вымершая группа примитивных бесчелюстных позвоночных, живших в силурийском и девонском периодах. [37] Их классически считают предками миног. [38] Анаспиды были небольшими морскими бесчелюстными, у которых отсутствовал тяжелый костный щит и парные плавники, но был поразительный высоко гипоцеркальный хвост. Они впервые появились в раннем силуре и процветали до позднедевонского вымирания , [39] когда большинство видов, за исключением миног , вымерли из-за экологических потрясений того времени. | |
† Cephalaspido- morphi (вымершие) | ![]() | Cephalaspidomorphi — это обширная группа вымерших бронированных бесчелюстных, обнаруженных в силурийских и девонских слоях Северной Америки, Европы и Китая, и названная в честь рода остеостраков Cephalaspis . Большинство биологов считают этот таксон вымершим, но это название иногда используется в классификации миног , поскольку иногда считается, что миноги связаны с цефаласпидами. Если включить миног, то известный диапазон группы расширится с раннего силурийского периода через мезозой и до наших дней. Cephalaspidomorphi были, как и большинство современных рыб, очень хорошо бронированы. В частности, головной щит был хорошо развит, защищая голову, жабры и переднюю часть внутренностей. Тело у большинства форм также было хорошо бронировано. Головной щит имел ряд бороздок по всей поверхности, образуя обширный орган боковой линии . Глаза были довольно маленькими и располагались на макушке головы. Не было надлежащей челюсти . Ротовое отверстие было окружено небольшими пластинами, делающими губы гибкими, но без какой-либо способности кусать. [40] Бесспорные подгруппы, традиционно включаемые в Cephaloaspidomorphi, также называемые «Monorhina», включают классы Osteostraci , Galeaspida и Pituriaspida |
Филогенетика основана на работах Микко Хаарамо и Дельсука и др. [41] [42]
Позвоночные / |
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Краниата |
Хотя "Agnatha" Conodonta действительно была безчелюстной, если бы она продолжила жить, ее потомки все равно были бы ближе к людям, чем к миногам, а также в то время она была ближе к предку людей. Из-за таких соображений Agnatha не может быть объединена в связную группу, не удалив ни одного не-Cyclostomata, или не включив всех Vertebrata, таким образом превратив ее в младший синоним Vertebrata.
Новая филогения от Мияшиты и др . (2019) считается совместимой как с морфологическими, так и с молекулярными доказательствами. [42] [43]
Позвоночные / |
| Бесчелюстные | |||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
Краниата |
Хотя я был одним из первых сторонников парафилии позвоночных, я впечатлен доказательствами, представленными Heimberg
et al. ,
и готов признать, что круглоротые на самом деле монофилетичны. В результате они могут мало что рассказать нам о заре эволюции позвоночных, если вообще что-то рассказать, за исключением того, что интуиция зоологов XIX века была верна, когда они предполагали, что эти странные позвоночные (в частности, миксины) сильно дегенерировали и со временем утратили многие признаки.
Конодонты возникли в конце раннего кембрия и диверсифицировались в ордовике. ... Похожие мелкие зубы в очень ранних кембрийских фаунах ... могут представлять предков конодонтов.