Об использовании критерия онтогенетического предшествования на примере развития скелета нототениевидных рыб (Notothenioidei, Perciformes, Teleostei)

О.С. Воскобойникова

Труды Зоологического института РАН, 2010, 314(4): 387–404 · https://doi.org/10.31610/trudyzin/2010.314.4.387

Резюме

Изучение ранних стадий развития скелета окунеобразных рыб из подотрядов Notothenioidei, Percoidei, Blennioidei, Zoarcoidei и Gobioidei выявило сходную последовательность появления скелетных элементов различного происхождения, которая соответствует таковой у других костистых рыб. Первыми в онтогенезе появляются хрящевые элементы черепа, осевого скелета и скелета хвостового плавника. После их возникновения начинается закладка покровных костей. Позднее появляются замещающие кости. Во многих костях комплексного происхождения покровные элементы также появляются раньше замещающих. Изучение преобразований строения различных отделов скелета в онтогенезе нототениевидных выявило значительно лучше выраженную лабильность костной ткани по сравнению с хрящевой. Показана большая функциональная активность покровных костных элементов по сравнению с замещающими в костях комплексного происхождения. Сделано предположение, что значительная редукция покровного скелета в филогенезе позвоночных животных во многих случаях была связана с процессом слияния покровных и замещающих костей в комплексные кости, принимающие на себя функции обоих элементов. Последовательность закладки скелетных тканей в онтогенезе костистых рыб и филогенезе ранних позвоночных животных обнаруживает несомненное сходство, в очередной раз демонстрируя возможности критерия онтогенетического предшествования для реконструкции эволюционных преобразований.

Ключевые слова

критерий онтогенетического предшествования, низшие позвоночные, скелет, Notothenioidei

Поступила в редакцию 10 июня 2010 г. · Принята в печать 3 октября 2010 г. · Опубликована 25 декабря 2010 г.

Литература

Воробьева Э.И. 1975. К вопросу о соотношении хряща и кости в филогенезе древнейших позвоночных животных. Журнал общей биологии, 36(3): 361–371.

Воробьева Э.И. 1981. Об эволюции хряща в скелете древних анамний. Архив анатомии, гистологии, эмбриологии, 80(6): 83–87.

Воскобойникова О.С. 2005. О развитии скелета в онтогенезе атлантического маслюка Pholis gunnellus, анизархуса среднего Anisarchus medius и люмпенуса Фабрициуса Lumpenus fаbricii (Zoarcoidei, Perciformes). Вопросы ихтиологии, 45(4): 502–511.

Воскобойникова О.С. 2007. Ранние этапы развития скелета в онтогенезе костистых рыб и его формирование в филогенезе низших позвоночных. Cимпозиум с международным участием «Клеточные, молекулярные и эволюционные аспекты морфогенеза». Москва. Программа и тезисы: 29–31.

Воскобойникова О.С. 2008. Ранние этапы развития скелета в онтогенезе и филогенезе низших позвоночных. Отчетная научная сессия. Санкт-Петербург: ЗИН РАН. Программа и тезисы: 12–13.

Воскобойникова О.С. 2010. Онтогенетические основы происхождения, эволюции и родственных отношений нототениевидных рыб. Наука, Санкт-Петербург, 320 с.

Воскобойникова О.С. и Гречанов И.Г. 2002. Развитие скелета в онтогенезе речного окуня Perca fluviatilis (Percidae, Percoidei). Вопросы ихтиологии, 42(3): 368–380.

Воскобойникова О.С. и Лайус Д.Л. 2003а. Развитие скелета в онтогенезе бельдюги европейской Zoarces viviparus (Zoarcidae, Perciformes). Вопросы ихтиологии, 43(5): 671–685.

Воскобойникова О.С., Малашичев Е.Б. и Воронина Е.П. 2004. О развитии некоторых костных элементов в онтогенезе пяти видов нототениевых рыб (Notothenioidei). Вопросы ихтиологии, 44(2): 225–231.

Воскобойникова О.С. и Павлов Д.А. 2006. Личиночное развитие ротана-головешки Perccottus glenii (Perciformes, Gobioidei, Odontobutidae) в связи с происхождением рыб подотряда Gobioidei. Вопросы ихтиологии, 46(6): 826–841.

Дерюгин К.М. 1909. Строение и развитие плечевого пояса и грудных плавников у костистых рыб. Труды императорского Санкт-Петербургского общества Естествоиспытателей, 39(4): 1–148.

Емельянов С.В. 1948. О филогенезе спинных и анальных плавников костистых рыб. Известия АН СССР, Серия биологическая, 3: 315–321.

Иванов А.О. и Черепанов Г.О. 2004. Ископаемые низшие позвоночные. СПбГУ, Санкт-Петербург: 225 с.

Коатс М.Т. 2004. Эволюция парных плавников. В кн.: Уоссфельд У., Олссон Л., Брайдбах О. и Левит Г.С. (Ред.). Эволюционная морфология от Гегенбаура до современности. Санкт-Петербург, Fineday press: 158–183.

Константинов К.Г. 1957. Сравнительный анализ морфологии и биологии окуня, судака и берша на разных этапах развития. Труды Института морфологии животных, 16: 181–236.

Крыжановский C.Г., Дислер Н.Н. и Смирнова Е.Н. 1953. Эколого-морфологические закономерности развития окуневидных рыб (Percoidei). Труды Института морфологии животных, 10: 3–138.

Мамкаев Ю.В. 1977. Полимеризация и олигомеризация как закономерности в эволюции организменных систем. В кн.: Значение процессов полимеризации и олигомеризации в эволюции. ЗИН АН СССР, Ленинград: 18–22.

Мамкаев Ю.В. 1983. О значении идей В.А. Догеля для эволюционной морфологии. Труды Зоологического института АН СССР, 109: 12–36.

Мамкаев Ю.В. 1996. Морфологические механизмы систематизации биоразнообразия. Журнал общей биологии, 57(2): 40–51.

Павлов Д.А. 1997. Развитие скелета головы и поясов парных конечностей зубатки Anarhichas lupus при различных температурных режимах. Вопросы ихтиологии, 37(3): 366–376.

Ромер А. и Парсонс Т. 1992. Анатомия позвоночных. Мир, Москва: 355 с.

Румянцев А.В. 1958. Опыт исследования эволюции хрящевой и костной тканей. АН СССР, Москва: 375 с.

Северцов А.Н. 1948а. Морфология скелета и мускулатуры головы циклостом. В кн.: Собрание сочинений. Том 4. АН СССР, Москва–Ленинград: 7–68.

Северцов А.Н. 1948б. Организация ближайших предков современных позвоночных. В кн.: Собрание сочинений. Том 4. АН СССР, Москва–Ленинград: 69–152.

Файтельсон М.И. 1936. Материалы к вопросу о строении и развитии парных плавников и их поясов у костистых рыб. Известия Научного института им. П.Ф. Лесгафта, 19(2): 175–202.

Чегодаева Е.А. и Воскобойникова О.С. 2010. Развитие в онтогенезе бельдюги Федорова Zoarces fedorovi (Zoarcidae, Perciformes) из Охотского моря. Вопросы ихтиологии, 50(3): 335–348.

Шмальгаузен И.И. 1938. Организм как целое в индивидуальном и историческом развитии. АН СССР, Москва–Ленинград, 44 с.

Шмальгаузен И.И. 1969. Проблемы дарвинизма. Наука, Ленинград, 492 с.

Balart E.F. 1984. Osteological development of the hyobranchial apparatus in Engraulis japonicus. Bulletin of the Japanese Society of Scientific Fisheries, 51(4): 515–519. https://doi.org/10.2331/suisan.51.515

Balart E.F. 1985. Development of median and paired fin skeleton of Paralichthys olivaceus (Pleuronectiformes: Paralichthyidae). Japanese Journal of Ichthyology, 31(4): 398–410.

Balart E.F. 1995. Development of the vertebral column, fins and fin supports in the Japanese anchovy, Engraulis japonicus (Clupeiforms: Engraulididae). Bulletin of Marine Science, 56(2): 495–522.

Shu D-G., Luo H-L., Conway Morris S., Zhang X-L., Hu S-X., Chen L., Han J., Zhu M., Li Y. and Chen L-Z. 1999. Lower Cambrian vertebrates from south China. Nature, 402(4): 42–46. https://doi.org/10.1038/46965

DeBeer G.R. 1937. The development of the vertebrate skull. Clarendon, Oxford, 552 p.

DeBeer G.R. 1958. Embryos and ancestors. Clarendon, Oxford, 197 p.

Denison R. 1963. The early history of the vertebrate calcified skeleton. Clinical Orthopaedics and Related Research, 31: 141–152. https://doi.org/10.1097/00003086-196300310-00018

Donoghue P.C.J., Forey P.L. and Aldridge R.J. 2000. Conodont affinity and chordate phylogeny. Biological Reviews, 75: 191–351. https://doi.org/10.1017/S0006323199005472

Donoghue P.C.J. and Sansom I.J. 2002. Origin and early evolution of vertebrate skeletonization. Microscopy Research and Technique, 59: 352–372. https://doi.org/10.1002/jemt.10217

Faustino M. and Power D.M. 1998. Development of osteological structures in the sea bream: vertebral column and caudal fin complex. Journal of Fish Biology, 52(1): 11–22. https://doi.org/10.1111/j.1095-8649.1998.tb01548.x

Faustino M. and Power D.M. 1999. Development of the pectoral, pelvis, dorsal and anal fins in cultured sea bream. Journal of Fish Biology, 54(5): 1094–1110. https://doi.org/10.1111/j.1095-8649.1999.tb00860.x

Faustino M. and Power D.M. 2001. Osteological development of the viscerocranial skeleton in sea bream: alternative ossification strategies in teleost fish. Journal of Fish Biology, 58(3): 537–572. https://doi.org/10.1111/j.1095-8649.2001.tb02272.x

Fritzsche R.A. and Johnson G.D. 1980. Early osteological development of white perch and striped bass with emphasis on identification of their larvae. Transactions of the American Fisheries Society, 109: 387–406. https://doi.org/10.1577/1548-8659(1980)109<387:EODOWP>2.0.CO;2

Harrington R.W. 1955. The osteocranium of the american cyprinid fish, Notropis bifrenatus, with an annotated synonymy of teleost skull bones. Copeia, 4: 267–290. https://doi.org/10.2307/1440304

Holmgren H. and Stensio E. 1936. Kranium und Visceralskelett der Akranier, Cyclostomen und Fische. In: L. Bolk, E. Göppert, E. Kallius, W. Lubosch. Handbuch vergleichenden Anat. Wirbeltiere, 4: 247–296.

Houde E.D. and Potthoff T. 1976. Egg and larval development of the sea bream Archosargus phomboidalis (Linnaeus): Pisces, Sparidae. Bulletin of Marine Science, 26(4): 505–529.

Imamura H. and Yabe M. 1998. Osteological development of the lumpfish, Inimicus japonicus (Pisces: Synanceiidae). Ichthyological Research, 45(1): 53–67. https://doi.org/10.1007/BF02678575

Janvier Ph. 1999. Catching the first fish. Nature, 402(4): 21–22. https://doi.org/10.1038/46909

Janvier Ph. 2008. Early jawless vertebrates and cyclostime origins. Zoological Science, 28: 1045–1056. https://doi.org/10.2108/zsj.25.1045

Jollie M. 1975. Development of the head skeleton and pectoral girdle of Esox. Journal of Morphology, 147: 61–88. https://doi.org/10.1002/jmor.1051470106

Jollie M. 1984a. Development of the head and pectoral skeleton of Polypterus with a note on scales (Pisces: Actinopterygii). Journal of Zoology, London, 204(4): 469–507. https://doi.org/10.1111/j.1469-7998.1984.tb02382.x

Jollie M. 1984b. Development of the head and pectoral skeleton of Amia with a note on the scales. Gegenbaur Morphologisches Jahrbuch, 130(2): 315–351.

Jollie M. 1986. A primer of bone names for the understanding of the actinopterygian head and pectoral girdle skeleton. Canadian Journal of Zoology, 64(2): 365–379. https://doi.org/10.1139/z86-058

Karrer C. 1984. Beschreibung von Jugendstadien dreier Spariden – Arten aus dem nordwest – afrikanischen Auftriebsgebiet (Teleostei, Perciformes). Anhang: Die dorsalen Stutzelemente der nordostatlantischen Sparidae. Archive für Fischereiwissenschaft, 35(1–2): 53–90.

Koumoundouros G., Divanach P. and Kentouri M. 2000. Development of the skull in Dentex dentex (Osteichthyes: Sparidae). Marine Biology, 136(1): 175–184. https://doi.org/10.1007/s002270050020

Kovác V. 2000. Early development of Zingel steber. Journal Fish Biology, 57(6): 1381–1403. https://doi.org/10.1111/j.1095-8649.2000.tb02219.x

Lau S.R. and Shafland P.L. 1982. Larval development of snook, Centropomus undecimalis (Pisces, Centropomidae). Copeia, 3: 618–627. https://doi.org/10.2307/1444662

Lindemann K.C. 1986. Development of larvae of the French grunt, Haemulon flavolineatum, and comparative development of twenty species of western Atlantic Haemulon (Percoidei, Haemulidae). Bulletin of Marine Science, 39(3): 673–716.

Matsuoka M. 1985. Osteological development in the red sea bream, Pagrus major. Japanese Journal of Ichthyology, 32(1): 35–51.

Mabee P.M. 2004. Development and evolution of skeletal development in zebrafish. 9 Congress of the European Ichthyology, Tallinn. Programm and abstract: 102.

Mabee P.M. and Trendler T.A. 1996. Development of the cranium and paired fins in Betta splendens (Teleostei: Percomorpha): intraspecific variation and interspecific comparisons. Journal of Morphology, 227: 249–287. https://doi.org/10.1002/(SICI)1097-4687(199603)227:3<249::AID-JMOR1>3.0.CO;2-1

Mabee P.M., Olmstead K.L. and Cubbage C.C. 2000. An experimental study of intraspecific variation, developmental timing, and heterohrony in fishes. Evolution, 54(6): 2091–2106. https://doi.org/10.1111/j.0014-3820.2000.tb01252.x

Monod T. 1968. Le complexe urophore des poisons teleosteens. Memory Institut fondamental d’Afrique noire, 81: 705 p.

Mook D. 1977. Larval and osteological development of the sheepshead, Archosargus probatocephalus (Pisces: Sparidae). Copeia, 1: 126–134. https://doi.org/10.2307/1443514

Moss M.L. 1964. Phylogeny of mineralized skeletal tissues. Archives of Zoological Experimental Genetics Notes Review, 1: 297–331. https://doi.org/10.1016/B978-1-4831-9977-1.50013-4

Norden C.R. 1961. The identification of larval yellow perch, Perca flavescens, and walleye, Stizostedion vitreum. Copeia, 3: 282–288. https://doi.org/10.2307/1439801

Ǿrvig T. 1951. Histilogie studies of placoderms and fossil elasmobranches. The endoskeleton with remarks on the hard tissues of lower vertebrates in general. Arkiv för zoologi, 2(2): 321–454.

Patterson C. 1973. Interrelationships of holosteans. In: P.H. Greenwood, R.S. Miles and C. Patterson (Eds.). Interrelationships of Fishes. Journal of the Linnean Society, London, Supplement 1, 53: 233–305.

Patterson C. 1977. Cartilage bone, dermal bones and membrane bones or the exoskeleton versus the endoskeleton. In: S.M. Andrews, R.S. Miles, and A.D. Walker (Eds.). Problems in Vertebrate Evolution. Linnean Society Symposium, 4: 77–121.

Peters K.M. 1981. Reproductive biology and developmental osteology of the florida blenny, Chasmodes saburrae (Perciformes: Blenniidae). Northeastern Gulf Science, 4(2): 79–98. https://doi.org/10.18785/negs.0402.02

Peters K.M. 1983. Larval and early juvenile development of the frillen goby, Bathygobius soporator (Perciformes: Gobiidae). Northeastern Gulf Science, 6(2): 137–153. https://doi.org/10.18785/negs.0602.07

Potthoff T. 1974. Osteological development and variation in young tunas, genus Thunnus (Pisces, Scombridae), from the Atlantic Ocean. Fishery Bulletin, 72(2): 563–588.

Potthoff T. 1975. Development and structure of the caudal complex, the vertebral column, and the pterygiophores in the black fin tuna (Tunnus atlanticus, Pisces, Scombridae). Bulletin of Marine Science, 25: 205–231.

Potthoff T. 1979. Development and structure of fins and fin supports in dolphin fishes Coryphaena hippurus and Coryphaena equiselis (Coryphaenidae). Fishery Bulletin, 78(2): 277–312.

Potthoff T. 1984. Clearing and Staining Techniques. In: H.G. Moser et al. (Eds.). Onthogeny and systematics of Fishes. ASIH Spec. Publ. No 1. Allen Press Inc., Lawrence, KS: 35–37.

Potthoff T., Richards W.J. and Ueyanagi Sh. 1980. Development of Scombrolabrax heterolepis (Pisces, Scombrolabracidae) and comments on familial relationships. Bulletin of Marine Science, 30(2): 329–357.

Potthoff T., Kelley Sh. and Jarech J.C. 1986. Cartilago and bone development in scombroid fishes. Fishery Bulletin, 84(3): 647–678.

Pootthoff T., Kelley Sh., Saksena V., Moe M. and Young F. 1987. Description of larval and juvenile yellowtail damselfish, Microspathodon chrysurus, Pomacentridae, and their osteological development. Bulletin of Marine Science, 40(2): 330–375.

Potthoff T., Kelley Sh. and Collins A. 1988. Osteological development of the red snapper, Lutjanus campechanus (Lutjanidae). Bulletin of Marine Science, 43, 1: 1–40.

Romer A.S. 1942. Cartilage as an embryonic adaptation. American Naturalist, 76: 394–404. https://doi.org/10.1086/281056

Romer A.S. 1963. The ancient history of bone. Annales New York Academy of Sciences, 1963: 168–176. https://doi.org/10.1111/j.1749-6632.1963.tb13466.x

Schaeffer B. 1961. Differential ossification in the fishes. Transactions of the New York Academy of Sciences, Ser. II, 23(6): 501–505. https://doi.org/10.1111/j.2164-0947.1961.tb01380.x

Sire J.-Y., Donoghue Ph. C.J. and Vickaryous M.K. 2009. Origin and evolution of the integumentary skeleton in non-tetrapod vertebrates. Journal of Anatomy, 214: 409–440. https://doi.org/10.1111/j.1469-7580.2009.01046.x

Stensio E. 1927. The Downtonian and Devonian vertebrates of Spitzbergen. Pt. 1. Family Cephalaspidae. Skrifter Svalbard Nordishavet, 12: 391 p.

Vandewalle P., Chikou A., Laleye P., Parmentier E., Huriaux F. and Focant B. 1999. Early development of chondrocranium in Chrysichthys auratus. Journal Fish Biology, 55(1): 795–808. https://doi.org/10.1111/j.1095-8649.1999.tb00718.x

Watson W. 1982. Development of eggs and larvae of the white croaker Genyonemus lineatus Aures (Pisces, Sciaenidae) off the southern California coast. Fishery Bulletin, 80(3): 403–419.

Watson W. 1987. Larval development of the endemic Hawaiian blenniid, Enchelyurus brunneolus (Pisces, Blenniidae: Osmobranchini). Bulletin of Marine Sciences, 41(3): 856–888.

Weisell G. 1967. Early ossification in the skeleton of the sucher (Catostomus macrocheilus) and the guppy (Poecilia reticulata). Journal of Anatomy, 12: 1–18. https://doi.org/10.1002/jmor.1051210102