Аппарат для кормления конодонтов - Conodont feeding apparatus

В аппарат для кормления конодонтов это серия фосфатный -минерализованные элементы, напоминающие набор «зубов», которые находятся на ротовой поверхности Конодонт животное.

Характеристики

Конодонты мелкие (≈3 см), бесчелюстные, внешне угорь -подобные животные и являются ранними ветвящимися членами клады Позвоночные. Элементы конодонта относятся к минерализованным структурам, которые, как считается, используются в пищевых продуктах. Эти элементы, соединенные вместе, образуют устройство подачи конодонтов. Этот комплекс необычен, поскольку почти все зарегистрированные современные и ископаемые позвоночные (кроме миксина и миноги ) используют челюсти, чтобы поедать пищу, которой не хватает конодонтам. Аппарат для кормления конодонтов демонстрирует необычное решение важного эволюционный проблема: как добыть себе еду.[1]

Долгое время функция и расположение этих конодонтовых элементов были загадочными, поскольку животное, помимо минерализованных элементов, было мягкотелым. После гибели конодонта мягкие ткани разложились бы, и отдельные элементы конодонта отделились бы. Однако в случаях исключительной сохранности элементы конодонта могут быть восстановлены в сочленении.[2] Внимательно наблюдая за этими редкими экземплярами, доктор Дерек Бриггс и другие в 1983 году смогли впервые изучить анатомия комплексов, образованных элементами конодонта, устроенными так, как они были при жизни. Другие исследователи продолжали пересматривать и интерпретировать это первоначальное описание.[3][4][5]

Два разных режима кормления с использованием этих структур предполагают активное хищничество и фильтрующая подача.

Расположение конодонтовых элементов

Расположение элементов было впервые реконструировано с очень хорошо сохранившихся таксоны Автор: Briggs et al. 1983,[6] хотя слабо сочлененные элементы конодонта описаны уже в 1971 г.[7] Элементы конодонта находятся в ротовой полости животного и разделены на три группы в зависимости от формы. Эти группы форм называются элементами S, M и P.

Элементы S и M представляют собой прямоугольные, удлиненные и гребенчатые структуры.[3] Отдельный элемент имеет один ряд из множества выступов, идущих по средней линии вдоль его верхней стороны. Примерно 10 из этих конодонтовых элементов расположены по направлению к передней ротовой поверхности животного, образуя взаимосвязанную корзину из бугров. Куспид может указывать в сторону головы животного или обратно в сторону хвоста.[5] Количество присутствующих элементов S и M, а также направление, в котором они указывают, могут варьироваться в зависимости от таксономический группа. Элементы M обычно образуют симметричную подковообразную форму кирки.[6] Элементы S делятся на 3 подтипа:

  • Sа элемент- непарный симметричный разветвленные конструкции
  • Sб элемент- парные асимметричные конструкции
  • Sc элемент- сильно асимметричные, двуплодные структуры

В элементах P гребенчатый ряд бугорков переходит в широкую плоскую или ребристую платформу, движущуюся к вершине элемента.[6] Платформы и выступы встречаются только с одной стороны конструкции. Отдельные элементы расположены попарно с платформами и бугорками, ориентированными по средней линии животного. Элементы P делятся на 2 подтипа:

  • па элемент- лопаточная структура
  • пб элемент- арочная конструкция

Предполагаемые режимы кормления

Поскольку они связаны с ротовой полостью конодонтового животного, принято считать, что элементы конодонта используются при добыче пищи. Два основных гипотезы возникли вопросы о том, как это достигается. Одна из гипотез предполагала, что элементы выступают в качестве опорных структур для нитчатых мягких тканей.[8] Эти маленькие нити (реснички) будут использоваться для фильтрации мелких планктонный организмов из водной толщи, аналогично книдобласт ячейки коралл или лофофор из брахиопод.

Альтернативная гипотеза утверждает, что элементы конодонта использовались для активной ловли и обработки добычи.[7] Элементы S и M откроются, позволяя захватить добычу в оральной области животного. Бугорки этих элементов будут надежно захватывать добычу, в то время как подобные лезвиям P-элементы будут резать, как ножницы.[5]

Текущий консенсус поддерживает последнюю гипотезу, в которой элементы используются для хищничества, а не приостановленное кормление. Доказательством этого является изометрическая картина роста, демонстрируемая элементами S, M и P.[7] Если бы конодонтное животное полагалось на стратегию фильтрующего кормления, то этот образец роста не обеспечил бы необходимой площади поверхности, необходимой для поддержки реснитчатой ​​ткани по мере роста животного. В более поздних результатах исследователи также выявили хрящевой структуры, подобные тем, что присутствуют у современных миксин и миног, которые являются хищными /мусорщики.[5]

Возможно, что у разных групп конодонтов возникло несколько стратегий питания, поскольку они представляют собой разнородную кладу. В недавней статье высказано предположение, что род конодонтов Panderodus возможно, использовал яд в добыче добычи.[9] Признаки продольных бороздок присутствуют на некоторых элементах конодонта, связанных с устройством кормления этого конкретного животного. Эти виды бороздок аналогичны тем, которые присутствуют в некоторых существующих группах ядовитых позвоночных. Однако этот взгляд на структуру питания и поведение конкретных конодонтов медленно проникает в научное сообщество и может быть просто поверхностным сходством.

Эволюционное значение

Способность приобретать и перерабатывать пищу для получения энергии имеет решающее значение для успеха животных в целом.[10] Имея это в виду, устройство для кормления конодонтов имеет эволюционное значение по трем основным причинам. Во-первых, эти элементы демонстрируют первые минерализованные структуры, связанные с позвоночными животными. Во-вторых, эти структуры присутствуют до появления челюстных позвоночных. Этот факт заставил некоторых исследователей поставить под сомнение родство группы конодонтов с кладой Vertebrata в целом.[11] Однако современное научное мнение по-прежнему принимает этих животных как представителей позвоночных. Наконец, и устройство для кормления конодонтов, и челюсти возникли как решение проблемы эффективного поедания добычи. Восстановление этого комплекса демонстрирует разнообразие строения тела, которое использовалось ранними линиями позвоночных для решения этой проблемы.

Рекомендации

  1. ^ Hecht, Max K .; Макинтайр, Росс Дж .; Клегг, Майкл Т. (2012-12-06). Эволюционная биология. Springer Science & Business Media. ISBN  978-1-4615-4185-1.
  2. ^ Liu, H.P .; Bergström, S.M .; Witzke, B.J .; Briggs, D.E.G .; McKay, R.M .; Ферретти, А. (2017). «Исключительно сохранившиеся конодонтовые аппараты с гигантскими элементами из среднего ордовика Winneshiek Konservat-Lagerstätte, Айова, США». Журнал палеонтологии. 91 (3): 493–511. Дои:10.1017 / jpa.2016.155.
  3. ^ а б Aldridge, R.J .; Briggs, D.E.G .; Smith, M.P .; Clarkson, E.N.K .; Кларк, Н.Д.Л. (1993). «Анатомия конодонтов». Философские труды Лондонского королевского общества. Серия B: Биологические науки. 340 (1294): 405–421. Дои:10.1098 / рстб.1993.0082.
  4. ^ Purnell, M.A .; Донохью, П.С.Дж. (1997). «Архитектура и функциональная морфология скелетного аппарата конодонтов озаркодинид». Фил. Пер. R. Soc. Лондон. B. 352 (1361): 1545–1564. Bibcode:1997РСПТБ.352.1545П. Дои:10.1098 / rstb.1997.0141. ЧВК  1692076.
  5. ^ а б c d Goudemand, N .; Орчард, M.J .; Урды, С .; Bucher, H .; Таффоро, П. (2011). «Реконструкция аппарата питания конодонтов с помощью синхротрона и последствия для рта первых позвоночных». PNAS. 108 (21): 8720–8724. Bibcode:2011PNAS..108.8720G. Дои:10.1073 / pnas.1101754108. ЧВК  3102352. PMID  21555584.
  6. ^ а б c Briggs, D.E.G .; Claskson, E.N.K; Олдридж, Р.Дж. (1983). «Конодонт животное». Lethaia. 16: 1–16. Дои:10.1111 / j.1502-3931.1983.tb01139.x.
  7. ^ а б c Пурнелл, М.А. (1993). «Механизм питания у конодонтов и функция твердых тканей самых ранних позвоночных». Геология. 21 (4): 375. Bibcode:1993Гео .... 21..375П. Дои:10.1130 / 0091-7613 (1993) 021 <0375: FMICAT> 2.3.CO; 2.
  8. ^ Николи, Р. (1985). «Многоэлементный состав видов конодонтов Polygnathus xylus xylus Stauffer, 1940 и Ozarkodina brevis (Bischoff and Ziegler, 1957) из верхнего девона бассейна Каннинг, Западная Австралия». Журнал австралийской геологии и геофизики. 9: 133–147.
  9. ^ Сзанявски, Х. (2009). «Самые ранние известные ядовитые животные, обнаруженные среди конодонтов». Acta Palaeontologica Polonica. 54 (4): 669–676. Дои:10.4202 / app.2009.0045.
  10. ^ Donoghue, P.C.J .; Рюклин, М. (2016). «Тонкости эволюционного происхождения зубов: эволюция и развитие». Эволюция и развитие. 18 (1): 19–30. Дои:10.1111 / ede.12099. PMID  25219878. S2CID  15571615.
  11. ^ Blieck, A .; Тернер, С .; Берроу, C.J .; Schultze, H.P .; Rexroad, C.B .; Bultynck, P .; Новлан, Г.С. (2010). «Ископаемые, гистология и филогения: почему конодонты не являются позвоночными животными». Эпизоды. 33 (4): 234–241. Дои:10.18814 / epiiugs / 2010 / v33i4 / 002.