Le squelette cutané des nageoires a aidé à créer les membres des vertébrés terrestres

Le squelette cutané des nageoires a aidé à créer les membres des vertébrés terrestres
Le squelette cutané des nageoires a aidé à créer les membres des vertébrés terrestres
Anonim

Même avant la formation des doigts dans les membres des tétrapodes, le réseau de rayons cutanés des nageoires appariées dans certains lobes à nageoires a été simplifié, le nombre de ces rayons a diminué et la face supérieure de la nageoire a acquis des différences par rapport à l'inférieure, selon aux Actes de l'Académie nationale des sciences. Ces transformations ont permis aux anciens vertébrés de se déplacer plus facilement sur un substrat limoneux et sont devenues une étape importante sur la voie de la formation de tétrapodes à plusieurs doigts.

La structure des vertébrés lorsqu'ils sont arrivés sur terre a beaucoup changé, et peut-être que la plupart des modifications ont subi leurs membres. Si chez les poissons ce sont des nageoires avec de nombreux rayons osseux et cutanés, alors chez les tétrapodes (c'est un nom commun pour tous les vertébrés terrestres, y compris les oiseaux), il n'y a pas de rayons dans les membres, mais il y a des doigts.

Lors de l'étude de l'évolution des membres, l'attention est le plus souvent portée sur les rayons osseux des nageoires des poissons à nageoires lobées, les ancêtres présumés des tétrapodes. Les rayons cutanés sont étudiés avec beaucoup moins de détails. Ils sont moins bien conservés, et parfois ils sont même retirés des restes fossiles afin que les éléments osseux des nageoires soient mieux visibles.

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La nageoire de Tiktaalik. Les rayons dorsaux (sur la face dorsale), les rayons bleus - ventraux (sur la face ventrale) sont représentés en orange.

En revanche, des paléontologues de l'Université de Chicago, de l'Université du Wisconsin à Parkside et de l'Université Drexel, dirigés par Neil Shubin, ont décidé de comparer les détails de la structure des rayons cutanés des nageoires d'animaux proches des premiers tétrapodes. Pour ce faire, ils ont utilisé la microtomographie informatique.

Les scientifiques ont réalisé une série de coupes virtuelles des nageoires pectorales des restes d'adultes et de juvéniles de Sauripterus taylori, Eusthenopteron foordi et Tiktaalik roseae. Ces espèces sont appelées tétrapodomorphes - un groupe qui comprend des formes de transition supposées allant des poissons à nageoires lobées aux tétrapodes (et aux tétrapodes eux-mêmes). Sauripterus est considéré comme le plus ancien et le plus primitif des trois, Tiktaalik le plus avancé et semblable à un tétrapode.

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Les vues explorées telles que vues par l'artiste. De haut en bas: Sauripterus taylori, Eusthenopteron foordi, Tiktaalik roseae. Les rayons dorsaux des nageoires pectorales sont représentés en orange, les rayons ventraux sont en bleu.

Les chercheurs se sont concentrés sur la position relative des rayons cutanés et osseux des nageoires pectorales. Ils ont déterminé la localisation de ces rayons par rapport à ceux des os, évalué leur nombre et leur longueur.

Il s'est avéré que plus une espèce est proche des tétrapodes, moins il y a de rayons cutanés dans ses nageoires pectorales. Ce qui est encore plus intéressant, c'est que les rayons cutanés des faces dorsale (dorsale) et ventrale (ventrale) de ces nageoires ont des longueurs différentes et se « superposent » à des degrés divers aux rayons osseux. Cette asymétrie est la plus prononcée à Tiktaalik, et selon elle, les auteurs ont suggéré que cet animal avait un semblant fonctionnel de paumes, c'est-à-dire que la partie inférieure de la nageoire pectorale portait beaucoup de muscles.

Probablement, les muscles de la "paume" de Tiktaalik l'ont aidé à pousser du fond boueux des plans d'eau peu profonds, où il aurait vécu, et même à faire de courts mouvements sur terre. Auparavant, l'asymétrie des faces dorsale et ventrale des paires de nageoires chez ceux qui n'avaient pas encore débarqué et n'avaient pas de doigts n'était pas étudiée en détail.

Les poissons téléostéens benthiques modernes présentent également des différences dans la disposition des rayons de différents côtés de la nageoire pectorale. Ceci est important car les membres de ceux qui restent près du fond subissent des contraintes similaires à ceux de ceux qui essaient de marcher sur terre ou dans des eaux très peu profondes. Tous ces poissons ont besoin de pousser d'un substrat dur, et cela peut être aidé par les muscles de la face ventrale de la nageoire. Les auteurs rappellent qu'il faut en tenir compte dans l'étude de l'émergence des vertébrés à terre, il est donc faux de se limiter à ne considérer que les rayons osseux des nageoires des tétrapodomorphes.

En 2016, Neil Shubin et ses collègues ont montré que les mêmes gènes sont responsables de la formation des rayons dans les nageoires des téléostéens et de la formation des doigts chez les tétrapodes. Ils ont émis l'hypothèse que les doigts des vertébrés terrestres sont formés à partir des mêmes structures à partir desquelles les rayons des nageoires apparaissent chez les poissons. Ensuite, les expériences ont été menées sur le poisson zèbre vivant.

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