манта это хрящевая или костная рыба
Манта
27.07.2013
Манта (лат. Manta birostris) – самый крупный представитель семейства Орляковых скатов (Myliobatidae) из отряда Хвостоколообразных (Myliobatiformes). Ее называют также гигантским морским дьяволом. Эта хрящевая рыба может достигать веса до 2 тонн при размахе плавников до 7 м.
Своим внешним видом она вселяла ужас в сердца самых смелых мореплавателей вплоть до середины XIX века.
Они считали ее не только предвестницей грядущих несчастий, но и грозной хищницей, способной съесть весь экипаж небольшого корабля. Чтобы уцелеть при встрече с ней в открытом море, полагалось долго и искренне молиться.
Честь и хвала естествоиспытателям, которые выяснили, что это морское чудище совершенно безобидное. Оно обладает миролюбивым характером и питается не людьми, а планктоном. Название рыбы происходит от испанского слова la manta и обозначает одеяло или покрывало.
Вид впервые описал в 1792 году немецкий натуралист Иоганн Юлиус Вальбаум.
Распространение
Манты населяют тропические и умеренно теплые воды Индийского, Атлантического и Тихого океанов приблизительно между 35° северной и 35° южной широты.
Ареал обитания в западной части Атлантики простирается от Мексиканского залива до тропиков Бразилии. В Индийском океане он охватывает территорию от Южной Африки до Индии.
Западная часть Тихого океана заселена гигантскими морскими дьяволами от северного побережья Австралии до Юго-Восточной Азии и тихоокеанских островов. Они так же обитают в Бенгальском заливе, Красном и Аравийском морях.
Рыбы чаще всего наблюдаются в прибрежных мелководьях континентального шельфа, возле коралловых рифов и островов. Они редко встречаются на глубинах более 100 м. Иногда манты заплывают весьма далеко в открытое море.
Их естественной средой обитания являются устья крупных рек, лагуны и неглубокие бухты.
Поведение
Манты ведут преимущественно одиночный образ жизни. Они собираются в небольшие группы в сезон размножения или для совместной охоты. Обычно они состоят из 2-4 особей, но в местах богатых планктоном могут одновременно кормиться до 50 рыб.
Гигантские морские дьяволы почти всегда держатся у самой поверхности воды.
Они, как и другие хрящевые рыбы, сохраняют в течение всей жизни хрящевую хорду, которая не замещается костным позвоночником.
Их огромные грудные плавники усилились в процессе эволюции хрящевыми лучами, а хвостовой плавник превратился в длинный и тонкий хвост. Особый шик рыбам придают головные плавники, напоминавшие средневековым мореходам страшные рога дьявола.
Плывет манта очень медленно и грациозно, неспешно взмахивая широкими плавниками как крыльями. При необходимости она способна развить скорость до 12 км/час и выпрыгивать из воды на высоту более 2 м.
Прыгают манты ради забавы, когда рядом собирается несколько сородичей, и ради уничтожения паразитов. Веслоногие рачки просто обожают селиться на коже этих исполинов, доставляя им массу неприятных ощущений. Частично рыбы избавляются от них, просто почесывая брюхо о коралловые рифы.
Природных врагов у взрослых мант очень мало. Из-за своих огромных размеров и очень жесткой кожи они опасаются только косаток (Orcinus orca), тигровых (Galeocerdo cuvier) и больших белых акул (Carcharadon carcharias).
Манты страдают от различных эктопаразитов, живущих на их телах. Избавиться от них им помогают рыбы из семейств Прилипаловые (Echeneidae) и Губановые (Labridae), методично очищающие их кожный покров от разнообразной беспозвоночной живности.
Прилипалы прикрепляются к гигантским мантам и путешествуют вместе с ними, а губаны занимаются чисткой кожи на своеобразных «очистных станциях» вблизи коралловых рифов.
Питание
Манты принадлежат к типичным животным-фильтраторам, но кроме мелких членистоногих беспозвоночных охотно поедают и рыбную мелюзгу. У спокойно плывущей рыбы головные плавники загнуты внутрь, а во время кормежки они распрямляются и направляют встречный поток воды прямо в пасть.
Вода вместе с планктоном попадает в ротовую полость, напоминающую огромную воронку.
Фильтрующий орган состоит из пластин и расположен в задней части рта. Пластины представляют собой розовато-коричневую ткань, проходящую между опорными структурами жабр.
Затем пища через горло поступает в желудок, а избыток воды выталкивается через пасть. Зубы во время кормления не используются.
В пищу мясо мант употребляют в основном только на Филиппинах. Особо ценится филиппинцами их жирная и питательная печень.
Размножение
Половой зрелости манты достигают к 5 годам, когда самки вырастают до 4 м, а самцы до 5 м в длину. Спаривания в тропических водах происходят в период с начала декабря по конец апреля на мелководье вокруг скалистых рифовых зон.
Несколько самцов ухаживают за одной самкой. Ухаживание заключается в том, что они плывут вплотную за ее хвостом со скоростью 9-12 км/час на глубине 10-20 м в течение 20-30 минут. Затем самка приостанавливается, а самый ловкий самец спаривается с ней.
Спаривание длится 90-120 секунд. После его окончания спарившийся самец быстро уплывает вдаль, а второй ловкач занимает его место. После второго спаривания самка, как правило, теряет интерес к самцам и покидает их сообщество.
Развитие эмбрионов в организме матери длится около 13 месяцев, после чего на свет появляется 1-2 детеныша. Они рождаются завернутыми в грудные плавники, которые вскоре распрямляются в водной среде.
Сразу после рождения малыши весят 8-10 кг, а длина их тела может достигать 125 см при ширине грудных плавников до 190 см.
Первое время они неотступно следуют за матерью. Мать проявляет о них трогательную заботу, оберегая от всяческих напастей. Защищая потомство, она способна нанести врагу смертельные увечья ударами своих могучих плавников. Нередко она переворачивает рыбацкие лодки и даже может потопить рыбаков, если увидит в них угрозу для своих малышей.
Эта особенность ее поведения делает охоту на нее очень привлекательной среди любителей острых ощущений.
Хотя манта и занесена в Красную книгу, в мире существует много компаний, организующих коммерческие туры по ее ловле с помощью гарпунов и спиннингов. Ее мясо считается лучшей приманкой для ловли акул.
Описание
Длина тела взрослых особей составляет 4-7 м, а размер плавников 6-7 м. Весят они обычно 1600-1800 кг. Официально зафиксированный рекордсмен весил 2400 кг при ширине грудных плавников 7,6 м. Самцы немного крупнее самок.
Ромбовидное тело сильно сплюснуто по спинно-брюшной оси. Кожный покров на спине темный, почти черный. Брюшная сторона светлая, чаще всего грязно-белая. Широкая голова явно отграничена от туловища. В нижней части головы расположено широкое ротовое отверстие.
Подвижные головные плавники обособлены и образуют две продолговатые пластины, выставленные горизонтально вперед. Глаза расположены на небольших мышечных выростах по бокам головы и снабжены брызгальцами.
Большие грудные плавники имеют треугольную форму и похожи на крылья. Сверху они окрашены в серовато-синий или почти черный цвет, а снизу белые и покрытые сероватыми пятнами. Длинный и тонкий хвост не имеет ни плавника, ни ядовитого шипа.
Рыбы относительно хорошо переносят содержание в неволе. В 2007 году в зоопарке Токио впервые в мире даже появился на свет малыш манты. К сожалению, он прожил только 5 дней. Служащие зоопарка решили извлечь из аквариума его папашу. Во время этой процедуры детеныш получил травмы, от которых вскоре скончался.
Продолжительность жизни манты в естественных условиях около 20 лет.
Надкласс Рыбы. Класс Костные рыбы. Класс Хрящевые рыбы.
Надкласс Рыбы. Класс Костные рыбы. Класс Хрящевые рыбы.
Продолжаем наше знакомство с подтипом Позвоночных в рамках изучения материала для подготовки к ЕГЭ по биологии. Сегодня рассмотрим костных и хрящевых рыб.
Общие характеристики.
Хорда сохраняется в промежутках между позвонками. Осевой скелет представлен позвоночником с двумя отделами – туловищем и хвостом. Туловище имеет верхние остистые отростки, верхнюю дугу, непосредственно тело позвонка со спинномозговым каналом, реберными дугами. Хвостовая часть имеет нижний остистый отросток, нижнюю дугу, верхнюю дугу. Верхний остистый отросток, канал со спинной аортой, спинномозговой канал. Общее количество позвонков достигает 39-41 штуки.
Череп представлен большим количеством. Выделяют плоские жаберные крышки, Верхнюю и нижнюю челюсти. Черепная коробка маленькая и мускулатура сегментирована. Имеются специальные мышцы управления жаберными крышками, парными плавниками, челюстями.
Покровы
Тело рыб покрыто чешуйками, расположенными «внахлест». Чешуя может быть циклоидного или ктеноидного типа. Ктеноидная снабжена шипами и зубцами, а циклоидная имеет округлые концы, напоминающие годичные кольца. Специальные железы, которые есть в коже рыб вырабатывают специальную секрецию, снижающую трение в воде. Кстати именно наличие этой слизи и делает рыбу достаточно скользкой, ее сложно удержать.
Пищеварительная система
Пищеварительная система представлена ротовой полостью, глоткой, переходящей в пищевод. Потом идет объемный желудок, толстый и тонкий кишечник. В кишечник открыты протоки печени, поджелудочной железы. Площадь всасывания кишечника возрастает благодаря слепо оканчивающихся выростов кишечника – пилорических придатков. В ротовой полости есть зубы с функцией захвата и удержания добычи.
Дыхательная система
Дыхание жаберное: жаберные пластинки (4-5 штук) прикрыты жаберными крышками. В результате движения жаберные крышки вода из ротоглоточного пространства попадает в боковую жаберную полость и омывает жабры. Жабры состоят из жаберной дуги, на которой есть жаберные тычинки и жаберные лепестки. Тычинки образуют цедильный аппарат, который предотвращает попадание частиц пищи в жабры, а жаберные лепестки – это органы газообмена.
Кровеносная система
Сердце двухкамерное. Один круг кровообращения. Сердце имеет одно предсердие и один желудочек. В сердце кровь венозная, из предсердия кровь накачивается в желудочек, а далее через венозную аорту закачивается в жабры, насыщается кислородом и становится артериальной. После чего артериальная кровь переносится к внутренним органам и тканям. Кровеносная система замкнутого типа. Эритроциты образуются в желчном пузыре.
Выделительная система
Представлена лентовидными бурыми почками (мезонефрос), расположенных симметрично с двух сторон туловища. От каждой почки отходит мочеточник. Оба мочеточника сливаются в мочевой пузырь. Моча содержит продукты обмена, аммиак и выводится у самок через анальное отверстие, а у самцов через мочеполовое отверстие.
Нервная система
Впервые появляются отделы головного мозга в виде пяти мозговых пузырей. Передний мозг не разделен на большие полушария. Хорошо развит мозжечок, отвечающий за координацию движений и ориентацию тела в пространстве. Функция необходима ввиду сложного перемещения рыб в воде. От головного мозга идет десять пар черепно-мозговых нервов.
Органы чувств:
— зрение (глаза имеют круглый хрусталик, плоскую роговицу, рыбы близорукие создания, так как хрусталик не меняет форму), могут различать цвета.
— органы слуха представлены одним отделом – внутренним ухом в виде костного лабиринта. Состоит из трех полукруглых каналов, и двух мешочков – верхнего и нижнего. В отдельных случаях может соединяться с плавательным пузырем, что приводит к более развитому слуху.
— обоняние (орган обоняния – обонятельная ямка).
— органы вкуса (на языке есть чувствительные почки по всей поверхности тела).
— боковая линия (подкожный канал, расположен вдоль всего тела симметрично с двух сторон, выходит на поверхность в виде наружных отверстий и имеющих чувствительные клетки невромасты. Боковая линия помогает реагировать на изменение направления и скорости водных потоков. Органы осязания –клетки по всему телу и на подбородке.
Половая система и размножение
Плавательный пузырь
Орган имеется только у костных рыб. Это воздушный мешок со смесью кислорода и углекислого газа. Его основные функции:
Отряды костных рыб
Отряд Осетровые
Череп у осетровых костный, остальной скелет весь хрящевой. Морда вытянута в рострум, а хвост гетероцеркальный. Чешуи крупные, располагаются пятью рядами. На подбородке есть усы. Рыбы относятся к проходным, то есть меняют морскую воду на пресную. Представители отряда: осетры, севрюга, стерлядь. Калуга, белуга.
Отряд Лососевые
Имеется жировой плавник. Рыбы проходные. Меняют окрас в период нереста. Дают красную икру и мясо. Представители: кита, горбуша, семга, форель, кумжа, лосось.
Отряд Сельдевые – стайные рыбы. Нет боковой линии. Чешуя легко снимается. Питаются планктоном, имеют промысловое значение. Представители сельди: черноспинка, атлантическая и так далее. Килька, хамса (анчоусы).
Отряд Карпообразные
На челюстях зубов нет (исключением являются пираньи), имеются глоточные зубы. Питаются беспозвоночными, растительностью водоемов. Многие представители отряда относятся к объектам прудового разведения. Представители: одомашненный сазан – карп, карась серебряный, карась золотой, вобла, тарань.
Отряд Окунеобразные
Окунеобразные относятся к хищникам. Имеют острые плавниковые лучи. Эволюционно самые молодые. Представители: окунь, ёрш, судак, бычки.
Отряд Кистеперые
Латимерия. Обитает у берегов Мадагаскара. Глубоководная рыба со светящимися челюстями и глазами. Имеет легкое, заполненное жиром. Хорошо развиты парные плавники и их пояса. Чешуя космоидная. Имеют научное значение, являются переходными формами между водными и наземными животными.
Класс Хрящевые рыбы.
Имеют торпедообразную форму и ромбовидную. Скелет хрящевой, плавательный пузырь отсутствует, боковой линии нет. Гидростатическим органом является печень богатая жиром. Жаберные щели открытые, жаберные крышки отсутствуют. Плакоидная чешуя имеет мезодермальное происхождение. На челюстях переходит в зубы, которые имеют сходство с зубами млекопитающих. Парные плавники внутренними сторонами срастаются и образуют кумулятивные органы так как оплодотворение внутренние. Размножение происходит яйцерождением или яйцеживорождением. В толстом кишечнике есть клапан, увеличивающий всасывательную поверхность. Есть также клоака.
Представители класса: акулы, катран, скаты, химеры.
Охрана рыбных ресурсов
Значение рыб
Манта это хрящевая или костная рыба
Содержание
Мир рыб богат и разнообразен. Это и фантастически красивые, ярко окрашенные рыбы коралловых рифов, у которых овальные, круглые или плоские формы тела. Это и внешне причудливые скорпеновые рыбы. Есть рыбы, ничем не защищенные, кроме окраски тела. Однако есть и другие, оснащенные острыми зубами, колючими плавниками и другими приспособлениями.
Общая характеристика рыб
Рыбы относятся к водным позвоночным животным, которые в течение всей своей жизни дышат жабрами. Это ловкие и быстрые пловцы с хорошо развитой мышечной системой. Грудные, брюшные и хвостовой плавники помогают им легко маневрировать. Будучи сплющенными с боков, за исключением некоторых рыб-скатов и камбалы, рыбы могут удерживать обычное положение в воде благодаря имеющимся у них для этого органам и приспособлениям. Одним из них является боковая линия тела, а вторым – крупный по сравнению с остальными обитателями моря, достаточно хорошо развитый мозжечок, который служит центром равновесия.
По середине тела рыб с обеих сторон от головы до хвоста проходят, по одной с каждой стороны тела, так называемые боковые линии. Это особый орган, с помощью которого рыбы удерживают правильное положение тела в воде, легко ориентируясь в движении. Боковая линия представляет собой не очень глубокую и достаточно узкую бороздку, прикрытую сверху чешуей, в которой имеются маленькие круглые отверстия. В бороздке развивается тонкая сеть нервных окончаний. Когда рыба теряет свое обычное положение в воде или, когда меняется ток воды, она получает сигнал от боковых линий тела, куда через отверстия под разным углом и с разной силой давления проникает вода, действуя на нервные окончания, в результате чего рыба выравнивает положение тела.
Скелет у некоторых рыб хрящевой, а у большинства костный. Огромные акулы имеют хрящевой скелет, а большинство мелких и крупных представителей подводного мира наделены костным скелетом. Класс рыб чрезвычайно богат и разнообразен, поэтому пловцам и водолазам, знакомым с ним поверхностно, надо быть очень осторожными, погружаясь в безмолвный и удивительный мир обитания этих особых живых существ.
Многие ученые считают, что пресная среда дала жизнь первым представителям рыб и все основные морские группы рыб произошли от пресноводных предков. В пользу этого мнения свидетельствует количество видов пресноводных и морских рыб в разные периоды развития Земли. В один из таких периодов морских рыб вообще не было, все представители рыб обитали в пресноводных водоемах.
Хрящевые рыбы
Хрящевые рыбы имеют довольно мягкий хрящевой скелет, кожа покрыта зубовидной чешуей. Плавательный пузырь y них отсутствует. K классу хрящевых рыб относят подкласс пластиножаберных и подкласс слитночерепных рыб. Слитночерепные от пластиножаберных отличаются тем, что имеют по одной жаберной щели с каждой стороны головы и особое устройство зубного аппарата.
Синепятнистый скат или скат-хвостокол (чрезвычайно токсичен)
Костные рыбы
Это чрезвычайно богатый видами класс рыб. У его представителей жаберные щели, какие имеются у хрящевых, заменяются жаберными отверстиями, прикрытыми костной жаберной крышкой. Внутренний скелет костный. Плавники держатся на костных лучах. У большинства этих рыб имеется плавательный пузырь.
Свойства костных рыб позволяют им выдерживать большое давление воды. Ткани их тела приобретают особое строение. Слабое развитие скелета и мускулатуры предохраняет от того, чтобы быть раздавленными водой. Ткани глубоководных рыб становятся проницаемыми, и благодаря этому давление внутри тела рыбы такое же, как y окружающей среды.
Глубоководные рыбы
Большие океанические глубины характеризуются огромным давлением воды и полным отсутствием солнечного света. Вода здесь утрачивает способность перемешиваться. Она неподвижна, ее низкая и всегда постоянная температура не зависит от смены ритмов дня и ночи.
Наибольшая глубина, на которой были обнаружены рыбы, составляет 5320 м. При такой глубине давление воды будет равняться 532 атм. Однако есть предположение, что рыбы живут еще глубже, на глубине около 10500 м, где величина давления воды достигает 1050 атм.
Способы защиты рыб
Смена окраски
Маскировка формы
Защитой в окружающей среде иногда служит и форма тела рыбы, которая приобретает вид наиболее типичного для этих мест предмета, например, водоросли.
Шипы, иглы и яд
Одним из важнейших средств защиты служат острые плавники, шипы, иглы, имеющиеся на теле многих рыб. Нередко эти иглы связаны с ядовитыми железами. В морях, омывающих берега России, ядовитые аппараты имеют скорпеновые рыбы и другие, близкие к ним виды, например, морской дракон. Что же касается рыб тропических вод, то там перечень активно-ядовитых представителей будет весьма обширным.
Бородавчатка, или каменная рыба из семейства Synanceia. Одна из самых ядовитых рыб
У хрящевых рыб есть белки, нужные для формирования костей
Рис. 1. Химера Callorhinchus milii, живущая в океане у южного побережья Австралии. По-английски ее называют или elephant shark («слоновая акула»), или ghost fish («рыба-привидение»). Это типичная хрящевая рыба, хотя и довольно необычно выглядящая. Характерная деталь ее облика — разросшееся рыло (рострум), имеющее, как иногда пишут, форму мотыги; предполагается, что частично это нужно для осязания, а частично для рыхления грунта, из которого рыба добывает пищу. В последнее время Callorhinchus milii стала популярным объектом исследований в области сравнительной генетики. Фото с сайта fishindex.blogspot.ru
Австралийские ученые нашли у хрящевой рыбы Callorhinchus milii белки и гены биохимического сигнального пути, который у млекопитающих участвует в образовании костей. У Callorhinchus milii и у человека эти гены очень сходно работают, несмотря на то, что костной ткани у современных хрящевых рыб не бывает. Это значительно подкрепляет старую гипотезу, согласно которой нынешнее «бескостное» состояние хрящевых рыб является эволюционно вторичным: у их предков кости были.
Кто относится к позвоночным животным? Ясный научный ответ на этот вопрос дал в 1816 году Анри-Мари Блэнвиль (Henri Marie Ducrotay de Blainville), который предложил разделить позвоночных на пять классов: рыбы, амфибии, рептилии, птицы и млекопитающие. Позднее, уже во второй половине XIX века, английский сравнительный анатом Томас Гексли (Thomas Henry Huxley) разделил рыб на хрящевых и костных, а американский палеонтолог Эдвард Коп (Edward Drinker Cope) выделил особую группу бесчелюстных. После этого система позвоночных более или менее устоялась и стало можно строить четкие схемы их эволюции (рис. 2).
Рис. 2. Современное эволюционное древо позвоночных (без подробностей). Vertebrate ancestor — предок позвоночных, jawless fish — бесчелюстные, placoderm — панцирные рыбы, cartilaginous fish — хрящевые рыбы, bony fish — костные рыбы, amphibians — амфибии, reptiles — рептилии, birds — птицы, mammals — млекопитающие. Каждое число означает давность соответствующего эволюционного расхождения в миллионах лет (mya = million years ago). Расхождение хрящевых и костных рыб произошло 450 миллионов лет назад. Схема из обсуждаемой статьи в General and Comparative Endocrinology
Самые древние и примитивные группы современных позвоночных — это, во-первых, бесчелюстные и, во-вторых, хрящевые рыбы. К бесчелюстным относятся миноги и миксины, к хрящевым рыбам — акулы, скаты и химеры. Все эти животные имеют одну общую особенность: у них нет костей. Внутренний скелет при этом, конечно, есть, но только хрящевой (см.: Позвоночник у миксин всё-таки есть, но очень необычный, «Элементы», 23.05.2013). Самые твердые образования в теле миног и миксин — зубцы ротового аппарата, состоящие из рогового вещества (примерно как наши ногти). У хрящевых рыб ситуация несколько иная: у них в коже сидят чешуи, построенные из минерализованной твердой ткани, которые на челюстях переходят в настоящие зубы. Но ни единой кости в теле акулы, химеры или ската всё равно нет.
Для тех зоологов, которые изучали в основном современных животных, было естественно предположить, что миноги, миксины и хрящевые рыбы — это остатки самого древнего этапа эволюции позвоночных. У их предков скелет тоже был чисто хрящевым, то есть это примитивная черта. А кость появилась уже в более молодых эволюционных ветвях в ходе прогрессивного развития.
Проблема была в том, что в такую схему очень плохо вписывались палеонтологические данные. И чем лучше развивалась палеонтология, тем это становилось очевиднее. Большинство ранних позвоночных, известных из палеонтологической летописи, имеет тяжелые панцири, состоящие из костей либо костеподобных тканей (рис. 3). Если миноги, миксины и хрящевые рыбы произошли от них — значит, скелет в этих группах исчез вторично, путем редукции.
Рис. 3. Ископаемые позвоночные и их родственники. Haikouichthys, Pikaia и конодонт (Conodont) — проблематичные ранние хордовые, связи которых с позвоночными еще в той или иной степени неясны. На этом эволюционном уровне костей и костеподобных структур еще нет. Все остальные существа на этом рисунке — бесспорные позвоночные: Sacabambaspis, Pteraspis, Asiaspis, Cephalaspis — бесчелюстные, Bothriolepis — панцирная рыба и Cladoselache — акула. Все изображенные позвоночные, кроме Cladoselache, имеют твердые скелетные панцири. Рисунок Maija Karala с сайта eurwentala.deviantart.com
В результате сложились две гипотезы: (1) гипотеза примитивности скелета таких животных, как бесчелюстные и хрящевые рыбы; (2) гипотеза происхождения всех этих животных от панцирных предков, потерявших твердый скелет в дальнейшем. Убежденным сторонником первой гипотезы был, например, русский академик А. Н. Северцов; убежденным сторонником второй — крупнейший шведский палеонтолог Эрик Стеншё (Erik Helge Osvald Stensiö). Северцов мало занимался палеонтологией, предпочитая полагаться в основном на данные о строении современных животных; Стеншё — наоборот. К согласию они так и не пришли.
Эта проблема имеет значение не только для узкого круга зоологов и палеонтологов. Ведь скелетные образования — просто пример, хотя и важный. Если прав Северцов, то эволюция скелета позвоночных предстает перед нами как однонаправленный прогресс. Если же прав Стеншё, значит, все происходило гораздо более нелинейно и роль регресса была не меньше. Речь идет об общем характере эволюционного процесса.
Ясно, что интерпретация ископаемых остатков бывает и неоднозначной. Но уж современные хрящевые рыбы доступны нам для изучения целиком, до каждой клеточки. Итак, есть ли свидетельства того, что у их предков были кости?
Исследователи из Школы медицинских наук Мельбурнского королевского технологического института (School of Medical Sciences, RMIT University, Австралия) решили привлечь к ответу на этот вопрос данные молекулярной биологии развития. Почему бы не изучить белки, синтез которых заведомо необходим для формирования костей? Если такие белки найдутся у хрящевых рыб — это будет хотя и косвенным, но серьезным доводом за то, что костная ткань у них когда-то была.
Например, у многоклеточных животных очень распространен регуляторный белок, который называется Wnt. Он выделяется клетками, воспринимается рецепторами других клеток и влияет на внутренние процессы в них, в частности на активность генов. Функции белка Wnt очень разнообразны (см.: Белок–регулятор индивидуального развития управляет движением раковых клеток, «Элементы», 18.04.2008), поэтому внутриклеточных сигнальных путей, через которые он действует, существует несколько. Один из таких сигнальных путей — путь Wnt/бета-катенин — как раз и важен для развития скелетных структур (см.: Разгадан механизм регенерации конечностей, «Элементы», 27.11.2006). Бета-катенин — это белок, который активируется в цитоплазме клетки под действием белка Wnt, а потом проникает в ядро и воздействует там на гены. Работа самого сигнального пути тоже должна регулироваться, поэтому существуют еще и факторы, которые могут его блокировать: это белки Sfrp и склеростин. Полный набор белков пути Wnt/бета-катенин есть, например, у человека; известны, конечно, и гены, эти белки кодирующие.
Выяснилось, что у химеры Callorhinchus milii (рис. 1) все перечисленные белки и гены тоже есть. Более того, области, где синтезируются белки пути Wnt/бета-катенин, расположены в организме хрящевой рыбы примерно так же, как и в организме млекопитающего (рис. 4). Видимо, это означает, что такая рыба вполне могла бы создать костную ткань, если бы «захотела». Никаких запретов на это у нее нет.
Рис. 4. Синтез бета-катенина в тканях химеры и человека. Клетки, в которых этот синтез происходит, окрашены иммунохимическим методом в коричневый цвет. A. Ткань позвонка химеры: окрашены клетки хряща (хондроциты). B. Почечные канальцы химеры: окрашены клетки их стенок. Для сравнения выделена не подвергнутая окраске часть (сектор справа внизу). C. Слизистая оболочка кишечника химеры. D. Семенники химеры: окрашены клетки семенных канальцев. E. Срез рыла химеры: окрашен покрывающий его эпидермис. F. Срез кожи млекопитающего: окрашен эпидермис. Во всех этих органах активность гена бета-катенина выглядит у химеры и у млекопитающих примерно одинаково. Фото из обсуждаемой статьи в General and Comparative Endocrinology
Так был ли у предков хрящевых рыб твердый скелет? Похоже, что да. Современная палеонтология это подтверждает. Например, у очень древней акулы Doliodus problematicus в плавниках обнаружены твердые скелетные шипы, примерно такие же, как у панцирных рыб (см.: Miller et al., 2003. The oldest articulated chondrichthyan from the Early Devonian period). Скорее всего, все древние рыбы когда-то имели этот признак.
У самых первых, очень примитивных позвоночных твердого скелета, насколько мы сейчас знаем, всё-таки не было (см.: С. Ястребов. Эволюция первых хордовых и палеонтология, «Потенциал», №5, 2012). Но он очень быстро развился, и возник целый эволюционный уровень, состоящий из более или менее «бронированных» форм (рис. 3). К этому эволюционному уровню относятся почти все ископаемые бесчелюстные и, видимо, все первые рыбы. А вот потом «броня» стала регрессировать — постепенно, в разных эволюционных ветвях с разной скоростью и в разной степени. Именно так представляли себе эволюцию позвоночных Э. Стеншё и его ученики, и похоже, что их мнение было верным.
Источник: Damian G. D’Souza, Kesha Rana, Kristi M. Milley, Helen E. MacLean, Jeffrey D. Zajac, Justin Bell, Sydney Brenner, Byrappa Venkatesh, Samantha J. Richardson, Janine A. Danks. Expression of Wnt signaling skeletal development genes in the cartilaginous fish, elephant shark (Callorhinchus milii) // General and Comparative Endocrinology. 2013. V. 193. P. 1–9.