У вторичноротых первое отверстие развивающегося эмбриона ( бластопор ) становится анусом и клоакой , тогда как рот формируется в другом месте позже. Первоначально это было отличительной чертой группы, но впоследствии вторичноротость была обнаружена и среди первичноротых . [5] Вторичноротые также известны как энтероцеломаты , потому что их целом развивается через энтероцельно .
Первоначально Deuterostomia включала типы Brachiopoda , [6] Bryozoa , [7] Chaetognatha , [8] и Phoronida [6] на основе морфологических и эмбриологических характеристик. Однако в 1995 году Deuterostomia была переопределена на основе анализа молекулярной последовательности ДНК, что привело к удалению лофофоратов , которые позже были объединены с другими первичноротыми животными для формирования надтипа Lophotrochozoa . [9] Стреловидные черви также могут быть вторичноротыми, [8] но молекулярные исследования чаще помещали их в первичноротые. [10] [11] Генетические исследования также показали, что у вторичноротых есть более 30 генов, не обнаруженных ни в одной другой группе животных, но которые все же присутствуют у некоторых морских водорослей и прокариот. Это может означать, что это очень древние гены, которые были утрачены в других организмах, или что общий предок приобрел их посредством горизонтального переноса генов . [12]
Существует вероятность, что Ambulacraria является сестринской кладой для Xenacoelomorpha и может образовывать группу Xenambulacraria . [13] [14] [15]
Примечательные характеристики
Как у вторичноротых, так и у первичноротых зигота сначала развивается в полый шар клеток, называемый бластула . У вторичноротых ранние деления происходят параллельно или перпендикулярно полярной оси. Это называется радиальным дроблением и также происходит у некоторых первичноротых, таких как лофофораты .
Большинство вторичноротых демонстрируют неопределенное дробление , при котором судьба развития клеток в развивающемся эмбрионе не определяется идентичностью родительской клетки. Таким образом, если первые четыре клетки разделены, каждая может развиться в полноценную маленькую личинку; а если клетка удалена из бластулы, другие клетки компенсируют это. Это источник однояйцевых близнецов .
Еще одной особенностью, присутствующей как у полухордовых, так и у хордовых, является фаринготремия — наличие дыхалец или жаберных щелей в глотке , что также обнаружено у некоторых примитивных ископаемых иглокожих ( митратов ). [16] [17]
Полая нервная цепочка есть у всех хордовых, включая оболочников (на личиночной стадии). У некоторых полухордовых также есть трубчатая нервная цепочка. На ранней эмбриональной стадии она выглядит как полая нервная цепочка хордовых.
Как полухордовые , так и хордовые имеют утолщение аорты , гомологичное хордовому сердцу , которое сокращается, чтобы перекачивать кровь. Это предполагает наличие у предка всех трех групп вторичноротых, а иглокожие вторично его утратили. [ необходима цитата ]
Сильно модифицированная нервная система иглокожих скрывает многое об их происхождении, но ряд фактов свидетельствует о том, что все современные вторичноротые произошли от общего предка, у которого были жаберные щели в глотке, полый нервный тяж, кольцевые и продольные мышцы и сегментированное тело. [18]
Формирование рта и ануса
Определяющей характеристикой вторичноротых является тот факт, что бластопор (отверстие в нижней части формирующейся гаструлы) становится анусом, тогда как у первичноротых бластопор становится ртом. Рот вторичноротых развивается на противоположном конце эмбриона, от бластопора, а пищеварительный тракт развивается посередине, соединяя их.
У многих животных эти ранние стадии развития позже эволюционировали способами, которые больше не отражают эти изначальные закономерности. Например, у людей уже сформировалась кишечная трубка во время формирования рта и ануса. Затем сначала формируется рот [ нужна цитата ] , на четвертой неделе развития, а анус формируется четыре недели спустя, временно образуя клоаку .
Происхождение и эволюция
Bilateria , одна из пяти основных групп животных, делится на две группы: первичноротые и вторичноротые. Вторичноротые состоят из хордовых (включая позвоночных) и амбулакрарий. [19] Кажется вероятным, что кимберелла возрастом 555 миллионов лет была представителем первичноротых. [20] [21] Это означает, что линии первичноротых и вторичноротых разделились задолго до появления кимбереллы , и, следовательно, задолго до начала кембрия 538,8 миллионов лет назад , [19] т. е. в раннюю часть эдиакарского периода (около 635-539 млн лет назад, около конца глобального оледенения Марино в позднем неопротерозое ). Было высказано предположение, что предковый дейтеростом до разделения на хордовых и амбулакрарий мог быть хордовым животным с конечным анусом и глоточными отверстиями, но без жаберных щелей, с активной стратегией питания во взвешенном состоянии. [22]
Последний общий предок вторичноротых утратил все разнообразие иннексинов . [23]
Ископаемая летопись
Вторичноротые имеют богатую ископаемую летопись с тысячами ископаемых видов, найденных на протяжении всего фанерозоя . Есть также несколько более ранних ископаемых, которые могут представлять вторичноротых, но они остаются спорными. Самые ранние из этих спорных ископаемых - это оболочникоподобные организмы Burykhia и Ausia из эдиакарского периода. Хотя они на самом деле могут быть оболочниками, другие интерпретировали их как книдарий [24] или губок [25] , и поэтому их истинное родство остается неопределенным. Другая эдиакарская окаменелость, Arkarua , может представлять собой самого раннего иглокожего, в то время как Yanjiahella из раннего кембрийского ( фортунийского ) периода является другой заметной стволовой группой иглокожих. [26] [27]
Ископаемые останки одной из основных групп вторичноротых, иглокожих (современные представители которых включают морских звезд , морских ежей и криноидей ), довольно распространены с начала 3-го этапа кембрия, 521 миллион лет назад [28], начиная с таких форм, как Helicoplacus . Два других вида 3-го этапа кембрия (521-514 млн лет назад), Haikouichthys и Myllokunmingia из биоты Чэнцзян, являются самыми ранними ископаемыми телами рыб, [29] [30] тогда как Pikaia , обнаруженная намного раньше, но из среднекембрийского сланца Берджесс , теперь считается примитивным хордовым. [31] Среднекембрийское ископаемое Rhabdotubus johanssoni было интерпретировано как крылобранхоровое полухордовое. [32] , тогда как Spartobranchus — это желудевый червь из сланцев Берджесс, доказывающий, что все основные линии были уже хорошо известны 508 млн лет назад.
С другой стороны, окаменелости ранних хордовых очень редки, поскольку у беспозвоночных хордовых нет костной ткани или зубов, и окаменелости посткембрийских беспозвоночных хордовых не известны, за исключением палеобранхиостомы пермского возраста , следов колониальных оболочников ордовикского периода Catellocaula и различных спикул юрского и третичного периода, предположительно приписываемых асцидиям. [ требуется ссылка ] . Окаменелости иглокожих остаются очень распространенными после кембрия. Окаменелости полухордовых встречаются реже, за исключением граптолитов до нижнего карбона.
Филогения
Ниже представлено филогенетическое дерево, показывающее консенсусные отношения среди таксонов вторичноротых. Филогеномные данные свидетельствуют о том, что семейство кишечнодышащих, Torquaratoridae , относится к Ptychoderidae . Дерево основано на данных о последовательности 16S +18S рРНК и филогеномных исследованиях из нескольких источников. [33] [34] Приблизительные даты для каждой радиации в новую кладу указаны в миллионах лет назад (Mya). Не все даты согласованы, из диапазонов дат указан только центр. [35]
Поддержка клады Deuterostomia не является однозначной. В частности, иногда показано, что Ambulacraria связаны с Xenacoelomorpha. Если это правда, то это открывает две возможности: либо Ambulacraria выводятся из дихотомии вторичноротых-первичных (в этом случае группировка Deuterostomia распадается, а Chordata и Protostomia объединяются в Centroneuralia ), либо Xenacoelomorpha перемещаются рядом с Ambulacraria в пределах Deuterostomia, как на диаграмме выше. [34] [36] [37] [38] [39] [40] [41] [42]
Ссылки
^ Федонкин, MA; Викерс-Рич, П.; Суолла, Б. Дж.; Труслер, П.; Холл, М. (2012). «Новый метазоа из венда Белого моря, Россия, с возможными связями с асцидиями». Палеонтологический журнал . 46 (1): 1–11. Bibcode : 2012PalJ...46....1F. doi : 10.1134/S0031030112010042. S2CID 128415270.
^ Мартин-Дуран, Хосе М.; Пассаманек, Йель Дж.; Мартиндейл, Марк К.; Хейнол, Андреас (2016). «Основа развития для повторяющейся эволюции дейтеростомии и протостомии». Nature Ecology & Evolution . 1 (1): 0005. Bibcode : 2016NatEE...1....5M. doi : 10.1038/s41559-016-0005. PMID 28812551. S2CID 90795.
^ ab Eernisse, Douglas J.; Albert, James S.; Anderson, Frank E. (1992-09-01). «Annelida и Arthropoda не являются сестринскими таксонами: филогенетический анализ морфологии спиральных метазоа». Systematic Biology . 41 (3): 305–330. doi :10.1093/sysbio/41.3.305. ISSN 1063-5157.
^ Нильсен, К. (июль 2002 г.). «Филогенетическое положение Entoprocta, Ectoprocta, Phoronida и Brachiopoda». Интегративная и сравнительная биология . 42 (3): 685–691. doi : 10.1093/icb/42.3.685 . PMID 21708765.
^ аб Бруска, RC; Бруска, Дж.Дж. (1990). Беспозвоночные . Синауэр Ассошиэйтс. п. 669.
^ Халаныч, К. М.; Бачеллер, Дж.; Лива, С.; Агуинальдо, А. А.; Хиллис, Д. М. и Лейк, Дж. А. (17 марта 1995 г.). «18S рДНК свидетельствует о том, что лофофораты являются первичноротыми животными». Science . 267 (5204): 1641–1643. Bibcode :1995Sci...267.1641H. doi :10.1126/science.7886451. PMID 7886451. S2CID 12196991.
^ Marlétaz, Ferdinand; Martin, Elise; Perez, Yvan; Papillon, Daniel; Caubit, Xavier; Lowe, Christopher J.; Freeman, Bob; Fasano, Laurent; Dossat, Carole; Wincker, Patrick; Weissenbach, Jean (01.08.2006). "Филогеномика хетогнатов: первичноротые с развитием, подобным вторичноротым". Current Biology . 16 (15): R577–R578. Bibcode : 2006CBio...16.R577M. doi : 10.1016/j.cub.2006.07.016 . PMID 16890510. S2CID 18339954.
^ Marlétaz, Ferdinand; Peijnenburg, Katja TCA; Goto, Taichiro; Satoh, Noriyuki; Rokhsar, Daniel S. (2019-01-21). «Новая спиральная филогения помещает загадочных червей-стрелок среди Gnathiferans». Current Biology . 29 (2): 312–318.e3. Bibcode : 2019CBio...29E.312M. doi : 10.1016/j.cub.2018.11.042 . PMID 30639106.
^ Геном желудевого червя раскрывает жаберное происхождение человеческой глотки | Berkeley News
^ Бурла, Сара Дж.; Юлиусдоттир, Торхильдур; Лоу, Кристофер Дж.; Фримен, Роберт; Аронович, Йоханан; Киршнер, Марк; Ландер, Эрик С.; Торндайк, Майкл; Накано, Хироаки; Кон, Андреа Б.; Хейланд, Андреас; Мороз, Леонид Л.; Копли, Ричард Р.; Телфорд, Максимилиан Дж. (2006). «Филогения вторичноротых раскрывает монофилетические хордовые и новый тип Xenoturbellida». Nature . 444 (7115): 85–88. Bibcode :2006Natur.444...85B. doi :10.1038/nature05241. ISSN 0028-0836. PMID 17051155. S2CID 4366885.
^ Марлетаз, Фердинанд (17.06.2019). «Зоология: проникновение в происхождение билатерий». Current Biology . 29 (12): R577–R579. Bibcode : 2019CBio...29.R577M. doi : 10.1016/j.cub.2019.05.006 . ISSN 0960-9822. PMID 31211978.
^ Грэм, А.; Ричардсон, Дж. (2012). «Развитие и эволюционное происхождение глоточного аппарата». Evodevo . 3 (1): 24. doi : 10.1186/2041-9139-3-24 . PMC 3564725 . PMID 23020903.
^ Валентайн, Джеймс У. (18 июня 2004 г.). О происхождении Phyla. Издательство Чикагского университета. ISBN978-0-226-84548-7– через Google Книги.
^ Смит, Эндрю Б. (2012). «Проблематика кембрия и диверсификация вторичноротых». BMC Biology . 10 (79): 79. doi : 10.1186/1741-7007-10-79 . PMC 3462677. PMID 23031503 .
^ ab Erwin, Douglas H.; Eric H. Davidson (1 июля 2002 г.). «Последний общий предок билатерий». Development . 129 (13): 3021–3032. doi :10.1242/dev.129.13.3021. PMID 12070079.
^ Федонкин, MA; Симонетта, A; Иванцов, AY (2007), "Новые данные о кимберелле , вендском моллюскоподобном организме (регион Белого моря, Россия): палеоэкологические и эволюционные последствия", в Vickers-Rich, Patricia; Komarower, Patricia (ред.), Взлет и падение эдиакарской биоты , Специальные публикации, т. 286, Лондон: Геологическое общество, стр. 157–179, doi :10.1144/SP286.12, ISBN978-1-86239-233-5, OCLC 156823511
^ Баттерфилд, Нью-Джерси (декабрь 2006 г.). «Присоединение некоторых «червей» стволовой группы: ископаемые лофотрохозои в сланцах Берджесс». BioEssays . 28 (12): 1161–1166. doi :10.1002/bies.20507. PMID 17120226. S2CID 29130876.
^ Ли, Юйцзин; Данн, Фрэнсис С.; Мердок, Дункан ДЖЕ; Го, Цзинь; Рахман, Имран А.; Конг, Пэйюнь (10 мая 2023 г.). «Кембрийская стволовая группа амбулакрарии и природа предковых дейтеростомовых». Current Biology . 33 (12): 2359–2366.e2. Bibcode : 2023CBio...33E2359L. doi : 10.1016/j.cub.2023.04.048 . PMID 37167976.
^ Коннексины развились после того, как ранние хордовые утратили разнообразие иннексинов.
^ Хан, Дж; Пфлуг, HD (1985). «Polypenartige Organismen aus dem Jung-Präkambrium (Nama-Gruppe) von Namibia». Паскаль-Фрэнсис (19): 1–13 . Проверено 13 марта 2024 г.
^ М. А. Федонкин (1996). "Аузия как предок археоциат и других губкообразных организмов". В: Загадочные организмы в филогении и эволюции. Тезисы докладов . Москва, Палеонтологический институт РАН, с. 90-91.
^ Cracknell, Kelsie; García-Bellido, Diego C.; Gehling, James G.; Ankor, Martin J.; Darroch, Simon AF; Rahman, Imran A. (2021-02-18). "Пентарадиальные эукариоты предполагают расширение питания суспензией в эдиакарских сообществах Белого моря". Scientific Reports . 11 (1): 4121. Bibcode :2021NatSR..11.4121C. doi :10.1038/s41598-021-83452-1. ISSN 2045-2322. PMC 7893023 . PMID 33602958.
^ Bengtson, S. (2004). Lipps, JH; Waggoner, BM (ред.). "Early Skeletal Fossils in Neoproterozoic–Cambrian Biological Revolutions" (PDF) . Paleontological Society Papers . 10 : 67–78. doi :10.1017/S1089332600002345. Архивировано из оригинала (PDF) 2008-10-03 . Получено 2015-09-01 .
^ Шу, Д.-Г.; Конвей Моррис, С .; Хан, Дж.; и др. (январь 2003 г.). «Голова и позвоночник раннекембрийского позвоночного Haikouichthys ». Nature . 421 (6922): 526–529. Bibcode : 2003Natur.421..526S. doi : 10.1038/nature01264. PMID 12556891. S2CID 4401274.
^ Шу, Д.-Г.; Конвей Моррис, С. и Чжан, X.-Л. (ноябрь 1999 г.). «Нижнекембрийские позвоночные из южного Китая». Nature . 402 (6757): 42–46. Bibcode :1999Natur.402...42S. doi :10.1038/46965. S2CID 4402854.
^ Шу, Д.-Г.; Конвей Моррис, С. и Чжан, X.-Л. (ноябрь 1996 г.). " Хордовое животное, похожее на пикайю , из нижнего кембрия Китая". Nature . 384 (6605): 157–158. Bibcode :1996Natur.384..157S. doi :10.1038/384157a0. S2CID 4234408.
^ Бенгтсон, С.; Урбанек, А. (октябрь 2007 г.). « Рабдотубус , полухордовый рабдоплеврид среднего кембрия». Летайя . 19 (4): 293–308. doi :10.1111/j.1502-3931.1986.tb00743.x.
^ Tassia, Michael G.; Cannon, Johanna T.; Konikoff, Charlotte E.; Shenkar, Noa; Halanych, Kenneth M.; Swalla, Billie J. (2016-10-04). "Глобальное разнообразие полухордовых". PLOS ONE . 11 (10): e0162564. Bibcode : 2016PLoSO..1162564T. doi : 10.1371/journal.pone.0162564 . PMC 5049775. PMID 27701429 .
^ ab Kapli, Paschalia; Natsidis, Paschalis; Leite, Daniel J.; Fursman, Maximilian; Jeffrie, Nadia; Rahman, Imran A.; Philippe, Hervé; Copley, Richard R.; Telford, Maximilian J. (1 марта 2021 г.). «Отсутствие поддержки Deuterostomia побуждает к переосмыслению первых Bilateria». Science Advances . 7 (12): eabe2741. Bibcode : 2021SciA....7.2741K. doi : 10.1126/sciadv.abe2741. PMC 7978419. PMID 33741592 .
^ Филипп, Эрве; Пустка, Альберт Дж.; Чиодин, Марта; Хофф, Катарина Дж.; Дессимо, Кристоф; Томичек, Бартломей; Шиффер, Филипп Х.; Мюллер, Стивен; Домман, Дэрил; Хорн, Маттиас; Куль, Хайнер (2019-06-03). «Смягчение ожидаемых эффектов систематических ошибок подтверждает родственные связи между Xenacoelomorpha и Ambulacraria». Current Biology . 29 (11): 1818–1826.e6. Bibcode : 2019CBio...29E1818P. doi : 10.1016/j.cub.2019.04.009 . hdl : 21.11116/0000-0004-DC4B-1 . ISSN 0960-9822. PMID 31104936.
^ Робертсон, Хелен Э.; Лапраз, Франсуа; Эггер, Бернхард; Телфорд, Максимилиан Дж.; Шиффер, Филипп Х. (12 мая 2017 г.). «Митохондриальные геномы ацеломорфных червей Paratomella rubra, Isodiametra pulchra и Archaphanostoma ylvae». Научные отчеты . 7 (1): 1847. Бибкод : 2017НацСР...7.1847Р. дои : 10.1038/s41598-017-01608-4. ISSN 2045-2322. ПМЦ 5431833 . ПМИД 28500313.
^ Филипп, Эрве; Бринкманн, Хеннер; Копли, Ричард Р.; Мороз, Леонид Л.; Накано, Хироаки; Пустка, Альберт Дж.; Валльберг, Андреас; Петерсон, Кевин Дж.; Телфорд, Максимилиан Дж. (10.02.2011). «Acoelomorph flatworms are deuterostomes related to Xenoturbella». Nature . 470 (7333): 255–258. Bibcode :2011Natur.470..255P. doi :10.1038/nature09676. ISSN 0028-0836. PMC 4025995 . PMID 21307940.
^ Edgecombe, Gregory D.; Giribet, Gonzalo; Dunn, Casey W.; Hejnol, Andreas; Kristensen, Reinhardt M.; Neves, Ricardo C.; Rouse, Greg W.; Worsaae, Katrine; Sørensen, Martin V. (июнь 2011 г.). «Высокоуровневые отношения метазойных организмов: недавний прогресс и оставшиеся вопросы». Organisms, Diversity & Evolution . 11 (2): 151–172. doi :10.1007/s13127-011-0044-4. S2CID 32169826.
^ Рауз, Грег В.; Уилсон, Нерида Г.; Карвахаль, Хосе И.; Вриенхук, Роберт К. (4 февраля 2016 г.). «Новые глубоководные виды Xenoturbella и положение Xenacoelomorpha». Nature . 530 (2): 94–97. Bibcode :2016Natur.530...94R. doi :10.1038/nature16545. PMID 26842060. S2CID 3870574.
^ Кэннон, Джоанна Тейлор; Веллутини, Бруно Коссермелли; Смит III, Джулиан; Ронквист, Фредерик; Йонделиус, Ульф; Хейнол, Андреас (4 февраля 2016 г.). «Xenacoelomorpha — сестринская группа Nephrozoa». Природа . 530 (2): 89–93. Бибкод : 2016Natur.530...89C. дои : 10.1038/nature16520. PMID 26842059. S2CID 205247296.
^ Paschalia Kapli; Maximilian J. Telford (11 декабря 2020 г.). «Топологически-зависимая асимметрия в систематических ошибках влияет на филогенетическое размещение Ctenophora и Xenacoelomorpha». Science Advances . 6 (50): eabc5162. Bibcode : 2020SciA....6.5162K. doi : 10.1126/sciadv.abc5162 . PMC 7732190. PMID 33310849 .
Дальнейшее чтение
Свалла, Б. Дж.; Смит, А. Б. (2008). «Расшифровка филогении вторичноротых: молекулярные, морфологические и палеонтологические перспективы». Философские труды Лондонского королевского общества. Серия B, Биологические науки . 363 (1496): 1557–1568. doi :10.1098/rstb.2007.2246. PMC 2615822. PMID 18192178 .
Внешние ссылки
Wikispecies содержит информацию, связанную с Deuterostomia .
На Викискладе есть медиафайлы по теме Deuterostomia .