Миксины класса Myxini / m ɪ k ˈ s aɪ n aɪ / (также известный как Hyperotreti ) и отряда Myxiniformes / m ɪ k ˈ s ɪ n ɪ f ɔːr m iː z / — угреобразные бесчелюстные рыбы ( иногда называемые слизевые угри ). Это единственные известные живые животные, у которых есть череп , но нет позвоночного столба , хотя у миксины действительно есть рудиментарные позвонки. [3] Миксы — морские хищники и падальщики. Миксы защищаются от хищников, выделяя обильное количество слизи из желез на коже. [4]
Хотя их точное родство с единственной другой живой группой бесчелюстных рыб, миногами , долгое время было предметом споров, генетические данные позволяют предположить, что миксины и миноги более тесно связаны друг с другом, чем с челюстными позвоночными , образующими кладу Cyclostomi . [5] Самая старая известная стволовая группа миксин известна из позднего карбона , около 310 миллионов лет назад, [6] а современные представители впервые были зарегистрированы в середине мелового периода около 100 миллионов лет назад. [5]
Миксины обычно имеют длину около 50 см (19,7 дюйма). Самый крупный известный вид — Eptatretus goliath , особь которого зарегистрирована на высоте 127 см (4 фута 2 дюйма), в то время как Myxine kuoi и Myxine pequenoi, кажется, достигают не более 18 см (7,1 дюйма). Некоторые из них были замечены размером всего 4 см (1,6 дюйма). [ нужна цитата ]
У миксины удлиненное, похожее на угря тело, и веслообразный хвост . Кожа обнажена и покрывает тело, как свободно прилегающий носок. Обычно они тускло-розового цвета и выглядят очень червячными. У них хрящевой череп (хотя часть, окружающая мозг, состоит в основном из фиброзной оболочки) и зубоподобные структуры, состоящие из кератина . Цвет зависит от вида и варьируется от розового до сине - серого , могут присутствовать черные или белые пятна. Глаза — это простые глазные пятна, а не глаза с линзами, которые могут разрешать изображения. У миксины нет настоящих плавников , у нее шесть или восемь усиков вокруг рта и одна ноздря . Вместо вертикально сочленяющихся челюстей , как у Gnathostomata ( позвоночные животные с челюстями), у них есть пара горизонтально движущихся структур с зубоподобными выступами для оттягивания пищи. Рот миксины имеет две пары роговых гребенчатых зубов на хрящевой пластинке, которая выдвигается и втягивается. Эти зубы используются для захвата пищи и продвижения ее к глотке. [7]
Его кожа прикрепляется к телу только вдоль центрального гребня спины и у слизистых желез и заполнена почти третью объема крови тела, создавая впечатление наполненного кровью мешка. Предполагается, что это адаптация к выживанию при нападении хищников. [8] Атлантическая миксина, представитель подсемейства Myxininae, и тихоокеанская миксина, представитель подсемейства Eptatretinae, отличаются тем, что последняя имеет мышечные волокна, встроенные в кожу. Положение тихоокеанской миксины в состоянии покоя также имеет тенденцию быть свернутым, тогда как положение атлантической миксины вытянуто. [9] [10]
Миксины могут выделять обильное количество молочной и волокнистой слизи или слизи из специализированных слизистых желез. [4] При попадании в морскую воду слизь увеличивается в 10 000 раз по сравнению с первоначальным размером за 0,4 секунды. [11] Слизь, которую выделяют миксины, имеет очень тонкие волокна, которые делают ее более прочной и удерживающей, чем слизь, выделяемая другими животными. [12] Волокна состоят из белков и также делают слизь гибкой. Если их поймает хищник, они могут быстро выпустить большое количество слизи, чтобы спастись. [13] Если они остаются в плену, они могут завязать себя в узел и пройти от головы к хвосту животного, соскребая слизь и освобождаясь от похитителя. Реологические исследования показали, что вязкость слизи миксины увеличивается при удлинении потока, что способствует закупорке жабр рыб, питающихся всасыванием , в то время как ее вязкость снижается при сдвиге , что облегчает соскабливание слизи бегущим узлом. [14]
Недавно сообщалось, что слизь захватывает воду своими кератиноподобными промежуточными нитями , выделяемыми клетками железистых нитей, создавая медленно рассеивающееся вязкоупругое вещество, а не простой гель . Было показано, что он ухудшает функцию жабр хищных рыб . В этом случае слизь миксины забивает жабры хищника, лишая его возможности дышать. Хищник выпускал миксину, чтобы избежать удушья. Из-за слизи немногие морские хищники охотятся на миксину. Другими хищниками миксины являются разновидности птиц или млекопитающих. [15]
Свободно плавающие миксины также выделяют слизь при возбуждении, а затем очищают ее от слизи, используя то же поведение бегущего узла. [16] [17] Сообщаемый эффект закупорки жабр предполагает, что поведение путешествующего узла полезно или даже необходимо для восстановления собственной жаберной функции миксины после уменьшения слизи.
Кератин нитей миксины ( EsTKα и EsTKγ; Q90501 и Q90502 ), белок, из которого состоят нити слизи, исследуется в качестве альтернативы паутине для использования в таких приложениях, как бронежилеты. [18] Эти альфа-кератиновые белки в слизи миксины трансформируются из α-спиральной структуры в более жесткую структуру β-листа при растяжении. [19] При комбинированной вытяжке (растяжении) и химическом сшивании рекомбинантный кератин слизи превращается в очень прочное волокно с модулем упругости, достигающим 20 ГПа. [20]
Когда в 2017 году в результате дорожно-транспортного происшествия на шоссе 101 США вылилось 7500 фунтов (3400 кг) миксины, они выделили достаточно слизи, чтобы покрыть дорогу и ближайшую машину. [21]
Миксина обычно дышит, набирая воду через глотку , минуя велярную камеру, и перенося воду через внутренние жаберные мешки, количество которых может варьироваться от пяти до 16 пар, в зависимости от вида. [22] Жаберные мешки открываются индивидуально, но у Myxine отверстия срослись, при этом каналы, идущие назад от каждого отверстия под кожей, объединяются, образуя общее отверстие на брюшной стороне, известное как жаберное отверстие. Пищевод соединяется также с левым жаберным отверстием, которое поэтому больше правого, через глоточно-кожный проток (пищеводно-кожный проток), не имеющий дыхательной ткани . Этот глоточно-кожный проток используется для выведения крупных частиц из глотки; эта функция также частично осуществляется через носоглоточный канал. У других видов срастание жаберных отверстий менее полное, а у бделлостомы каждый мешочек открывается наружу отдельно, как у миног. [23] [24] Однонаправленный поток воды, проходящий через жабры, создается за счет скручивания и разворачивания велярных складок, расположенных внутри камеры, развивающейся из носо-гипофизарного тракта, и управляется сложным набором мышц, прикрепляющихся к хрящам нейрокраниума при помощи перистальтики. сокращения жаберных мешков и их протоков. [25] Миксы также имеют хорошо развитую кожную капиллярную сеть, которая снабжает кожу кислородом, когда животное закапывают в бескислородную грязь, а также высокую толерантность как к гипоксии, так и к аноксии, с хорошо развитым анаэробным метаболизмом. [26] Также предполагается, что кожа способна к кожному дыханию . [27]
Происхождение нервной системы позвоночных представляет значительный интерес для биологов-эволюционистов, а круглоротые (миски и миноги) представляют собой важную группу для ответа на этот вопрос. Сложность мозга миксины является предметом споров с конца 19 века: некоторые морфологи предполагают, что у них нет мозжечка , в то время как другие предполагают, что он является продолжением среднего мозга . [28] В настоящее время считается, что нейроанатомия миксины аналогична нейроанатомии миног. [29] Общей чертой обоих круглоротых является отсутствие миелина в нейронах. [30] Мозг миксины имеет определенные части, похожие на мозг других позвоночных. [31] Спинные и брюшные мышцы, расположенные по бокам тела миксины, соединены со спинномозговыми нервами . Спинномозговые нервы, которые соединяются с мышцами стенки глотки, растут индивидуально, чтобы достичь их. [32]
У глаза миксины отсутствуют хрусталик, экстраокулярные мышцы и три двигательных черепных нерва (III, IV и VI), которые есть у более сложных позвоночных, что важно для изучения эволюции более сложных глаз . У современных миксин также отсутствует теменной глаз . [33] [34] Зрительные пятна миксины, если они есть, могут обнаруживать свет, но, насколько известно, ни одно из них не может разрешать детальные изображения. У Myxine и Neomyxine глаза частично прикрыты мускулатурой туловища. [7] Однако палеонтологические данные свидетельствуют о том, что глаз миксины не плезиоморфен , а скорее дегенеративен, поскольку окаменелости каменноугольного периода выявили позвоночных, похожих на миксину, со сложными глазами. Это позволяет предположить, что у предков Миксини были сложные глаза. [35] [36]
Известно, что у миксины одно из самых низких кровяных давлений среди позвоночных. [37] Среди этих существ наблюдается один из наиболее примитивных типов баланса жидкости, обнаруженный у животных; всякий раз, когда происходит увеличение внеклеточной жидкости, кровяное давление повышается, а это, в свою очередь, воспринимается почками, которые выделяют избыток жидкости. [26] У них также самый высокий объем крови по отношению к массе тела среди всех хордовых: 17 мл крови на 100 г массы. [38]
Система кровообращения миксины представляет значительный интерес для биологов-эволюционистов и современных читателей физиологии. Некоторые наблюдатели сначала полагали, что сердце миксины не имеет иннервации (как у сердец челюстных позвоночных), [39], но дальнейшее исследование показало, что у миксины действительно есть истинно иннервированное сердце. Кровеносная система миксины также включает в себя несколько дополнительных насосов по всему телу, которые считаются вспомогательными «сердцами». [37]
Миксы - единственные известные позвоночные, осморегуляция которых изоосмотична внешней среде. Функция почек у них остается плохо описанной. Существует гипотеза, что они выделяют ионы в виде солей желчных кислот. [40]
Мускулатура миксины отличается от челюстных позвоночных тем, что у них нет ни горизонтальной, ни вертикальной перегородки, которая у челюстных позвоночных представляет собой соединения соединительной ткани, разделяющие гипаксиальную и эпаксиальную мускулатуру . Однако у них есть настоящие миомеры и миосепты, как и у всех позвоночных. Исследована механика работы их черепно-лицевых мышц при питании, выявлены преимущества и недостатки их зубной пластинки. В частности, мышцы миксины имеют увеличенную силу и размер раскрытия по сравнению с челюстными позвоночными аналогичного размера, но им не хватает увеличения скорости, обеспечиваемого мышцами челюстных позвоночных, что позволяет предположить, что челюсти действуют быстрее, чем зубные пластинки миксины. [41]
Скелет миксины состоит из черепа, хорды и лучей хвостового плавника. Первая схема эндоскелета миксины была сделана Фредериком Коулом в 1905 году. [42] В монографии Коула он описал участки скелета, которые он назвал «псевдохрящом», имея в виду его отличительные свойства по сравнению с челюстными хордовыми животными. Язычный аппарат миксины состоит из хрящевой основы, несущей две покрытые зубами пластинки (зубные пластинки), сочлененные рядом крупных хрящевых стержней. Носовая капсула у миксины значительно расширена и представляет собой волокнистую оболочку, выстланную хрящевыми кольцами. В отличие от миног черепная коробка нехрящевая. Роль их жаберных дуг все еще весьма сомнительна, поскольку эмбрионы миксины претерпевают каудальное смещение задних глоточных мешков; таким образом, жаберные дуги не поддерживают жабры. [43] Хотя части черепа миксины считаются гомологичными черепам миног, считается, что они имеют очень мало элементов, гомологичных челюстным позвоночным. [44]
О размножении миксины известно очень мало. Получение эмбрионов и наблюдение за репродуктивным поведением затруднено из-за глубоководного обитания многих видов миксин. [45] В дикой природе самок больше, чем самцов, причем точное соотношение полов различается в зависимости от вида. Например, соотношение E. burgeri составляет почти 1:1, тогда как самки M. Glutinosa встречаются значительно чаще, чем самцы. [45] Некоторые виды миксин недифференцированы по половому признаку до созревания и обладают тканью гонад как яичников, так и семенников. [46] Было высказано предположение, что самки развиваются раньше, чем самцы, и что это может быть причиной неравного соотношения полов. Семенники миксины относительно небольшие. [45]
В зависимости от вида самки откладывают от одного до 30 твердых яиц с желтком. Они имеют тенденцию собираться вместе из-за наличия на обоих концах пучков, похожих на липучки . [45] Неясно, как миксины откладывают икру, хотя исследователи предложили три гипотезы, основанные на наблюдениях за низким процентом самцов и маленькими семенниками. Гипотеза состоит в том, что самки миксины откладывают икру в небольшие расщелины в скальных образованиях, икра откладывается в норы под песком, а слизь, производимая миксиной, используется для удержания икры на небольшой площади. [45] Стоит отметить, что прямых доказательств в поддержку какой-либо из этих гипотез найдено не было. Миксы не имеют личиночной стадии, в отличие от миног . [45]
Миксы имеют мезонефрическую почку и часто неотеничны по отношению к пронефрической почке . Дренаж почек осуществляется через мезонефрический/ архинефральный проток . В отличие от многих других позвоночных животных, этот проток отделен от репродуктивного тракта, а проксимальный каналец нефрона также связан с целомом , обеспечивая смазку. [47] Единственное яичко или яичник не имеет транспортного протока. Вместо этого гаметы высвобождаются в целом, пока не доберутся до заднего конца каудальной области , где они найдут отверстие в пищеварительной системе.
Эмбрион миксины может развиваться до вылупления до 11 месяцев, что короче, чем у других бесчелюстных позвоночных. [48] До недавнего времени об эмбриологии миксин было мало что известно, когда достижения в области животноводства позволили существенно понять эволюционное развитие этой группы. Новое понимание эволюции клеток нервного гребня подтверждает консенсус о том, что все позвоночные имеют общие эти клетки, которые могут регулироваться общим подмножеством генов. [49] Их геном содержит большое количество микрохромосом, которые теряются в процессе развития животного, в результате чего полный геном остается только в репродуктивных органах. [50] Миксины обладают гонадотропинами , которые секретируются гипофизом в гонады для стимуляции развития. [51] Это говорит о том, что миксины имеют раннюю версию гипоталамо -гипофизарно-гонадной оси , системы, которая когда-то считалась эксклюзивной для челюстноротых .
Некоторые виды миксин размножаются сезонно, стимулируясь гормонами гипофиза. Известно, что E. burgeri ежегодно размножается и мигрирует. [52]
В то время как многощетинковые морские черви на морском дне или вблизи него являются основным источником пищи, миксины могут питаться, а часто даже проникать и потрошить тела мертвых и умирающих/раненых морских существ, намного крупнее их самих. Известно, что они пожирают свою добычу изнутри. [53] Миксы обладают способностью поглощать растворенные органические вещества через кожу и жабры, что может быть адаптацией к падальщику-образу жизни, что позволяет им максимизировать спорадические возможности для кормления. С эволюционной точки зрения миксины представляют собой переходное состояние между общими путями поглощения питательных веществ водных беспозвоночных и более специализированными пищеварительными системами водных позвоночных. [54]
Как и у пиявок , у них вялый обмен веществ, и они могут выдерживать месяцы между кормлениями; [55] [56] их пищевое поведение, однако, кажется довольно энергичным. Анализ содержимого желудков нескольких видов выявил большое разнообразие добычи, включая полихет , креветок, раков-отшельников , головоногих моллюсков , хрупких звезд , костистых рыб , акул, птиц и мясо китов. [57]
В неволе миксины используют обратный узел (хвост к голове), чтобы получить механическое преимущество при выдергивании кусков мяса из рыбы-падальщика или китообразных, в конечном итоге проделывая отверстие, позволяющее проникнуть в ловушку. внутренняя часть полости тела более крупных туш. Здоровое и крупное морское существо, скорее всего, сможет отбиться от такого рода нападения или ускользнуть от него.
Этот энергичный оппортунизм со стороны миксины может стать большой неприятностью для рыбаков, поскольку они могут сожрать или испортить весь улов, пойманный глубокой рыболовной сетью, прежде чем его удастся вытащить на поверхность. Поскольку миксины обычно водятся большими скоплениями на дне и вблизи него, в улове одного траулера может содержаться несколько десятков или даже сотен миксин в качестве прилова, а все остальные морские обитатели, сражающиеся в неволе, становятся для них легкой добычей.
Пищеварительный тракт миксины уникален среди хордовых, поскольку пища в кишечнике заключена в проницаемую оболочку, аналогичную перитрофическому матриксу насекомых. [58] Они также способны поглощать питательные вещества непосредственно через кожу. [59]
Также было замечено, что миксина активно охотится на красную полосатую рыбу Cepola haastii в ее норе, возможно, используя свою слизь, чтобы задушить рыбу, прежде чем схватить ее зубными пластинами и вытащить из норы. [60]
Первоначально Миксина была включена Линнеем ( 1758 ) в Вермес . Ископаемая миксина Myxinikela siroka , обитающая в позднем карбоне США, является старейшим из известных представителей этой группы. В некоторых отношениях он больше похож на миног, но демонстрирует ключевые аутапоморфии миксины. [6] В последние годы миксины стали представлять особый интерес для генетического анализа, исследующего взаимоотношения между хордовыми . Их классификация как бесчелюстных помещает миксин как элементарных позвоночных между беспозвоночными и челюстноротыми . Однако в научной литературе уже давно ведется дискуссия о том, были ли миксины вообще беспозвоночными . Используя данные окаменелостей, палеонтологи предположили, что миноги более тесно связаны с челюстноротыми, чем миксины. Термин «краниата» использовался для обозначения животных, имевших развитый череп, но не считавшихся настоящими позвоночными. [61] Молекулярные данные в начале 1990-х годов впервые начали предполагать, что миноги и миксины были более тесно связаны друг с другом, чем с челюстноротыми. [62] Валидность таксона «Craniata» была дополнительно изучена Delarbre et al. (2002), используя данные о последовательности мтДНК , пришли к выводу, что Myxini более тесно связаны с Hyperoartia , чем с Gnathostomata, то есть современные бесчелюстные рыбы образуют кладу, называемую Cyclostomata . Аргумент состоит в том, что если бы Cyclostomata действительно были монофилетическими, Vertebrata вернулись бы к своему старому содержанию ( Gnathostomata + Cyclostomata), а название Craniata, будучи излишним, стало бы младшим синонимом. [63] В настоящее время молекулярные данные почти единогласно свидетельствуют о монофилии круглоротых, а более поздние работы направлены на общие микроРНК между круглоротыми и челюстноротыми. [64] Текущая классификация подтверждается молекулярным анализом (который показывает, что миноги и миксины являются родственными таксонами), а также тем фактом, что миксины действительно имеют рудиментарные позвонки, что помещает миксин в группу круглоротых. [3]
Миксины относятся к группе круглоротых , в которую входят бесчелюстные рыбы. Группа Cyclostomata характеризуется двумя важными характеристиками; ороговевшие зубные пластинки и перемещение постозных миомеров к орбиталям. [5] Согласно летописи окаменелостей, миксины и миноги , по оценкам, разошлись друг от друга в палеозойский период. [5] В эксперименте использовалась оценка синонимичных и несинонимичных замен нуклеотидов и дополнялись эти данные ранее существовавшими данными в часы, которые могли рассчитать время расхождения для таксонов Myxine и Eptatretus . [65] Эти данные показали, что линии разошлись примерно в 93–28 млн лет назад. [65] Миксины исключены из подтипа Gnathostomata из-за морфологических характеристик, включая изогнутый язык Миксины. [31] Эмбрионы миксины имеют характеристики челюстноротых и могут быть плезиоморфными; [31] однако эти характеристики резко изменяются морфологически по мере взросления миксины. [31] Следующая филогения миксины и миноги представляет собой адаптацию, основанную на работе Мияшиты и др. 2019 года. [66]
В большинстве стран мира миксину едят нечасто. Но в Корее миксина является ценным продуктом питания, где ее обычно снимают с кожи, покрывают острым соусом и жарят на углях или во фритюре. Он особенно популярен в южных портовых городах полуострова, таких как Пусан и прибрежных городах провинции Южный Кёнсан . [ нужна цитата ]
Поскольку их едят в Корее, большая часть миксин, пойманных в пищу в других частях мира, вылавливается с целью экспорта в Южную Корею . Прибрежную миксину , обитающую в северо-западной части Тихого океана, едят в Японии [67] и Южной Корее. Поскольку слизь миксины связывает огромное количество жидкости даже при низких температурах, она была предложена в качестве энергосберегающей альтернативы производству тофу , не требующего нагрева. [68]
Нити слизи миксины можно использовать в качестве сверхпрочных волокон для одежды. Дуглас Фадж из Университета Чепмена провел исследование в этой области. [69] [70]
Кожу миксины, используемую в различных аксессуарах для одежды, обычно называют «кожей угря». Из него получается особенно прочная кожа, особенно подходящая для изготовления кошельков и ремней. [71]
{{cite book}}
: CS1 maint: отсутствует местоположение издателя ( ссылка )Хотя я был одним из первых сторонников парафилии позвоночных, меня впечатляют доказательства, предоставленные Heimberg et al. и готовы признать, что круглоротые на самом деле монофилетичны. В результате они мало что могут рассказать нам о заре эволюции позвоночных, за исключением того, что интуиция зоологов XIX века была верна, полагая, что эти странные позвоночные (в частности, миксины) сильно выродились и утратили многие признаки с течением времени. время