Из Википедии, бесплатной энциклопедии
Перейти к навигации Перейти к поиску
Анатомические детали руки человека см. В разделе Верхняя конечность .
Передние конечности у млекопитающих выполняют различные функции, но все они гомологичны .

Передние конечности или передняя конечность является одной из парных сочлененных придатков ( конечности ) , прикрепленных на краниальном ( передний ) конце наземного тетрапода позвоночных «ы туловища . В отношении четвероногих вместо них часто используется термин передняя нога или передняя нога . У двуногих животных с вертикальной позой (например, людей и некоторых приматов ) часто используется термин « верхняя конечность» .

Переднюю конечность не следует путать с предплечьем , которое представляет собой дистальную часть верхней конечности человека между локтем и запястьем .

Все передние конечности позвоночных гомологичны , что означает, что все они произошли из одних и тех же структур. Так , например, плавник из черепахи или из дельфина , рука человека, передняя нога лошади, а крылья обоих летучих мышей и птиц, в конечном счете , гомологичные, несмотря на большие различия между ними. [1]

Конкретное использование передних конечностей может быть аналогичным, если они произошли от различных субструктур передних конечностей, таких как ласты черепах и дельфинов, а также крылья птиц и летучих мышей. [2]

Эволюция передних конечностей [ править ]

Эволюция передней конечности может характеризоваться многими тенденциями. Количество цифр , их характеристики, а также форма и выравнивание радиуса , локтевой и плечевой кости , имели серьезные последствия эволюционные.

Часто обнаруживается, что изменения размера тела, положения ног, среды обитания и субстрата влияют друг на друга (и связаны с более широкими потенциальными факторами, такими как изменение климата). [3]

Форма [ править ]

На эволюцию формы длинных костей передних конечностей может влиять ряд факторов, таких как масса тела, образ жизни, хищное поведение или относительный размер добычи. Как правило, более тяжелые виды имеют более крепкие лучевые кости, локтевые кости и плечевые кости. [4]

Кустелоидные хищники, ведущие древесный образ жизни, как правило, имеют длинные и тонкие длинные кости передних конечностей, которые позволяют улучшить подвижность и гибкость. Полу-фоссориальные и водные виды куньих, как правило, имеют короткие и крепкие длинные кости передних конечностей, чтобы справляться с нагрузкой от рытья и плавания. [5]

В отряде Carnivora кошачьи, которые обычно устраивают засаду и схватываются со своей добычей, имеют более короткие и крепкие конечности. Их передние конечности используются как для коротких спринтов, так и для борьбы, а это значит, что они должны быть гибкими и прочными. В отличие от псовых, которые часто преследуют свою добычу на больших расстояниях, имеют более длинные и изящные конечности. Бег - практически единственное применение их передних конечностей, поэтому их не нужно адаптировать ни к чему другому, и они могут быть менее гибкими. [6]

Хищники, охотящиеся на добычу, вес которой составляет половину их веса или больше, развили более короткие и устойчивые радиусы, локтевые и плечевые кости, чтобы снизить вероятность перелома костей во время охоты. Хищники, охотящиеся на добычу с массой тела менее половины их тела, обычно имеют более длинные и тонкие длинные кости передних конечностей для повышения энергетической эффективности. [7]

Полидактилия [ править ]

Смотрите также: Полидактилия у ранних четвероногих

Четвероногие были изначально понимал, что впервые разработаны пять цифр в качестве родового признака, которые затем были сокращены или специализированным в ряд применений. Некоторые животные сохранили «примитивные» передние конечности, такие как pentadactylous (пятипалый) рептилий и примат. В основном это правда, но самые ранние предки четвероногих или « рыбопод » могли иметь более пяти пальцев. Этому особенно бросил вызов Стивен Джей Гулд в его эссе 1991 года «Восемь (или меньше) поросят». [8]

Полидактилию у ранних четвероногих следует понимать как наличие более пяти пальцев на пальце или ступне, состояние, которое было естественным положением вещей у самых первых четвероногих. Ранние группы, такие как Acanthostega, имели восемь пальцев, в то время как более производные Ichthyostega имели семь пальцев, а еще более производные Tulerpeton имели шесть пальцев.

Четвероногие животные произошли от животных с плавниками, как у рыб с лопастными плавниками . Из этого состояния развился новый паттерн формирования конечностей, при котором ось развития конечности поворачивалась, чтобы прорастать вторичные оси вдоль нижнего края, давая начало переменному количеству очень прочных скелетных опор для лопаточной стопы.

Цифровая специализация [ править ]

Смотрите также: Сравнительная морфология стопы

Цифры могут быть специализированы для разных форм передвижения. Классическим примером является развитие у лошади единственного пальца ноги (монодактилия). [3] Другие копыта, как и даже носок и непарнокопытных , и даже копыто , как ноги вымерших гадрозавров , [9] можно рассматривать как аналогичные специализации.

Чтобы выдержать свой огромный вес, зауроподы , наиболее развитые из них титанозавры , развили трубчатую кисть (переднюю ногу) и постепенно утратили свои пальцы, встав на пястные кости. [10] Передняя конечность стегозавра имеет доказательства конфигурации пястной кости, подобной завроподам [11]. Это была другая эволюционная стратегия, чем у мегафауновых млекопитающих, таких как современные слоны.

У терапсидов появились разнообразные и специализированные передние конечности 270 миллионов лет назад, в пермский период. [12]

Противоположные пальцы [ править ]

Современные люди уникальны по мускулатуре предплечья и кисти, хотя противопоставленные большие пальцы или подобные им структуры возникли у некоторых животных.

У динозавров могла произойти примитивная автономизация первого запястно-пястного сустава (CMC). У приматов реальная дифференциация появилась примерно на 70 млн лет назад, в то время как форма КМЦ большого пальца человека в конечном итоге составляет около 5 млн лет назад.

  • Приматы делятся на одну из четырех групп: [13]
    • Непреодолимые пальцы: долгопяты и мартышки
    • Псевдо-противоположные большие пальцы: все strepsirrhines и Cebidae
    • Противоположные большие пальцы: обезьяны Старого Света и все человекообразные обезьяны.
    • Противоположны со сравнительно длинными большими пальцами: гиббоны (или более мелкие обезьяны)

Панды развили псевдопротивоположные большие пальцы рук за счет расширения сесамовидной кости , которая не является истинным пальцем . [14]

Пронация и супинация [ править ]

Смотрите также: Анатомические термины движения

Способность лежать ничком в Манус (рука) и предплечье в therian млекопитающих достигается за счет скругленной головки радиуса, что позволяет ему вращаться через локтевой кости. Супинация требует дорсального скольжения дистального отдела лучевой кости, а пронация - ладонного скольжения по отношению к дистальному отделу локтевой кости.

Пронация развивалась несколько раз среди млекопитающих , хамелеонов и варанидов . [15] Однако более базальным условием является невозможность пронации. Динозавры были способны только к полу-пронации запястья [16], хотя двуногое происхождение всех четвероногих кладов динозавров могло позволить большее неравенство в позе передних конечностей, чем это часто считается. [15] У монотрем предплечья не такие ловкие, как у териан. Монотремы имеют раскидистую осанку и многочисленные элементы в грудных поясах, которые являются наследственными чертами млекопитающих. [17]

У птиц мышцы предплечья супинируют, пронатают, сгибают и расширяют дистальное крыло. [18]

Крылья [ править ]

Все передние конечности четвероногих гомологичны и развиваются из одинаковых начальных структур у рыб с лопастными плавниками . Однако можно выделить еще один отчетливый процесс, конвергентную эволюцию , в результате которой крылья птиц , летучих мышей и вымерших птерозавров развивались с одной и той же целью совершенно разными способами. [2] Эти структуры имеют схожую форму или функцию, но отсутствовали у последнего общего предка этих групп.

Крылья летучей мыши состоят в основном из тонкой оболочки кожи, поддерживаемой пятью пальцами, в то время как крылья птиц состоят в основном из перьев, опирающихся на сильно уменьшенные пальцы, причем палец 2 поддерживает alula, а палец 4 - основные перья крыла; между птицами и летучими мышами существует лишь отдаленная гомология, с гораздо более близкими гомологиями между любой парой видов птиц или любой парой видов летучих мышей.

Ласты [ править ]

Морские млекопитающие эволюционировали несколько раз. В ходе своей эволюции они развивают гидродинамические тела обтекаемой формы. Таким образом, передняя конечность превращается в плавник . Передние конечности китообразных, ластоногих и сирен представляют собой классический пример конвергентной эволюции. На генном уровне широко распространена конвергенция. [19] Четкие замены в общих генах создали различные водные адаптации, большинство из которых представляют собой параллельную эволюцию, потому что рассматриваемые замены не уникальны для этих животных. [20]

При сравнении китообразных с ластоногими и сиренами происходит 133 параллельных замены аминокислот. Сравнивая и противопоставляя китообразных-ластоногих, китообразных-сирен и ластоногих-сирен, происходит соответственно 2351, 7684 и 2579 замен. [20]

См. Также [ править ]

  • Задняя конечность
  • Анатомические условия движения

Библиография [ править ]

  • де Бир, Гэвин (1956). Зоология позвоночных: введение в сравнительную анатомию, эмбриологию и эволюцию хордовых животных . Сиджвик и Джексон.

Ссылки [ править ]

  1. ^ "Галерея изображений: Homo Sapiens. Гомология: гомологии передних конечностей среди позвоночных" . Британская энциклопедия . Проверено 27 января 2013 года .
  2. ^ a b «Гомологии и аналогии» . evolution.berkeley.edu . Проверено 9 декабря 2019 .
  3. ^ а б МакХорс, Брианна К .; Бивенер, Эндрю А .; Пирс, Стефани Э. (01.09.2019). «Эволюция единственного пальца ноги у лошадей: причины, последствия и путь вперед» . Интегративная и сравнительная биология . 59 (3): 638–655. DOI : 10.1093 / ICB / icz050 . ISSN 1540-7063 . PMID 31127281 .  
  4. ^ Фабр, Анн-Клэр; Корнетт, Рафаэль; Пенье, Стефан; Госвами, Анджали (21 мая 2013 г.). «Влияние массы тела на форму передних конечностей у хищных животных» . Биологический журнал Линнеевского общества . 110 (1): 91–103. DOI : 10.1111 / bij.12103 . ISSN 0024-4066 . 
  5. ^ Фабр, Анн-Клэр; Корнетт, Рафаэль; Госвами, Анджали; Пенье, Стефан (21 мая 2015 г.). «Влияют ли ограничения, связанные с локомоторной средой обитания, на эволюцию формы передних конечностей? Исследование на примере хищных хищников» . Журнал анатомии . 226 (6): 596–610. DOI : 10.1111 / joa.12315 . ISSN 0021-8782 . 
  6. ^ Meachen-Сэмюэлс, Джули; Ван Валкенбург, Блэр (июнь 2009 г.). «Передние конечности индикаторов предпочтения размера жертвы у кошачьих» . Журнал морфологии . 270 (6): 729–744. DOI : 10.1002 / jmor.10712 . ISSN 0362-2525 . 
  7. ^ Мишо, Марго; Верон, Жеральдин; Фабр, Анн ‐ Клэр (06.11.2020). «Фенотипическая интеграция у кошачьих плотоядных: модели ковариации и несоответствие между гиперплотными и универсальными» . Эволюция . DOI : 10.1111 / evo.14112 . ISSN 0014-3820 . 
  8. ^ Стивен Джей Гулд. "Стивен Джей Гулд" Восемь (или меньше) поросят "1991" . Проверено 2 октября 2015 .
  9. ^ Чжэн, Р.; Фарке (2011). "Фотографический атлас Pes от динозавра гадрозаврина-гадрозаврида" . Журнал PalArch по палеонтологии позвоночных . 8 (7): 1–12. ISSN 1567-2158 . 
  10. ^ Apesteguía, Себастьян (2005-01-01). «Эволюция пясти титанозавра» . Громовые ящерицы: динозавры зауроподоморфа : 321–345.
  11. ^ Сентер, Фил (2010). "Доказательства конфигурации пястной кости, подобной завроподам у стегозавров динозавров" . Acta Palaeontologica Polonica . 55 (3): 427–432. DOI : 10,4202 / app.2009.1105 . ISSN 0567-7920 . 
  12. ^ «Уникальные руки млекопитающих начали развиваться еще до того, как появились динозавры» . ScienceDaily . Проверено 10 декабря 2019 .
  13. ^ Ankel-Simons, Friderun. (2007). Анатомия приматов: введение (3-е изд.). Амстердам: Elsevier Academic Press. ISBN 978-0-08-046911-9. OCLC  437597677 .
  14. ^ Салеса, Мануэль Дж .; Антон, Маурисио; Пенье, Стефан; Моралес, Хорхе (10 января 2006 г.). «Свидетельство ложного пальца у ископаемого плотоядного животного проясняет эволюцию панд» . Труды Национальной академии наук . 103 (2): 379–382. Bibcode : 2006PNAS..103..379S . DOI : 10.1073 / pnas.0504899102 . ISSN 0027-8424 . PMC 1326154 . PMID 16387860 .   
  15. ^ a b VanBuren, Collin S .; Боннан, Мэтью (18.09.2013). «Поза предплечья и подвижность у четвероногих динозавров» . PLoS ONE . 8 (9): e74842. Bibcode : 2013PLoSO ... 874842V . DOI : 10.1371 / journal.pone.0074842 . ISSN 1932-6203 . PMC 3776758 . PMID 24058633 .   
  16. ^ Хатсон, Джоэл Д. (2014). «Четвероногие динозавры не эволюционировали с полностью простирающимися предплечьями: новые данные из локтевой кости» . Acta Palaeontologica Polonica . 60 (3): 599–610. DOI : 10,4202 / app.00063.2014 . ISSN 0567-7920 . 
  17. ^ Холл, Брайан Кейт, 1941- (2007). Эволюция, развитие и трансформация плавников в конечности . Издательство Чикагского университета. OCLC 928978489 . CS1 maint: multiple names: authors list (link)
  18. ^ Tobalske, Брет W. (2007-09-15). «Биомеханика птичьего полета» . Журнал экспериментальной биологии . 210 (18): 3135–3146. DOI : 10,1242 / jeb.000273 . ISSN 0022-0949 . PMID 17766290 .  
  19. ^ Чикин, Мария; Робинсон, Джозеф Д .; Кларк, Натан Л. (01.09.2016). «Сотни генов испытали конвергентные сдвиги в селективном давлении у морских млекопитающих» . Молекулярная биология и эволюция . 33 (9): 2182–2192. DOI : 10.1093 / molbev / msw112 . ISSN 0737-4038 . PMC 5854031 . PMID 27329977 .   
  20. ^ а б Чжоу, Сюмин; Сейм, Инге; Гладышев, Вадим Н. (09.11.2015). «Конвергентная эволюция морских млекопитающих связана с различными заменами в общих генах» . Научные отчеты . 5 (1): 16550. Bibcode : 2015NatSR ... 516550Z . DOI : 10.1038 / srep16550 . ISSN 2045-2322 . 

Внешние ссылки [ править ]

  • Эволюция передвижения хамелеона: или как стать древесным рептилией