Zobraziť v EDS

Эволюция эндокраниальных структур крокодилов (Crocodyliformes: Crocodylia)

Uložené v:
Podrobná bibliografia
Názov: Эволюция эндокраниальных структур крокодилов (Crocodyliformes: Crocodylia)
Informácie o vydavateľovi: Institute of plant and Animal Ecology (UB RAS, Yekaterinburg), 2024.
Rok vydania: 2024
Predmety: эндокаст, компьютерная томография, палеоневрология, крокодиломорфы
Popis: Центральная нервная система (ЦНС) и органы чувств изменялись в ходе эволюции позвоночных. Чтобы всесторонне оценить преобразования этих органов в истории конкретной группы, необходимо исследовать их строение у современных и ископаемых видов, а также онтогенез у ныне живущих представителей. Исследования эволюции ЦНС и органов чувств проводятся в рамках палеоневрологии – направления на стыке сравнительной нейробиологии и палеонтологии. Палеоневрология позвоночных как отдельное направление в науке появилась в XIX веке (Edinger, 1975; Hopson, 1979). В последние 20 лет она активно развивается благодаря внедрению новых методов исследования – компьютерной томографии и 3D моделирования (Witmer et al., 2008; Dozo et al., 2023). Эти методы позволяют изучать внутренние полости в черепе (= эндокрании) и создавать их цифровые слепки (= эндокасты) без вреда для образцов. Палеоневрологические данные позволяют реконструировать аспекты биологии ископаемых позвоночных. Крокодилы (Crocodylia) являются хорошей модельной группой для подобных исследований. Группа имеет богатую палеонтологическую летопись на протяжении последних 100 миллионов лет (с середины мелового периода), а также включает порядка 28 современных представителей, относящихся к трем надсемействам: Alligatoroidea, Crocodyloidea, Gavialoidea (Brochu, 2003; Kuzmin, 2022). Наличие последних позволяет изучать строение и онтогенез мозга, нервов и органов чувств, а также непосредственно наблюдать поведение и другие особенности биологии. Ископаемые крокодилы были достаточно разнообразны и включали как наземных, так и полуводных и морских представителей (Brochu, 2003). В докладе мы представляем обзор данных по палеоневрологии Crocodylia и их ближайших родственников, полученных нами и коллегами в последние годы (Кузьмин, Скучас, 2020; Kuzmin et al., 2021, 2024; Мазур и др., 2022а,б; Puértolas-Pascual et al., 2023; Сичинава и др., 2024). В рамках этого проекта были изучены данные компьютерной томографии (КТ) для 20 видов современных крокодилов, а также для нескольких ключевых ископаемых таксонов (Kansajsuchus, Paralligator, Portugalosuchus, Shamosuchus, Tadzhikosuchus, Thoracosaurus). Ныне живущие Alligator mississippiensis (Alligatoroidea), Crocodylus niloticus и Osteolaemus tetraspis (Crocodyloidea), Gavialis gangeticus и Tomistoma schlegelii (Gavialoidea) представлены несколькими возрастными стадиями, что позволяет оценивать онтогенетическую изменчивость исследуемых структур. Данные КТ были получены в медицинских центрах Санкт-Петербурга (томограф Toshiba Aquilon 64) и Москвы (томограф Philips iCT). Микротомография (микроКТ) была проведена в ресурсном центре «Рентгенодифракционные методы исследования» СПбГУ с использованием микротомографа Skyscan 1172. Остальная часть выборки включает данные КТ, доступные на репозиториях: Digimorph (digimorph.org), OSF CrocBase (osf.io), ESRF database (paleo.esrf.fr), Dryad (datadryad.org) и Morphosource (morphosource.org). Данные КТ были импортированы в специальную программу для визуализации Amira 6.3.0 (FEI-VSG Company) и отсегментированы вручную. В результате сегментации были получены эндокасты (= слепки) внутричерепных полостей, содержавших мозг, черепные нервы и сосуды, а также внутреннее ухо и пневматические полости среднего уха. Как показывают наши исследования и работы коллег (Watanabe et al., 2019; Barrios et al., 2023), эндокасты отражают ключевые черты строения изучаемых мягких органов и позволяют проследить их эволюционные изменения. В целом, эндокраниальная анатомия сходна у различных представителей вымерших и современных Crocodylia и близких к ним групп ископаемых крокодиломорф (например, Paralligatoridae). Общий план строения нервов, сосудов и лабиринта внутреннего уха консервативен для всех изученных видов Crocodylia. Примитивное для Crocodylia строение эндокаста мозговой полости демонстрируют представители внешней группы – ископаемые Paralligatoridae из мела Азии (Kansajsuchus, Paralligator, Shamosuchus), а также древнейшие известные виды кроновой группы – базальный аллигатороид Tadzhikosuchus и гавиалоид Portugalosuchus. По-видимому, для общего предка современных крокодилов был характер следующий набор эндокраниальных признаков: дорсовентрально уплощенный эндокаст, углы изгибов мозга ~ 140º–155º, большие полушария и задний мозг расположены на одном уровне, а дорсальная вогнутость между ними слабо выражена. Эволюционные преобразования формы эндокаста мозговой полости имеют мозаичный характер. Для Gavialoidea и рода Crocodylus характерны более уплощенные и вытянутые эндокасты с большими значениями углов изгиба мозга (150º–160º), а для представителей Alligatoridae и крокодилидов Mecistops и Osteolaemus характерны более высокие и сигмоидально изогнутые эндокасты (углы изгибов мозга 120º–133º). Эндокасты мозговой полости имеют схожее строение на ранних стадиях развития и претерпевают одинаковые изменения в ходе онтогенеза у представителей всех трех надсемейств Crocodylia (Alligatoroidea, Crocodyloidea, Gavialoidea). Это свидетельствует об общих, консервативных механизмах развития ЦНС крокодилов. Кроме того, различия в эндокастах мозговой полости более крупных особей ископаемых крокодиломорфов Paralligator и Kansajsuchus и более мелкого Shamosuchus согласуются с онтогенетическими изменениями у современных крокодилов. Это говорит о том, что более базальные Paralligatoridae и представители кроновой группы Crocodylia имели схожие модификации мозга в ходе онтогенеза. Ряд эндокраниальных признаков базальных гавиалоидов (например, Eosuchus, Portugalosuchus, Thoracosaurus) указывает на водный (морской) образа жизни ранних представителей Gavialoidea: равная высота полукружных каналов внутреннего уха, редуцированная система пневматических полостей, увеличенный размер эндокастов сонных артерий и гипофиза, а также наличие остеологических свидетельств солевыводящих желез (Мазур и др., 2022а; Burke et al., 2024).
Druh dokumentu: Part of book or chapter of book
Jazyk: Russian
DOI: 10.5281/zenodo.14747583
Rights: CC BY
Prístupové číslo: edsair.doi...........d2bc8a2249451a62db65637d1ed75001
Databáza: OpenAIRE
Popis
Abstrakt:Центральная нервная система (ЦНС) и органы чувств изменялись в ходе эволюции позвоночных. Чтобы всесторонне оценить преобразования этих органов в истории конкретной группы, необходимо исследовать их строение у современных и ископаемых видов, а также онтогенез у ныне живущих представителей. Исследования эволюции ЦНС и органов чувств проводятся в рамках палеоневрологии – направления на стыке сравнительной нейробиологии и палеонтологии. Палеоневрология позвоночных как отдельное направление в науке появилась в XIX веке (Edinger, 1975; Hopson, 1979). В последние 20 лет она активно развивается благодаря внедрению новых методов исследования – компьютерной томографии и 3D моделирования (Witmer et al., 2008; Dozo et al., 2023). Эти методы позволяют изучать внутренние полости в черепе (= эндокрании) и создавать их цифровые слепки (= эндокасты) без вреда для образцов. Палеоневрологические данные позволяют реконструировать аспекты биологии ископаемых позвоночных. Крокодилы (Crocodylia) являются хорошей модельной группой для подобных исследований. Группа имеет богатую палеонтологическую летопись на протяжении последних 100 миллионов лет (с середины мелового периода), а также включает порядка 28 современных представителей, относящихся к трем надсемействам: Alligatoroidea, Crocodyloidea, Gavialoidea (Brochu, 2003; Kuzmin, 2022). Наличие последних позволяет изучать строение и онтогенез мозга, нервов и органов чувств, а также непосредственно наблюдать поведение и другие особенности биологии. Ископаемые крокодилы были достаточно разнообразны и включали как наземных, так и полуводных и морских представителей (Brochu, 2003). В докладе мы представляем обзор данных по палеоневрологии Crocodylia и их ближайших родственников, полученных нами и коллегами в последние годы (Кузьмин, Скучас, 2020; Kuzmin et al., 2021, 2024; Мазур и др., 2022а,б; Puértolas-Pascual et al., 2023; Сичинава и др., 2024). В рамках этого проекта были изучены данные компьютерной томографии (КТ) для 20 видов современных крокодилов, а также для нескольких ключевых ископаемых таксонов (Kansajsuchus, Paralligator, Portugalosuchus, Shamosuchus, Tadzhikosuchus, Thoracosaurus). Ныне живущие Alligator mississippiensis (Alligatoroidea), Crocodylus niloticus и Osteolaemus tetraspis (Crocodyloidea), Gavialis gangeticus и Tomistoma schlegelii (Gavialoidea) представлены несколькими возрастными стадиями, что позволяет оценивать онтогенетическую изменчивость исследуемых структур. Данные КТ были получены в медицинских центрах Санкт-Петербурга (томограф Toshiba Aquilon 64) и Москвы (томограф Philips iCT). Микротомография (микроКТ) была проведена в ресурсном центре «Рентгенодифракционные методы исследования» СПбГУ с использованием микротомографа Skyscan 1172. Остальная часть выборки включает данные КТ, доступные на репозиториях: Digimorph (digimorph.org), OSF CrocBase (osf.io), ESRF database (paleo.esrf.fr), Dryad (datadryad.org) и Morphosource (morphosource.org). Данные КТ были импортированы в специальную программу для визуализации Amira 6.3.0 (FEI-VSG Company) и отсегментированы вручную. В результате сегментации были получены эндокасты (= слепки) внутричерепных полостей, содержавших мозг, черепные нервы и сосуды, а также внутреннее ухо и пневматические полости среднего уха. Как показывают наши исследования и работы коллег (Watanabe et al., 2019; Barrios et al., 2023), эндокасты отражают ключевые черты строения изучаемых мягких органов и позволяют проследить их эволюционные изменения. В целом, эндокраниальная анатомия сходна у различных представителей вымерших и современных Crocodylia и близких к ним групп ископаемых крокодиломорф (например, Paralligatoridae). Общий план строения нервов, сосудов и лабиринта внутреннего уха консервативен для всех изученных видов Crocodylia. Примитивное для Crocodylia строение эндокаста мозговой полости демонстрируют представители внешней группы – ископаемые Paralligatoridae из мела Азии (Kansajsuchus, Paralligator, Shamosuchus), а также древнейшие известные виды кроновой группы – базальный аллигатороид Tadzhikosuchus и гавиалоид Portugalosuchus. По-видимому, для общего предка современных крокодилов был характер следующий набор эндокраниальных признаков: дорсовентрально уплощенный эндокаст, углы изгибов мозга ~ 140º–155º, большие полушария и задний мозг расположены на одном уровне, а дорсальная вогнутость между ними слабо выражена. Эволюционные преобразования формы эндокаста мозговой полости имеют мозаичный характер. Для Gavialoidea и рода Crocodylus характерны более уплощенные и вытянутые эндокасты с большими значениями углов изгиба мозга (150º–160º), а для представителей Alligatoridae и крокодилидов Mecistops и Osteolaemus характерны более высокие и сигмоидально изогнутые эндокасты (углы изгибов мозга 120º–133º). Эндокасты мозговой полости имеют схожее строение на ранних стадиях развития и претерпевают одинаковые изменения в ходе онтогенеза у представителей всех трех надсемейств Crocodylia (Alligatoroidea, Crocodyloidea, Gavialoidea). Это свидетельствует об общих, консервативных механизмах развития ЦНС крокодилов. Кроме того, различия в эндокастах мозговой полости более крупных особей ископаемых крокодиломорфов Paralligator и Kansajsuchus и более мелкого Shamosuchus согласуются с онтогенетическими изменениями у современных крокодилов. Это говорит о том, что более базальные Paralligatoridae и представители кроновой группы Crocodylia имели схожие модификации мозга в ходе онтогенеза. Ряд эндокраниальных признаков базальных гавиалоидов (например, Eosuchus, Portugalosuchus, Thoracosaurus) указывает на водный (морской) образа жизни ранних представителей Gavialoidea: равная высота полукружных каналов внутреннего уха, редуцированная система пневматических полостей, увеличенный размер эндокастов сонных артерий и гипофиза, а также наличие остеологических свидетельств солевыводящих желез (Мазур и др., 2022а; Burke et al., 2024).
DOI:10.5281/zenodo.14747583