Zidentyfikuj cechy amniotes
Amniotes są kladem kręgowców tetrapoda obejmującym gady, ptaki i ssaki. Amnioty charakteryzują się posiadaniem jaja wyposażonego w błonę płodową, która jest przystosowaniem do składania jaj na lądzie lub utrzymywania zapłodnionego jaja wewnątrz matki.
Zarodki amniotów, składane jako jaja lub przenoszone przez samicę, są chronione i wspomagane przez kilka rozległych błon. U ssaków euteryjskich (takich jak ludzie) błony te obejmują worek owodniowy, który otacza płód. Te embrionalne błony i brak stadium larwalnego odróżniają amnioty od płazów tetrapoda.
Cele nauczania
- Zidentyfikować klasy zwierząt, które są owodniowcami
- Opisać główne cechy owodniowców
- Omówić ewolucję owodniowców
Zwierzęta owodniowe
W przeszłości, najczęstszym podziałem owodniowców był podział na klasy Mammalia, Reptilia i Aves. Ptaki wywodzą się jednak bezpośrednio od dinozaurów, więc ten klasyczny schemat prowadzi do grup, które nie są prawdziwymi kladami. Dla celów tej dyskusji będziemy traktować ptaki jako grupę odrębną od gadów, ze świadomością, że nie odzwierciedla to w pełni historii filogenetycznej i relacji między nimi. Zamiast tego, współczesna filogenetyka umieszcza ptaki i gady w większym kladzie razem, choć to ptaki (a nie gady) są prawdziwymi potomkami dinozaurów.
Amnioty – gady, ptaki i ssaki – odróżniają się od płazów przystosowanym do życia na lądzie jajem, które jest chronione przez błony owodniowe. Ewolucja błon owodniowych oznaczała, że embriony owodniowców miały zapewnione własne środowisko wodne, co prowadziło do mniejszej zależności od wody w rozwoju, a tym samym pozwalało owodniowcom rozgałęziać się w bardziej suchych środowiskach. Było to znaczące osiągnięcie, które odróżniało je od płazów, których pozbawione skorupy jaja ograniczone były do środowisk wilgotnych. Chociaż skorupki różnych gatunków owodniowców różnią się znacznie, wszystkie pozwalają na zatrzymywanie wody. Skorupki jaj ptasich składają się z węglanu wapnia i są twarde, ale kruche. Skorupki jaj gadów są skórzaste i wymagają wilgotnego środowiska. Większość ssaków nie składa jaj (z wyjątkiem monotremów). Zamiast tego, embrion rozwija się w ciele matki; jednak nawet w przypadku tej wewnętrznej ciąży, błony owodniowe są nadal obecne.
Charakterystyka owodniowców
Ryc. 1. Przedstawiono kluczowe cechy jaja owodniowego.
Jajo owodniowe jest kluczową cechą amniotów. U owodniowców, które składają jaja, skorupa jaja zapewnia ochronę rozwijającemu się zarodkowi, będąc jednocześnie wystarczająco przepuszczalna, aby umożliwić wymianę dwutlenku węgla i tlenu. Albumina, czyli białko jaja, dostarcza embrionowi wody i białka, podczas gdy bardziej tłuste żółtko jest źródłem energii dla embrionu, podobnie jak w przypadku jaj wielu innych zwierząt, np. płazów. Jaja owodniowców zawierają jednak trzy dodatkowe błony pozazarodkowe: kosmówkę, owodnię i omocznię (ryc. 1).
Błony pozazarodkowe to błony obecne w jajach owodniowych, które nie są częścią ciała rozwijającego się zarodka. Podczas gdy wewnętrzna błona owodniowa otacza sam zarodek, kosmówka otacza zarodek i woreczek żółtkowy. Chorion ułatwia wymianę tlenu i dwutlenku węgla pomiędzy embrionem a środowiskiem zewnętrznym jaja. Owodnia chroni zarodek przed wstrząsami mechanicznymi i wspomaga jego uwodnienie. Alantoza magazynuje odpady azotowe wytwarzane przez zarodek, a także ułatwia oddychanie. U ssaków błony, które są homologiczne do błon pozazarodkowych w jajach, są obecne w łożysku.
Dodatkowe cechy pochodne owodni obejmują wodoodporną skórę, dzięki obecności lipidów, i kostną (żebrową) wentylację płuc.
Pytanie praktyczne
Które z poniższych stwierdzeń dotyczących części jaja są fałszywe?
- Wieloródka magazynuje odpady azotowe i ułatwia oddychanie.
- Korion ułatwia wymianę gazową.
- Żółtko dostarcza pożywienia rosnącemu zarodkowi.
- Jama owodniowa jest wypełniona bielmem.
Ewolucja amniotów
Pierwsze amnioty wyewoluowały z przodków płazów około 340 milionów lat temu w okresie karbońskim. Wkrótce po powstaniu pierwszych bezkręgowców podzieliły się one na dwie główne linie. Początkowo dzieliły się one na synapsydy i zauropsydy. Synapsydy obejmują wszystkie ssaki, w tym wymarłe gatunki ssaków. Synapsydy obejmują również terapsyd, który był ssakopodobnym gadem, z którego wyewoluowały ssaki. Do zauropsydów należą gady i ptaki, które można dalej podzielić na anapsidy i diapsidy. Kluczowe różnice między synapsydami, anapsydami i diapsydami to budowa czaszki i liczba bruzd skroniowych za każdym okiem (ryc. 2).
Ryc. 2. Porównanie czaszek i fenestrów skroniowych anapsydów, synapsydów i diapsydów. Anapsyd nie ma żadnych otworów, synapsyd ma jeden otwór, a diapsyd dwa otwory.
Fenestra skroniowe to otwory postoczodołowe w czaszce, które umożliwiają mięśniom rozszerzanie się i wydłużanie. Anapsidy nie mają fenestrów skroniowych, synapsidy mają jeden, a diapsidy mają dwa. Do anapsydów należą organizmy wymarłe i na podstawie anatomii można do nich zaliczyć żółwie. Jest to jednak nadal kontrowersyjne, a żółwie są czasami klasyfikowane jako diapsyd na podstawie dowodów molekularnych. Do diapsydów należą ptaki i wszystkie inne żyjące i wymarłe gady.
Diapsidy podzieliły się na dwie grupy, Archosauromorpha („starożytna forma jaszczurów”) i Lepidosauromorpha („forma łuskowatych jaszczurek”) w okresie mezozoicznym (ryc. 3). Do lepidozaurów należą współczesne jaszczurki, węże i tuatary. Do archozaurów należą współczesne krokodyle i aligatory, a także wymarłe pterozaury („skrzydlate jaszczurki”) i dinozaury („straszne jaszczurki”). Do kladu Dinosauria należą ptaki, które wyewoluowały z gałęzi dinozaurów.
Rysunek 3. Ten wykres przedstawia ewolucję amniotów. Umiejscowienie Testudines (żółwi) jest obecnie wciąż dyskutowane.
Pytanie praktyczne
Członkowie rzędu Testudines mają anapsydopodobną czaszkę z jednym otworem. Badania molekularne wskazują jednak, że żółwie pochodzą od diapsydów. Dlaczego tak może być?
Sprawdź swoje zrozumienie
Odpowiedz na poniższe pytanie(a), aby sprawdzić, jak dobrze rozumiesz tematy poruszone w poprzedniej części. Ten krótki quiz nie wlicza się do oceny z zajęć i można do niego podchodzić nieograniczoną ilość razy.
Użyj tego quizu, aby sprawdzić swoje zrozumienie i zdecydować, czy (1) studiować dalej poprzednią sekcję, czy (2) przejść do następnej.