У какого животного впервые появился позвоночник

У какого животного впервые появился позвоночник thumbnail

Позвоно́чник (лат. Columna vertebralis) — несущий элемент скелета позвоночных животных (в том числе, скелета человека)[1].

Позвонки, из которых построен позвоночный столб, у разных групп животных имеют различное строение. У высших позвоночных между телами позвонков располагаются хрящевые прослойки — межпозвоночные диски. Они выполняют функцию амортизаторов и обеспечивают подвижность позвоночника. Каждый позвонок состоит из тела и дуги, которые ограничивают позвоночное отверстие, находящееся между ними, а также отростков — остистого, поперечных и суставных. Верхние дуги позвонков окружают спинной мозг, отростки сочленяют позвонки между собой, к ним прикрепляются мышцы. Вместе отверстия позвонков формируют позвоночный канал, являющийся вместилищем спинного мозга.

Позвоночник рыб[править | править код]

Позвоночник рыб состоит из отдельных, несращённых позвонков. Позвонки рыб амфицельные (то есть обе их торцевые поверхности вогнутые), между позвонками находится хрящевая прослойка; невральные дуги, расположенные сверху над телами позвонков, формируют позвоночный канал, защищающий спинной мозг. Позвоночник делится на два отдела: туловищный и хвостовой. От позвонков туловища в стороны отходят рёберные отростки, к которым крепятся рёбра. В хвостовом отделе позвоночника боковых отростков нет, зато кроме невральной дуги имеется сосудистая (гемальная) дуга, которая прикрепляется к позвонку снизу и защищает проходящий в ней большой кровеносный сосуд — брюшную аорту. От невральных и гемальных дуг вертикально вверх и вниз отходят заострённые остистые отростки[2].

Позвоночник земноводных[править | править код]

В позвоночнике земноводных выделяют 4 отдела: шейный, туловищный, крестцовый и хвостовой. Число позвонков — от 7 у бесхвостых до 200 у безногих земноводных. Шейный позвонок подвижно причленяется к затылочному отделу черепа (обеспечивает подвижность головы). К туловищным позвонкам прикрепляются рёбра (кроме бесхвостых, у которых они отсутствуют). Единственный крестцовый позвонок соединён с тазовым поясом. У бесхвостых позвонки хвостового отдела срастаются в одну кость[3].

Позвоночник пресмыкающихся[править | править код]

В осевом скелете пресмыкающихся разделение на отделы более заметно, чем у земноводных. Хорошо различимы пять отделов позвоночника: шейный (лат. pars cervicalis), туловищный (пояснично-грудной, pars thoracolumbalis), поясничный, крестцовый (pars sacralis) и хвостовой (pars caudalis). Общее количество позвонков различно у разных видов (50—80, у змей возрастает до 140—435). Из позвонков шейного отдела (от 7 до 10) два передних (атлант и эпистрофей) образуют сустав, позволяющий голове не только двигаться в вертикальной плоскости относительно первого шейного позвонка, но и поворачиваться. В туловищном отделе от 16 до 25 позвонков, каждый с парой рёбер. Первые несколько пар ребер прикрепляются к грудине, образуя грудную клетку (отсутствует у змей). В крестцовом отделе всего два позвонка, к широким поперечным отросткам которых причленяется таз. Хвостовой отдел составляют несколько десятков (15—40) постепенно уменьшающихся в размерах позвонков. Последние хвостовые позвонки представляют собой небольшие палочковидные косточки. В некоторых группах рептилий осевой скелет имеет отличия. У змей позвоночник отчетливо делится лишь на туловищный и хвостовой отделы, грудина отсутствует. У черепах позвонки туловищного отдела срастаются со спинным щитом панциря, вследствие чего неподвижны[3].

Позвоночник птиц[править | править код]

Позвоночный столб у птиц делится на шейный, грудной, поясничный и хвостовой отделы, которые имеют свои особенности строения[4][5]. Так для всех отделов позвоночника, кроме шейного, обладающего большой гибкостью, характерно сращение многих позвонков между собой, что обусловливает неподвижность туловища птиц и имеет большое значение при полёте. Грудные позвонки срастаются в спинную кость (лат. notarium), а поясничные, крестцовые и хвостовые — в сложный крестец (лат. synsacrum), что приводит к компактности и малоподвижности скелета туловища. Позвонки птиц относятся к гастроцентральному типу[6].

Наиболее длинным и подвижным является шейный отдел. Он содержит от 9 до 25 позвонков (по другим данным, от 11 до 22, или от 11 до 25)[7][8]. Грудной отдел позвоночника большинства птиц негибок. В нём насчитывается 3—10 позвонков[9]. Крестцовый отдел у птиц формируется сложный крестец, который состоит из последнего грудного позвонка, поясничных, крестцовых и нескольких хвостовых позвонков. В общей сложности количество позвонков сложного крестца варьирует от 10 до 23. Хвостовой отдел позвоночника состоит из примерно шести подвижных позвонков переднего отдела и примерно шести позвонков заднего отдела, слитых в пигостиль (копчиковую кость), к боковым поверхностям которого веером прикрепляются основания рулевых перьев. Таким образом пигостиль поддерживает рулевые перья. По другим данным, количество позвонков хвостового отдела варьирует от 4 до 9[10]. По сравнению с рептилиями, хвостовой отдел у птиц намного меньше, так как крупный хвост не требуется для баланса с маленькой головой вокруг центра тяжести. У не летающих бескилевых (Ratitae), а также у некоторых летающих тинамуобразных (Tinamiformes) задние хвостовые позвонки не срастаются, остаются свободными и пигостиль не образуют[11][12].

Позвоночник млекопитающих[править | править код]

Характерные черты в строении позвоночного столба млекопитающих: плоские поверхности позвонков (платицельные позвонки), между которыми располагаются хрящевые диски; условное расчленение позвоночника на пять отделов — шейный, грудной, поясничный, крестцовый и хвостовой (крестца нет лишь у современных китообразных[13]); постоянное число шейных позвонков — 7 (как исключение, оно равно 6 у ламантина, а у некоторых ленивцев число шейных позвонков варьирует: у ленивца Гоффмана — от 5 до 6, у трёхпалых ленивцев — от 8 до 10[14])[15]. Грудной отдел позвоночника у млекопитающих чаще всего состоит из 12—15, поясничный — из 2—9, крестцовый — из 1—9 позвонков; сильнее всего варьирует число хвостовых позвонков: от 3 у гиббоновых до 49 у длиннохвостого ящера. К передним грудным позвонкам причленяются рёбра, соединённые с грудиной и образующие вместе с ней грудную клетку.

Позвоночник человека[править | править код]

Позвоночник человека cостоит из 32—33 позвонков, последовательно соединённых друг с другом в вертикальном положении. Позвоночный столб выполняет функцию опоры, защиты спинного мозга и участвует в движениях туловища и головы[16]. Независимо от принадлежности к какому-либо отделу позвоночного столба, все позвонки, за исключением первого и второго шейных, имеют общий план строения. В позвонке различают тело и дугу. Тело позвонка (лат. corpus vertebrae) обращено вперёд и выполняет опорную функцию. Дуга позвонка (лат. arcus vertebrae) соединяется сзади с телом с помощью ножек дуг позвонка (лат. pediculli arcus vertebrae). Между телом и дугой располагается позвоночное отверстие (лат. foramen vertebrale). В совокупности все позвоночные отверстия образуют позвоночный канал (лат. canalis vertebralis), где находится спинной мозг. От дуги позвонка отходят отростки: сзади в сагиттальной плоскости остистый отросток (лат. processus spinalis), направо и налево от дуги — поперечные отростки (лат. processus transversus), вверх и вниз от дуги — верхние и нижний суставные отростки (лат. processus articulares superiores et inferiores). Основания суставных отростков ограничены верхними и нижними позвоночными вырезками (лат. incisurae vertebrales superiores et inferiores), которые при соединении соседних позвонков образуют межпозвоночные отверстия (лат. foramina intervertebralia). Через эти отверстия проходят кровеносные сосуды и спинномозговые нервы.

Читайте также:  Упражнения при травме позвоночника

Различают 5 отделов позвоночника:

  • Шейный отдел (7 позвонков, C1—C7);
  • Грудной отдел (12 позвонков, Th1—Th12);
  • Поясничный отдел (5 позвонков, L1—L5);
  • Крестцовый отдел (5 позвонков, сросшихся в одну крестцовую кость или крестец);
  • Копчиковый отдел (3-4 позвонков).

Есть 2 вида изгиба позвоночника: лордоз и кифоз. Лордоз — это те части позвоночника, которые выгнуты вентрально (вперед) — шейный и поясничный. Кифоз — это те части позвоночника, которые выгнуты дорсально (назад) — грудной и крестцовый.

Соединение позвоночного столба с черепом[править | править код]

СуставыСуставные поверхностиВиды суставаОси движенияВид движения в суставе
Атланто-затылочный (парный)

articulation atlantooccipitalis

Мыщелок затылочной кости, верхняя суставная ямка атлантаЭллипсовидный, двуосный, комбинированныйФронтальная, саггитальнаяКивательные движения, боковые наклоны головы
Срединный атланто-осевой

articulation atlantoaxialis mediana

Ямка зуба (атланта), зуб осевого позвонка, поперечная связка атлантаЦилиндрический, одноостныйВертикальнаяВращательные движения, повороты головы
Латеральный атланто-осевой (парный)

articulation atlantoaxialis lateralis

Нижняя суставная ямка атланта, верхняя суставная поверхность осевого позвонкаПлоский, комбинированныйМногоосный, малоподвижныйВращательные движения, повороты головы

Патология[править | править код]

  • Кифоз
  • Лордоз
  • Ретролистез
  • Сколиоз

Примечания[править | править код]

  1. В. М. Шимкевич. Позвоночный столб // Энциклопедический словарь Брокгауза и Ефрона : в 86 т. (82 т. и 4 доп.). — СПб., 1890—1907.
  2. ↑ Жизнь животных. Том 4. Часть первая. (Рыбы) / Общая редакция члена-корреспондента АН СССР профессора Л. А. Зенкевича. — М.: Просвещение, 1971. — 656 с.
  3. 1 2 Жизнь животных. Том 5. (Земноводные. Пресмыкающиеся). Общая редакция члена-корреспондента АН СССР профессора Л. А. Зенкевича. — Москва: Просвещение, 1969. — 488 с.
  4. ↑ Шульпин Л. М. Орнитология. — Ленинград: Издание Ленинградского Государственного Университета, 1940. — 557 с.
  5. ↑ Константинов В. М., Шаталова С. П. Сравнительная анатомия позвоночных животных. — М.: Академия, 2005. — 304 с. — ISBN 5-7695-1770-0.
  6. ↑ Гуртовой Н. Н., Дзержинский Ф. Я. Практическая зоотомия позвоночных. Птицы. Млекопитающие.. — М.: Высшая школа, 1992. — 416 с. — ISBN 5-06-002207-2.
  7. ↑ Коблик Е. А. Разнообразие птиц (по материалам экспозиции Зоологического музея МГУ). — М.: Издательство МГУ, 2001. — Т. 1. — С. 15—17. — 384 с. — ISBN 5-211-04072-4.
  8. ↑ Дзержинский Ф. Я., Васильев Б. Д., Малахов В. В. Зоология позвоночных. — М.: Академия, 2013. — 464 с. — ISBN 978-5-7965-7971-4.
  9. ↑ Кузнецов Б. А., Чернов А. З., Катонова Л. Н. Курс зоологии. — 4-е, перераб. и доп. — М.: Агропромиздат, 1989. — 392 с.
  10. ↑ Lovette I. J., Fitzpatrick J. W. Handbook of Bird Biology. — John Wiley & Sons, 2016. — 736 p. — ISBN 0-300-05746-6.
  11. Богданович И. А. Происхождение и эволюционно-морфологическая характеристика аппарата наземной локомоции птиц // Вестник зоологии. — 2014. — Вып. 31.
  12. Bellairs A.d’A., Jenkin C.R. The sceleton of the birds (англ.) // Biology and comparative physiology of birds. — New York, London: Academic Press, 1960. — Vol. I. — P. 241–300.
  13. ↑ The Emergence of Whales: Evolutionary Patterns in the Origin of Cetacea / Ed. by J. G. M. Thewissen. — New York: Plenum Press, 1998. — xii + 479 p. — (Advances in Vertebrate Paleobiology). — ISBN 0-306-45853-5. — P. 44, 47.
  14. Hautier L., Weisbecker V., Sánchez-Villagra M. R. e. a.  Skeletal development in sloths and the evolution of mammalian vertebral patterning // Proc. Nat. Acad. Sci. USA, 2010, 107 (44). — P. 18903—18908. — doi:10.1073/pnas.1010335107.
  15. ↑ Дзержинский, Васильев, Малахов, 2014, с. 375, 377.
  16. Крылова Н. В., Искренко И. А. Анатомия скелета. Анатомия человека в схемах и рисунках. Атлас-пособие. — М.: Издательство Российского университета дружбы народов, 2005. — 84 с. — ISBN 5-209-01687-0.

См. также[править | править код]

  • Позвоночно-двигательный сегмент
  • Изменения скелета человека в результате перехода к прямохождению

Литература[править | править код]

  • Позвоночник // Большая российская энциклопедия : [в 35 т.] / гл. ред. Ю. С. Осипов. — М. : Большая российская энциклопедия, 2004—2017.
  • М. Р. Сапин. «Анатомия человека». — Учебник (в двух томах). — Том I. — Москва: «ГЭОТАР-Медиа», 2013. — 528 с. — ISBN 978-5-9704-2594-7.

Ссылки[править | править код]

  • Скелет и соединения костей. Позвоночный столб. Сайт «Атлас анатомии человека» // anatomcom.ru

Органы и ткани, образующиеся из зародышевых листков

Эктодерма
  • Эпидермис кожи
  • Ногти
  • Волосы
  • Потовые железы
  • Вся нервная система: головной мозг, спинной мозг, нервное окончание, нервы
  • Рецепторные клетки органов чувств
  • Хрусталик глаза
  • Зубная эмаль
Энтодерма
  • Эпителий желудка, пищевода, кишечника, трахеи, бронхов, лёгких, желчного пузыря, мочевого пузыря, мочеиспускательного канала
  • Печень
  • Поджелудочная железа
  • Щитовидная и паращитовидная железы
  • Хорда
Мезодерма
  • Гладкая мускулатура всех органов
  • Скелетная мускулатура
  • Сердечная мышца
  • Соединительная ткань
  • Кости
  • Хрящи
  • Дентин зубов
  • Кровь
  • Кровеносные сосуды
  • Брыжейка
  • Почки
  • Семенники и яичники

Источник

Ïðîøëûé ïîñò ïðåêðàñíî ïðîäåìîíñòðèðîâàë, ÷òî äîñòàòî÷íî ìíîãî ëþäåé íå çíàþò îòâåò íà ýëåìåíòàðíûé øêîëüíûé âîïðîñ. ×òî æ, ÿ ïîïûòàþñü ðàññêàçàòü î êîëè÷åñòâå ïîçâîíêîâ â øåå ó ðàçíûõ æèâîòíûõ. Ðàññêàæó, êàê òàê âûøëî è â öåëîì î ïîçâîíî÷íèêå.

Ó êîãî áîëüøå øåéíûõ ïîçâîíêîâ - ó âîðîáüÿ èëè ó æèðàôà? Îá ýâîëþöèè ïîçâîíî÷íèêà Ýâîëþöèÿ, Ïîçâîíî÷íèê, Æèâîòíûå, Äëèííîïîñò

Ëàäíî, åñëè áû ëþäè ñêàçàëè, ÷òî ó æèðàôà ïîçâîíêîâ áîëüøå. Íî äîêàçûâàòü ñ ïåíîé ó ðòà, ÷òî Ó ÂÑÅÕ ïîçâîíî÷íûõ îäèíàêîâîå êîëè÷åñòâî øåéíûõ ïîçâîíêîâ — ñåìü, ýòî óæå íåâåæåñòâî. Ýòîò ìèô ïîø¸ë îò ïðîñòîé øêîëüíîé çàãàäêè «ó êîãî áîëüøå ïîçâîíêîâ — ó çåìëåðîéêè èëè æèðàôà?» Çàãàäêà ñ ïîäâîõîì, òàê êàê ó îáîèõ æèâîòíûõ 7 øåéíûõ ïîçâîíêîâ. Íî èíòåðíåò (îñîáåííî îòâåòû mail.ru), êîììåíòàðèè â ìî¸ì ïðîøëîì ïîñòå è èõ ðåéòèíã ïîêàçàë, ÷òî ëþäè ñâÿòî âåðÿò, ÷òî ó âñåõ æèâîòíûõ 7 ïîçâîíêîâ. Ýòî íå òàê!

Ó âîðîáüÿ 14 øåéíûõ ïîçâîíêîâ!  2 ðàçà áîëüøå, ÷åì ó æèðàôà! Ó ÷¸ðíîãî ëåáåäÿ èõ âîîáùå 23! Ó æèðàôà è çåìëåðîéêè 7. Ó ÷åëîâåêà 7, íî â ðåäêèõ ñëó÷àÿõ ìîæåò áûòü 6 èëè 8. Ó ëàìàíòèíà 6, à ó òð¸õïàëîâîãî ëåíèâöà ìîæåò áûòü 9. Ó çìåè, èç-çà îòñóòñòâèÿ ïîÿñà íèæíèõ è âåðõíèõ êîíå÷íîñòåé, ïîçâîíî÷íèê ñëîæíî ðàçäåëèòü íà îòäåëû, à êîëè÷åñòâî ïîçâîíêîâ âî âñ¸ì òåëå ó äëèííûõ è òîíêèõ âèäîâ ïðèáëèæàåòñÿ ê ïîëóòûñÿ÷è! Ó êðîêîäèëà 9 ïîçâîíêîâ â øåå. À ó ðûá øåè íåò âîâñå!

Читайте также:  Боли в желудке переходит в позвоночнике

Ó êîãî áîëüøå øåéíûõ ïîçâîíêîâ - ó âîðîáüÿ èëè ó æèðàôà? Îá ýâîëþöèè ïîçâîíî÷íèêà Ýâîëþöèÿ, Ïîçâîíî÷íèê, Æèâîòíûå, Äëèííîïîñò

Ëåáåäü ìîæåò èìåòü äî 31 øåéíîãî ïîçâîíêà

Ó êîãî áîëüøå øåéíûõ ïîçâîíêîâ - ó âîðîáüÿ èëè ó æèðàôà? Îá ýâîëþöèè ïîçâîíî÷íèêà Ýâîëþöèÿ, Ïîçâîíî÷íèê, Æèâîòíûå, Äëèííîïîñò

Áîëüøàÿ ÷àñòü ìëåêîïèòàþùèõ èìååò 7 ïîçâîíêîâ â øåéíîì îòäåëå

Ó êîãî áîëüøå øåéíûõ ïîçâîíêîâ - ó âîðîáüÿ èëè ó æèðàôà? Îá ýâîëþöèè ïîçâîíî÷íèêà Ýâîëþöèÿ, Ïîçâîíî÷íèê, Æèâîòíûå, Äëèííîïîñò

Òð¸õïàëûé ëåíèâåö ìîæåò èìåòü 9 øåéíûõ ïîçâîíêîâ

Ó êîãî áîëüøå øåéíûõ ïîçâîíêîâ - ó âîðîáüÿ èëè ó æèðàôà? Îá ýâîëþöèè ïîçâîíî÷íèêà Ýâîëþöèÿ, Ïîçâîíî÷íèê, Æèâîòíûå, Äëèííîïîñò

Ó ðûá íåò øåéíîãî îòäåëà âîâñå

Ó êîãî áîëüøå øåéíûõ ïîçâîíêîâ - ó âîðîáüÿ èëè ó æèðàôà? Îá ýâîëþöèè ïîçâîíî÷íèêà Ýâîëþöèÿ, Ïîçâîíî÷íèê, Æèâîòíûå, Äëèííîïîñò

Ó ëàìàíòèíîâ 6 ïîçâîíêîâ â øåè

Ó êîãî áîëüøå øåéíûõ ïîçâîíêîâ - ó âîðîáüÿ èëè ó æèðàôà? Îá ýâîëþöèè ïîçâîíî÷íèêà Ýâîëþöèÿ, Ïîçâîíî÷íèê, Æèâîòíûå, Äëèííîïîñò

Ðåíòãåí øåéíîãî îòäåëà ïîçâîíî÷íèêà ÷åëîâåêà ñ 8 ïîçâîíêàìè

Äàâàéòå æå óçíàåì, êàêèì îáðàçîì ó ñàìîãî ìîëîäîãî êëàññà æèâîòíûõ, ó ïòèö, ñòîëü ðàçíîîáðàçíîå êîëè÷åñòâî ïîçâîíêîâ (îò 9 äî 31), à ó ìëåêîïèòàþùèõ áûâàåò ëèøü îò 6 äî 9. È ïî÷åìó íåò øåè ó ðûá?

Ïîçâîíî÷íèê — îñíîâà ñêåëåòà æèâîòíûõ òèïà õîðäîâûõ ïîäòèïà Vertebrata (ïîçâîíî÷íûå)! Ïîÿâèëñÿ îí ñîòíè ìèëëèîíîâ ëåò íàçàä â ïàëåîçîéñêèõ îêåàíàõ. Î ïåðâûõ ïîçâîíî÷íûõ ïî÷òè íè÷åãî íåèçâåñòíî. Ïðèìåðíàÿ äàòà ïîÿâëåíèÿ — íå ïîçäíåå îðäîâèêà (485,4 — 443,8  ìëí ëåò íàçàä).  ïîçäíåì ñèëóðå (425 ìëí ëåò íàçàä) óæå ïëàâàëè ïåðâûå ëîïàñòåï¸ðûå ðûáû ñ õîðäîé.

Ó êîãî áîëüøå øåéíûõ ïîçâîíêîâ - ó âîðîáüÿ èëè ó æèðàôà? Îá ýâîëþöèè ïîçâîíî÷íèêà Ýâîëþöèÿ, Ïîçâîíî÷íèê, Æèâîòíûå, Äëèííîïîñò

Megamastax — ëîïàñòåï¸ðàÿ ðûáà èç ñèëóðà

È âîò, â äàë¸êîì-äàë¸êîì ñèëóðå ïîÿâèëñÿ ïîëíîöåííûé ïîçâîíî÷íèê ó ðûá. Ðûáèé õðåáåò — îäèí èç ñàìûõ ïðèìèòèâíûõ è èìååò âñåãî äâà îòäåëà: ãðóäíîé è õâîñòîâîé. Òàê êàê ïîëíîöåííûõ êîíå÷íîñòåé ó ðûá íåò, çíà÷èò ïîÿñà ýòèõ êîíå÷íîñòåé íå ìîãóò ðàçäåëèòü ïîçâîíî÷íèê, ñëåäîâàòåëüíî íåò øåéíîãî îòäåëà. È ñëåäóþùèì âàæíûì øàãîì â ðàçâèòèè îñíîâû âñåõ ñîâðåìåííûõ ïîçâîíî÷íûõ ñòàë çåìíîâîäíûé ýòàï. Êðîìå òîãî, ÷òî æèâîòíûì ïðèøëîñü íàó÷èòüñÿ äûøàòü àòìîñôåðíûì âîçäóõîì, èì íóæíî áûëî ïîêîðèòü è òâ¸ðäóþ ïîâåðõíîñòü. Ðûáèé ñêåëåò íå î÷åíü äëÿ ýòîãî ïîäõîäèò. 375 ìëí ëåò íàçàä, áëàãîäàðÿ çà÷àòêó ïåðåäíèõ êîíå÷íîñòåé, ïîÿâëÿåòñÿ ðûáà ñ øåéíûì îòäåëîì ïîçâîíî÷íèêà — òèêòààëèê.

Ó êîãî áîëüøå øåéíûõ ïîçâîíêîâ - ó âîðîáüÿ èëè ó æèðàôà? Îá ýâîëþöèè ïîçâîíî÷íèêà Ýâîëþöèÿ, Ïîçâîíî÷íèê, Æèâîòíûå, Äëèííîïîñò

Òèêòààëèê âñ¸ åù¸ èìåë æàáðû è ÷åøóþ, íî íà÷àëè ïîÿâëÿòüñÿ ë¸ãêèå è øåéíûé îòäåë ïîçâîíî÷íèêà.

Èòàê, øåÿ ó æèâîòíûõ ïîÿâèëàñü áîëåå 375 ìëí ëåò íàçàä. Ýâîëþöèÿ òîò åù¸ ýêñïåðèìåíòàòîð, òàê ÷òî î êàêèõ «ó âñåõ æèâîòíûõ 7 øåéíûõ ïîçâîíêîâ»  èä¸ò ðå÷ü?

Ó àìôèáèé ïîÿâèëñÿ êðåñòåö — âàæíûé äëÿ ñóõîïóòíûõ òàçîâûé ïîçâîíîê. Ãîëîâà ó àìôèáèé êðåïèòñÿ ïîäâèæíî, íî âñ¸ åù¸ íåò ïîÿñíè÷íîãî îòäåëà ïîçâîíî÷íèêà. Êîëè÷åñòâî ïîçâîíêîâ â òåëå ìîæåò áûòü è 7 (âñåãî!) è 200! Ñ ïîÿâëåíèåì ñèíàïñèäîâ è ðåïòèëèé (2 êëàññà æèâîòíûõ ïîÿâèëèñü ïðèìåðíî â îäíî âðåìÿ) îòäåëû ïîçâîíî÷íèêà ñòàëè ðàçëè÷àòüñÿ áîëåå îò÷¸òëèâî. Ïîÿâèëñÿ ïîÿñíè÷íûé îòäåë ïîçâîíî÷íèêà. Ïåðìñêèå è òðèàñîâûå ðåïòèëèè ýêñïåðèìåíòèðîâàëè ñ íàðàùèâàíèåì êðåñòöîâûõ ïîçâîíêîâ. Ó íåêîòîðûõ çàóðîïîäîâ áûëî äî 4-¸õ êðåñòöîâûõ ïîçâîíêîâ!

Ó êîãî áîëüøå øåéíûõ ïîçâîíêîâ - ó âîðîáüÿ èëè ó æèðàôà? Îá ýâîëþöèè ïîçâîíî÷íèêà Ýâîëþöèÿ, Ïîçâîíî÷íèê, Æèâîòíûå, Äëèííîïîñò

Ñêåëåò äèìåòðîäîíà. Ñèíàïñèä. ~280 ìëí ëåò íàçàä

Ó êîãî áîëüøå øåéíûõ ïîçâîíêîâ - ó âîðîáüÿ èëè ó æèðàôà? Îá ýâîëþöèè ïîçâîíî÷íèêà Ýâîëþöèÿ, Ïîçâîíî÷íèê, Æèâîòíûå, Äëèííîïîñò

Ñêåëåòû çóõèåâ. Ðåïòèëèè. ~230 ìëí ëåò íàçàä

Ó êîãî áîëüøå øåéíûõ ïîçâîíêîâ - ó âîðîáüÿ èëè ó æèðàôà? Îá ýâîëþöèè ïîçâîíî÷íèêà Ýâîëþöèÿ, Ïîçâîíî÷íèê, Æèâîòíûå, Äëèííîïîñò

×åëîâå÷åñêèé êðåñòåö

Èíòåðåñíûå øàãè â ýâîëþöèè ïîçâîíî÷íèêà ïðîäåìîíñòðèðîâàëè ïòèöû. Âìåñòî íàðàùèâàíèÿ ïîçâîíêîâ, îíè èõ ñðàùèâàëè, îáðàçóÿ î÷åíü ñëîæíûå ýëåìåíòû. Òàê ïîÿâèëñÿ ñëîæíûé êðåñòåö — ÷àñòü ïîçâîíî÷íèêà èç ñðîùåííûõ ïîçâîíêîâ ïîÿñíè÷íîãî, êðåñòöîâîãî è õâîñòîâîãî îòäåëîâ. Ïèãîñòèëü, ïòè÷üÿ êîñòü-ðóëü â õâîñòå — ðåçóëüòàò ñðàùèâàíèÿ õâîñòîâûõ ïîçâîíêîâ. Çà ïî÷òè ïîëìèëëèàðäà ëåò ñóùåñòâîâàíèÿ ïîçâîíî÷íèêà ýâîëþöèÿ ïîïðîáîâàëà ñ íèì âñ¸! Íàðàùèâàíèå è ñðàùèâàíèå ïîçâîíêîâ, âûðîñòû è âûñòóïû, ïàðóñà, ïèãîñòèëü è óðîñòèëü è ìíîãîå-ìíîãîå!

Ó êîãî áîëüøå øåéíûõ ïîçâîíêîâ - ó âîðîáüÿ èëè ó æèðàôà? Îá ýâîëþöèè ïîçâîíî÷íèêà Ýâîëþöèÿ, Ïîçâîíî÷íèê, Æèâîòíûå, Äëèííîïîñò

Ïèãîñòèëü è ñëîæíûé êðåñòåö ïòèö

Ó êîãî áîëüøå øåéíûõ ïîçâîíêîâ - ó âîðîáüÿ èëè ó æèðàôà? Îá ýâîëþöèè ïîçâîíî÷íèêà Ýâîëþöèÿ, Ïîçâîíî÷íèê, Æèâîòíûå, Äëèííîïîñò

Óðîñòèëü àìôèáèè

Ó êîãî áîëüøå øåéíûõ ïîçâîíêîâ - ó âîðîáüÿ èëè ó æèðàôà? Îá ýâîëþöèè ïîçâîíî÷íèêà Ýâîëþöèÿ, Ïîçâîíî÷íèê, Æèâîòíûå, Äëèííîïîñò

Ïàðóñ ñïèíîçàâðà

Ó êîãî áîëüøå øåéíûõ ïîçâîíêîâ - ó âîðîáüÿ èëè ó æèðàôà? Îá ýâîëþöèè ïîçâîíî÷íèêà Ýâîëþöèÿ, Ïîçâîíî÷íèê, Æèâîòíûå, Äëèííîïîñò

4 êðåñòöîâûõ ïîçâîíêà äèïëîäîêà

Ðàçíîå êîëè÷åñòâî ïîçâîíêîâ êàê â øåéíîì, òàê è â äðóãèõ îòäåëàõ — ðåçóëüòàò ýâîëþöèè. Êîìó íóæíà ïîäâèæíîñòü øåè, òîò óâåëè÷èâàåò êîëè÷åñòâî ïîçâîíêîâ. Êîìó íóæíà ìîùíàÿ è äëèííàÿ øåÿ, òîò óâåëè÷èâàåò ðàçìåð ïîçâîíêîâ. Ðûáîÿäíûì ëåáåäÿì íå ïîäîéä¸ò ìîùíàÿ è íåïîâîðîòëèâàÿ øåÿ æèðàôà, êàê è õðóïêàÿ øåÿ ëåáåäÿ íåïðèãîäíà äëÿ ïîåäàíèÿ ëèñòâû ñ îãðîìíîé âûñîòû. Ïòèöû îêàçàëèñü êóäà áîëåå ñêëîííû ê ýêñïåðèìåíòàì ñî ñêåëåòîì. Òî ïîëûå, òî íåò êîñòè. Ïèãîñòèëü è ñëîæíûé êðåñòåö. Îãðîìíîå êîëè÷åñòâî øåéíûõ ïîçâîíêîâ (îò 9 äî 31 ïîçâîíêà).

Источник

С помощью удвоения генов появляется новая информация в геноме. Еще в 1970-е генетики предположили, что удвоение генов сыграло ключевую роль в развитии позвоночных на Земле. Но окончательное подтверждение было получено только в этом году, когда на примере ланцетника ученые убедились, что много миллионов лет назад у ранних позвоночных дважды произошло полное удвоение генома, которое послужило мощным толчком к их дальнейшему развитию.

Об этом рассказывает доктор биологических наук, ведущий научный сотрудник Палеонтологического института РАН Александр Марков.

– Удвоение генов могло играть ключевую роль в самых важных эволюционных преобразованиях, как, например, появление позвоночных животных. Позвоночные вообще уникальная группа по сложности своего строения, по сложности мозга и нервной системы.

Дупликация генов, похоже, сыграла роль спускового крючка в эволюции позвоночных, в их появлении и в их дальнейшей судьбе. Предположение, что у ранних позвоночных произошла полногеномная дупликаций, была высказана еще в 1970 году Сусумо Оно. Этот исследователь предложил эту гипотезу на основе анализа отдельных генов. Сначала эта идея подтверждалась немногими фактами, потом постепенно все больше и больше находилось подтверждений этой гипотезе, и в конце концов, она стала уже практически общепринятой, но все-таки не хватало последнего решающего доказательства. И вот в этом году в июне наконец было получено решающее доказательство того, что действительно на заре эволюции позвоночных произошло две полногеномные дупликации.

– Каким же было решающее доказательство, того что позвоночные возникли после полного удвоения генома?

– Это доказательство было получено в результате прочтения генома ланцетника. (Nature, «The amphioxus genome and the evolution of the chordate karyotype».

Ланцетник – это хрестоматийный объект, он во всех учебниках есть, его называют живой упрощенной схемой хордового животного. Его строение очень похоже на ранние эмбриональные стадии развития позвоночных животных. У него нет позвоночника, но у него есть хорда, такой упругий тяж.

У ланцетника есть классические признаки хордовых — жаберные щели, которые у всех позвоночных в эмбриогенезе закладываются. Жаберные дуги, через которые он фильтрует воду, хвост, продолжающий после анального отверстия, сердце на брюшной стороне, спина и нервная трубка, что очень характерно для ланцетника.

Читайте также:  Открытые закрытые травмы позвоночника

Ланцетник издавна привлекал большое внимание исследователей, во всяком случае, в микробиологии он рассматривался как хорошее приближение к тому, как выглядел предок позвоночных. Хотя сам ланцетник к позвоночным не относится, он относится к типу хордовых. Тип хордовых включает три подтипа — это ланцетники, позвоночные и еще такие оболочники, у них личинка имеет хорду.

Оказалось, что порядок расположения генов в хромосомах ланцетника сохранил некоторое сходство с порядком расположения генов в хромосомах позвоночных. И если у ланцетника какие-то гены находятся на одном и том же фрагменте ДНК, то с большой вероятностью эти же гены и у человека будут находиться на одной и той же хромосоме. Это говорит о том, что взаимное расположение генов в геноме и у ланцетника, и у позвоночных сохранило следы древнего исходного порядка генов, который был у общего предка всех хордовых и, соответственно, у общего предка позвоночных, который жил позже.

– Что же обнаружили генетики, когда прочли геном ланцетника?

– Когда прочли геном ланцетника, исследователям удалось реконструировать 17 гипотетических хромосом этого гипотетического общего предка всех хордовых. Во-первых, оказалось, что у него было 17 хромосом, уже интересно. У последнего общего предка ланцетника и позвоночных, вот о чем речь идет. Были реконструированы эти 17 предковых хромосом, после этого исследователи нанесли на генные карты человека и других позвоночных, отметили там фрагменты, соответствующие каждой из этих 17 предковых хромосом. Вообще хромосомы в процессе эволюции рвутся, объединяются, меняются кусочками, происходят хромосомные перестройки, но они происходят достаточно редко, и длинные фрагменты хромосом могут сохраняться более-менее целыми в течение сотен миллионов лет. Отдельные гены могут, конечно, перепрыгивать, но все-таки по порядку генов можно найти гомологичные участки участки. Исследователям удалось найти фрагменты в человеческих хромосомах, соответствующие каждой из этих предковых хромосом. Как и следовало ожидать, каждая из 17 хромосом превратилась в геноме человека в некий набор обрывков, но эти наборы обрывков, когда их стали анализировать, обнаружилась очень красивая и показательная вещь, что каждый набор обрывков, в который превратилась одна из предковых хромосом, он подразделяется на четыре части, на четыре группы обрывков с похожими наборами генов. Это гены, которые находятся в одном и том же геноме, но происходят от одного гена, когда-то произошла дупликация, ген разделился надвое и теперь два гена, произошедшие от одного предкового гена, такие гены называются паралогичными. Вот я говорил о том, что каждая хромосома предковая превратилась в четыре группы обрывков. Вот оказалось, что если мы возьмем одну из этих групп обрывков, то с большой вероятностью в трех других группах обрывков найдутся паралоги генов, которые есть тут. Паралоги, соответственно, это родственные гены, похожие друг на друга, но накопившие какие-то различия. Это гены, которые происходят от одного предкового гена в результате дупликации.

Поскольку для каждой хромосомы обнаружилось четыре группы обрывков, в которые она превратилась, это значит, что у предков хордовых в какой-то момент весь геном учетверился. Вот эти участки гомологичные предковым хромосомам в геноме человека они соответствуют 95% всего генома человека, по крайней мере, то, где удалось найти соответствие. Это строгое и совершенно неопровержимое доказательство того, что геном учетверился у позвоночных. У ланцетника он не учетверился, а у всех позвоночных он оказался учетверенным.

– Почему произошло такое радикальное изменение – буквально «учетверение» генома?

– Такие вещи происходят обычно случайно. Так может произойти удвоение генома в результате нерасхождения хромосом при мейозе. У растений сплошь и рядом так бывает. Но в результате позвоночные получили то, что каждый ген у них стал присутствовать в четырех экземплярах, и это открыло свободу для эволюционных преобразований. Дело в том, что если ген у вас в одном экземпляре, то он находится под действием так называемого очищающего отбора. Почти все мутации, которые будут возникать в этом гене, будут вредны, ген за миллионы лет предшествующей эволюции настроен для выполнения какой-то функции. Если исходная функция данного гена будет ослаблена, если он хуже начнет с ней справляться, то это вредно, и такая мутация будет отсеиваться отбором. А когда у вас появляется вместо одной копии гена две или тем более четыре, то появляется гораздо больше свободы для изменений. Если в одной из копий возникает мутация, которая ухудшает функцию гена, то она не отсеивается отбором, потому что остается вторая копия. И получается, что одна копия сохраняется в своем прежнем состоянии, выполняет свою старую функцию, а вторая копия на некоторое время получает полную свободу меняться, куда ей вздумается. Конечно, в большинстве случаев случайные мутации, накапливающиеся в этой второй копии, ничего хорошего не дадут, они испортят этот ген, и он, в конце концов, выйдет из строя и может быть полностью утрачен. Именно такая судьба во многих случаях ожидает лишние копии генов, которые получаются в результате дупликации. Но однако есть шанс, что эти случайные мутации, которые свободно накапливаются в лишней копии гена, случайно придадут этому гену какое-то полезное новое свойство, пусть даже очень слабо выраженное поначалу. Немножко изменится функция белка, немножко изменится локализация, то есть он будет работать в немножко другой части клетки или в другой ткани. Или если это фермент-катализатор, он начнет катализировать превращение немножко других химических веществ. Если это окажется полезным, а вероятность этого вполне реальная, то естественный отбор сразу зацепится за это и начнет оптимизировать эту копию гена уже в новом направлении и таким образом возникает новая функция.

Источник