Adulto fin scheletri

in Primo luogo, abbiamo esaminato i pettorali scheletrico modello di pesci adulti. La cintura pettorale collega le pinne pettorali allo scheletro assiale. Consiste del post-temporale (post. t.), supracleithrum (sup. cl.), cleithrum (cl) e coracoid (co) (Fig. 1c). La cintura supporta quattro radiali prossimali (pr1-pr4) (Fig. 1c). Quattordici radiali distali si trovano distali ai radiali prossimali (Fig. 1d) e 14 raggi esoscheletrici della pinna sono allineati nella parte distale della pinna pettorale (pec. fr. 1-14) (Fig. 1c).

Il cleithrum, l’elemento principale della cintura pettorale, è un osso dorsoventralmente allungato situato alla base della pinna pettorale (Fig. 1c). Il cleithrum diventa più ampio nel mezzo, a quel punto è indicato come la piastra cleithrum (clp in Fig. 1c), come in Ps. barbaro, Pn. schlosseri, e Sal. argentilineatus . Il bordo ventrale di ciascuna delle cleithra bilaterali si trova dietro la branchia e le loro superfici sono opposte alla linea mediana (Fig. 1e). La parte ventrale del cleithrum adiacente al coracoide si collega all’osso pelvico (pvb in Fig. 1c, e), e cupole pelviche (pvd)sul bordo di ogni fusibile osso pelvico alla linea mediana (Fig. 1e). La parte dorsale del cleithrum si collega alla regione occipitale attraverso il post-temporale e il supracleithrum (Fig. 1f). Il coracoide è situato ventralmente alla piastra cleithrum (Fig. 1c) e si articola parzialmente con la quarta radiale prossimale (punte di freccia in Fig. 1g), come in Ps. barbaro .

Ogni radiale prossimale si sovrappone parzialmente e sembra una grande piastra singola (pr1-pr4 in Fig. 1c), ma piccoli spazi sono riconosciuti tra il secondo e il terzo, così come tra il terzo e il quarto, radiali prossimali (punte di freccia in Fig. 1c). Il primo radiale prossimale (pr1) è un osso lungo e sottile. Il quarto radiale prossimale (pr4)è l’elemento più corto tra i quattro radiali prossimali (Fig. 1c), come riportato in Ps. barbaro . La prima all’ottava pinna sono raggi molli segmentati, mentre la nona alla quattordicesima pinna sono raggi ossei biforcati (Fig. 1c).

Sviluppo delle pinne pettorali e altre caratteristiche di sviluppo

Per esplorare quando e come le pinne pettorali del mudskipper Ps. modestus diventano allungati e sporgono dalla parete del corpo, abbiamo osservato il processo di sviluppo delle pinne pettorali. Anche se Ps. lo sviluppo di modestus è stato descritto per embrioni e larve ottenuti mediante fecondazione artificiale , sono necessarie descrizioni più dettagliate per una comprensione accurata del processo di sviluppo. Pertanto, abbiamo anche osservato le caratteristiche di sviluppo degli embrioni all’arrivo in laboratorio, che erano allo stadio della vescicola otica (file aggiuntivo 1: Figura S1A-C), uno stadio equivalente allo stadio 39 – 46-h post fertilization (hpf) descritto nella Figura 1L in Kobayashi et al. (1972). Le fasi di sviluppo e il tempo trascorso di ciascuna fase sono riassunti nel file aggiuntivo 2: Tabella S1.

Stadi embrionali (Fig. 2; Fig. 3)

Stadio della vescicola otica (File aggiuntivo 1: Figura S1A-C; ” 39-46 stadio hpf, Figura 1L in Kobayashi et al., 1972″)

Durante questa fase, la coda dell’embrione si separa dal tuorlo (File aggiuntivo 1: Figura S1A). I placodi otici si incavano e formano le vescicole otiche (ov) e si osservano anche le primordie ottiche con i placodi della lente (lp) (File aggiuntivo 1: Figura S1B). Ci sono cellule mesenchimali (mc) all’estremità distale della coda (file aggiuntivo 1: Figura S1C). Il cuore (h) è visibile (file aggiuntivo 1: Figura S1B), ma non batte.

Stadio della vescicola cerebrale (File aggiuntivo 1: Figura S1D-F)

Il cuore inizia a battere in questa fase (File aggiuntivo 1: Figura S1D). La coda si allunga (file aggiuntivo 1: Figura S1D). Le vescicole cerebrali, come il telencefalo (t) e il diencefalo (d) del proencefalo, il mesencefalo (m) e i rombomeri (r) del cervello posteriore, sono visibili (File aggiuntivo 1: Figura S1E). Gli xantofori appaiono nella testa e nella parte caudale del tronco (punte di freccia aperte nel file aggiuntivo 1: Figura S1E, F). Due otoliti (ot) sono riconosciuti all’interno di ciascuna vescicola otica (file aggiuntivo 1: Figura S1E’). I melanofori appaiono lateralmente sul tronco e sulla coda (punte di freccia nel file aggiuntivo 1: Figura S1F). L’ano si forma all’estremità posteriore dell’intestino (freccia nera nel file aggiuntivo 1: Figura S1F).

Stadio della camera cardiaca (File aggiuntivo 1: Figura S1G-I)

Il tubo cardiaco è diviso nell’atrio (at) e nel ventricolo (vt) (File aggiuntivo 1: Figura S1H). Le cellule mesenchimali all’estremità distale della coda sono scomparse a questo stadio (File aggiuntivo 1: Figura S1I). Gli xantofori si diffondono nella testa e lungo i bordi ventrali e dorsali del tronco (file aggiuntivo 1: Figura S1G’).

Fase di circolazione (file aggiuntivo 1: Figura S1J-K)

Le cellule del sangue vengono rilevate per la prima volta durante questa fase (punte di freccia nere nel file aggiuntivo 1: Figura S1K). Il sangue dal cuore circola in tutto il corpo e viene raccolto attraverso la vena cardinale comune (ccv nel file aggiuntivo 1: Figura S1K).

Fase di pigmentazione dell’occhio (Fig. 3a; File aggiuntivo 1: Figura S1L-M)

In questa fase, i melanofori sono visibili solo sul bordo posteriore delle vescicole ottiche (punte di freccia nel file aggiuntivo 1: Figura S1M). Alcuni xantofori si vedono anche nelle vescicole ottiche (punte di freccia aperte nel file aggiuntivo 1: Figura S1M). Le sezioni trasversali di un embrione al livello della gemma della pinna presuntiva mostrano l’ispessimento della somatopleura, che consiste di due o tre strati di cellule mesenchimali (Fig. 3 bis). L’ectoderma sovrastante forma l’ispessimento ectodermico apicale a strato unicellulare (Fig. 3 bis).

Sviluppo della pinna pettorale degli embrioni mudskipper prima della fase di schiusa. Vista obliqua ventrolaterale degli embrioni mudskipper (a, c, e, g) e vista laterale delle gemme delle pinne pettorali (b, d, f, h) allo stadio basso-pec (a, b; n = 1), stadio medio-pec (c, d; n = 1), stadio alto-pec (e, f; n = 1) e stadio lungo-pec (g, h; n = 1). Le punte di freccia in (a) indicano i melanofori. Vista dorsale delle gemme delle pinne pettorali nella fase centrale della pinna (i; n = 1) e nella fase lunga della pinna (j; n = 1). at, ispessimento apicale; af, piega della pinna apicale; op, vescicola ottica; pec, pinna pettorale. Barre di scala, 100 µm in (a, c, e, g); 50 µm in (b, d, f, h, i, j)

Stadio basso pec (Fig. 2a, b)

In questa fase, le pinne pettorali stanno germogliando sulla superficie del tuorlo (Fig. 2a), e l’ispessimento apicale ectodermico è presente sulla punta della pinna pettorale (Fig. 2 ter). I melanofori sono ora visibili sia ai bordi anteriore che posteriore delle vescicole ottiche (punte di freccia in Fig. 2 bis).

Ematossilina-eosina colorazione delle pinne pettorali e delle pinne larvali precoci. Sezioni trasversali di gemme delle pinne pettorali e pinne larvali precoci macchiate con ematossilina ed eosina (a, b, c, e) e immagini ingrandite (d, f) allo stadio di pigmentazione dell’occhio (a; n = 1), stadio medio-pec (b; n = 1), stadio lungo-pec (c, d; n = 1) e stadio a pinna lunga (e, f; n = 1). at, ispessimento apicale; af, piega delle pinne apicali; cc, condensazione condrogenica; dmm, massa muscolare dorsale; ed., disco endoscheletrico; vmm, massa muscolare ventrale; pec, pinna pettorale. Barre di scala, 10 µm

Stadio medio-pec (Fig. 2c-d; Fig. 3b; File aggiuntivo 1: Figura S1N-O)

L’altezza della pinna pettorale è circa la metà della lunghezza della sua larghezza (Fig. 2 quater, d). La pigmentazione è evidente in tutto l’occhio (file aggiuntivo 1: Figura S1N). La vescica natatoria (sb) inizia a essere gonfiata (file aggiuntivo 1: Figura S1O). Una sezione trasversale del germoglio della pinna pettorale mostra la trasformazione dell’ispessimento apicale ectodermico nelle due cellule stratificate della pinna apicale (Fig. 3 ter). Una condensazione condrogenica diventa visibile al centro della gemma della pinna (Fig. 3 ter).

Stadio ad alta pec (Fig. 2e-f; File aggiuntivo 1: Figura S1P, Q)

In questa fase, la gemma della pinna pettorale si curva posteriormente e si assottiglia (Fig. 2 sexies, f). L’ispessimento ectodermico apicale si trasforma nella piega apicale della pinna (af in Fig. 2 septies). La pigmentazione dell’occhio è molto densa (Fig. 2e). La rotazione del tubo cardiaco è evidente (file aggiuntivo 1: Figura S1Q).

Stadio long-pec (Fig. 2g, h; Fig. 3c, d)

Durante questa fase, la gemma della pinna pettorale si allunga parallelamente all’asse del corpo (Fig. 2g, h), suggerendo la sua rotazione è completata. Nella sezione trasversale del germoglio della pinna pettorale (Fig. 3c), la piega della pinna apicale si allunga e le cellule condrogeniche (cc) si allineano lungo l’asse prossimale-distale e dividono i muscoli pettorali in masse muscolari dorsali e ventrali (dmm e vmm, rispettivamente) all’interno delle gemme delle pinne pettorali (Fig. 3d).

Aletta centrale-fold fase (Fig. 2i)

La pinna pettorale e la pinna apicale si allungano ulteriormente durante questa fase. La lunghezza della piega della pinna apicale ora costituisce due quinti della lunghezza totale del germoglio (Fig. 2i).

Stadio di piegatura a pinna lunga (Fig. 2j; Fig. 3e, f; File aggiuntivo 1: Figura S1R-T)

La lunghezza della piega delle pinne apicali costituisce ora tre quinti della lunghezza totale del germoglio (Fig. 2j). La bocca si apre (file aggiuntivo 1: Figura S1S) e le vescicole otiche sviluppano la loro caratteristica forma a cuore invertito (File aggiuntivo 1: Figura S1S, S’). Sia la pinna mediana dorsale che la pinna mediana ventrale iniziano a restringersi nella regione caudale (frecce nel file aggiuntivo 1: Figura S1T). In una sezione trasversale del germoglio della pinna pettorale, le cellule condrogeniche cuboidali si allineano per formare un disco endoscheletrico a strato singolo al centro del germoglio della pinna pettorale (Fig. 3 sexies, f).

Fase di tratteggio (File aggiuntivo 1: Figura S1U-V)

La mascella superiore (uj) ora sporge allo stesso livello della mascella inferiore (File aggiuntivo 1: Figura S1V).

Stadi larvali planctonici (Fig. 4; Fig. 5; Fig. 6)

3,0–4,3 mm TL (Fig. 4 bis; Fig. 5a-c; File aggiuntivo 3: Figura S2A)

La dimensione delle larve indotte artificialmente a schiudersi variava da 3,0 a 4,3 mm TL (File aggiuntivo 3: Figura S2A). La larva in questa fase ha una testa rotonda, una pinna mediana continua e un sacco vitellino (file aggiuntivo 3: Figura S2A). Il disco endoscheletrico (ed) e la pinna apicale (af) si trovano rispettivamente nelle regioni prossimale e distale della pinna pettorale (Fig. 4 bis). Una sottile zona di decomposizione della matrice (mdz) è visibile al centro del disco endoscheletrico della pinna pettorale (Fig. 5 bis). Nella parte prossimale del disco endoscheletrico, le cellule sono più arrotondate e si notano piccoli numeri di cellule divisorie (Fig. 5 ter). Nella parte distale del disco endoscheletrico, le cellule cilindriche sono allineate lungo l’asse prossimale-distale (Fig. 5 quater). Prossimale al disco endoscheletrico, ci sono primordia cintura condrificata, costituito dal cleithrum (cl), scapulocoracoide (sco), processo postcoracoide (pop) e processo precoracoide (prp) (Fig. 5 bis). Gli elementi scheletrici della cintura si formano all’interno della parete del corpo. Il cleithrum si sviluppa come un elemento sottile (Fig. 5 bis). Lo scapulocoracoide è visto tra il cleithrum e il disco endoscheletrico (Fig. 5 bis). Il processo precoracoide sta crescendo anteriormente e il processo postcoracoide sta crescendo posteriormente (Fig. 5 bis).

Sviluppo delle pinne pettorali di larve di mudskipper e giovani. Vista dorsale (a-d), ventrale (e, i) e laterale (f–h) vista delle larve planctoniche a stadi TL 4.0–14.5 mm (a–f; n = 1 ogni stadio) e bentonica ai giovani anfibi a stadi TL 18.6–19.2 mm (g–i; n = 1 ogni stadio). Le frecce in (b, c) indicano il confine tra il disco endoscheletrico e la piega delle pinne. Le punte di freccia in (e, f) indicano i raggi delle pinne. af, piega apicale della pinna; ed, disco endoscheletrico; fr, raggio della pinna; ope, opercolo; pel, pinna pelvica. Barre di scala, 100 µm in a-e; 500 µm in f-i

Modelli scheletrici delle pinne pettorali delle larve. Vista laterale (a–d, f–h, k–m) e ventrale (e, i, j) delle pinne pettorali delle larve planctoniche a 3,0–13.6 mm TL tinto con alcian blu e alizarin rosso (n = 1 ogni fase). b, c, g, h, l, m Viste ingrandite dalle immagini indicate. Le punte di freccia in (b, c, g, h, l, m) indicano setti di matrice sottile all’interno delle cellule divisorie. cl, cleithrum; ed., disco endoscheletrico; ff, piega delle pinne; mdz, zona di decomposizione della matrice; pop, processo postcoracoide; prp, processo precoracoide; pel, primordio osseo pelvico; sco, scapulocoracoide. Barre di scala, 100 µm in (d, e, i, j); 50 µm in (a, f, k); 10 µm in (b, c, g, h, l, m)

5,6 mm TL (Fig. 4b; File aggiuntivo 3: Figura S2B)

La mascella inferiore sporge oltre la mascella superiore (File aggiuntivo 3: Figura S2B). Il tuorlo è completamente assorbito (file aggiuntivo 3: Figura S2B). La gemma della pinna pettorale si allunga ulteriormente (Fig. 4 ter). Non ci sono cambiamenti drammatici nella forma del disco endoscheletrico (Fig. 4 ter). La piega della pinna apicale contatta l’estremità prossimale del disco endoscheletrico e si trova vicino alla parete del corpo (freccia in Fig. 4 ter).

6,2 mm TL (Fig. 5d-e; File aggiuntivo 3: Figura S2C, D)

La punta caudale della notocorda inizia a curvare dorsalmente (freccia nel file aggiuntivo 3: Figura S2D). Ci sono raggi di pinna nella parte ventrale della pinna caudale (punte di freccia nel file aggiuntivo 3: Figura S2D). L’ossificazione del cleithrum è osservata dietro la branchia (Fig. 5d, e). Non si osservano cambiamenti morfologici prominenti negli elementi scheletrici della cintura, ad eccezione dell’ossificazione del cleithrum.

7,9 mm TL (Fig. 4c; Fig. 5f; File aggiuntivo 3: Figura S2E-F)

I boccioli delle pinne pelviche (pel) vengono prima riconosciuti come piccoli rigonfiamenti e non si osserva alcun ispessimento ectodermico apicale (File aggiuntivo 3: Figura S2F). L’inizio della formazione del germoglio delle pinne pelviche è uno dei cambiamenti morfologici che si verificano durante la transizione da larva a giovane (metamorfosi) nei pesci teleostei . La pinna mediana forma la seconda pinna dorsale (df2) e la pinna anale (af) (File aggiuntivo 3: Figura S2E). La regione caudale della pinna mediana rotonda si trasforma nella pinna caudale a forma di pagaia (cfr nel file aggiuntivo 3: Figura S2E). Il primordio dell’osso ipurale, che supporta elementi dei raggi della pinna caudale, è osservato come vertebre dorsalmente curve sul bordo caudale (freccia nel file aggiuntivo 3: Figura S2E). L’estremità prossimale della pinna apicale della pinna pettorale inizia ad allontanarsi dalla parete del corpo (freccia in Fig. 4 quater). La parte prossimale del disco endoscheletrico della pinna pettorale si allunga e diventa a forma di ventaglio (Fig. 4c; Fig. 5 septies). Nella regione prossimale del disco endoscheletrico, ci sono cellule cuboidali con setti a matrice sottile (punte di freccia in Fig. 5g), indicativo di divisioni cellulari . Ci sono cellule cilindriche nella parte distale del disco endoscheletrico e non si vedono setti di matrice evidenti in nessuna cellula osservata (Fig. 5h). Il cleithrum è ulteriormente ossificato (Fig. 5i). L’angolo tra il processo precoracoide e il processo postcoracoide è inferiore a quello a 6,2 mm TL (confrontare Fig. 5e, i), che porta alla protrusione dello scapulocoracoide dalla parete del corpo (Fig. 5i). Il processo postcoracoide è ulteriormente allungato posteriormente (Fig. 5i).

9,5 mm TL (Fig. 4d)

La regione prossimale del disco endoscheletrico della pinna pettorale è ulteriormente allungata (Fig. 4d). La pinna pettorale a forma di ventaglio è completamente separata dalla parete del corpo (Fig. 4d).

11,0 mm TL (Fig. 4e; File aggiuntivo 3: Figura S2G-H)

Le gemme della pinna pelvica diventano più distinte (File aggiuntivo 3: Figura S2H). I melanofori si trovano sulle parti dorsali e ventrali dell’estremità caudale del tronco del corpo (punte di freccia nel file aggiuntivo 3: Figura S2G). Ci sono due raggi di pinna all’interno della piega pinna apicale delle pinne pettorali (punte di freccia in Fig. 4 e).

13,6 mm TL (Fig. 5j-m)

Lo scapulocoracoide sporge dalla superficie della parete del corpo e forma la parte prossimale delle pinne pettorali. La condrogenesi è iniziata nel primordio dello scheletro della pinna pelvica (Fig. 5j). Ci sono cellule condrogeniche cuboidali in tutto il disco endoscheletrico delle pinne pettorali (Fig. 5 l, m). Alcune cellule cuboidali hanno setti a matrice sottile (punte di freccia in Fig. 5l, m), suggerendo che stanno dividendo. Nella regione prossimale del disco endoscheletrico, le divisioni cellulari sono orientate casualmente (Fig. 5l), mentre si verificano lungo l’asse prossimale-distale nella regione distale (Fig. 5m).

14,5 mm TL (Fig. 4f; Fig. 6a-c; File aggiuntivo 3: Figura S2I-J)

La prima pinna dorsale è visibile in questa fase (File aggiuntivo 3: Figura S2J). Ci sono 14 raggi pinna all’interno della pinna piega della pinna pettorale a forma di ventaglio (punte di freccia in Fig. 4 septies). Queste caratteristiche sono simili a quelle che si trovano nelle larve immediatamente prima della loro transizione da un habitat pelagico a quello bentonico (larva post tardiva in Fig. 4F in Kobayashi et al., 1972). Le sezioni frontali della pinna pettorale mostrano che lo scapulocoracoide (sco) sporge e diventa la parte prossimale della pinna (Fig. 6 bis). La regione prossimale del disco endoscheletrico è larga due cellule lungo l’asse dorso-ventrale (Fig. 6b), mentre è a cella singola larga nella regione centrale (Fig. 6 quater).

Modelli scheletrici delle pinne pettorali dei giovani. a – c Ematossilina-e eosina-macchiato pinne pettorali di 14,5 mm TL larve planctoniche (n = 1). b, c Cifre ingrandite indicate alla lettera a). d, e Vista laterale (d) e ventrale (e) di modelli scheletrici di pinne pettorali di 18,6 mm TL giovani bentonici (n = 1). f – i Pinne pettorali macchiate di ematossilina ed eosina di giovani anfibi di 19,9 mm TL (n = 1). g, h, i Cifre ingrandite indicate alla lettera f). j, k Vista laterale (j) e ventrale (k) di modelli scheletrici di pinne pettorali di 22,5 mm TL giovani anfibi (n = 1). cl, cleithrum; co, coracoide; fr, raggio di pinna; mdz, zona di decomposizione della matrice; pel, osso pelvico; pt., posttemporale; pr, radiale prossimale; scl, supracleithrum; sco, scapulocoracoide. Barre di scala, 10 µm in (a-c, g-i); 50 µm in (f); 400 µm in (d–e, j–k)

Stadi giovanili bentonici (Fig. 4; Fig. 6)

18,6 mm TL (Fig. 4g; Fig. 6d-e; File aggiuntivo 3: Figura S2K-L)

Le pinne pelviche sono visibili da una vista laterale e i raggi delle pinne sono visibili all’interno della regione della pinna delle pinne pelviche (File aggiuntivo 3: Figura S2L). Gli occhi iniziano a muoversi dorsalmente (File aggiuntivo 3: Figura S2K). Più melanofori sono visti nella regione della testa (punte di freccia nel file aggiuntivo 3: Figura S2K). Le pinne pettorali cambiano dalla forma a ventaglio alla forma a pagaia (Fig. 4g; File aggiuntivo 3: Figura S2L). Il disco endoscheletrico inizia ad essere ossificato e diventa i radiali prossimali (pr). L’ossificazione si osserva anche nei raggi delle pinne (fr) della pinna pettorale e nel post-temporale (post. t.) (Fig. 6d). La maggior parte del cleithrum è ossificata, anche se la piastra cleithrum (clp in Fig. 1d), una caratteristica del pesce adulto, non è ancora stata osservata (Fig. 6d, e).

19,2-19,9 mm TL (Fig. 4h-i; Fig. 6f-i; File aggiuntivo 3: Figura S2M)

I melanofori sono distribuiti su tutto il corpo, comprese le pinne pettorali (Fig. 4h; File aggiuntivo 3: Figura S2M). La bocca si muove ventralmente (File aggiuntivo 3: Figura S2M). La regione prossimale della pinna pettorale è coperta dall’opercolo ben sviluppato (ope) (Fig. 4h, i). Le sezioni frontali delle pinne pettorali mostrano che quattro radiali prossimali (pr1-pr4) sono ciascuno isolati da una zona di decomposizione della matrice (mdz in Fig. 6g). Il primo e il secondo radiali prossimali sono a cella singola (Fig. 6h), mentre il terzo radiale prossimale è largo due cellule e il quarto radiale prossimale è largo due o tre cellule lungo l’asse dorso-ventrale nella parte prossimale della pinna pettorale(Fig. 6i).

Stadio giovanile anfibio (File aggiuntivo 3: Figura S2N; Fig. 6j-k)

21,1-22,5 mm TL (File aggiuntivo 3: Figura S2N; Fig. 6j-k)

Gli occhi sporgono nella parte superiore della testa e la bocca si trova sul lato ventrale. Il rostro diventa appiattito e orizzontale rispetto all’asse del corpo (file aggiuntivo 3: Figura S2N). I melanofori coprono l’intera superficie del corpo. Il giovane in questa fase è simile nell’aspetto all’adulto, ad eccezione delle prime pinne dorsali in via di sviluppo (file aggiuntivo 3: Figura S2N) e inizia a mostrare un’ecologia anfibia .

Alizarin rosso– e alcian blu–macchiato esemplari scheletrici mostrano che l’ossificazione della piastra cleithrum (freccia in Fig. 6j, k), dal primo al quarto radiali prossimali (pr1-pr4), e il coracoide (co) ha avuto luogo (Fig. 6j, k). Modelli scheletrici della pinna pettorale (Fig. 6j, k) assomigliano a quelli dei pesci adulti (Fig. 1c).