volwassen vinskeletten

eerst hebben we het borstvinnen-skelet van volwassen vissen onderzocht. De borstgordel verbindt de borstvinnen met het axiale skelet. Het bestaat uit de post-temporale (post. t.), supracleithrum (sup. cl.), cleithrum (cl) en coracoid (co) (Fig. 1c). De gordel ondersteunt vier proximale radialen (pr1-pr4) (Fig. 1c). Veertien distale radialen bevinden zich distaal ten opzichte van de proximale radialen (Fig. 1d), en 14 exoskeletal fin stralen zijn uitgelijnd op het distale deel van de borstvin (pec. fr. 1-14) (Fig. 1c).

het cleithrum, het belangrijkste element van de borstgordel, is een dorsoventraal langwerpig bot aan de basis van de borstvin (Fig. 1c). Het cleithrum wordt in het midden breder, waarna het wordt aangeduid als de cleithrumplaat (clp in Fig. 1c), zoals in Ps. barbarus, Pn. schlosseri, en Ps. argentilineatus . De ventrale rand van elk van de bilaterale cleithra bevindt zich achter de kieuw, en hun oppervlakken zijn tegengesteld aan de middellijn (Fig. 1e). Het ventrale deel van het cleithrum grenzend aan het coracoïd verbindt zich met het bekkenbeen (PVB in Fig. 1c, e), en bekkenkoepels (pvd) aan de rand van elk bekkenbeen zekering op de middellijn (Fig. 1e). Het dorsale deel van het cleithrum verbindt met het occipitale gebied via het post-temporale en het supracleithrum (Fig. 1f). Het coracoïd bevindt zich ventraal aan de cleithrumplaat (Fig. 1c) en gedeeltelijk articuleert met de vierde proximale radiale (pijlpunten in Fig. 1g), zoals in Ps. barbarus .

elk proximaal radiaal overlapt gedeeltelijk en ziet eruit als een grote enkele plaat (pr1-pr4 in Fig. 1c), maar kleine ruimtes worden herkend tussen de tweede en de derde, evenals tussen de derde en de vierde, proximale radialen (pijlpunten in Fig. 1c). Het eerste proximale radiaal (pr1) is een lang, dun bot. Het vierde proximale radiaal (pr4) is het kortste element van de vier proximale radialen (Fig. 1c), zoals gerapporteerd in Ps. barbarus . De eerste tot achtste vinstralen zijn gesegmenteerde zachte stralen, terwijl de negende tot veertiende vinstralen zijn gespleten benige stralen (Fig. 1c).

ontwikkeling van de pectorale vinnen en andere ontwikkelingskenmerken

om te onderzoeken wanneer en hoe pectorale vinnen van de mudskipper Ps. modestus langwerpig geworden en uitsteken van de lichaamswand, observeerden we het ontwikkelingsproces van de borstvinnen. Hoewel Ps. modestus ontwikkeling is beschreven voor embryo ‘ s en larven verkregen door kunstmatige bevruchting , meer gedetailleerde beschrijvingen zijn vereist voor nauwkeurig begrip van het ontwikkelingsproces. Daarom hebben we ook waargenomen de ontwikkelingskenmerken van embryo ‘ s bij aankomst in het laboratorium, die in de otic vesicle Stadium (aanvullend bestand 1: Figuur S1A-C), een stadium equivalent aan de 39 – tot 46-h post fertilisatie (hpf) Stadium beschreven in Figuur 1L in Kobayashi et al. (1972). De ontwikkelingsstadia en de verstreken tijd van elke fase worden samengevat in aanvullend dossier 2: Tabel S1.

embryonale stadia (Fig. 2; Fig. 3)

Otic vesicle stage (aanvullend dossier 1: Figuur S1A-C; 39-46 hpf-fase, figuur 1L in Kobayashi et al., 1972″)

in dit stadium scheidt de staart van de dooier (aanvullend dossier 1: Figuur S1A). De otic placoden hol en vormen de Otic blaasjes (ov), en de optische primordia met de lensplacoden (lp) worden ook waargenomen (aanvullend dossier 1: Figuur S1B). Er zijn mesenchymale cellen (mc) aan het distale uiteinde van de staart (aanvullend bestand 1: Figuur S1C). Het hart (h) is zichtbaar (aanvullend bestand 1: Figuur S1B), maar niet kloppend.

vesikel stadium van de hersenen (aanvullend bestand 1: Figuur S1D-F)

het hart begint te kloppen in dit stadium (aanvullend bestand 1: Figuur S1D). De staart verlengt (aanvullend bestand 1: Figuur S1D). De hersenblaasjes, zoals het telencephalon (t) en diencephalon (d) van de voorhersenen, de middenhersenen (m) en de ruit (r) van de achterhersenen, zijn zichtbaar (aanvullend bestand 1: Figuur S1E). Xanthoforen verschijnen in de kop en het caudale deel van de stam (open pijlpunten in aanvullend bestand 1: Figuur S1E, F). Twee otolieten (ot) worden binnen elk otisch blaasje herkend (aanvullend dossier 1: Figuur S1E’). Melanoforen verschijnen zijdelings op de stam en staart (pijlpunten in aanvullend bestand 1: Figuur S1F). De anus wordt gevormd aan het achterste uiteinde van de darm (zwarte pijl in aanvullend bestand 1: Figuur S1F).

hartkamer Stadium (aanvullend bestand 1: Figuur S1G-I)

De hartbuis is verdeeld in het atrium (at) en het ventrikel (vt) (aanvullend bestand 1: Figuur S1H). Mesenchymale cellen aan het distale uiteinde van de staart zijn in dit stadium verdwenen (aanvullend bestand 1: Figuur S1I). Xanthoforen verspreiden zich in de kop en langs de ventrale en dorsale randen van de stam (aanvullend dossier 1: Figuur S1G’).

Circulatiefase (aanvullend bestand 1: Figuur S1J-K)

bloedcellen worden voor het eerst gedetecteerd tijdens deze fase (zwarte pijlpunten in aanvullend bestand 1: Figuur S1K). Het bloed van het hart circuleert door het hele lichaam en wordt verzameld via de gemeenschappelijke hoofdader (CCV in aanvullend dossier 1: Figuur S1K).

oogpigmentatiefase (Fig. 3a; aanvullend bestand 1: Figuur S1L-M)

in dit stadium zijn melanoforen alleen zichtbaar aan de achterste rand van de optische blaasjes (pijlpunten in aanvullend bestand 1: Figuur S1M). Sommige xanthoforen worden ook gezien in de optische blaasjes (open pijlpunten in aanvullend bestand 1: Figuur S1M). Dwarsdoorsneden van een embryo op het vermoedelijke vinknopniveau tonen de verdikking van de somatopleure, die bestaat uit twee of drie lagen mesenchymale cellen (Fig. 3a). Het bovenliggende ectoderm vormt de eencellige ectodermale verdikking (Fig. 3a).

laag pec-Stadium (Fig. 2a, b)

in dit stadium ontluiken de borstvinnen op het oppervlak van de dooier (Fig. 2a), en de apicale ectodermale verdikking is aanwezig aan de top van de borstvinknop (Fig. 2b). Melanoforen worden nu zowel aan de voorste als achterste randen van de optische blaasjes (pijlpunten in Fig. 2 bis).

Midden-pec-Stadium (Fig. 2C-d; Fig. 3b; aanvullend dossier 1: Figuur S1N-O)

de hoogte van de borstvinknop is ongeveer de helft van de lengte van zijn breedte (Fig. 2c, d). Pigmentatie is merkbaar in het oog (extra bestand 1: Figuur S1N). De swimbladder (sb) begint te worden opgeblazen (aanvullend bestand 1: Figuur S1O). Een dwarsdoorsnede van de borstvinknop toont de transformatie van de apicale ectodermale verdikking in de twee cellen gelaagde apicale vinplooi (Fig. 3b). Een chondrogene condensatie wordt zichtbaar in het midden van de vinknop (Fig. 3b).

hoog pec-Stadium (Fig. 2e-f; aanvullend dossier 1: Figuur S1P, Q)

in dit stadium krommen de borstvinknoppen posterior en taps toelopend (Fig. 2e, f). De apicale ectodermale verdikking transformeert in de apicale vinplooi (af in Fig. 2f). Pigmentatie van het oog is zeer dicht (Fig. 2e). Rotatie van de hartbuis is merkbaar (extra bestand 1: Figuur S1Q).

lange pec-fase (Fig. 2g, h; Fig. 3c, d)

gedurende deze fase wordt de borstvinknop verlengd evenwijdig aan de lichaams-as (Fig. 2g, h), wat suggereert dat de rotatie is voltooid. In de dwarsdoorsnede van de borstvinknop (Fig. 3c), de apicale vinplooi verlengen, en de chondrogene cellen (cc) uitlijnen langs de proximale-distale as en verdelen de borstspieren in dorsale en ventrale spiermassa ‘ s (respectievelijk DMM en vmm) binnen de borstvin knoppen (Fig. 3d).

middelste fin-vouw (Fig. 2i)

de pectorale vinknop en de apicale vin vouwen in deze fase verder uit. De lengte van de apicale vinvouw vormt nu twee vijfde van de totale lengte van de knop (Fig. 2i).

lange fin-vouwfase (Fig. 2j; Fig. 3e, f; aanvullend bestand 1: Figuur S1R-T)

De lengte van de apicale vinvouw vormt nu drie vijfde van de totale lengte van de knop (Fig. 2j). De mond opent (bijkomend bestand 1: Figuur S1S), en de otic blaasjes ontwikkelen hun karakteristieke omgekeerde hartvorm (bijkomend bestand 1: Figuur S1S, S’). Zowel de dorsale mediane vinplooi als de ventrale mediane vinplooi beginnen te versmallen in het caudale gebied (pijlen in aanvullend bestand 1: Figuur S1T). In een dwarsdoorsnede van de borstvinnenknop worden cuboïdale chondrogene cellen gezien om een eencellige endoskelet schijf in het centrum van de borstvinnenknop te vormen (Fig. 3e, f).

Broedfase (aanvullend bestand 1: Figuur S1U-V)

de bovenkaak (uj) steekt nu op hetzelfde niveau uit als de onderkaak (aanvullend bestand 1: Figuur S1V).

planktonische larvestadia (Fig. 4; Fig. 5; Fig. 6)

3,0-4,3 mm TL (Fig. 4a; Fig. 5a-c; aanvullend bestand 3: figuur S2A)

De grootte van de kunstmatig geïnduceerde larven varieerde van 3,0 tot 4,3 mm TL (aanvullend bestand 3: Figuur S2A). De larve heeft in dit stadium een ronde kop, een continue mediane vinplooi en een dooierzak (aanvullend bestand 3: figuur S2A). De endoskelet schijf (ed) en de apicale vinplooi (af) bevinden zich respectievelijk in de proximale en distale gebieden van de pectorale vinknop (Fig. 4a). Een dunne zone van matrixdecompositie (mdz) wordt gezien in het midden van de endoskelet schijf van de borstvin (Fig. 5a). Aan het proximale deel van de endoskelet schijf, cellen zijn meer afgerond, en kleine aantallen delende cellen zijn merkbaar (Fig. 5b). Aan het distale deel van de endoskelet schijf, cilindrische cellen zijn uitgelijnd langs de proximale-distale as (Fig. 5c). Proximaal aan de endoskelet schijf, zijn er chondrified gordel primordia, bestaande uit het cleithrum (cl), scapulocoracoïde (sco), postcoracoïde proces (pop), en precoracoïde proces (prp) (Fig. 5a). De skeletelementen van de gordel worden gevormd binnen de lichaamswand. Het cleithrum ontwikkelt zich als een dun element (Fig. 5a). Het scapulocoracoïd wordt gezien tussen het cleithrum en de endoskelet schijf (Fig. 5a). Het precoracoïdproces groeit anteriorly, en het postcoracoïdproces groeit posteriorly (Fig. 5a).

5,6 mm TL (Fig. 4b; aanvullend bestand 3: Figuur S2B)

de onderkaak steekt voorbij de bovenkaak uit (aanvullend dossier 3: figuur S2B). De dooier wordt volledig geabsorbeerd (aanvullend bestand 3: figuur S2B). De borstvinknop wordt verder verlengd (Fig. 4b). Er zijn geen dramatische veranderingen in de vorm van de endoskelet schijf (Fig. 4b). De apicale vinvouw raakt het proximale uiteinde van de endoskelet schijf en bevindt zich dicht bij de lichaamswand (pijl in Fig. 4b).

6,2 mm TL (Fig. 5d-e; aanvullend bestand 3: figuur S2C, D)

de staartpunt van de notochordus begint dorsaal te krommen (pijl in aanvullend bestand 3: figuur S2D). Er zijn vinstralen in het ventrale deel van de staartvinplooi (pijlpunten in aanvullend bestand 3: figuur S2D). Achter de kieuw wordt ossificatie van het cleithrum waargenomen (Fig. 5d, e). Er worden geen opvallende morfologische veranderingen waargenomen in de skeletelementen van de gordel, met uitzondering van de ossificatie van cleithrum.

7,9 mm TL (Fig. 4c; Fig. 5f; aanvullend bestand 3: figuur S2E-F)

Bekkenvinknoppen (pel) worden eerst herkend als kleine uitstulpingen, en er wordt geen apicale ectodermale verdikking waargenomen (aanvullend bestand 3: figuur S2F). Initiatie van de vorming van bekkenvinknoppen is een van de morfologische veranderingen die optreden tijdens de larve-naar-juveniele overgang (metamorfose) bij teleostvissen . De mediane vin vormt de tweede rugvin (df2) en de anale vin (af) (aanvullend dossier 3: figuur S2E). Het caudale gebied van de ronde mediane vin verandert in de peddelvormige staartvin (zie in aanvullend dossier 3: figuur S2E). Het primordium van het hypuraal bot, dat elementen van de staartvinstralen ondersteunt, wordt waargenomen als dorsaal gebogen wervels aan de staartrand (pijl in aanvullend bestand 3: figuur S2E). Het proximale uiteinde van de apicale vinplooi van de borstvin begint weg te bewegen van de lichaamswand (pijl in Fig. 4c). Het proximale deel van de endoskelet schijf van de borstvin verlengt en wordt waaierachtig van vorm (Fig. 4c; Fig. 5f). Op het proximale gebied van de endoskelet schijf, zijn er cuboïdale cellen met dunne matrix septa (pijlpunten in Fig. 5g), indicatief voor celdelingen . Er zijn cilindrische cellen aan het distale deel van de endoskelet schijf, en geen duidelijke matrixsepta worden gezien in om het even welke waargenomen cellen (Fig. 5h). Het cleithrum wordt verder verbeend (Fig. 5i). De hoek tussen het precoracoïdproces en het postcoracoïdproces is kleiner dan die bij 6,2 mm TL (vergelijk Fig. 5e, i), wat leidt tot het uitsteeksel van de scapulocoracoïde uit de lichaamswand (Fig. 5i). Het postcoracoïde proces is verder verlengd posteriorly (Fig. 5i).

9,5 mm TL (Fig. 4d)

het proximale gebied van het endoskelet schijfje van de borstvin is verder verlengd (Fig. 4d). De waaiervormige borstvin is volledig gescheiden van de lichaamswand (Fig. 4d).

11,0 mm TL (Fig. 4e; aanvullend bestand 3: Figuur S2G-H)

de knoppen van de bekkenvin worden duidelijker (aanvullend bestand 3: figuur S2H). Melanoforen worden gevonden op de dorsale en ventrale delen van het caudale uiteinde van de romp (pijlpunten in aanvullend bestand 3: figuur S2G). Er zijn twee vinstralen binnen de apicale vinplooi van de borstvinnen (pijlpunten in Fig. 4e).

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

het scapulocoracoïd steekt uit het oppervlak van de lichaamswand en vormt het proximale deel van de borstvinnen. Chondrogenese wordt geïnitieerd in het primordium van het bekkenvinskelet (Fig. 5j). Er zijn cuboïdale chondrogene cellen door de endoskelet schijf van de borstvinnen (Fig. 5l, m). Sommige cuboïdale cellen hebben dunne matrix septa (pijlpunten in Fig. 5l, m), wat suggereert dat ze delen. Op het proximale gebied van de endoskelet schijf zijn de celdelingen willekeurig georiënteerd (Fig. 5l), terwijl ze zich voordoen langs de proximale-distale as in het distale gebied (Fig. 5m).

14,5 mm TL (Fig. 4f; Fig. 6a-c; aanvullend bestand 3: figuur S2I-J)

de eerste rugvin is in dit stadium merkbaar (aanvullend bestand 3: figuur S2J). Er zijn 14 vinstralen in de vinplooi van de waaiervormige borstvin (pijlpunten in Fig. 4f). Deze kenmerken zijn vergelijkbaar met die van de larven vlak voor hun overgang van een pelagische naar benthische habitat (late post larve in Fig. 4F in Kobayashi et al., 1972). Frontale delen van de borstvin laten zien dat de scapulocoracoïde (sco) uitsteekt en het proximale deel van de vin wordt (Fig. 6 bis). Het proximale gebied van de endoskelet schijf is twee cellen breed langs de dorso-ventrale as (Fig. 6b), terwijl het eencellig breed is in het middelste gebied (Fig. 6c).

benthische juveniele stadia (Fig. 4; Fig. 6)

18,6 mm TL (Fig. 4g; Fig. 6d-e; aanvullend bestand 3: Figuur S2K-L)

bekkenvinnen zijn zichtbaar vanaf een zijaanzicht, en vinstralen worden gezien binnen het VIN-vouwgebied van de bekkenvinnen (aanvullend dossier 3: figuur s2l). Ogen beginnen dorsaal te bewegen (extra bestand 3: figuur S2K). Meer melanoforen worden gezien in het hoofdgebied (pijlpunten in aanvullend bestand 3: figuur S2K). De borstvinnen veranderen van waaiervorm in paddlevorm (Fig. 4g; aanvullend bestand 3: figuur S2L). De endoskelet schijf begint te worden verbeend en wordt de proximale radialen (pr). Ossificatie wordt ook waargenomen in de vinstralen (fr)van de borstvin en in de post-temporale (post. t.) (vijg. 6d). Het grootste deel van het cleithrum is verbeend, hoewel de cleithrumplaat (clp in Fig. 1d), een kenmerk van volwassen vissen, wordt nog niet waargenomen (Fig. 6d, e).

19,2–19,9 mm TL (Fig. 4h-i; Fig. 6f-i; aanvullend dossier 3: figuur S2M)

melanoforen zijn verspreid over het gehele lichaam, met inbegrip van de borstvinnen (Fig. 4h; aanvullend dossier 3: figuur S2M). De mond beweegt ventraal (aanvullend bestand 3: figuur S2M). Het proximale gebied van de borstvin wordt gedekt door het goed ontwikkelde operculum (ope) (Fig. 4h, i). Frontale secties van de borstvinnen tonen aan dat vier proximale radialen (pr1-pr4) elk geïsoleerd zijn door een zone van matrixdecompositie (MDZ in Fig. 6g). De eerste en tweede proximale radialen zijn eencellig breed (Fig. 6h), terwijl de derde proximale radiaal is twee cellen breed en de vierde proximale radiaal is twee-of drie-cel breed langs de dorso-ventrale as bij het proximale deel van de borstvin (Fig. 6i).

amfibisch juveniel Stadium (aanvullend dossier 3: figuur S2N; Fig. 6j-k)

21,1-22,5 mm TL (aanvullend bestand 3: figuur S2N; Fig. 6j-k)

ogen steken boven op de kop uit en de mond bevindt zich aan de ventrale kant. Het rostrum wordt afgeplat en horizontaal naar de body-as (aanvullend bestand 3: figuur S2N). Melanoforen bedekken het gehele lichaamsoppervlak. Het juveniele is in dit stadium vergelijkbaar met het volwassen uiterlijk, behalve de zich ontwikkelende eerste rugvinnen (aanvullend bestand 3: figuur S2N) en begint een amfibische ecologie te vertonen .

Alizarin rood-en alciaans blauw-gekleurd skelet monsters tonen aan dat de ossificatie van de cleithrum plaat (pijl in Fig. 6j, k), de eerste tot en met de vierde proximale radialen (pr1-pr4), en de coracoïde (co) heeft plaatsgevonden (Fig. 6j, k). Skeletpatronen van de borstvin (Fig. 6j, k) lijken op die van volwassen vissen (Fig. 1c).