Voksen fin skjeletter

Først undersøkte vi brystskjelettmønsteret av voksenfisk. Brystbeltet forbinder brystfinner til det aksiale skjelettet. Den består av post-temporal (post. t.), supracleithrum (sup. cl.), cleithrum (cl) og coracoid (co) (Fig. 1c). Beltet støtter fire proksimale radialer (pr1-pr4) (Fig. 1c). Fjorten distale radialer er plassert distale til de proksimale radialene (Fig. 1d), og 14 exoskeletal fin stråler er justert på den distale delen av brystfinnen (pec. fr. 1-14) (Fig. 1c).

cleithrum, hovedelementet i brystbeltet, er en dorsoventralt langstrakt bein som ligger ved foten av brystfinnen (Fig. 1c). Cleithrum blir bredere i midten, på hvilket tidspunkt det er referert til som cleithrum plate (clp I Fig. 1c), som I Ps. barbarus, Pn. schlosseri Og Ps. argentilineatus . Den ventrale kanten av hver av de bilaterale cleithraene ligger bak gjellen, og deres overflater er motsatt på midtlinjen (Fig. 1e). Den ventrale delen av cleithrum ved siden av coracoid kobles til bekkenbenet (pvb I Fig. 1c, e), og bekken kupler (pvd) på kanten av hver bekkenbenet sikring på midtlinjen (Fig. 1e). Den dorsale delen av cleithrum kobles til oksipitalt område via post-temporal og supracleithrum (Fig. 1f). Korakoiden ligger ventralt til cleithrum-platen (Fig. 1c) og delvis artikulerer med den fjerde proksimale radial (pilspisser I Fig. 1g), som I Ps. barbarus .

hver proksimal radial overlapper delvis og ser ut som en stor enkeltplate (pr1-pr4 I Fig. 1c), men små mellomrom gjenkjennes mellom den andre og den tredje, så vel som mellom den tredje og den fjerde, proksimale radialer(pilehoder I Fig. 1c). Den første proksimale radiale (pr1) er en lang, tynn bein. Den fjerde proksimale radialen (pr4) er det korteste elementet blant de fire proksimale radialene (Fig. 1c), som rapportert I Ps. barbarus . De første til åttende finstrålene er segmenterte myke stråler, mens de niende til fjortende finstrålene er bifurcated bony stråler (Fig. 1c).

Utvikling av brystfinner og andre utviklingsegenskaper

for å utforske når Og hvordan brystfinner av mudskipper Ps. modestus blir langstrakt og stikker ut fra kroppsveggen, vi observerte utviklingsprosessen av brystfinner. Selv Om Ps. modestus utvikling er beskrevet for embryoer og larver oppnådd ved kunstig befruktning, mer detaljerte beskrivelser kreves for nøyaktig forståelse av utviklingsprosessen. Derfor observert vi også utviklingsegenskapene til embryoer ved ankomst til laboratoriet, som var i otic vesikkelstadiet (Tilleggsfil 1: Figur S1a-C), et stadium som tilsvarer 39 – til 46-h etter befruktning (hpf) – scenen beskrevet i Figur 1l I Kobayashi et al. (1972). Utviklingsstadiene og medgått tid for hvert trinn er oppsummert I Tilleggsfil 2: Tabell S1.

Embryonale stadier (Fig. 2; Fig. 3)

Otisk vesikelstadium (Tilleggsfil 1: Figur S1A-C; «39-46 hpf-stadium, Figur 1L I Kobayashi et al., 1972»)

i løpet av dette stadiet separerer embryoens hale fra eggeplommen (Tilleggsfil 1: Figur S1A). De otiske placodene hul og danner otiske vesikler( ov), og den optiske primordia med linseplacodene (lp) observeres også (Tilleggsfil 1: Figur S1B). Det er mesenkymale celler (mc) i den distale enden av halen (Tilleggsfil 1: Figur S1C). Hjertet (h) er synlig (Tilleggsfil 1: Figur S1B), men ikke slår.

hjerne vesikelstadium (Tilleggsfil 1: Figur S1D-F)

hjertet begynner å slå på dette stadiet (Tilleggsfil 1: Figur S1D). Halen forlenger (Tilleggsfil 1: Figur S1D). Hjernen vesikler, som telencephalon (t) og diencephalon (d) av forebrain, midbrainen (m) og rhombomerer (r) av hindbrainen, er synlige (Tilleggsfil 1: Figur S1E). Xanthophorer vises i hodet og den kaudale delen av stammen (åpne pilehoder I Tilleggsfil 1: Figur S1E, F). To otolitter (ot) gjenkjennes i hver otisk vesikkel (Tilleggsfil 1: Figur S1E’). Melanophorer vises lateralt på stammen og halen (pilehoder I Tilleggsfil 1: Figur S1F). Anus er dannet på baksiden av tarmen(svart pil I Tilleggsfil 1: Figur S1F).

Hjertekammerstadium (Tilleggsfil 1: Figur S1G-I)

hjerteslangen er delt inn i atriumet (at) og ventrikkelen (vt) (Tilleggsfil 1: Figur S1h). Mesenkymceller i den distale enden av halen har forsvunnet på dette stadiet (Tilleggsfil 1: Figur S1I). Xanthophores spredt i hodet og langs ventrale og dorsale kanter på stammen (Tilleggsfil 1: Figur S1G’).

Sirkulasjonstrinn (Tilleggsfil 1: Figur S1J-K)

Blodceller oppdages først i dette stadiet (svarte pilspisser I Tilleggsfil 1: Figur S1K). Blodet fra hjertet sirkulerer gjennom hele kroppen og samles via den vanlige kardinalvenen (ccv I Tilleggsfil 1: Figur S1K).

øye pigmentering stadium (Fig. 3a; Tilleggsfil 1: Figur S1L-M)

på dette stadiet er melanophorer kun merkbare på bakre kant av optiske vesikler (pilehoder I Tilleggsfil 1: Figur S1M). Noen xanthophorer ses også i optiske vesikler (åpne pilehoder I Tilleggsfil 1: Figur S1M). Tverrsnitt av et embryo på det presumptive finknoppnivået viser fortykkelsen av somatopleuren, som består av to eller tre lag mesenkymceller(Fig. 3a). Den overliggende ektodermen danner den apikale ektodermale fortykkelsen med enkeltcellelag (Fig. 3a).

Lav-pec-trinn(Fig. 2a, b)

på dette stadiet er brystfinner spirende på overflaten av eggeplommen(Fig . 2a), og den apikale ektodermale fortykkelsen er tilstede på spissen av brystfinneknoppen (Fig. 2b). Melanophores er nå sett på både fremre og bakre kantene av de optiske vesikler (pilspisser I Fig. 2a).

midt-pec-trinn (Fig. 2c-D; Fig. 3b; Tilleggsfil 1: Figur S1n-O)

høyden på brystfinneknoppen er omtrent halvparten av bredden (Fig. 2c, d). Pigmentering er merkbar gjennom øyet (Tilleggsfil 1: Figur S1N). Svømmeblæren (sb) begynner å bli oppblåst (Tilleggsfil 1: Figur S1O). Et tverrsnitt av brystfinneknoppen viser transformasjonen av den apikale ektodermale fortykkelsen i de to cellene lagdelt apikalfin fold (Fig. 3b). En kondrogen kondens blir synlig i midten av finknoppen (Fig. 3b).

høy pec-trinn (Fig. 2e-f; Tilleggsfil 1: Figur S1P, Q)

på dette stadiet kurver brystfinneknoppen bakover og smalner (Fig . 2e, f). Den apikale ektodermale fortykkelsen forvandles til apikalfinnen (af I Fig. 2f). Pigmentering av øyet er veldig tett(Fig. 2e). Rotasjon av hjerteslangen er merkbar (Tilleggsfil 1: Figur S1Q).

Langt pec-trinn (Fig. 2g, h; Fig. 3c, d)

i løpet av dette stadiet forlenges brystfinneknoppen parallelt med kroppens akse (Fig. 2g, h), noe som tyder på at rotasjonen er fullført. I tverrsnittet av brystfinneknoppen (Fig. 3c), den apikale finen foldes, og kondrogencellene (cc) justeres langs den proksimale distale aksen og deler brystmusklene i dorsale og ventrale muskelmasser (henholdsvis dmm og vmm) i brystfinneknoppene (Fig. 3d).

midtfinnefoldstrinn (Fig. 2i)

brystfinneknoppen og den apikale finen brettes videre i løpet av dette stadiet. Lengden på den apikale finfolden utgjør nå to femtedeler av den totale lengden på knoppen (Fig. 2i).

langt finfoldet trinn (Fig. 2j; Fig. 3e, f; Tilleggsfil 1: Figur S1r-T)

lengden på den apikale finfolden utgjør nå tre femtedeler av den totale lengden på knoppen (Fig. 2j). Munnen åpnes (Tilleggsfil 1: Figur S1S), og de otiske vesiklene utvikler sin karakteristiske inverterte hjerteform (Tilleggsfil 1: Figur S1s, S’). Både den dorsale medianfinnen og den ventrale medianfinnen begynner å smale i kaudalområdet (piler I Tilleggsfil 1: Figur S1T). I et tverrsnitt av pectoral fin knopp, er cuboidal chondrogenic celler sett til å justere for å danne en enkelt-celle-lagdelt endoskeletal plate i midten av pectoral fin knopp (Fig. 3e, f).

Klekketrinn (Tilleggsfil 1: Figur S1U-V)

overkjeven (uj) stikker nå ut på samme nivå som underkjeven (Tilleggsfil 1: Figur S1V).

Planktoniske larvestadier (Fig. 4; Fig. 5; Fig. 6)

3,0–4,3 mm TL (Fig. 4a; Fig. 5a-c; Tilleggsfil 3: Figur S2a)

størrelsen på larver kunstig indusert til luke varierte fra 3,0 til 4,3 mm TL (Tilleggsfil 3: Figur S2A). Larven på dette stadiet har et rundt hode, en kontinuerlig medianfinnefold og en eggeplomme (Tilleggsfil 3: Figur S2A). Den endoskeletale platen (ed) og den apikale finfolden (af) befinner seg henholdsvis i de proksimale og distale områdene av brystfinneknoppen (Fig. 4a). En tynn sone av matrisedbrytning (mdz) ses i midten av endoskeletale disken i brystfinnen (Fig. 5a). På den proksimale delen av endoskeletale platen er cellene mer avrundede, og små antall delende celler er merkbare (Fig. 5b). På den distale delen av endoskeletale platen er sylindriske celler justert langs den proksimale distale akse (Fig . 5c). Proksimal til endoskeletale platen, er det chondrified belte primordia, bestående av cleithrum (cl), scapulocoracoid (sco), postcoracoid prosess (pop) og precoracoid prosess (prp) (Fig. 5a). Skjelettelementene i beltet dannes i kroppens vegg. Cleithrum utvikler seg som et tynt element(Fig. 5a). Scapulocoracoid er sett i mellom cleithrum og endoskeletal plate (Fig. 5a). Den precoracoid prosessen vokser anteriorly, og postcoracoid prosessen vokser posteriorly (Fig. 5a).

Skjelettmønstre av brystfinner av larver. Lateral (a-d, f-h, k-m) og ventral utsikt (e, i, j) av pectoral finner av planktoniske larver på 3,0-13.6 mm TL farget med alcian blå og alizarin rød (n = 1 hvert trinn). B, c, g, h, l, m Forstørret visninger fra de angitte bildene. Pilspisser i (b, c, g, h, l, m) indikerer tynn matrise septa innenfor delende celler. cl, cleithrum, red., endoskeletal plate; ff, fin fold; mdz, sone av matrise dekomponering; pop, postcoracoid prosess; prp, precoracoid prosess; pel, bekken bein primordium; sco, scapulocoracoid. Målestenger, 100 µ (d, e, i, j); 50@m (a, f, k); 10@m (b, c, g, h, l, m)

5,6 mm TL (Fig. 4b; Ekstra fil 3: Figur S2B)

underkjeven stikker utover overkjeven (Tilleggsfil 3: Figur S2B). Gulvet er fullstendig absorbert (Tilleggsfil 3: Figur S2B). Brystfinneknoppen forlenger ytterligere (Fig. 4b). Det er ingen dramatiske endringer i form av endoskeletale platen (Fig. 4b). Den apikale finfolden kontakter den proksimale enden av endoskeletale platen og ligger nær kroppsveggen (pil I Fig. 4b).

6,2 mm TL (Fig. 5d-e; Tilleggsfil 3: Figur S2C, D)

den kaudale spissen av notochordet begynner å bøye dorsalt (pil i Tilleggsfil 3: Figur S2D). Det er finstråler på den ventrale delen av kaudalfinnen (pilehoder I Tilleggsfil 3: Figur S2D). Forbening av cleithrum er observert bak gjellen (Fig. 5d, e). Ingen fremtredende morfologiske endringer observeres i skjelettelementene i beltet, bortsett fra cleithrum-ossifiseringen.

7,9 mm TL (Fig. 4c; Fig. 5f; Tilleggsfil 3: Figur S2E-F)

Bekkenfinneknopper (pel) gjenkjennes først som små buler, og ingen apikal ektodermal fortykkelse observeres (Tilleggsfil 3: Figur S2F). Initiering av bekkenfinneformasjon er en av de morfologiske endringene som oppstår under larve-til-juvenil overgang (metamorfose) hos teleostfisk. Medianfinnen danner den andre dorsalfinen (df2) og analfinen (Af) (Tilleggsfil 3: Figur S2E). Det kaudale området til den rundformede medianfinnen forvandles til den padleformede kaudalfinnen (jfr I tilleggsfil 3: Figur S2E). Primordium av hypural bein, som støtter elementer av kaudale finstråler, observeres som dorsaltbuede ryggvirvler ved kaudalkanten (pil i Tilleggsfil 3: Figur S2E). Den proksimale enden av den apikale finfellen i brystfinnen begynner å bevege seg bort fra kroppsveggen (pil I Fig. 4c). Den proksimale delen av endoskeletale disken i brystfinnen forlenger og blir viftelignende i form (Fig. 4c; Fig. 5f). I den proksimale delen av endoskeletale platen er det kuboide celler med tynn matrisesepta (pilehoder I Fig. 5g), indikativ for celledivisjoner . Det er sylindriske celler i den distale delen av endoskeletale platen, og ingen åpenbare matriks septa er sett i noen observerte celler (Fig. 5h). Cleithrum er videre ossified (Fig. 5i). Vinkelen mellom precoracoid-prosessen og postkorakoid-prosessen er mindre enn den ved 6,2 mm TL (sammenlign Fig. 5e, i), som fører til fremspringet av scapulocoracoid fra kroppsveggen (Fig. 5i). Postkorakoidprosessen er ytterligere langstrakt bakover (Fig. 5i).

9,5 mm TL (Fig. 4d)

den proksimale regionen av endoskeletale disken i brystfinnen er ytterligere langstrakt (Fig. 4d). Den vifteformede brystfinnen er helt skilt fra kroppsveggen (Fig. 4d).

11,0 mm TL (Fig. 4e; Ekstra fil 3: Figur S2G-H)

bekkenfinneknoppene blir tydeligere (Tilleggsfil 3: Figur S2H). Melanoforer finnes på dorsale og ventrale deler av den kaudale enden av kroppsstammen (pilehoder I tilleggsfil 3: Figur S2G). Det er to fin stråler innenfor apikale fin fold av brystfinner (pilspisser I Fig. 4e).

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

scapulocoracoid stikker ut fra overflaten av kroppsveggen og danner den proksimale delen av brystfinner. Chondrogenesis er initiert i primordium av bekkenfin skjelettet (Fig. 5j). Det er kuboide kondrogenceller gjennom hele endoskeletale platen av brystfinner (Fig. 5l, m). Noen cuboidal celler har tynn matrise septa (pilspisser I Fig. 5l, m), noe som tyder på at de deler seg. I den proksimale delen av endoskeletale platen er celledivisjoner tilfeldig orientert (Fig. 5l), mens de forekommer langs den proksimale distale aksen i distalområdet (Fig. 5m).

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

den første dorsalfinen er merkbar på dette stadiet (Tilleggsfil 3: Figur S2J). Det er 14 fin stråler innenfor fin fold av vifteformet brystfinnen (pilspisser I Fig. 4f). Disse funksjonene ligner de som finnes i larver umiddelbart før overgangen fra en pelagisk til bunnhabitat (sen post larve I Fig. 4F I Kobayashi et al., 1972). Frontale deler av brystfinnen viser at scapulocoracoid (sco) stikker ut og blir den proksimale delen av finen (Fig. 6a). Den proksimale delen av endoskeletale platen er to celler brede langs dorso-ventralaksen (Fig. 6b), mens den er enkeltcelle bred i midtområdet(Fig. 6c).

Bentiske juvenile stadier (Fig. 4; Fig. 6)

18,6 mm TL (Fig. 4g; Fig. 6d-e; Tilleggsfil 3: Figur S2K-L)

bekkenfinner er merkbare fra en sidevisning, og finstråler ses i den finfoldede regionen av bekkenfinnene (Tilleggsfil 3: Figur S2L). Øynene begynner å bevege seg dorsalt (Tilleggsfil 3: Figur S2K). Flere melanophorer er sett i hodet regionen(pilspisser I Tilleggsfil 3: Figur S2K). Brystfinnene endres fra vifteform til padleform (Fig. 4g; Tilleggsfil 3: Figur S2L). Den endoskeletale platen begynner å bli ossified og blir den proksimale radialen (pr). Ossifikasjon er også observert i finstrålene (fr) av brystfinnen og i post-temporal(post. t.) (Fig. 6d). Det meste av cleithrum er ossified, selv om cleithrum plate (clp I Fig. 1d), en egenskap for voksenfisk, er ennå ikke observert (Fig. 6d, e).

19,2-19,9 mm TL (Fig. 4h-I; Fig. 6f-I; Tilleggsfil 3: Figur S2M)

Melanophorer er spredt over hele kroppen, inkludert brystfinner (Fig. 4h; Tilleggsfil 3: Figur S2M). Munnen beveger seg ventralt (Tilleggsfil 3: Figur S2M). Den proksimale regionen av brystfinnen er dekket av det velutviklede operculum (Ope) (Fig. 4h, jeg). Frontale deler av brystfinner viser at fire proksimale radialer (pr1-pr4–hver er isolert av en sone med matrisedbrytning(mdz I Fig. 6g). Første og andre proksimale radialer er encellede brede (Fig. 6h), mens den tredje proksimale radial er to celler bred og den fjerde proksimale radial er to-eller tre-celle bred langs dorso-ventralaksen ved den proksimale delen av brystfinnen (Fig. 6i).

amfibisk juvenilstadium (Tilleggsfil 3: Figur S2N; Fig. 6j-k)

21,1-22,5 mm TL (Tilleggsfil 3: Figur S2N; Fig. 6j-k)

Øynene stikker ut på toppen av hodet, og munnen ligger på ventralsiden. Rostrummet blir flatt og horisontalt til kroppens akse (Tilleggsfil 3: Figur S2N). Melanoforer dekker hele kroppsoverflaten. Juvenilen på dette stadiet er lik utseende til voksen, bortsett fra de utviklende første dorsale finner (Tilleggsfil 3: Figur S2N) og begynner å vise en amfibisk økologi .

Alizarin rød-og alcian blå-farget skjelett prøver viser at forbening av cleithrum plate (pil I Fig. 6j, k), den første til fjerde proksimale radialer (pr1–pr4), og coracoid (co) har funnet sted (Fig. 6j, k). Skjelettmønstre av brystfinnen (Fig. 6j, k) ligner de av voksen fisk (Fig. 1c).