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a Modificação das nadadeiras peitorais ocorre durante a larva-para-juvenil de transição no mudskipper (Periophthalmus modestus)

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de Adultos fin esqueletos

Primeiro, examinamos o peitoral esquelético padrão de peixes adultos. A cintura peitoral liga as barbatanas peitorais ao esqueleto axial. Consiste no post-temporal (post. T.), supracleithrum (sup. cl.), cleithrum( cl), e coracóide (Co) (Fig. 1c). A cintura suporta quatro radiais proximais (pr1-pr4) (Fig. 1c). Catorze radiais distais estão localizados distal para os radiais proximais (Fig. 1d) e 14 raios exoesqueléticos estão alinhados na parte distal da barbatana peitoral (pec. fr. 1-14) (Fig. 1c).o cleitro, o principal elemento da cintura peitoral, é um osso dorso-ventral alongado localizado na base da barbatana peitoral (Fig. 1c). O cleithrum torna-se mais largo no meio, em que é referido como a placa de cleithrum (clp na Fig. 1c), como em Ps. barbarus, Pn. schlosseri, and Ps. argentilineatus . A borda ventral de cada cleithra bilateral está localizada atrás da guelra, e suas superfícies são opostas na linha média (Fig. 1e). A parte ventral do cleitro adjacente ao coracóide liga-se ao osso pélvico (pvb na Fig. 1c, e), e cúpulas pélvicas (pvd) na borda de cada osso pélvico fusível na linha média (Fig. 1e). A parte dorsal do cleithrum liga-se à região occipital através do pós-temporal e do supracleithrum (Fig. 1f). O coracóide está situado ventralmente na placa de cleithrum (Fig. 1c) e articula-se parcialmente com a quarta extremidade radial proximal (pontas de seta na Fig. 1g), como em Ps. barbarus .cada placa radial proximal sobrepõe–se parcialmente e parece uma placa única grande (pr1-pr4 na Fig. 1c), mas espaços pequenos são reconhecidos entre o segundo e o terceiro, bem como entre o terceiro e o quarto, radiais proximais (pontas de flechas em Figo. 1c). O primeiro radial proximal (pr1) é um osso longo e fino. O quarto radial proximal (pr4)é o elemento mais curto entre os quatro radiais proximais (Fig. 1c), conforme reportado em Ps. barbarus . Os primeiros a oitava barbatanas são os raios macios segmentados, enquanto os nono a décimo quarto são os raios ósseos bifurcados (Fig. 1c).

desenvolvimento das barbatanas peitorais e outras características de desenvolvimento

para explorar quando e como as barbatanas peitorais do mudskipper Ps. modestus tornou-se alongado e protrude a partir da parede do corpo, nós observamos o processo de desenvolvimento das barbatanas peitorais. Embora Ps. o desenvolvimento de modestus tem sido descrito para embriões e larvas obtidos por fertilização artificial, descrições mais detalhadas são necessárias para uma compreensão precisa do processo de desenvolvimento. Portanto, observamos também que as características de desenvolvimento dos embriões após a chegada ao laboratório, que estavam no otic vesícula fase (arquivo Adicionais 1: Figura S1A-C), um estágio equivalente a 39 – 46-h pós-fertilização (hpf) estágio descrito na Figura 1L em Kobayashi et al. (1972). Os estágios de desenvolvimento e o tempo decorrido de cada etapa são resumidos no arquivo adicional 2: Tabela S1.estadios embrionários (Fig. 2; Fig. 3)

estágio da vesícula Oótica (ficheiro adicional 1: Figura S1A-c; ” 39-46 estágio hpf, figura 1L em Kobayashi et al., 1972″)

durante esta fase, a cauda do embrião separa-se da gema (ficheiro adicional 1: Figura S1A). Os placodos oticos ocos e formam as vesículas Oticas (ov), e os primórdios ópticos com os placodos da lente (lp) também são observados (arquivo adicional 1: Figura S1B). Existem células mesenquimais (mc) na extremidade distal da cauda (ficheiro adicional 1: Figura S1C). O coração (h) é visível (arquivo adicional 1: Figura S1B), mas não batendo.o coração começa a bater nesta fase (ficheiro adicional 1: Figura S1D-F). Os alongamentos de cauda (ficheiro adicional 1: Figura S1D). As vesículas cerebrais, como o telencéfalo (t) e diencéfalo (d) do prosencéfalo, o mesencéfalo (m), e o rhombomeres (r) do hindbrain, são visíveis (arquivo adicional 1: Figura S1E). Os xantóforos aparecem na cabeça e na parte caudal do tronco (cabeças abertas no ficheiro adicional 1: Figura S1E, F). São reconhecidos dois otólitos (ot) em cada vesícula oótica (ficheiro adicional 1: Figura S1E’). Os melanóforos aparecem lateralmente no tronco e na cauda (pontas de flecha no ficheiro adicional 1: Figura S1F). O ânus é formado na extremidade posterior do intestino (seta preta no ficheiro adicional 1: Figura S1F).

Fase da câmara cardíaca (ficheiro adicional 1: Figura S1G-I)

o tubo cardíaco divide-se no átrio (at) e no ventrículo (vt) (ficheiro adicional 1: Figura S1H). As células mesenquimais na extremidade distal da cauda desapareceram por esta fase (ficheiro adicional 1: Figura S1I). Xantóforos espalhados na cabeça e ao longo das bordas ventral e dorsal do tronco (ficheiro adicional 1: Figura S1G’).fase de Circulação (ficheiro adicional 1: Figura S1J-K)

as células sanguíneas são detectadas pela primeira vez durante esta fase (pontas de setas pretas no ficheiro adicional 1: Figura S1K). O sangue do coração circula por todo o corpo e é coletado através da veia cardinal comum (ccv em arquivo adicional 1: Figura S1K).fase de pigmentação ocular (Fig. 3a; ficheiro adicional 1: Figura S1L-M)

nesta fase, os melanóforos só são visíveis no bordo posterior das vesículas ópticas (pontas de flecha no ficheiro adicional 1: Figura S1M). Alguns xantóforos também são vistos nas vesículas ópticas (pontas de flecha abertas no arquivo adicional 1: Figura S1M). As secções transversais de um embrião ao nível do botão da fin presumível mostram o espessamento da somatopleura, que consiste em duas ou três camadas de células mesenquimais (Fig. 3a). O ectoderma sobrelotado forma o espessamento ectodérmico de uma célula única (Fig. 3a).

Fig. 2
figure2

desenvolvimento da extremidade peitoral de embriões mudskipper antes da fase de incubação. Ventrolateral oblíqua vistas de mudskipper embriões (a, c, e, g) e vista lateral da nadadeira peitoral brotos (b, d, f, h), no baixo-pec fase (a, b; n = 1), meio-pec fase (c, d; n = 1), alto-pec fase (e, f; n = 1), e de longa pec fase (g, h; n = 1). As pontas de flecha na alínea a) indicam melanóforos. Vista Dorsal dos botões de barbatanas peitorais na fase média da barbatana (i; n = 1) e na fase longa da barbatana (j; n = 1). at, espessamento apical; Af, dobra apical; op, vesícula óptica; pec, barbatana peitoral. Barras de escala, 100 µm em (A, c, E, g); 50 µm em (b, d, f, h, i, j)

Low-pec stage (Fig. 2a, b)

nesta fase, as barbatanas peitorais estão a brotar na superfície da gema (Fig. 2a), e o espessamento ectodérmico apical está presente na ponta do botão peitoral (Fig. 2b). Melanóforos são agora vistos nas bordas anterior e posterior das vesículas ópticas (pontas de flechas em Figo. 2a).

Fig. 3
figure3

hematoxilina-eosina coloração de peitorais e de barbatanas larvares precoces. As secções transversais das barbatanas peitorais e das barbatanas larvares precoces manchadas com hematoxilina e eosina (A, b, c, E) e imagens ampliadas (d, f) no estágio de pigmentação ocular (a; n = 1), estágio médio-pec (b; n = 1), estágio longo-pec (c, d; n = 1), e estágio longo de dobra de barbatana (e, f; n = 1). at, espessamento apical; Af, dobra apical; cc, condensação condrogénica; dmm, massa muscular dorsal; ed., disco do endoesqueleto; vmm, massa muscular ventral; pec, barbatana peitoral. Barras de escala, 10 µm

nível médio de pec (Fig. 2C-d; Fig. 3b; ficheiro adicional 1: Figura S1N-o)

a altura do botão peitoral da barbatana é aproximadamente metade do comprimento da sua largura (Fig. 2c, d). A pigmentação é perceptível em todo o olho (ficheiro adicional 1: Figura S1N). A nadadora (sb) começa a ser inflada (ficheiro adicional 1: Figura S1O). Uma secção transversal do botão peitoral da barbatana mostra a transformação do espessamento ectodérmico apical nas duas células da dobra apical (Fig. 3b). Uma condensação condrogênica torna-se visível no centro do botão fin (Fig. 3b).

fase de alta pec (Fig. 2e-f; ficheiro adicional 1: Figura S1P, Q)

nesta fase, as curvas peitorais do botão da barbatana posterior e os pernos (Fig. 2e, f). O espessamento ectodérmico apical transforma-se na dobra apical fin (af na Fig. 2f). A pigmentação do olho é muito densa (Fig. 2e). A rotação do tubo cardíaco é perceptível (ficheiro adicional 1: Figura S1Q).

Fase pec longa (Fig. 2G, h; Fig. 3c, d)

durante esta fase, o botão peitoral da barbatana alonga-se paralelamente ao eixo do corpo (Fig. 2g, h), sugerindo que sua rotação está concluída. Na secção transversal do peitoral fin bud (Fig. 3c), os alongamentos da barbatana apical, e as células condrogênicas (cc) alinham-se ao longo do eixo proximal-distal e dividem os músculos peitorais em massas musculares dorsais e ventrais (dmm e vmm, respectivamente) dentro das barbatanas peitorais (Fig. 3d).Fase da barbatana média (Fig. 2i)

o botão da barbatana peitoral e o alongamento da barbatana apical durante esta fase. O comprimento do apical fin fold agora compõe-se de dois quintos do comprimento total do bud (Fig. 2i).fase longa da barbatana (Fig. 2j; Fig. 3e, f; ficheiro adicional 1: Figura S1R-T)

o comprimento da dobra apical da fin representa agora três quintos do comprimento total da bud (Fig. 2j). A boca abre (ficheiro adicional 1: Figura S1S), e as vesículas Oticas desenvolvem a sua forma característica de coração invertido (ficheiro adicional 1: Figura S1S, S’). Tanto a dobra mediana da barbatana dorsal como a dobra ventral mediana da barbatana começam a estreitar na região caudal (setas no ficheiro adicional 1: Figura S1T). Em uma seção transversal do botão peitoral da barbatana, as células condrogênicas cuboidais são vistas como alinhadas para formar um disco endoesqueleto de uma única célula no centro do botão peitoral da barbatana (Fig. 3e, f).

fase de incubação (ficheiro adicional 1: Figura S1U-V)

a mandíbula superior (uj) protura agora ao mesmo nível que a mandíbula inferior (ficheiro adicional 1: Figura S1V).os estadios larvares planctónicos (Fig. 4; Fig. 5; Fig. 6)

3, 0-4, 3 mm TL (Fig. 4a; Fig. 5a-c; ficheiro adicional 3: Figura S2A)

o tamanho das larvas induzidas artificialmente à eclosão variou entre 3,0 e 4,3 mm TL (ficheiro adicional 3: Figura S2A). Nesta fase, a larva tem uma cabeça redonda, uma barbatana mediana contínua e um saco de gema (ficheiro adicional 3: Figura S2A). O disco do endoesqueleto (ed) e a dobra da barbatana apical (af) estão localizados nas regiões proximal e distal do bud da barbatana peitoral, respectivamente (Fig. 4a). Uma zona fina de decomposição da matriz (mdz) é vista no centro do endoesqueleto da barbatana peitoral (Fig. 5a). Na parte proximal do disco do endoesqueleto, as células são mais arredondadas, e um pequeno número de células divisórias são visíveis (Fig. 5b). Na parte distal do disco do endoesqueleto, as células cilíndricas estão alinhadas ao longo do eixo proximal-distal (Fig. 5c). Próximo ao disco do endoesqueleto, há primórdio condrificado, consistindo do cleithrum (cl), scapulocoracóide (sco), processo pós-coracóide (pop), e processo precoracóide (prp) (Fig. 5a). Os elementos esqueléticos da cinta são formados dentro da parede do corpo. O cleitro desenvolve – se como um elemento fino (Fig. 5a). O escápulocoracóide é visto entre o cleitro e o disco do endoesqueleto (Fig. 5a). O processo pré-coracóide está a crescer a posteriori ,e o processo pós-coracóide está a crescer a posteriori(Fig. 5a).

Fig. 4
figure4

desenvolvimento das barbatanas peitorais de larvas e juvenis de mudskipper. As larvas planctônicas (A–d), ventrais (e, i) e laterais (f–h) apresentam–se em estágios TL 4.0–14.5 mm (A–f; n = 1 em cada estágio) e juvenis bentónicos a anfíbios em estágios TL 18.6-19.2 mm (g-i; n = 1 em cada estágio). As setas em (b, c) indicam o limite entre o disco do endoesqueleto e a dobra da barbatana. As pontas de flecha em (E, f) indicam os raios das barbatanas. af, fold apical fin; ed, endoesqueleto disc; fr, fin ray; ope, operculum; pel, pélvica fin. Escala de bares, 100 µm em a-e; 500 µm na f–i

Fig. 5
a figura5

Esquelético padrões de barbatanas peitorais das larvas. Visão Lateral (A–d, f–h, k–m) e ventral (e, i, j) de barbatanas peitorais de larvas planctônicas em 3.0-13.6 mm TL manchado com azul Marciano e vermelho de alizarina (n = 1 em cada etapa). B, c, g, h, l, m vistas ampliadas a partir das imagens indicadas. As pontas de flecha em (b, c, g, h, l, m) indicam uma septa de matriz fina dentro das células divisórias. cl, cleithrum; ed., disco endoesquelético; ff, vezes fin; mdz, zona de decomposição matricial; pop, processo pós-coracóide; prp, processo pré-coracóide; pel, primórdio ósseo pélvico; sco, scapulocoracóide. Escala de bares, 100 µm em (d, e, i, j); 50 µm em (a, f, k); 10 µm em (b, c, g, h, l, m)

5,6 mm TL (Fig. 4B; ficheiro adicional 3: Figura S2B)

a mandíbula inferior sobressai para além da mandíbula superior (ficheiro adicional 3: Figura S2B). A gema é completamente absorvida (ficheiro adicional 3: Figura S2B). O botão peitoral da barbatana alongou ainda mais (Fig. 4b). Não há mudanças dramáticas na forma do disco do endoesqueleto (Fig. 4b). A dobra apical entra em contato com a extremidade proximal do disco do endoesqueleto e está localizada perto da parede corporal (seta na figura. 4b).

6, 2 mm TL (Fig. 5D-e; Ficheiro adicional 3: Figura S2C, D)

a ponta caudal do notóforo começa a curvar dorsalmente (seta no ficheiro adicional 3: Figura S2D). Há raios de barbatana na parte ventral da dobra da barbatana caudal (pontas de seta no ficheiro adicional 3: Figura S2D). A ossificação do cleitro é observada por trás da guelra(Fig. 5d, e). Não se observam alterações morfológicas proeminentes nos elementos esqueléticos da cinta, excepto na ossificação do cleitro.

7, 9 mm TL (Fig. 4c; Fig. 5F; ficheiro adicional 3: Figura S2E-F)

os botões das barbatanas pélvicas (pel) são reconhecidos pela primeira vez como pequenos protuberâncias e não se observa espessamento ectodérmico apical (ficheiro adicional 3: Figura S2F). A iniciação da formação pélvica de rebentos de barbatana é uma das alterações morfológicas que ocorrem durante a transição larva-juvenil (metamorfose) em peixes teleósteos . A fin mediana forma a segunda barbatana dorsal (df2) e a barbatana anal (af) (ficheiro adicional 3: Figura S2E). A região caudal da barbatana mediana em forma redonda transforma-se na barbatana caudal em forma de remo (cf no ficheiro adicional 3: Figura S2E). O primórdio do osso hipural, que suporta Elementos dos raios da barbatana caudal, é observado como vértebras dorsais curvadas na aresta caudal (seta no ficheiro adicional 3: Figura S2E). A extremidade proximal da dobra apical da barbatana peitoral começa a afastar-se da parede corporal (seta na Fig. 4c). A parte proximal do disco do endoesqueleto das barbatanas peitorais alonga-se e torna-se em forma de leque (Fig. 4c; Fig. 5f). Na região proximal do disco do endoesqueleto, há células cuboidais com uma fina matriz de septa (pontas de flecha no Figo. 5g), indicativo de divisões celulares . Existem células cilíndricas na parte distal do disco endoesquelético, e nenhuma septa de matriz óbvia é vista em quaisquer células observadas (Fig. 5h). O cleitro é mais ossificado (Fig. 5i). O ângulo entre o processo pré-coracóide e o processo pós-coracóide é menor do que a 6,2 mm TL (compare Fig. 5e, i), que leva à protrusão do escápulocoracóide da parede corporal (Fig. 5i). O processo pós-coracóide é ainda mais alongado a posteriori (Fig. 5i).

9, 5 mm TL (Fig. 4d)

a região proximal do discoesqueleto da barbatana peitoral é ainda mais alongada (Fig. 4d). A barbatana peitoral em forma de ventoinha está completamente separada da parede corporal (Fig. 4d).

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

os botões das barbatanas pélvicas tornam-se mais distintos (ficheiro adicional 3: Figura S2H). Os melanóforos encontram-se nas partes dorsais e ventrais da extremidade caudal do tronco do corpo (pontas de flecha no ficheiro adicional 3: Figura S2G). Há dois raios de barbatana dentro do apical das barbatanas peitorais (pontas de flechas em Figo. 4e).

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

a escápulocoracóide destaca-se da superfície da parede corporal e forma a parte proximal das barbatanas peitorais. A condrogénese é iniciada no primórdio do esqueleto da barbatana pélvica(Fig. 5j). Existem células condrogénicas cuboidais ao longo do disco endoesquelético das barbatanas peitorais (Fig. 5l, m). Algumas células cuboidais têm septa de matriz fina (pontas de flecha no Figo. 5l, m), sugerindo que estão se dividindo. Na região proximal do disco do endoesqueleto, as divisões celulares são orientadas aleatoriamente (Fig. 5l), enquanto que ocorrem ao longo do eixo proximal-distal na região distal (Fig. 5m).

14, 5 mm TL (Fig. 4F; Fig. 6a-c; ficheiro adicional 3: Figura S2I-J)

a primeira barbatana dorsal é perceptível nesta fase (ficheiro adicional 3: Figura S2J). Há 14 raios de barbatana dentro da dobra da barbatana peitoral em forma de ventoinha (pontas de flechas em Figo. 4f). Estas características são semelhantes às encontradas nas larvas imediatamente antes da sua transição de um habitat pelágico para bentónico (larva posterior na Fig. 4F in Kobayashi et al., 1972). As seções frontais da barbatana peitoral mostram que a escápulocoracóide (sco) protrude e se torna a parte proximal da barbatana (Fig. 6a). A região proximal do disco do endoesqueleto tem duas células de largura ao longo do eixo dorso-ventral (Fig. 6b), enquanto que tem uma célula única de largura na região média (Fig. 6c).

Fig. 6
figure6

Esquelético padrões de barbatanas peitorais de crianças e adolescentes. barbatanas peitorais manchadas de A – c hematoxilina e eosina com larvas planctónicas de 14,5 mm TL (n = 1). B, c valores ampliados indicados na alínea a). vistas laterais (d) e ventrais (e) de padrões esqueléticos de barbatanas peitorais de 18,6 mm TL juvenis bentónicos (n = 1). f – i hematoxilina e barbatanas peitorais manchadas de eosina de 19,9 mm TL juvenis anfíbios (n = 1). G, h, I valores ampliados indicados na alínea f). J, k visão Lateral (j) e ventral (k) dos padrões esqueléticos das barbatanas peitorais de Juvenis anfíbios de 22,5 mm TL (n = 1). cl, cleithrum; co, coracoid; fr, fin ray; mdz, zone of matrix decomposition; pel, pélvic bone; pt., posttemporal; pr, proximal radial; scl, supracleithrum; sco, scapulocoracoid. Escala de bares, de 10 µm em (a–c g–i); 50 µm em (f); 400 µm em (d–e, j–k)

Os estádios juvenis (Fig. 4; Fig. 6)

18, 6 mm TL (Fig. 4G; Fig. 6D-e; Ficheiro adicional 3: Figura S2K-L)

barbatanas pélvicas são perceptíveis a partir de uma visão lateral, e os raios das barbatanas são vistos dentro da região de dobra das barbatanas pélvicas (ficheiro adicional 3: Figura S2L). Os olhos começam a mover-se dorsalmente (ficheiro adicional 3: Figura S2K). Mais melanóforos são vistos na região da cabeça (pontas de flecha no arquivo adicional 3: Figura S2K). As barbatanas peitorais mudam de forma de leque para forma de remo (Fig. 4G; ficheiro adicional 3: Figura S2L). O disco do endoesqueleto começa a ser ossificado e torna-se o rádio proximal (pr). A ossificação também é observada nos raios de barbatana (fr) da barbatana peitoral e no post-temporal (post. T.) (Fig. 6d). A maior parte do cleithrum é ossificada, embora a placa de cleithrum (clp na Fig. 1d), uma característica dos peixes adultos, ainda não é observada (Fig. 6d, e).

19, 2-19, 9 mm TL (Fig. 4h-i; fig. 6F-i; ficheiro adicional 3: Figura S2M)

melanóforos estão espalhados por todo o corpo, incluindo as barbatanas peitorais(Fig. 4h; ficheiro adicional 3: Figura S2M). A boca move-se ventralmente (ficheiro adicional 3: Figura S2M). A região proximal da barbatana peitoral é coberta pelo bem desenvolvido operculum (ope) (Fig. 4h, i). As seções frontais das barbatanas peitorais mostram que quatro radiais proximais (pr1-pr4) são cada um isolados por uma zona de decomposição de matriz (mdz em Fig. 6g). O primeiro e o segundo radiais proximais têm uma célula de largura (Fig. 6h), enquanto que o terceiro radial proximal tem duas células de largura e o quarto radial proximal tem duas ou três células de largura ao longo do eixo dorso-ventral na parte proximal da barbatana peitoral (Fig. 6i).estágio juvenil anfíbio (ficheiro adicional 3: Figura S2N; Fig. 6j-k)

21.1-22.5 mm TL (ficheiro adicional 3: Figura S2N; Fig. 6j-k)

olhos salientes no topo da cabeça, e a boca está localizada no lado ventral. O rostro torna-se achatado e horizontal em relação ao eixo do corpo (ficheiro adicional 3: Figura S2N). Os melanóforos cobrem toda a superfície do corpo. O jovem nesta fase é semelhante em aparência ao adulto, exceto para o desenvolvimento das primeiras barbatanas dorsais (arquivo adicional 3: Figura S2N) e começa a mostrar uma ecologia anfíbia .a ossificação da placa de cleitro (seta na Figueira) mostra a ossificação da placa de cleitro. 6j, k), o primeiro a Quarto radiais proximais (pr1–pr4), e o coracóide (co) ocorreu (Fig. 6j, k). Padrões esqueléticos da barbatana peitoral (Fig. 6j, k) assemelham-se aos peixes adultos (Fig. 1c).