vuxna finskelett

först undersökte vi bröstskeletmönstret för vuxen fisk. Bröstbandet förbinder bröstfenorna med det axiella skelettet. Den består av post-temporal (post. t.), supracleithrum (sup. cl.), cleithrum (cl) och coracoid (co) (Fig. 1c). Bältet stöder fyra proximala radialer (pr1-pr4) (Fig. 1c). Fjorton distala radialer är belägna distala mot de proximala radialerna (Fig. 1D) och 14 exoskeletala finstrålar är inriktade på den distala delen av bröstfenan (pec. fr. 1-14) (Fig. 1c).

cleithrum, huvudelementet i bröstbandet, är ett dorsoventralt långsträckt ben som ligger vid basen av bröstfenan (Fig. 1c). Cleithrum blir bredare i mitten, vid vilken tidpunkt det kallas cleithrum-plattan (clp i Fig. 1c), som i Ps. barbarus, Pn. schlosseri, och Ps. argentilineatus . Den ventrala kanten på var och en av de bilaterala cleithra ligger bakom gälen, och deras ytor är motsatta vid mittlinjen (Fig. 1e). Den ventrala delen av cleithrum intill coracoid ansluter till bäckenbenet (pvb i Fig. 1c, e) och bäckenkupoler (pvd) vid kanten av varje bäckenbensäkring vid mittlinjen (Fig. 1e). Den dorsala delen av cleithrum ansluter till occipitalregionen via post-temporal och supracleithrum (Fig. 1f). Coracoid ligger ventralt till cleithrum-plattan (Fig. 1c) och artikulerar delvis med den fjärde proximala radialen (pilspetsar i Fig. 1g), som i Ps. barbarus .

varje proximal radial överlappar delvis och ser ut som en stor enda platta (pr1–pr4 i Fig. 1c), men små utrymmen känns igen mellan den andra och den tredje, liksom mellan den tredje och den fjärde, proximala radialen (pilspetsar i Fig. 1c). Den första proximala radialen (pr1) är ett långt, tunt ben. Den fjärde proximala radialen (pr4) är det kortaste elementet bland de fyra proximala radialerna (Fig. 1c), som rapporterats i Ps. barbarus . De första till åttonde finstrålarna är segmenterade mjuka strålar, medan de nionde till fjortonde finstrålarna är förgrenade benstrålar (Fig. 1c).

utveckling av bröstfenorna och andra utvecklingsegenskaper

för att utforska när och hur bröstfenor i mudskipper Ps. modestus blir långsträckt och sticker ut från kroppsväggen, vi observerade utvecklingsprocessen hos bröstfenorna. Även Om Ps. modestusutveckling har beskrivits för embryon och larver erhållna genom artificiell befruktning krävs mer detaljerade beskrivningar för korrekt förståelse av utvecklingsprocessen. Därför observerade vi också utvecklingsegenskaperna hos embryon vid ankomsten till laboratoriet, som var i otic vesikelstadiet (ytterligare fil 1: figur S1A-C), ett stadium som motsvarar 39 – till 46-h post fertilization (hpf) – steget som beskrivs i Figur 1L i Kobayashi et al. (1972). Utvecklingsstadierna och förfluten tid för varje steg sammanfattas i ytterligare Fil 2: Tabell S1.

embryonala stadier (Fig. 2; Fig. 3)

otisk vesikelsteg (ytterligare fil 1: figur S1A-C; ” 39-46 hpf-steg, figur 1L i Kobayashi et al., 1972″)

under detta stadium separerar embryonets svans från äggulan (ytterligare fil 1: figur S1A). De otiska placoderna ihåliga och bildar de otiska vesiklarna (ov), och den optiska primordia med linsplacoderna (lp) observeras också (ytterligare fil 1: figur S1B). Det finns mesenkymala celler (mc) i den distala änden av svansen (ytterligare fil 1: figur S1C). Hjärtat (h) är synligt (ytterligare fil 1: figur S1B), men inte slå.

Hjärnvesikelsteg (ytterligare fil 1: figur S1D-F)

hjärtat börjar slå i detta skede (ytterligare fil 1: figur S1D). Svansen förlängs (ytterligare fil 1: figur S1D). Hjärnblåsorna, såsom telencephalon (t) och diencephalon (d) i framhjärnan, mellanhjärnan (m) och rhombomererna (r) i bakhjärnan, är synliga (ytterligare fil 1: figur S1E). Xantoforer förekommer i huvudet och den kaudala delen av stammen (öppna pilhuvud i ytterligare fil 1: figur S1E, F). Två otoliter (ot) känns igen inom varje otisk vesikel (ytterligare fil 1: figur S1E’). Melanoforer visas i sidled på stammen och svansen (pilspetsar i ytterligare fil 1: figur S1F). Anus bildas vid den bakre änden av tarmen (svart pil i ytterligare fil 1: figur S1F).

Hjärtkammarstadiet (ytterligare fil 1: figur S1G-I)

hjärtröret är uppdelat i atrium (at) och ventrikel (vt) (ytterligare fil 1: figur S1H). Mesenkymala celler i den distala änden av svansen har försvunnit i detta skede (ytterligare fil 1: figur S1I). Xantoforer sprids i huvudet och längs de ventrala och dorsala kanterna på stammen (ytterligare fil 1: figur S1G’).

Cirkulationssteg (ytterligare fil 1: Figur S1J-K)

blodceller upptäcks först under detta steg (svarta pilspetsar i ytterligare fil 1: figur S1K). Blodet från hjärtat cirkulerar genom hela kroppen och samlas in via den gemensamma kardinalvenen (ccv i ytterligare fil 1: figur S1K).

ögonpigmenteringsstadiet (Fig. 3a; ytterligare fil 1: figur S1L-M)

i detta skede märks melanoforer endast vid den bakre kanten av de optiska vesiklarna (pilhuvud i ytterligare fil 1: figur S1M). Vissa xantoforer ses också i de optiska vesiklarna (öppna pilhuvud i ytterligare fil 1: figur S1M). Tvärsnitt av ett embryo på den presumptiva finknoppnivån visar förtjockningen av somatopleuren, som består av två eller tre lager av mesenkymala celler (Fig. 3a). Den överliggande ektodermen bildar den encelliga skiktade apikala ektodermala förtjockningen (Fig. 3a).

låg-Pec-steg (Fig. 2a, b)

i detta skede spirer bröstfenorna på ytan av äggulan (Fig. 2a), och den apikala ektodermala förtjockningen är närvarande vid spetsen av pectoral finknoppen (Fig. 2b). Melanoforer ses nu vid både de främre och bakre kanterna av de optiska vesiklarna (pilspetsar i Fig. 2a).

mellan-Pec-scenen (Fig. 2C-D; Fig. 3b; ytterligare fil 1: figur S1N-O)

höjden på bröstfenan är ungefär hälften av dess bredd (Fig. 2c, d). Pigmentering är märkbar i hela ögat (ytterligare fil 1: figur S1N). Simblåsan (sb) börjar blåsas upp (ytterligare fil 1: figur S1O). Ett tvärsnitt av pectoral finknoppen visar omvandlingen av den apikala ektodermala förtjockningen till de två cellerna skiktade apikala finvecken (Fig. 3b). En kondrogen kondensation blir synlig i mitten av finknoppen (Fig. 3b).

hög-pec-Stadium (Fig. 2e-f; ytterligare fil 1: figur S1P, Q)

i detta skede böjs pectoral finknoppen bakåt och smalnar (Fig. 2e, f). Den apikala ektodermala förtjockningen förvandlas till den apikala finvecken (af i Fig. 2f). Pigmentering av ögat är mycket tät (Fig. 2e). Rotation av hjärtröret är märkbart (ytterligare fil 1: figur S1Q).

långt Pec-Stadium (Fig. 2G, h; Fig. 3c, d)

under detta steg förlängs pectoral finknoppen parallellt med kroppsaxeln (Fig. 2G, h), vilket tyder på att dess rotation är klar. I tvärsnittet av pectoral finknoppen (Fig. 3c), den apikala finvikten förlängs och de kondrogena cellerna (cc) anpassas längs den proximala distala axeln och delar upp bröstmusklerna i dorsala och ventrala muskelmassor (dmm respektive vmm) inom bröstfenknopparna (Fig. 3d).

Mittfena-faldigt steg (Fig. 2i)

bröstfenans knopp och den apikala fenvikten förlängs ytterligare under detta steg. Längden på den apikala finvikten utgör nu två femtedelar av knoppens totala längd (Fig. 2i).

långt finviktssteg (Fig. 2J; Fig. 3e, f; ytterligare fil 1: figur S1R-t)

längden på den apikala finvikten utgör nu tre femtedelar av knoppens totala längd (Fig. 2j). Munnen öppnas (ytterligare fil 1: figur S1S), och de otiska vesiklarna utvecklar sin karakteristiska inverterade hjärtform (ytterligare fil 1: figur S1S, S’). Både den dorsala medianfena och den ventrala medianfena börjar smala i det kaudala området (pilar i ytterligare fil 1: figur S1T). I ett tvärsnitt av bröstfenknoppen ses kuboidala kondrogena celler att anpassa sig för att bilda en endoskeletal skiva med en enda cell i mitten av bröstfenknoppen (Fig. 3e, f).

Kläckningssteg (ytterligare fil 1: figur S1U-V)

överkäken (uj) sticker nu ut på samma nivå som underkäken (ytterligare fil 1: figur S1V).

planktoniska larvstadier (Fig. 4; Fig. 5; Fig. 6)

3,0-4,3 mm TL (Fig. 4a; Fig. 5a-c; ytterligare fil 3: Figur S2A)

storleken på larver som artificiellt induceras att kläckas varierade från 3,0 till 4,3 mm TL (ytterligare fil 3: Figur S2A). Larven i detta skede har ett runt huvud, en kontinuerlig medianfena och en äggula (ytterligare fil 3: Figur S2A). Den endoskeletala skivan (ed) och den apikala finvecken (af) är belägna vid de proximala respektive distala regionerna i pectoral finknoppen (Fig. 4a). En tunn zon av matrisnedbrytning (mdz) ses i mitten av endoskeletalskivan i bröstfenan (Fig. 5a). Vid den proximala delen av endoskeletalskivan är cellerna mer rundade och ett litet antal delande celler märks (Fig. 5b). Vid den distala delen av endoskeletalskivan är cylindriska celler inriktade längs den proximala distala axeln (Fig. 5c). Proximal till endoskeletalskivan finns det kondrifierad bälte primordia, bestående av cleithrum (cl), scapulokoracoid (sco), postcoracoid process (pop) och precoracoid process (prp) (Fig. 5a). Skelettelementen i bältet bildas i kroppsväggen. Cleithrum utvecklas som ett tunt element (Fig. 5a). Scapulokorakoiden ses mellan cleithrum och endoskeletalskivan (Fig. 5a). Den precoracoid processen växer anteriort, och den postcoracoid processen växer posteriort (Fig. 5a).

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

underkäken sticker ut bortom överkäken (ytterligare fil 3: Figur S2B). Gommen absorberas helt (ytterligare fil 3: Figur S2B). Bröstfenans knopp förlängs ytterligare (Fig. 4b). Det finns inga dramatiska förändringar i formen på endoskeletalskivan (Fig. 4b). Den apikala finvikten kommer i kontakt med endoskeletalskivans proximala ände och ligger nära kroppsväggen (pil i Fig. 4b).

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

notokordets kaudala spets börjar kurva dorsalt (pil i ytterligare fil 3: Figur S2D). Det finns finstrålar vid den ventrala delen av den kaudala fenvecken (pilhuvud i ytterligare fil 3: Figur S2D). Ossifiering av cleithrum observeras bakom gälen (Fig. 5d, e). Inga framträdande morfologiska förändringar observeras i skelettelementen i bältet, förutom cleithrum-förbeningen.

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

Bäckenfenknoppar (pel) känns först igen som små utbuktningar, och ingen apikal ektodermal förtjockning observeras (ytterligare fil 3: Figur S2F). Initiering av bildning av bäckenfena är en av de morfologiska förändringarna som inträffar under larv-till-juvenil övergång (metamorfos) hos teleostfiskar . Medianfenan bildar den andra ryggfenan (df2) och analfenan (af) (ytterligare fil 3: Figur S2E). Den kaudala regionen av den rundformade medianfenan förvandlas till den paddelformade kaudala fenan (se ytterligare fil 3: Figur S2E). Primordiet i det hypurala benet, som stöder element i de kaudala fenstrålarna, observeras som dorsalt böjda ryggkotor vid den kaudala kanten (pil i ytterligare fil 3: Figur S2E). Den proximala änden av den apikala finvikten på bröstfenan börjar röra sig bort från kroppsväggen (pil i Fig. 4c). Den proximala delen av endoskeletalskivan i bröstfenan förlängs och blir fläktliknande i form (Fig. 4c; Fig. 5f). Vid den proximala regionen av endoskeletalskivan finns kuboidala celler med tunn matrissepta (pilhuvud i Fig. 5g), som indikerar celldelningar . Det finns cylindriska celler vid den distala delen av endoskeletalskivan, och ingen uppenbar matrisseptum ses i några observerade celler (Fig. 5h). Cleithrum förbenas ytterligare (Fig. 5i). Vinkeln mellan precoracoidprocessen och postcoracoidprocessen är mindre än den vid 6,2 mm TL (jämför Fig. 5e, i), vilket leder till utsprånget av scapulokorakoiden från kroppsväggen (Fig. 5i). Postkorakoidprocessen förlängs ytterligare bakåt (Fig. 5i).

9,5 mm TL (Fig. 4d)

den proximala regionen av endoskeletalskivan i bröstfenan är ytterligare långsträckt (Fig. 4d). Den fläktformade bröstfenan är helt separerad från kroppsväggen (Fig. 4d).

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

bäckenfenans knoppar blir tydligare (ytterligare fil 3: Figur S2H). Melanoforer finns på dorsala och ventrala delar av den kaudala änden av kroppsstammen (pilhuvud i ytterligare fil 3: Figur S2G). Det finns två finstrålar i den apikala finvecken i bröstfenorna (pilspetsar i Fig. 4e).

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

scapulokorakoiden sticker ut från ytan av kroppsväggen och bildar den proximala delen av bröstfenorna. Kondrogenes initieras i primordiet i bäckenfenskelettet (Fig. 5j). Det finns kuboidala kondrogena celler i hela endoskeletalskivan i bröstfenorna (Fig. 5l, m). Vissa kuboidala celler har tunn matrissepta (pilspetsar i Fig. 5l, m), vilket tyder på att de delar sig. Vid den proximala regionen av endoskeletalskivan är celldelningar slumpmässigt orienterade (Fig. 5l), medan de förekommer längs den proximala distala axeln i den distala regionen (Fig. 5m).

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

den första ryggfenan märks i detta skede (ytterligare fil 3: Figur S2J). Det finns 14 finstrålar i finvikten på den fläktformade bröstfenan (pilspetsar i Fig. 4f). Dessa egenskaper liknar dem som finns i larverna omedelbart före övergången från en pelagisk till bentisk livsmiljö (late post larva i Fig. 4F i Kobayashi et al., 1972). De främre delarna av bröstfenan visar att scapulokorakoiden (sco) sticker ut och blir den proximala delen av fenan (Fig. 6a). Den proximala regionen av endoskeletalskivan är två celler breda längs dorso-ventralaxeln (Fig. 6b), medan den är enkelcellsbredd i mittområdet (Fig. 6c).

bentiska ungdomssteg (Fig. 4; Fig. 6)

18,6 mm TL (Fig. 4G; Fig. 6D-e; ytterligare fil 3: Figur S2K-L)

Bäckenfenor är märkbara från en lateral vy, och finstrålar ses inom finvikningsområdet i bäckenfenorna (ytterligare fil 3: Figur S2L). Ögon börjar röra sig dorsalt (ytterligare fil 3: Figur S2K). Fler melanoforer ses i huvudregionen (pilspetsar i ytterligare fil 3: Figur S2K). Bröstfenorna ändras från fläktform till paddelform (Fig. 4G; ytterligare fil 3: Figur S2L). Endoskeletalskivan börjar bli ossifierad och blir proximala radialer (pr). Ossifiering observeras också i finstrålarna (fr) i bröstfenan och i post-temporal (post. t.) (Fig. 6d). Det mesta av cleithrum är förbenat, även om cleithrum-plattan (clp i Fig. 1d), en egenskap hos vuxen fisk, observeras ännu inte (Fig. 6d, e).

19,2-19,9 mm TL (Fig. 4h-i; Fig. 6f – i; ytterligare fil 3: Figur S2M)

Melanoforer sprids över hela kroppen, inklusive bröstfenorna (Fig. 4H; ytterligare fil 3: Figur S2M). Munnen rör sig ventralt (ytterligare fil 3: Figur S2M). Den proximala regionen av bröstfenan täcks av det välutvecklade operculum (ope) (Fig. 4h, i). Frontala sektioner av bröstfenorna visar att fyra proximala radialer (pr1–pr4) isoleras var och en av en zon med matrisnedbrytning (mdz i Fig. 6g). De första och andra proximala radialerna är encelliga breda (Fig. 6h), medan den tredje proximala radialen är två celler bred och den fjärde proximala radialen är två – eller trecells bred längs dorso-ventralaxeln vid den proximala delen av bröstfenan (Fig. 6i).

amfibiskt juvenilstadium (ytterligare fil 3: Figur S2N; Fig. 6j-k)

21,1 – 22,5 mm TL (ytterligare fil 3: Figur S2N; Fig. 6J-k)

ögon sticker ut på toppen av huvudet och munnen ligger på ventralsidan. Rostrummet blir platt och horisontellt mot kroppsaxeln (ytterligare fil 3: Figur S2N). Melanoforer täcker hela kroppsytan. Juvenilen i detta skede liknar den vuxna, förutom de utvecklande första dorsala fenorna (ytterligare fil 3: Figur S2N) och börjar visa en amfibisk ekologi .

Alizarin röd – och alcian blåfärgade skelettprover visar att förbeningen av cleithrum-plattan (pil i Fig. 6J, k), de första till fjärde proximala radialerna (pr1–pr4) och koracoiden (co) har ägt rum (Fig. 6j, k). Skelettmönster av bröstfenan (Fig. 6j, k) liknar de hos vuxna fiskar (Fig. 1c).