颈骨和头骨相连,是吗?

VIMS博士后研究深海鱼类骨骼的令人费解的缺口

Vertebral gap
椎间隙 这张照片是经过清理和染色的龙鱼标本,红色是它的骨头,蓝色是它的软骨。清晰可见的是,在鱼的头骨后部和第一块完全骨化的椎骨(C8)之间有七个缺失的“椎中心”(NA2-7)。椎体上下骨(Na1-7;帕波2-7骨化。可弯曲的脊索在该区域持续存在(尽管被染成蓝色,但脊索不是由软骨构成的)。C =中心点;NA =神经弓;Papo =旁突;Sn =神经上的。拉尔夫·布里茨摄于伦敦自然历史博物馆。
Barbeled dragonfishes
有触须的海蛾鱼 有刺的龙鱼,就像照片上的这些,属于气孔鱼科,它还包括凝视鱼和松颌鱼。这些都是身体细长的深海鱼类。最大的龙鱼种类大约有16英寸长,尽管大多数只有它的一半大小。大多数物种是生物发光的,身体上有许多“光载体”。它们是长着巨大毒牙的掠食者。Nalani Schnell摄。
Barbeled dragonfishes
有触须的海蛾鱼 施奈尔对黑颌龙鱼(Malacosteus niger)标本中“枕椎间隙”周围的肌肉节和神经的研究表明,该物种的“枕椎间隙”是由脊索(Nch)的延长而不是任何椎骨的损失形成的。C1 =第一椎体中心体;Oc =枕骨(颅骨后部)。该标本来自华盛顿特区的史密森尼国家自然历史博物馆Nalani Schnell摄。
VIMS Larval Fish Collection
VIMS幼鱼收集 VIMS博士后研究员Nalani Schnell和Eric Hilton教授检查了VIMS收集的幼鱼标本。苏珊·斯坦摄。

传统的儿童歌曲《Dem Bones》称颈骨与头骨相连。VIMS博士后研究员Nalani Schnell的研究表明,事实并非如此——至少对某些深海鱼类来说是这样。

施奈尔在德国<s:1>宾根大学(University of tbingen)的博士研究课题是“带刺龙鱼枕椎间隙的复杂结构和个体发育”,他于9月来到VIMS,开始与埃里克·希尔顿(Eric Hilton)教授进行为期一年的博士后研究。

她在VIMS的计划包括准备出版已故教授约翰·奥尔尼(John Olney)为他的“海洋鱼类早期生活史”课程(与马里兰大学的埃德·侯德(Ed Houde)教授联合教授)编写的大量宝贵的课堂笔记。她的工作将包括仔细研究奥尔尼教授的鱼苗收藏,施内尔称之为“世界上最好的之一”。它拥有500件藏品和1500件标本,代表约190个海鱼科,也是世界上最大的教学收藏品之一。

VIMS post-doctoral fellow Nalani Schnell.

2008年夏天,Schnell参加了Olney和Houde的幼鱼课程后,第一次对在VIMS工作产生了兴趣。对鱼类幼体的研究提供了从分类学和系统学到海洋生态学、发育生物学和渔业管理等广泛领域的重要信息。

但回到那些深海龙鱼,小而可怕的生物,有超大的牙齿,生物发光器官,和一个“鱼饵”,被认为是吸引猎物。

施奈尔对这些鱼类进行研究,是为了帮助解决深海生物学中一个长期存在的问题——导致鱼类头骨和脊柱之间出现间隙的发育过程。对龙鱼的仔细观察——始于20世纪30年代的开创性研究——揭示了它们的椎骨与头骨底部的枕骨没有连接,就好像一个人的脖子上没有骨头一样。

研究这个“枕椎间隙”的解剖之谜需要与同事们在佳博体育里度过无数个小时,无论是在伦敦国家博物馆还是在华盛顿特区史密森学会的国家自然历史博物馆

研究小组对幼鱼和成鱼标本的研究证实,所有27个主要龙鱼类群——代表270多种——都有这一特征间隙。但是,与早期的研究相反,研究小组发现,只有2属(Chauliodus和Eustomias)和1种(Leptostomias gladiator)的成员缺少椎骨。

在其他龙鱼群中,研究小组发现,这种间隙不是由于椎骨的丧失,而是由于脊索的延伸——在幼虫发育过程中,脊索是一种灵活的杆状结构,被脊椎动物的脊骨所取代。

他们还发现,龙鱼的椎骨是从尾巴向头部发育的,这与大多数其他硬骨鱼类的情况相反。施奈尔认为,这可能有助于解释在发育过程中,脊索骨化成椎骨结构的过程,并没有在龙鱼幼鱼成长为成年龙鱼的过程中,一直持续到头骨。将幼体特征保留到成年体中——被称为“新生”——是进化变化的一个常见原因。

Schnell uses a Zeiss stereomicroscope to view a stained specimen of a prowfish (Zaprora silenus). The image she sees appears also on the computer screen.

但施奈尔说,对于枕椎间隙的进化,一个可靠的解释仍然难以捉摸。一些研究人员认为,这可能反映了在深海寒冷和相对酸性的海水中生产骨骼磷酸钙的困难。另一些人则认为,这是一种适应,使龙鱼能够将下巴张开得更大,以便在深海生态系统中偶尔吞下大型猎物,否则它们可能会在深海生态系统中捡到很少的猎物。很清楚的是,要最终解决这个难题,还需要更多的研究。

施内尔的研究成果与伦敦自然历史博物馆的拉尔夫·布里茨和史密森学会的戴夫·约翰逊一起发表在8月份的《形态学杂志》上,获得了2010年莱茵哈德·里格动物形态学杰出研究奖。该奖项由John Wiley & Sons, b施普林格和因斯布鲁克大学动物研究所颁发,表彰了这篇论文的“美丽和简单”,并承认了这项工作的“开创性”。