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Eine unglaubliche Menge an Vielfalt existiert im Kopf Skelett unter den Wirbeltieren, vor allem unter den Fischen. In vielen Fällen erleichtert diese Vielfalt verschiedene Fütterungsstrategien 1. - 4. und größere Änderungen an externen und internen craniofacial Strukturierung beinhalten können. Die Kiemen Skelett wird intern in der Kehle eines Fisches angeordnet und umgibt den größten Teil der Mundhöhle. Die Kiemen Skelett besteht aus 5 seriell homologe Segmente, die vordere, von denen vier die Kiemen unterstützen. Zusammen wirken diese fünf Segmente als Schnittstelle zwischen Fisch und ihre Nahrung 5. Variation in einer Vielzahl von Merkmalen, einschließlich Kiemenreusen, Schlundzähne und Kiemen Knochen tragen zur effizienten Nahrungssuche auf verschiedenen Arten von Lebensmitteln.
Stichlinge haben eine adaptive Radiation nach Vorfahren ozeanischen Formen kolonisiert Süßwasserseen und Bäche in der gesamten nördlichen Hemisphäre erlebt. Die Verschiebung in der Ernährungvon kleinen Zooplankton im Ozean in Süßwasser auf größere Beute hat 6 in dramatischen trophic Variation in mehreren craniofacial Züge geführt. Während viele Studien über externe craniofacial Unterschiede in Stichlinge konzentriert haben 7-13, entwickeln wichtige craniofacial Änderungen wiederholt im internen Kiemen Skelett. Die Fähigkeit, zu schaffen fruchtbaren Hybriden zwischen morphologisch unterschiedlichen stickleback Populationen bietet eine hervorragende Gelegenheit, die genetische Grundlage entwickelte sich Änderungen an der Kiemen Skelett abzubilden.
Ein trophic Merkmal ökologischer Bedeutung ist die Strukturierung von Kiemenreusen, regelmäßige Hautknochen, die die vorderen und hinteren Flächen der Kiemen Knochen Linie und werden verwendet, um Beutetiere zu filtern. Fische , die normalerweise ernähren sich von kleinen Beutetieren sind in der Regel mehr zu haben und dichter Abstand Kiemenreusen im Vergleich zu Fischen , die 14,15 auf größere Beutetiere ernähren. Variation in Kiemenreusen wurde berichtet, beide within und zwischen den Arten 14-19 und Aspekte der Kiemenreuse Muster tragen zu trophischen Nischen und Fitness - 16. Jahrzehnte der Forschung haben ausführlich Kiemenreuse Nummer und Längenänderung in threespine Stichlinge 17 dokumentiert - 21; Allerdings konzentrieren sich diese Studien typischerweise in der ersten Reihe von Kiemenreusen. Neuere Arbeiten über die Kiemen Skelett 22,23 und über eine einzelne Zeile in Kiemenreuse 23 Abstand Modularität in der genetischen Kontrolle Kiemenreuse Nummer angezeigt und Länge 24 Hervorhebung der Bedeutung mehr zu studieren , als Zeile ein oder eine einzelne Kiemenreuse zu verstehen , die Entwicklungs genetische Basis der Kiemenreuse Reduktion.
Eine zweite trophische Merkmal sowohl ökologische und biomedizinische Bedeutung ist die Strukturierung von Schlundzähne. Zähne in Fischen kann sowohl in der Mundkiefer und im Kiemen Skelett, bekannt als Schlundzähne befinden. Oral Zähne sind in erster Linie für p verwendetrey erfassen , während Schlundzähne für Kauens und Beute Manipulation 25 verwendet werden - 27. Beide Sätze bilden über gemeinsame Entwicklungsmechanismen und sind entwicklungs homolog 28 betrachtet. Interessante Modularität tritt wobei einige Arten, wie Zebrabärbling, mangelnde Mund und Rückenschlundzähne 29 , während andere Spezies , die mehrere Zahn ceratobranchials haben, pharyngobranchials und manchmal basihyal verzahnten und hypobranchials 30. In Stichlinge sind Schlundzähne ventral am fünften ceratobranchial und dorsal auf den vorderen und hinteren pharyngobranchials 31 gefunden. Kinematics auf stickleback Fütterung zeigen die orale Kiefer ist in erster Linie für den Beutefang eingesetzt und erleichtert Saug Zuführung 9 Kauens zur Pharyngealia verlassen. In Cichliden, niedrigere Pharyngealia Morphologie variiert 32,33 dramatisch und wurde mit trophischen Nischen 34 adaptive und korreliert zu sein gezeigt. Multiweise Süßwasser stickleback Populationen dramatischen Anstieg der ventralen Schlundzähnezahl 23,35,36 entwickelt. Neuere Arbeiten haben gezeigt , dass die Entwicklung der genetischen Grundlage dieser entwickelte Zahn Verstärkung in zwei unabhängig voneinander abgeleitet Populationen von Süßwasser Stichlinge 36 weitgehend verschieden ist. Im Gegensatz zu Säugerzähne, regenerieren Fisch ihre Zähne kontinuierlich während des Erwachsenenlebens 37. Beide zuvor beschriebenen hohen Zahnsüßwasserpopulationen haben eine beschleunigte Zahnersatzrate entwickelt, ein seltenes wirbel System bietet die genetische Basis der Regeneration zu untersuchen 36.
Eine dritte trophische Eigenschaft , die immer wieder in Süßwasser Stichlinge entwickelt hat , ist länger epibranchial und ceratobranchial Knochen, die Kiemenbogen segmentale Homologe des Ober- und Unterkiefer bzw. 38. Längere Kiemen Knochen verleihen einen größeren Mundhöhle und sind wahrscheinlich adaptive für so dass größere Beute c zu seinonsumed. Darüber hinaus in andere Fische sind epibranchial Knochen wichtig für die Vertiefung der Rückenschlundzahnplatten 25. Wie Kiemenreusen und Schlundzähne sind die Kiemen Knochen interne und somit schwer zu leicht zu visualisieren oder zu quantifizieren.
Hier präsentieren wir ein ausführliches Protokoll zu sezieren und Flach montieren Kiemen Skelett, was eine einfache Visualisierung und Quantifizierung einer Vielzahl von wichtigen craniofacial Züge. Während dieses Protokoll eine stickleback dissection beschrieben, arbeitet dieses gleiche Verfahren auf einer Vielzahl von anderen Fischen.