Эволюционные тенденции развития головного конца у животных
Cephalization
Цефализация: эволюционная тенденция концентрации нервных центров и органов чувств в головной области у животных. Важна для билатеральных организмов и развития мозга.
Сравнивайте с английским: нажмите на абзац — оригинал откроется в окне. Кнопка EN под абзацем показывает его прямо в тексте.
Содержание
Введение
Эволюционная тенденция развития головного отдела
Evolutionary trend of a head region developing
Цефализация – это эволюционная тенденция у животных, при которой на протяжении многих поколений специальные органы чувств и нервные ганглии концентрируются к ростральному концу тела, где находится рот, что часто приводит к увеличению головы. Это связано с направлением движения животного и двусторонней симметрией, а цефализация нервной системы привела к формированию функционального централизованного мозга у трех групп двусторонне-симметричных животных, а именно: членистоногих, головоногих моллюсков и позвоночных (краниатов).
Cephalization is an evolutionary trend in animals that, over many generations, the special sense organs and nerve ganglia become concentrated towards the rostral end of the body where the mouth is located, often producing an enlarged head. This is associated with the animal's movement direction and bilateral symmetry, and cephalization of the nervous system led to the formation of a functional centralized brain in three groups of bilaterian animals, namely the arthropods, cephalopod molluscs, and vertebrates (craniates).
Животные без двусторонней симметрии
Книдарии, такие как радиально симметричные гидроидные, проявляют некоторую степень цефализации. У антомедуз имеется передний конец с ртом, фоторецепторными клетками и скоплением нервных клеток.
Cnidaria, such as the radially symmetrical Hydrozoa, show some degree of cephalization. The Anthomedusae have a head end with their mouth, photoreceptive cells, and a concentration of neural cells.
Двусторонние
Цефализация — характерная черта билатерий, обширной группы, включающей большинство типов животных. Эти животные способны к передвижению с помощью мышц и имеют строение тела, у которого передний конец первым сталкивается со стимулами при движении вперед, и, соответственно, эволюционировал для концентрации многих органов чувств, способных обнаруживать свет, химические вещества и гравитацию. Часто также присутствует скопление нервных клеток, способных обрабатывать информацию от этих органов чувств, формируя мозг у нескольких типов и один или несколько ганглиев у других.
Cephalization is a characteristic feature of the bilaterians, a large group containing the majority of animal phyla. These have the ability to move, using muscles, and a body plan with a front end that encounters stimuli first as the animal moves forwards, and accordingly has evolved to contain many of the body's sense organs, able to detect light, chemicals, and gravity. There is often also a collection of nerve cells able to process the information from these sense organs, forming a brain in several phyla and one or more ganglia in others.
Акоэла
Акоэлы – базальные билатерии, входящие в состав Ксенакоэломорф. Это небольшие и примитивные животные, у которых количество нервных клеток в передней части тела лишь незначительно превышает их количество в остальном, и не формируется отчетливый, компактный мозг. Это представляет собой раннюю стадию цефализации.
The Acoela are basal bilaterians, part of the Xenacoelomorpha. They are small and simple animals, and have very slightly more nerve cells at the head end than elsewhere, not forming a distinct and compact brain. This represents an early stage in cephalization.
Плоские черви
Платигельминты (плоские черви) обладают более сложной нервной системой, чем Акоэлы, и проявляют слабую цефализацию, например, имея глазное пятно над мозгом, в передней части тела. Однако эти группы не являются близкородственными: фактически, они представляют собой сильно обособленные ветви двустороннесимметричных (Bilateria), что демонстрирует филогенетическое дерево; их линии разошлись сотни миллионов лет назад. Для наглядности другие (менее цефализированные) типы не изображены.
The Platyhelminthes (flatworms) have a more complex nervous system than the Acoela, and are lightly cephalized, for instance having an eyespot above the brain, near the front end. These groups, however, are not closely related: in fact, they represent widely separated branches of the Bilateria, as shown on the phylogenetic tree; their lineages split hundreds of millions of years ago. Other (less cephalized) phyla are not shown, for clarity.
Членистоногие
У членистоногих цефализация прогрессировала с постепенным вовлечением сегментов туловища в головную область. Это было выгодно, поскольку позволило эволюционировать более эффективные ротовые органы для захвата и переработки пищи. Насекомые обладают ярко выраженной цефализацией: их мозг состоит из трех сросшихся ганглиев, прикрепленных к брюшной нервной цепочке, которая, в свою очередь, имеет пару ганглиев в каждом сегменте груди и брюшка. Голова насекомого – это сложная структура, образованная несколькими сегментами, жестко сросшимися вместе, и оснащенная как простыми, так и фасеточными глазами, а также множеством придатков, включая сенсорные антенны и сложные ротовые части (верхние и нижние челюсти).
In arthropods, cephalization progressed with the gradual incorporation of trunk segments into the head region. This was advantageous because it allowed for the evolution of more effective mouth parts for capturing and processing food. Insects are strongly cephalized, their brain made of three fused ganglia attached to the ventral nerve cord, which in turn has a pair of ganglia in each segment of the thorax and abdomen. The insect head is an elaborate structure made of several segments fused rigidly together, and equipped with both simple and compound eyes, and multiple appendages including sensory antennae and complex mouthparts (maxillae and mandibles).
Позвоночные
Цефализация у позвоночных, группы, включающей млекопитающих, птиц, рептилий, амфибий и рыб, была широко изучена. Однако в 2014 году было обнаружено, что временная личиночная ткань ланцетовидной рыбы практически неразличима с хрящом, происходящим из нервного гребня (впоследствии кости у челюстных позвоночных), который формирует череп позвоночных. Это позволяет предположить, что сохранение этой ткани и ее расширение на всю область головы могли быть жизнеспособным эволюционным путем к формированию головы позвоночных. У более высокоразвитых позвоночных мозг становится все более сложным.
Cephalization in vertebrates, the group that includes mammals, birds, reptiles, amphibians and fishes, has been studied extensively. However, in 2014, a transient larva tissue of the lancelet was found to be virtually indistinguishable from the neural crest derived cartilage (later bone, in jawed ones) which forms the vertebrate skull, suggesting that persistence of this tissue and expansion into the entire head space could be a viable evolutionary route to formation of the vertebrate head. Advanced vertebrates have increasingly elaborate brains.