ปลาและสัตว์มีกระดูกสันหลังในน้ำ

ปลาเป็นสัตว์มีกระดูกสันหลังที่มีความหลากหลายมากที่สุดและเป็นกลุ่มแรกที่วิวัฒนาการขึ้นมา ครอบคลุมตั้งแต่ปลาไม่มีขากรรไกรอย่างปลาแลมเพรย์และปลาแฮกฟิช ไปจนถึงปลาฉลามและปลากระเบนที่มีกระดูกอ่อน และปลาที่มีกระดูกแข็งแบบมีครีบเป็นรัศมีซึ่งเป็นกลุ่มที่โดดเด่น

Definition

ปลาและสัตว์มีกระดูกสันหลังในน้ำคือสัตว์มีกระดูกสันหลังเลือดเย็นที่หายใจด้วยเหงือกและอาศัยอยู่ในน้ำเป็นหลัก ประกอบด้วยปลาไม่มีขากรรไกร, ปลาที่มีกระดูกอ่อน, และปลาที่มีกระดูกแข็ง ซึ่งเป็นตัวแทนของการแผ่รังสีวิวัฒนาการของสัตว์มีกระดูกสันหลังที่เก่าแก่ที่สุดและมีความหลากหลายมากที่สุด

Scope

หัวข้อนี้สำรวจสัตว์มีกระดูกสันหลังในน้ำและนวัตกรรมสำคัญที่เกิดขึ้นในกลุ่มนี้: การกำเนิดของกระดูกสันหลังและส่วนหัว, วิวัฒนาการของขากรรไกร, ครีบคู่, และโครงกระดูกที่เป็นกระดูกแข็งหรือกระดูกอ่อน, รวมถึงการหายใจด้วยเหงือกและการควบคุมการลอยตัวที่เหมาะสมกับสภาพน้ำ ครอบคลุมกลุ่มหลักๆ ได้แก่ ปลาไม่มีขากรรไกร, ปลาฉลามและปลากระเบน (chondrichthyans) ที่มีกระดูกอ่อน, และปลาที่มีกระดูกแข็ง ซึ่งรวมถึงสายพันธุ์ที่มีครีบเป็นรัศมีและครีบเป็นพู่ ซึ่งกลุ่มหลังนี้เป็นต้นกำเนิดของสัตว์มีกระดูกสันหลังบนบก

Core questions

• นวัตกรรมใดที่ทำให้สัตว์มีกระดูกสันหลังยุคแรกและต้นกำเนิดของขากรรไกรมีความโดดเด่น?
• ปลาหายใจ ควบคุมการลอยตัว และเคลื่อนที่ในน้ำได้อย่างไร?
• ปลาไม่มีขากรรไกร ปลาที่มีกระดูกอ่อน และปลาที่มีกระดูกแข็งแตกต่างกันอย่างไร?
• ปลาครีบเป็นพู่มีบทบาทอย่างไรในการปูทางสู่การขึ้นมาอยู่บนบก?

Key theories

ต้นกำเนิดและความสำคัญของขากรรไกร

ขากรรไกรซึ่งเชื่อว่ามีต้นกำเนิดมาจากส่วนโค้งค้ำจุนเหงือกด้านหน้า ได้เปลี่ยนสัตว์มีกระดูกสันหลังยุคแรกจากสัตว์ที่กินอาหารแบบกรองเป็นผู้ล่าที่กระตือรือร้น ซึ่งเป็นนวัตกรรมสำคัญที่อยู่เบื้องหลังความหลากหลายของปลาและสัตว์สี่เท้าเกือบทั้งหมดในยุคต่อมา

บรรพบุรุษของสัตว์สี่เท้าที่เป็นปลาครีบเป็นพู่

ปลาครีบเป็นพู่ หรือ sarcopterygian มีครีบที่อวบอ้วนและมีกระดูกค้ำจุน และเป็นต้นกำเนิดของสัตว์สี่เท้า ทำให้พวกมันมีความสัมพันธ์ใกล้ชิดกับสัตว์มีกระดูกสันหลังบนบกมากกว่าปลาครีบเป็นรัศมี

Mechanisms

ปลาจะดึงออกซิเจนจากน้ำโดยการสูบน้ำผ่านเหงือก ซึ่งมีการไหลแบบสวนทางกันระหว่างน้ำและเลือดเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการรับออกซิเจน ปลาที่มีกระดูกแข็งหลายชนิดควบคุมการลอยตัวด้วยถุงลมที่เต็มไปด้วยแก๊ส ในขณะที่ปลาฉลามอาศัยตับขนาดใหญ่ที่อุดมด้วยน้ำมันและการว่ายน้ำอย่างต่อเนื่อง การเคลื่อนที่เกิดจากการหดตัวของกล้ามเนื้อเป็นระลอกตามลำตัวและหาง โดยมีครีบคู่และครีบเดี่ยวช่วยในการบังคับทิศทางและการทรงตัว การสืบพันธุ์มีตั้งแต่การปฏิสนธิภายนอกและการวางไข่จำนวนมากในปลาที่มีกระดูกแข็งหลายชนิด ไปจนถึงการปฏิสนธิภายในและการออกลูกเป็นตัวในปลาฉลามบางชนิด

Clinical relevance

ปลาเป็นแหล่งอาหารหลักของโลกและเป็นพื้นฐานของการประมงและการเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำ เป็นตัวบ่งชี้สุขภาพของระบบนิเวศทางน้ำ และเป็นสิ่งมีชีวิตต้นแบบที่สำคัญ โดยเฉพาะปลาม้าลายที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในการวิจัยด้านพัฒนาการและพันธุกรรม นี่คือบริบททางการศึกษา ไม่ใช่คำแนะนำทางการแพทย์

History

ปลาฟอสซิลได้รับการศึกษาอย่างเป็นระบบโดย Louis Agassiz ในศตวรรษที่สิบเก้า และนักบรรพชีวินวิทยาในช่วงต้นศตวรรษที่ยี่สิบ เช่น Stensiö ได้สร้างแบบจำลองกายวิภาคของปลาไม่มีขากรรไกรและปลาที่มีขากรรไกรยุคแรก Romer และนักวิจัยรุ่นหลังได้ติดตามการเปลี่ยนแปลงจากปลาครีบเป็นพู่ไปสู่สัตว์สี่เท้ากลุ่มแรก ซึ่งเป็นลำดับที่ปัจจุบันมีหลักฐานจากฟอสซิลช่วงเปลี่ยนผ่านจำนวนมาก

Key figures

• Louis Agassiz
• Erik Stensiö
• Alfred Romer

Seminal works

• pough2018
• kardong2019

Frequently asked questions

ปลาฉลามเป็นปลาหรือไม่?

ใช่ ปลาฉลามเป็นปลาที่มีกระดูกอ่อน (chondrichthyans) ซึ่งมีโครงกระดูกทำจากกระดูกอ่อนแทนที่จะเป็นกระดูกแข็ง พวกมันเป็นปลาแท้ที่แตกต่างจากปลาที่มีกระดูกแข็ง

ปลาชนิดใดที่มีความสัมพันธ์ใกล้ชิดกับสัตว์บกมากที่สุด?

ปลาครีบเป็นพู่ หรือ sarcopterygians เป็นญาติปลาที่ใกล้ชิดที่สุดของสัตว์มีกระดูกสันหลังบนบก เนื่องจากสัตว์สี่เท้ามีวิวัฒนาการมาจากสายพันธุ์นี้