Cá và Động vật có xương sống dưới nước

Cá là nhóm động vật có xương sống đa dạng nhất và là nhóm đầu tiên tiến hóa, bao gồm các loài cá không hàm như cá mút đá và cá mập hagfish, các loài cá sụn như cá mập và cá đuối, và các loài cá xương vây tia chiếm ưu thế.

Definition

Cá và động vật có xương sống dưới nước là những loài động vật có xương sống máu lạnh, thở bằng mang, sống chủ yếu trong nước, bao gồm cá không hàm, cá sụn và cá xương, đại diện cho những bức xạ sớm nhất và đa dạng nhất của động vật có xương sống.

Scope

Chủ đề này khảo sát các loài động vật có xương sống dưới nước và những đổi mới quan trọng đã phát sinh ở chúng: nguồn gốc của đốt sống và đầu, sự tiến hóa của hàm, vây chẵn, bộ xương xương hoặc sụn, và hô hấp bằng mang cùng với khả năng kiểm soát độ nổi phù hợp với môi trường nước. Nó bao gồm các nhóm chính, cá không hàm, cá sụn (Chondrichthyes), và cá xương bao gồm các dòng cá vây tia và cá vây thùy, trong đó dòng cá vây thùy đã tạo ra các loài động vật có xương sống trên cạn.

Core questions

• Những đổi mới nào phân biệt các loài động vật có xương sống sớm và nguồn gốc của hàm?
• Cá đạt được hô hấp, độ nổi và vận động trong nước như thế nào?
• Cá không hàm, cá sụn và cá xương khác nhau như thế nào?
• Cá vây thùy đã tạo tiền đề cho sự di chuyển lên cạn như thế nào?

Key theories

Nguồn gốc và ý nghĩa của hàm

Hàm, được cho là có nguồn gốc từ các cung hỗ trợ mang phía trước, đã biến đổi các loài động vật có xương sống sớm từ những loài ăn lọc thành những kẻ săn mồi tích cực, một đổi mới quan trọng làm nền tảng cho sự đa dạng hóa của gần như tất cả các loài cá và động vật bốn chân sau này.

Tổ tiên cá vây thùy của động vật bốn chân

Các loài cá vây thùy, hay Sarcopterygii, có vây thịt, được xương nâng đỡ và đã tạo ra các loài động vật bốn chân, khiến chúng có mối quan hệ gần gũi hơn với động vật có xương sống trên cạn so với các loài cá vây tia.

Mechanisms

Cá lấy oxy từ nước bằng cách bơm nước qua mang, nơi dòng chảy ngược chiều giữa nước và máu tối đa hóa sự hấp thụ oxy. Nhiều loài cá xương điều hòa độ nổi bằng một bong bóng bơi chứa khí, trong khi cá mập dựa vào một lá gan lớn giàu dầu và bơi liên tục. Sự vận động được tạo ra bởi các sóng co cơ chạy dọc theo thân và đuôi, với các vây chẵn và vây giữa cung cấp khả năng lái và ổn định. Sinh sản đa dạng từ thụ tinh ngoài và số lượng trứng lớn ở nhiều loài cá xương đến thụ tinh trong và đẻ con ở một số loài cá mập.

Clinical relevance

Cá là nguồn thực phẩm chính trên toàn cầu và là cơ sở của ngành thủy sản và nuôi trồng thủy sản, là chỉ số về sức khỏe hệ sinh thái thủy sinh, và là các sinh vật mô hình quan trọng, với cá ngựa vằn (zebrafish) được sử dụng rộng rãi trong nghiên cứu phát triển và di truyền. Đây là nội dung mang tính giáo dục, không phải lời khuyên lâm sàng.

History

Các hóa thạch cá đã được Louis Agassiz nghiên cứu một cách có hệ thống vào thế kỷ XIX, và các nhà cổ sinh vật học đầu thế kỷ XX như Stensiö đã tái tạo giải phẫu của cá không hàm và cá có hàm sớm. Romer và các nhà nghiên cứu sau này đã theo dõi sự chuyển đổi từ cá vây thùy sang các loài động vật bốn chân (tetrapods) đầu tiên, một chuỗi hiện được ghi lại phong phú bởi các hóa thạch chuyển tiếp.

Key figures

• Louis Agassiz
• Erik Stensiö
• Alfred Romer

Seminal works

• pough2018
• kardong2019

Frequently asked questions

Cá mập có phải là cá không?

Có. Cá mập là cá sụn, thuộc lớp Chondrichthyes, có bộ xương được cấu tạo từ sụn chứ không phải xương; chúng là cá thực sự khác biệt với cá xương.

Loài cá nào có quan hệ gần gũi nhất với động vật trên cạn?

Các loài cá vây thùy, hay Sarcopterygii, là họ hàng cá gần nhất của động vật có xương sống trên cạn, vì động vật bốn chân đã tiến hóa từ dòng dõi này.