The Vertebrate Integument Volume 1: Origin and Evolution

پوشش مهره‌داران حدود 450 میلیون سال پیش به‌عنوان یک «زره» از صفحات استخوانی پوستی در موجودات ماهی‌مانند کوچک و بدون آرواره به وجود آمد که به‌طور غیررسمی به نام استراکودرم شناخته می‌شوند. این کتاب به بررسی تغییرات عمده ای می پردازد که از آغاز تا به امروز در پوشش مهره داران رخ داده است. سؤالات مهم در مورد منشاء، ساختار و بیولوژی عملکردی پوشش استخوانی مورد بحث قرار گرفته و ذاتاً با مراحل اصلی تکامل و فیلوژنی مهره‌داران - منشاء فک‌ها و منشأ دندان‌ها - مرتبط هستند. این بحث ها شامل خاستگاه کانی سازی اجزای اصلی اسکلتی مهره داران مانند درماتوکرانیوم، قوس های شاخه ای و ستون مهره ها است. پیشرفت‌هایی که منجر به پیدایش ماهی‌های مدرن و رشد فیلوژنتیکی آن‌ها شد، بررسی شده و شامل تکامل باله‌ها و جایگزینی صفحات استخوانی با چندین نوع فلس پوستی می‌شود. تکامل خزندگان شاهد یک دگرگونی عمده در پوشش بود، به طوری که اپیدرم به بیرونی ترین لایه محافظ تبدیل شد، که از آن فلس ها به وجود آمدند، در حالی که درم زیر آن قرار داشت. اهمیت بیولوژیکی بتا-کراتین تازه تکامل یافته در مقیاس های خزنده، در میان سخت ترین مواد طبیعی شناخته شده، در زمینه سهم عمده آن در موفقیت بزرگ خزندگان و تکامل پرها و پرواز پرندگان مورد بحث قرار می گیرد. درم در بسیاری از مهره‌داران با لایه‌هایی از الیاف متقاطع با جهت مخالف تقویت می‌شود که اکنون به عنوان یک اصل طراحی بیومکانیک کاملاً مستحکم شده است. در سراسر کتاب ایده‌های متعارف مورد بحث قرار گرفته و تعدادی فرضیه جدید با توجه به آخرین تحولات ارائه شده است. تاریخچه تکاملی طولانی مهره‌داران نشان می‌دهد که اهمیت مفهوم داروینی «بقای قوی‌ترین» ممکن است اغراق‌آمیز باشد، از جمله در منشأ پستانداران خودمان و اینکه شانس اغلب نقش مهمی در الگوهای تکاملی بازی می‌کند. تصاویر گسترده ای برای پشتیبانی از توصیفات شفاهی گنجانده شده است.

پروفسور Theagarten Lingham-Soliar در گروه علوم زیستی در دانشگاه کوازولو-ناتال است.

The vertebrate integument arose about 450 million years ago as an ‘armour’ of dermal bony plates in small, jawless fish-like creatures, informally known as the ostracoderms. This book reviews the major changes that have occurred in the vertebrate integument from its beginnings to the present day. Critical questions concerning the origin, structure and functional biology of the bony integument are discussed and intrinsically linked to major steps in vertebrate evolution and phylogeny—the origin of jaws and the origin of teeth. The discussions include the origins of mineralization of major vertebrate skeletal components such as the dermatocranium, branchial arches and vertebral column. The advances that led to the origin of modern fishes and their phylogenetic development are reviewed and include the evolution of fins and replacement of the bony plates with several types of dermal scales. The evolution of reptiles saw a major transformation of the integument, with the epidermis becoming the protective outermost layer, from which the scales arose, while the dermis lay below it. The biological significance of the newly-evolved β-keratin in reptilian scales, among the toughest natural materials known, is discussed in the context of its major contribution to the great success of reptiles and to the evolution of feathers and avian flight. The dermis in many vertebrates is strengthened by layers of oppositely oriented cross-fibres, now firmly entrenched as a design principle of biomechanics. Throughout the book conventional ideas are discussed and a number of new hypotheses are presented in light of the latest developments. The long evolutionary history of vertebrates indicates that the significance of the Darwinian concept of “survival of the fittest” may be overstated, including in our own mammalian origins and that chance often plays a major role in evolutionary patterns. Extensive illustrations are included to support the verbal descriptions.

Professor Theagarten Lingham-Soliar is in the Department of Life Sciences at the University of KwaZulu-Natal.