Vývoj přední končetiny lze charakterizovat mnoha trendy. Počet prstů, jejich vlastnosti, stejně jako tvar a uspořádání vřetenní, loketní a pažní kosti mají zásadní evoluční důsledky.
Často se ukazuje, že změny velikosti těla, držení nohou, stanoviště a substrátu se navzájem ovlivňují (a spojují se s širšími potenciálními faktory, jako jsou změny klimatu).
TvarEdit
Na evoluci tvaru dlouhých kostí předních končetin může mít vliv řada faktorů, například tělesná hmotnost, životní styl, predátorské chování nebo relativní velikost kořisti. Obecně platí, že těžší druhy mají robustnější radia, ulny a humery.
Musteloidní masožravci, kteří vedou stromový způsob života, mají tendenci mít dlouhé a štíhlé dlouhé kosti předních končetin, což jim umožňuje lepší pohyblivost a pružnost. Polokočovné a vodní musteloidní druhy mají obvykle krátké a robustní dlouhé kosti předních končetin, aby se vyrovnaly s námahou při hrabání a plavání.
V řádu Carnivora mají kočkovité šelmy, které obvykle přepadávají a chytají kořist, kratší a robustnější končetiny. Jejich přední končetiny slouží ke krátkým sprintům i k chvatům, což znamená, že musí být pružné a odolné. Naproti tomu psovité šelmy, které svou kořist často pronásledují na větší vzdálenosti, mají končetiny delší a gracilnější. Běh je v podstatě jediným využitím jejich předních končetin, takže nemusí být přizpůsobeny k ničemu jinému a mohou být méně ohebné.
Predátoři lovící kořist, která je o polovinu větší než jejich tělesná hmotnost, si vyvinuli kratší a odolnější radia, ulny a humery, aby snížili pravděpodobnost zlomení nebo fraktury kostí při lovu. Dravci lovící kořist menší než polovina jejich tělesné hmotnosti měli tendenci mít delší a štíhlejší dlouhé kosti předních končetin, aby se zlepšila jejich energetická účinnost.
PolydaktylieEdit
Polydaktylii u prvních tetrapodů je třeba chápat jako více než pět prstů na ruce nebo noze, což byl stav, který byl u prvních tetrapodů přirozený. Rané skupiny jako Acanthostega měly osm prstů, zatímco odvozenější Ichthyostega měla sedm prstů, ještě odvozenější Tulerpeton měl šest prstů.
Tetrapodi se vyvinuli z živočichů s ploutvemi, jaké se vyskytují u lalokoploutvých ryb. Z tohoto stavu se vyvinul nový vzorec utváření končetin, kdy vývojová osa končetiny rotovala a podél spodního okraje vyrůstaly sekundární osy, čímž vznikl variabilní počet velmi pevných kosterních podpěr pro pádlovitou nohu.
Specializace číslicEdit
: Srovnávací morfologie nohy
Digity mohou být specializované pro různé formy pohybu. Klasickým příkladem je vývoj jediného prstu u koně (monodaktylie). Za podobnou specializaci lze považovat i další kopyta, například kopytníků se sudými a lichými prsty, a dokonce i kopytovité chodidlo vyhynulých hadrosaurů.
Aby unesli svou obrovskou hmotnost, vyvinuli si sauropodi, z nichž nejodvozenější jsou titanosauři, trubicovitý manus (přední chodidlo) a postupně ztratili své číslice a postavili se na metakarpy. Přední končetiny stegosaurů mají důkazy o uspořádání metakarpů podobné sauropodům To byla jiná evoluční strategie než u megafaunních savců, jako jsou moderní sloni.
Therapsidi začali vyvíjet rozmanité a specializované přední končetiny před 270 miliony let, během permu.
Opačné palceEdit
Současní lidé jsou jedineční ve svalovině předloktí a ruky, ačkoli opačné palce nebo jim podobné struktury vznikly u několika živočichů.
U dinosaurů mohlo dojít k primitivní autonomizaci prvního karpometakarpálního kloubu (CMC). U primátů se skutečná diferenciace objevila snad 70 mya, zatímco tvar CMC lidského palce se nakonec objevuje asi 5 mya.
- Primáti se dělí do jedné ze čtyř skupin:
- Nepolohovatelné palce: tarbíci a marmozeti
- Pseudopolohovatelné palce: všichni strepsirrhini a Cebidae
- Polohovatelné palce:
- Opózní s poměrně dlouhými palci: giboni (nebo menší opice)
Pandy si vyvinuly pseudoopoziční palce prodloužením sezamské kosti, což není pravá číslice.
Pronace a supinaceEdit
Schopnost pronace manusu (ruky) a předloktí u teriálních savců je dosažena zakulacenou hlavičkou vřetenní kosti, která umožňuje její otáčení přes loketní kost. Supinace vyžaduje dorzální skluz distální části vřetenní kosti a pronace palmární skluz vůči distální části loketní kosti.
Pronace se vyvinula několikrát, u savců, chameleonů a varanů. Základnějším stavem je však neschopnost pronace. Dinosauři nebyli schopni větší než polopronace zápěstí, ačkoli bipední původ všech čtyřnohých dinosauřích rodů mohl umožnit větší rozdíly v držení předních končetin, než se často uvažuje. Monotremové mají předloktí, která nejsou tak obratná jako u teriérů. Monotremy mají roztažitelné držení těla a více prvků v prsním pásu, což jsou znaky předků savců.
U ptáků svaly předloktí supinují, pronují, ohýbají a natahují distální křídlo.
KřídlaEdit
Všechny přední končetiny čtyřnožců jsou homologické, vyvinuly se ze stejných výchozích struktur u lalokoploutvých ryb. Lze však identifikovat další odlišný proces, konvergentní evoluci, díky níž se křídla ptáků, netopýrů a vymřelých pterosaurů vyvinula ke stejnému účelu drasticky odlišným způsobem. Tyto struktury mají podobný tvar nebo funkci, ale nebyly přítomny u posledního společného předka těchto skupin.
Křídla netopýrů se skládají převážně z tenké kožní blány podepřené na pěti prstech, zatímco křídla ptáků se skládají převážně z peří podepřeného na mnohem redukovanějších prstech, přičemž 2. prst podpírá alulu a 4. prst je primárním peřím křídla; mezi ptáky a netopýry existují pouze vzdálené homologie, přičemž mnohem bližší homologie existují mezi jakoukoli dvojicí ptačích druhů nebo jakoukoli dvojicí netopýřích druhů.
PloutveEdit
Morští savci se vyvinuli několikrát. V průběhu evoluce se u nich vyvinula proudnicová hydrodynamická těla. Přední končetina se tak vyvíjí v ploutev. Přední končetiny kytovců, ploutvonožců a sirén představují klasický příklad konvergentní evoluce. Na úrovni genů dochází k rozsáhlé konvergenci. Odlišné záměny ve společných genech vytvořily různé vodní adaptace, z nichž většina představuje paralelní evoluci, protože dané záměny nejsou pro tyto živočichy jedinečné.
Při srovnání kytovců, ploutvonožců a sirén se vyskytuje 133 paralelních záměn aminokyselin. Při srovnání a porovnání kytovců s ploutvonožci, kytovců se sirénami a ploutvonožců se sirénami se vyskytuje 2 351, 7 684 a 2 579 substitucí.