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Lo studio esamina come sono cambiate le spine dorsali dei mammiferi durante l'evoluzione

Quasi tutti gli studenti delle scuole elementari possono snocciolare le caratteristiche che rendono speciali i mammiferi: Sono a sangue caldo, avere pelliccia o capelli, e quasi tutti nascono vivi. Un nuovo studio suggerisce che i mammiferi sono unici in un altro modo: la composizione delle loro spine (come sono cambiate le loro spine dorsali).

Guidato dal professore associato di biologia organismica ed evolutiva e curatore di paleontologia dei vertebrati Stephanie Pierce e dalla ricercatrice post-dottorato Katrina Jones, lo studio contesta l'idea che la specializzazione nelle spine dorsali dei mammiferi risalga ai primi animali terrestri. La ricerca è descritta in un settembre carta nella scienza.

“La colonna vertebrale è fondamentalmente come una serie di perline su un filo, con ciascuna perla che rappresenta un singolo osso - una vertebra,disse Pierce. “Nella maggior parte degli animali a quattro zampe, come lucertole, le vertebre sembrano e funzionano tutte allo stesso modo. Ma le spine dorsali dei mammiferi sono diverse. Le diverse sezioni o regioni della colonna vertebrale, come il collo, torace, e la parte bassa della schiena - assumono forme molto diverse. Funzionano separatamente e quindi possono adattarsi a diversi modi di vivere, come correre, volare, scavando, e l'arrampicata.”

Per capire come sono nate quelle regioni specializzate, Pierce e Jones hanno deciso di guardare indietro ai reperti fossili.

"Non ci sono animali vivi oggi che possano registrare la transizione da un antenato 'rettile' a un mammifero" ha detto Jones, l'autore principale dello studio. “Per fare ciò dobbiamo immergerci nella documentazione fossile e guardare i precursori estinti dei mammiferi, i sinapsidi non mammiferi.

Ma studiare i fossili non è facile.

Edafosauro

Ricostruzione di Edaphosaurus, un antenato primitivo dei mammiferi. La spina dorsale ha spine incredibilmente lunghe, formando una vela lungo il dorso.

Stephanie E. Pierce/Harvard Museo di zoologia comparata

“I fossili sono scarsi e trovare animali estinti con tutte le 25 e più vertebre al loro posto è incredibile, incredibilmente raro,ha spiegato Jones. Per affrontare questo problema, i ricercatori hanno setacciato collezioni museali di tutto il mondo per studiare i fossili meglio conservati di alcuni 320 milioni di anni fa.

Pierce e Jones, insieme al coautore Ken Angielczyk del Field Museum di Chicago, esaminato dozzine di spine fossili, così come più di 1,000 vertebre di animali vivi, compresi i topi, alligatori, lucertole, Questo è uno dei tanti problemi seri per le specie animali minacciate e in via di estinzione.

L'obiettivo era verificare se le regioni spinali dei mammiferi fossero antiche come si pensava in precedenza, o se i mammiferi stessero facendo qualcosa di unico.

“Se le regioni vertebrali fossero rimaste immutate attraverso l'evoluzione, come ipotizzato, ci aspetteremmo di vedere le stesse regioni nei sinapsidi non mammiferi che vediamo oggi nei mammiferi,disse Pierce.

Le prove suggeriscono che non è così. Quando i ricercatori hanno confrontato il posizionamento e la forma delle vertebre, hanno scoperto qualcosa di sorprendente: la colonna vertebrale ha guadagnato regioni durante l'evoluzione dei mammiferi.

"I primi sinapsidi non mammiferi avevano meno regioni rispetto ai mammiferi viventi". Jones ha spiegato.

In giro 250 milioni di anni fa, una nuova regione si è evoluta in prossimità delle spalle e delle zampe anteriori, quando iniziarono ad apparire cambiamenti drammatici negli arti anteriori di animali noti come terapsidi non mammiferi. Quei cambiamenti simultanei, Pierce e Jones credono, probabilmente si è verificato in concomitanza con i cambiamenti nel modo in cui le creature camminavano e correvano.

“Sembra esserci una sorta di dialogo incrociato durante lo sviluppo tra i tessuti che formano le vertebre e la scapola,Disse Pierce. "Ipotizziamo che questa interazione abbia portato all'aggiunta di una regione vicino alla spalla mentre gli arti anteriori dei nostri antenati si sono evoluti per assumere nuove forme e funzioni".

Dopo, una regione emersa nell'antenato dei mammiferi moderni vicino al bacino.

“È quest'ultima regione, la regione lombare senza costole, che sembra adattarsi maggiormente ai diversi ambienti," ha aggiunto Pierce. Quel passaggio finale nella costruzione della spina dorsale dei mammiferi può essere collegato ai cambiamenti Hox geni, il progetto genetico per tracciare le regioni della colonna vertebrale all'inizio dello sviluppo.

“Quello che penso sia eccitante qui è che siamo stati in grado di stabilire connessioni tra i cambiamenti agli scheletri di animali estinti e le idee dello sviluppo moderno e della genetica,"Jones ha detto. "Questo approccio combinato ci sta aiutando a capire cosa rende un mammifero un mammifero".

“I mammiferi possono essere trovati nei continenti e negli oceani di tutto il mondo,", ha detto Dena Smith, un direttore del programma nella Divisione di Scienze della Terra della National Science Foundation, che ha finanziato la ricerca. “Guardando nel passato antico, un primo cambiamento nelle colonne spinali dei mammiferi è stato un primo passo importante nella loro evoluzione. I cambiamenti nella colonna vertebrale nel tempo hanno permesso ai mammiferi di svilupparsi nella miriade di specie che conosciamo oggi».

Questa ricerca è stata supportata con finanziamenti dalla National Science Foundation e da una borsa di studio post-dottorato AAA.


fonte:

news.harvard.edu di

Di Marie

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