Studien undersøker hvordan pattedyrs ryggrad endret seg under evolusjonen
Omtrent alle grunnskoleelever kan skrangle av egenskapene som gjør pattedyr spesielle: De er varmblodige, har pels eller hår, og nesten alle er født i live. En ny studie antyder at pattedyr er unike på en annen måte - sammensetningen av ryggradene deres (hvordan ryggraden deres endret seg).
Ledet av førsteamanuensis i organisk og evolusjonær biologi og kurator for virveldyrpaleontologi Stephanie Pierce og postdoktor Katrina Jones, studien utfordrer forestillingen om at spesialisering i pattedyrs ryggrad går tilbake til de tidligste landdyrene. Forskningen er beskrevet i september papir i vitenskap.
"Ryggraden er i utgangspunktet som en serie med perler på en snor, med hver perle som representerer et enkelt bein - en ryggvirvel,sa Pierce. «Hos de fleste firbeinte dyr, som øgler, ryggvirvlene ser og fungerer likt. Men pattedyrs ryggrad er annerledes. De forskjellige delene eller områdene av ryggraden - som nakken, brystkasse, og korsryggen - antar svært forskjellige former. De fungerer separat og kan derfor tilpasse seg ulike livsformer, som å løpe, flyr, graving, og klatring."
For å forstå hvordan de spesialiserte regionene ble til, Pierce og Jones bestemte seg for å se tilbake på fossilrekorden.
"Det er ingen dyr i live i dag som kan registrere overgangen fra en 'krypdyrlignende' stamfar til et pattedyr," sa Jones, hovedforfatteren av studien. "For å gjøre det må vi dykke ned i fossilregistrene og se på de utdødde forløperne til pattedyr, ikke-pattedyrsynapsidene."
Men å studere fossiler er ikke lett.
Rekonstruksjon av Edaphosaurus, en primitiv pattedyrs stamfar. Ryggraden har utrolig lange ryggrader, danner et seil langs ryggen.
Stephanie E. Pierce/Harvard Museum of Comparative Zoology
"Fossiler er knappe, og å finne utdødde dyr med alle 25 pluss ryggvirvlene på plass er utrolig, utrolig sjelden," forklarte Jones. For å takle dette problemet, forskerne finkjemmet museumssamlinger fra hele verden for å studere de mest perfekt bevarte fossilene fra noen 320 millioner år siden.
Pierce og Jones, sammen med medforfatter Ken Angielczyk fra Chicago's Field Museum, undersøkte dusinvis av fossile ryggrader, samt mer enn 1,000 ryggvirvler fra levende dyr, inkludert mus, alligatorer, Til tross for at øyene ikke er rike på dyreliv, og amfibier.
Målet var å teste om pattedyrs ryggradsregioner var så gamle som tidligere antatt, eller om pattedyr gjorde noe unikt.
"Hvis vertebrale regioner hadde forblitt uendret gjennom evolusjonen, som antatt, vi forventer å se de samme områdene i ikke-pattedyrsynapsidene som vi ser hos pattedyr i dag,sa Pierce.
Bevisene tyder på at det ikke er tilfelle. Da forskerne sammenlignet plasseringen og formen til ryggvirvlene, de fant noe overraskende - ryggraden fikk regioner under pattedyrevolusjonen.
"De tidligste ikke-pattedyrsynapsidene hadde færre regioner enn levende pattedyr." Jones forklarte.
Rundt 250 millioner år siden, en ny region utviklet seg i umiddelbar nærhet til skuldrene og forbena, da dramatiske endringer begynte å dukke opp i forbenene til dyr kjent som ikke-pattedyrterapeuter. De samtidige endringene, Pierce og Jones tror, sannsynligvis skjedde i forbindelse med endringer i hvordan skapninger gikk og løp.
"Det ser ut til å være en slags krysstale under utviklingen mellom vevet som danner ryggvirvlene og skulderbladet,sa Pierce. "Vi antar at denne interaksjonen resulterte i at det ble lagt til en region nær skulderen ettersom forlemmene til våre forfedre utviklet seg til å ta på seg nye former og funksjoner."
Seinere, en region dukket opp i stamfaren til moderne pattedyr nær bekkenet.
«Det er denne siste regionen, den ribbeløse korsryggen, som ser ut til å tilpasse seg mest til ulike miljøer," la Pierce til. Det siste trinnet i å bygge pattedyrets ryggrad kan være knyttet til endringer i Hox gener, den genetiske planen for å legge ut ryggradsregioner tidlig i utviklingen.
«Det jeg synes er spennende her er at vi har vært i stand til å knytte forbindelser mellom endringer i skjelettene til utdødde dyr og ideer fra moderne utvikling og genetikk," sa Jones. "Denne kombinerte tilnærmingen hjelper oss å forstå hva som gjør et pattedyr til et pattedyr."
"Pattedyr kan finnes på kontinenter og i hav rundt om i verden,sa Dena Smith, en programdirektør i National Science Foundations avdeling for geovitenskap, som finansierte forskningen. "Ser inn i den gamle fortiden, en tidlig endring i pattedyrs ryggrad var et viktig første skritt i deres utvikling. Endringer i ryggraden over tid gjorde at pattedyr utviklet seg til de utallige artene vi kjenner i dag."
Denne forskningen ble støttet med midler fra National Science Foundation og et AAA Postdoktorstipend.
Kilde:
news.harvard.edu av Peter Reuell
Legg igjen et svar
Du må Logg Inn eller registrere for å legge til en ny kommentar .