Badanie sprawdza, w jaki sposób kręgosłup ssaków zmieniał się podczas ewolucji
Prawie każdy uczeń szkoły podstawowej może zdradzić cechy, które czynią ssaki wyjątkowymi: Są ciepłokrwiste, mieć futro lub włosy, i prawie wszyscy rodzą się żywi. Nowe badanie sugeruje, że ssaki są wyjątkowe pod jeszcze jednym względem — budowa ich kolców (jak zmieniły się ich kręgosłupy).
Prowadzony przez profesora nadzwyczajnego biologii organizmów i ewolucyjnych oraz kuratorkę paleontologii kręgowców Stephanie Pierce i badaczkę z tytułem doktora Katrinę Jones, badanie kwestionuje pogląd, że specjalizacja w kręgosłupach ssaków sięga najwcześniejszych zwierząt lądowych. Badania są opisane we wrześniu papier w nauce.
„Kręgosłup jest w zasadzie jak szereg koralików na sznurku, gdzie każdy koralik reprezentuje pojedynczą kość — kręg,” powiedział Pierce. „U większości czworonożnych zwierząt, jak jaszczurki, wszystkie kręgi wyglądają i funkcjonują tak samo. Ale kręgosłup ssaków jest inny. Różne sekcje lub regiony kręgosłupa — jak szyja, tułów, i dolna część pleców — przybierają bardzo różne kształty. Działają osobno, dzięki czemu mogą dostosować się do różnych sposobów życia, jak bieganie, latający, kopanie, i wspinaczka.”
Aby zrozumieć, jak powstały te wyspecjalizowane regiony, Pierce i Jones postanowili spojrzeć wstecz na zapis kopalny.
„Nie ma obecnie żywych zwierząt, które mogłyby zarejestrować przejście od przodka„ gadapodobnego ”do ssaka” – powiedział Jones, główny autor opracowania. „Aby to zrobić, musimy zagłębić się w zapis kopalny i przyjrzeć się wymarłym przodkom ssaków”, synapsydy inne niż ssaki”.
Ale badanie skamielin nie jest łatwe.
Rekonstrukcja edafozaura, prymitywny przodek ssaka. Kręgosłup ma niesamowicie długie kolce, tworząc żagiel wzdłuż grzbietu.
Stephanie E. Muzeum Zoologii Porównawczej Pierce/Harvarda
„Skamieliny są rzadkie, a znalezienie wymarłych zwierząt ze wszystkimi ponad 25 kręgami na miejscu jest niewiarygodnie, niezwykle rzadkie,„Jones wyjaśnił. Aby rozwiązać ten problem, naukowcy przeczesali zbiory muzealne z całego świata, aby zbadać najlepiej zachowane skamieliny z niektórych 320 milion lat temu.
Pierce i Jones, wraz ze współautorem Kenem Angielczykiem z Chicago’s Field Museum, zbadał dziesiątki skamieniałych kolców, jak również więcej niż 1,000 kręgi od żywych zwierząt, w tym myszy, aligatory, jaszczurki, i płazów.
Celem było sprawdzenie, czy regiony kręgosłupa ssaków są tak stare, jak wcześniej sądzono, lub gdyby ssaki robiły coś wyjątkowego.
„Gdyby regiony kręgów pozostały niezmienione przez ewolucję, jak postawiono hipotezę, spodziewalibyśmy się zobaczyć te same regiony w synapsydach innych niż ssaki, które widzimy dzisiaj u ssaków,” powiedział Pierce.
Dowody sugerują, że tak nie jest. Kiedy badacze porównali położenie i kształt kręgów, odkryli coś zaskakującego — kręgosłup zyskał regiony podczas ewolucji ssaków.
„Najwcześniejsze synapsydy niessacze miały mniej regionów niż żyjące ssaki”. Jones wyjaśnił.
Geny ryb są kluczem do naprawy uszkodzonych serc 250 milion lat temu, w pobliżu ramion i przednich nóg wyewoluował nowy region, gdy zaczęły pojawiać się dramatyczne zmiany w kończynach przednich zwierząt znanych jako terapsydy niessacze. Te jednoczesne zmiany, Pierce i Jones wierzą, prawdopodobnie nastąpiło w związku ze zmianami w sposobie chodzenia i biegania stworzeń.
„Wydaje się, że podczas rozwoju między tkankami tworzącymi kręgi a łopatką zachodzi jakaś rozmowa krzyżowa,” Pierce powiedział. „Postawiamy hipotezę, że ta interakcja spowodowała dodanie regionu w pobliżu barku, gdy przednie kończyny naszych przodków ewoluowały, aby przybrać nowe kształty i funkcje”.
Później, u przodków współczesnych ssaków pojawił się region w pobliżu miednicy.
„To ten ostatni region, odcinek lędźwiowy bez żeber, który wydaje się najbardziej dostosowywać do różnych środowisk,” dodał Pierce. Ten ostatni krok w budowaniu kręgosłupa ssaka może być powiązany ze zmianami w: Hox geny, genetyczny plan rozmieszczenia regionów kręgosłupa na wczesnym etapie rozwoju.
„Myślę, że ekscytujące jest tutaj to, że byliśmy w stanie nawiązać połączenie między zmianami w szkieletach wymarłych zwierząt a pomysłami z nowoczesnego rozwoju i genetyki,„Jones powiedział. „To połączone podejście pomaga nam zrozumieć, co sprawia, że ssak jest ssakiem”.
„Ssaki można znaleźć na kontynentach i w oceanach na całym świecie,” powiedział Dena Smith, dyrektor programowy w Oddziale Nauk o Ziemi Narodowej Fundacji Nauki, który sfinansował badania. „Patrząc w starożytną przeszłość, wczesna zmiana w kręgosłupie ssaków była ważnym pierwszym krokiem w ich ewolucji. Zmiany w kręgosłupie na przestrzeni czasu pozwoliły ssakom rozwinąć się w niezliczone gatunki, które znamy dzisiaj”.
Badania te były wspierane z funduszy National Science Foundation i AAA Postdoctoral Fellowship.
Źródło:
news.harvard.edu przez Peter Reuell
Zostaw odpowiedź
Musisz Zaloguj sie lub Zarejestruj się dodać nowy komentarz .