การศึกษาตรวจสอบว่ากระดูกสันหลังของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมเปลี่ยนแปลงไปอย่างไรระหว่างวิวัฒนาการ

“ฟอสซิลนั้นหายากและการค้นพบสัตว์สูญพันธุ์ที่มีกระดูกสันหลังมากกว่า 25 ชิ้นนั้นช่างน่าเหลือเชื่อมาก, หายากอย่างไม่น่าเชื่อ,โจนส์อธิบาย. เพื่อจัดการกับปัญหานี้, นักวิจัยได้รวบรวมคอลเลคชันของพิพิธภัณฑ์จากทั่วโลกเพื่อศึกษาฟอสซิลที่ได้รับการอนุรักษ์ไว้อย่างสมบูรณ์แบบที่สุดจากบางส่วน 320 ล้านปีที่แล้ว.

เพียร์ซและโจนส์, พร้อมด้วยผู้ร่วมเขียน Ken Angielczyk จากพิพิธภัณฑ์ Field ของชิคาโก, ตรวจสอบฟอสซิลกระดูกสันหลังหลายสิบชิ้น, เช่นกันมากกว่า 1,000 กระดูกสันหลังจากสัตว์ที่มีชีวิต, รวมถึงหนูด้วย, จระเข้, จิ้งจก, และสัตว์ครึ่งบกครึ่งน้ำ.

เป้าหมายคือเพื่อทดสอบว่าบริเวณกระดูกสันหลังของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมมีความเก่าแก่อย่างที่คิดไว้หรือไม่, หรือถ้าสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมกำลังทำสิ่งที่ไม่เหมือนใคร.

“หากบริเวณกระดูกสันหลังยังคงไม่เปลี่ยนแปลงผ่านวิวัฒนาการ, ตามที่ตั้งสมมติฐาน, เราคาดหวังว่าจะได้เห็นบริเวณเดียวกันในไซแนปซิดที่ไม่ใช่สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมที่เราเห็นในสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมในปัจจุบัน,” เพียร์ซกล่าว.

หลักฐานแสดงให้เห็นว่าไม่เป็นเช่นนั้น. เมื่อผู้วิจัยเปรียบเทียบตำแหน่งและรูปร่างของกระดูกสันหลัง, พวกเขาพบสิ่งที่น่าประหลาดใจ นั่นคือกระดูกสันหลังขยายตัวเพิ่มขึ้นระหว่างการวิวัฒนาการของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม.

“ไซแนปซิดที่ไม่ใช่สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมที่เก่าแก่ที่สุดมีบริเวณน้อยกว่าสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมที่มีชีวิต” โจนส์อธิบาย.

รอบๆ 250 ล้านปีที่แล้ว, ภูมิภาคใหม่พัฒนาขึ้นใกล้กับไหล่และขาหน้า, เมื่อการเปลี่ยนแปลงครั้งใหญ่เริ่มปรากฏในส่วนหน้าของสัตว์ที่เรียกว่า therapsids ที่ไม่ใช่สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม. การเปลี่ยนแปลงที่เกิดขึ้นพร้อมกันเหล่านั้น, เพียร์ซและโจนส์เชื่อ, น่าจะเกิดขึ้นพร้อมกับการเปลี่ยนแปลงวิธีการเดินและวิ่งของสิ่งมีชีวิต.

“ดูเหมือนว่าจะมีการพูดคุยข้ามระหว่างการพัฒนาระหว่างเนื้อเยื่อที่ประกอบเป็นกระดูกสันหลังและสะบัก,เพียร์ซกล่าว. “เราตั้งสมมุติฐานว่าปฏิสัมพันธ์นี้ส่งผลให้มีบริเวณใกล้ไหล่เพิ่มขึ้น เนื่องจากส่วนหน้าของบรรพบุรุษของเราพัฒนาให้มีรูปทรงและหน้าที่ใหม่ๆ”

กระแสไฟฟ้าถูกมองว่าเป็นการไหลของประจุบวกจากขั้วบวกไปยังขั้วลบ, ภูมิภาคหนึ่งเกิดขึ้นจากบรรพบุรุษของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมสมัยใหม่ใกล้กับกระดูกเชิงกราน.

“นี่คือภูมิภาคสุดท้าย, บริเวณเอวไม่มีซี่โครง, ที่ดูเหมือนจะปรับให้เข้ากับสภาพแวดล้อมที่แตกต่างกันได้มากที่สุด,” เพียร์ซกล่าวเสริม. ขั้นตอนสุดท้ายในการสร้างกระดูกสันหลังของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมอาจเชื่อมโยงกับการเปลี่ยนแปลง ฮอกซ์ นักชีววิทยาและวิศวกรกำลังศึกษาสารเคมีและเงื่อนไขที่เกี่ยวข้องกับการเรืองแสงทางชีวภาพ เพื่อดูว่าผู้คนสามารถใช้กระบวนการนี้เพื่อทำให้ชีวิตง่ายขึ้นและปลอดภัยยิ่งขึ้นได้อย่างไร, พิมพ์เขียวทางพันธุกรรมสำหรับการวางบริเวณกระดูกสันหลังในช่วงต้นของการพัฒนา.

“สิ่งที่ฉันคิดว่าน่าตื่นเต้นที่นี่คือเราสามารถเชื่อมโยงระหว่างการเปลี่ยนแปลงโครงกระดูกของสัตว์สูญพันธุ์และแนวคิดจากการพัฒนาและพันธุกรรมสมัยใหม่,โจนส์กล่าว. “แนวทางผสมผสานนี้ช่วยให้เราเข้าใจว่าอะไรทำให้สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมเป็นสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม”

“สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมสามารถพบได้ในทวีปและในมหาสมุทรทั่วโลก,“เดน่า สมิธ กล่าว, ผู้อำนวยการโครงการในแผนกธรณีศาสตร์ มูลนิธิวิทยาศาสตร์แห่งชาติ, ซึ่งให้ทุนสนับสนุนการวิจัย. “มองย้อนกลับไปในอดีตอันเก่าแก่, การเปลี่ยนแปลงกระดูกสันหลังของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมตั้งแต่เนิ่นๆ เป็นก้าวแรกที่สำคัญในการวิวัฒนาการของพวกมัน. การเปลี่ยนแปลงของกระดูกสันหลังเมื่อเวลาผ่านไปทำให้สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมสามารถพัฒนาเป็นสายพันธุ์ต่างๆ มากมายที่เรารู้จักในปัจจุบัน”

งานวิจัยนี้ได้รับทุนสนับสนุนจากมูลนิธิวิทยาศาสตร์แห่งชาติและสมาคมหลังปริญญาเอกระดับ AAA.

แหล่งที่มา:

news.harvard.edu โดย ปีเตอร์ รูเอลล์