Breaking News

Οι πολύπλοκες σπονδυλικές στήλες των θηλαστικών συνδέονται με υψηλούς μεταβολισμούς. μαθαίνουμε πώς εξελίχθηκαν





Οι πολύπλοκες σπονδυλικές στήλες των θηλαστικών συνδέονται με υψηλούς μεταβολισμούς.  μαθαίνουμε πώς εξελίχθηκαν
Πρώιμος θηλαστικός συγγενής, ο Οφιακόδωνας, ο οποίος εξακολουθεί να έχει σχετικά απλή, ομοιόμορφη ραχοκοκαλιά
[Credit: Field Museum]


Οι ραβδώσεις του θηλαστικού είναι περίεργες. Σε σύγκριση με άλλα τετράποδα ζώα όπως τα ερπετά, οι θηλές των θηλαστικών είναι ένα πολύπλοκο μείγμα τμημάτων διαφορετικών οστών. Οι ραχοκοκαλιά του τέρατος του Frankenstein είναι ένα βασικό συστατικό των θηλαστικών που εξελίσσουν την ικανότητα να μετακινούνται σε μια δέσμη διαφορετικών τρόπων - συγκρίνετε ένα τρέξιμο με τσίτα, ένα άτομο που περπατάει, μια νυχτερινή πτήση και μια κολύμβηση φάλαινας. Μια νέα μελέτη στην Nature Communications περνάει μέσα στο νιτρινο-κομματιού του πώς οι σκελετοί των θηλαστικών έγιναν τόσο περίπλοκοι. Οι επιστήμονες ανακάλυψαν ότι η διαδικασία χαρακτηρίστηκε από μεγάλες, δραματικές εξελικτικές αλλαγές και ότι συνδέεται με τα θηλαστικά που είναι ενεργά ζώα με υψηλό μεταβολισμό

Με τα περίχωρα, τα ζώα και τα φυτά που μας περιβάλλουν είναι εξαιρετικά περίπλοκα, αλλά η τοποθέτηση ενός αριθμού σε αυτό το φαινόμενο είναι πολύ δύσκολο. Με αυτή τη μελέτη θέλαμε να πάρουμε ένα πολύπλοκο σύστημα - τη σπονδυλική στήλη των θηλαστικών - και να μετρήσουμε πώς άλλαξε η πολυπλοκότητα του δείχνουν ότι οι αυξήσεις στην πολυπλοκότητα ήταν διακριτά βήματα όπως τα σκαλοπάτια σε μια σκάλα αντί για μια ομαλή αύξηση σαν μια ράμπα.Αναπροσαρμογές για υψηλά επίπεδα δραστηριότητας σε θηλαστικά φαίνεται να πυροδοτούν αυτά τα άλματα σε πολυπλοκότητα και συνεχίζουν να επηρεάζουν την εξέλιξή της σήμερα " λέει ο Katrina Jones, ο πρώτος συγγραφέας του βιβλίου και ένας παλαιοντολόγος από το Μουσείο Συγκριτικής Ζωολογίας του Χάρβαρντ.

"Είναι βασικά η ιστορία του πόσο οι κορμίδες των περίεργων θηλαστικών είναι και πώς εξελίχτηκαν έτσι, ξεκινώντας από τους αρχαίους συγγενείς των οποίων οι σπονδυλικές στήλες ήταν πολύ απλούστερες", λέει ο Ken Angielczyk, παλαιοντολόγος στο Field Field και ένας από τους συγγραφείς της μελέτης. "Φαίνεται ότι δεν είναι μόνο μια σταδιακή συσσώρευση μικρών αλλαγών με την πάροδο του χρόνου - είναι πιο διακριτές αλλαγές. Και μία από αυτές τις μεγάλες αλλαγές μπορεί να σχετίζεται με αλλαγές στον τρόπο με τον οποίο τα θηλαστικά μπορούν να κινηθούν και να αναπνεύσουν που ας είμαστε τόσο δραστήριοι".

Ο Angielczyk και οι συν-συγγραφείς του, Jones και Stephanie Pierce του Μουσείου Συγκριτικής Ζωολογίας του Χάρβαρντ, ήθελαν να καταλάβουν πώς και πότε τα θηλαστικά και οι πρόγονοί τους εξελίχτηκαν για πρώτη φορά αυτές τις εξειδικευμένες ραχοκοκκαλίες. Εξέτασαν ορυκτές ραχοκοκκαλίες από συγγενείς θηλαστικών που ονομάζονταν συνάψιδες που ζούσαν πριν από 300 έως 200 εκατομμύρια χρόνια και έλαβαν ακριβείς μετρήσεις των οστών για να καθορίσουν τον τρόπο με τον οποίο οι σπονδυλικές στήλες άλλαζαν με την πάροδο του χρόνου. Έπειτα τροφοδοτούσαν όλα τα δεδομένα σε ένα πρόγραμμα υπολογιστή που μοντελοποίησε τους διαφορετικούς τρόπους με τους οποίους οι σπονδυλικές στήλες θα μπορούσαν να εξελιχθούν.

Βάσει των πληροφοριών από όλα τα απολιθώματα, το μοντέλο έδειξε ότι οι αλλαγές στις συνάψεις των σκελετών πιθανώς αναπτύχθηκαν σε συγκριτικά γρήγορες εκρήξεις, παρά σε ένα υπερ-αργό, σταδιακό μονοπάτι. Φυσικά, εξηγεί ο Angielczyk, η εξέλιξη είναι μια τόσο αργή διαδικασία που ακόμη και οι γρήγορες εκρήξεις εξελικτικής αλλαγής μπορούν να πάρουν εκατομμύρια χρόνια. "Φαίνεται γρήγορα από την κορυφή της εξέλιξής μας στο βουνό, αλλά εάν ήσασταν ένα από αυτά τα ζώα, δεν είναι όπως τα εγγόνια σας θα φαίνονται τελείως διαφορετικά από σας", λέει. Αντίθετα, αυτά τα μεγάλα άλματα σημαίνουν πραγματικά ότι οι εξελικτικές αλλαγές έγιναν πιο γρήγορα από ό, τι θα περίμενε κανείς να δει σε ένα εντελώς τυχαίο σύστημα όπου οι μεταλλάξεις και οι αλλαγές δεν ήταν καλές ή κακές, απλώς ουδέτερες. Βασικα,



Οι πολύπλοκες σπονδυλικές στήλες των θηλαστικών συνδέονται με υψηλούς μεταβολισμούς.  μαθαίνουμε πώς εξελίχθηκαν
Ένας σύγχρονος σκελετός σκύλου, ο οποίος έχει μια σύνθετη ραχοκοκαλιά που αποτελείται από διάφορα τμήματα
[Credit: Field Museum]
Όλο και πιο πολύπλοκο σκελετό ήταν τόσο καλό για τους προγόνους των θηλαστικών, υποστηρίζουν οι ερευνητές, επειδή αποτελούν μέρος μιας σειράς αλλαγών που σχετίζονται με υψηλότερα επίπεδα δραστηριότητας.

Σε σύγκριση με τα ερπετά, τα σύγχρονα θηλαστικά έχουν πολύ υψηλό μεταβολισμό - έχουμε περισσότερες χημικές αντιδράσεις που συμβαίνουν για να κρατήσουμε το σώμα μας να πηγαίνει - και είμαστε πιο δραστήριοι. Σε γενικές γραμμές, τα θηλαστικά μπορούν να κινούνται πιο αποτελεσματικά και να έχουν περισσότερη αντοχή, αλλά αυτά τα οφέλη έχουν ένα κόστος: τα θηλαστικά πρέπει να αναπνέουν περισσότερο από τα ερπετά, πρέπει να τρώνε περισσότερο και χρειαζόμαστε γούνα για να διατηρήσουμε το σώμα μας ζεστό ώστε να κρατήσει τα συστήματά μας μετάβαση. "Ως μέρος της μελέτης μας, διαπιστώσαμε ότι τα σύγχρονα θηλαστικά με τις πιο σύνθετες ραχοκοκαλιά έχουν επίσης τα υψηλότερα επίπεδα δραστηριότητας", λέει ο Pierce, "και κάποιες αλλαγές στην πολυπλοκότητα του κορμού εξελίχθηκαν περίπου την ίδια ώρα που άλλα χαρακτηριστικά που συνδέονται με ένα περισσότερο ο ενεργός τρόπος ζωής εξελίχθηκε, όπως η γούνα ή οι εξειδικευμένοι μύες για αναπνοή ».
"Η μοναδικότητα των σκελετών των θηλαστικών είναι κάτι που έχει αναγνωριστεί για μεγάλο χρονικό διάστημα και τα αποτελέσματά μας δείχνουν ότι υπάρχει ισχυρή σχέση μεταξύ της εξέλιξης των σκελετών μας και της εξέλιξης των μαλακών ιστών στο μυϊκό και αναπνευστικό σύστημα μας", λέει ο Angielczyk.

"Μας ενδιαφέρει η μεγάλη εικόνα του πώς εξελίσσονται οι ραχοκοκαλιά και υπάρχουν αυτές οι μακρόχρονες ιδέες που σχετίζονται με την εξέλιξη της αναπνοής των θηλαστικών, της μετακίνησης και των υψηλών επιπέδων δραστηριότητας", προσθέτει ο Angielczyk. «Προσπαθούμε να δοκιμάσουμε και να τελειοποιήσουμε αυτές τις υποθέσεις και να τις χρησιμοποιήσουμε για να κατανοήσουμε καλύτερα το ευρύτερο ζήτημα του τρόπου με τον οποίο η πολυπλοκότητα αυξάνεται μέσω της εξέλιξης».

Και αυτή η μεγάλη εικόνα για το πώς οι σπονδυλικές στήλες των θηλαστικών έγιναν σύνθετες θα μπορούσαν να μας βοηθήσουν να εξηγήσουμε πολλά για τα ζωντανά θηλαστικά σήμερα, συμπεριλαμβανομένου και εμάς. "Τα θηλαστικά κάπως κάνουν το δικό τους πράγμα", λέει ο Angielczyk. "Εάν κοιτάζετε τα θηλαστικά σήμερα, έχουμε πολλά παράξενα χαρακτηριστικά στο μεταβολισμό μας, στο σώμα μας και στις αναπαραγωγικές μας στρατηγικές. Θα ήταν πολύ συγκεχυμένο να καταλάβουμε πώς εξελίχθηκαν αν κοιτάζετε μόνο τα σύγχρονα θηλαστικά. τα απολιθώματα των πρώτων θηλαστικών συγγενών και αυτό μπορεί να μας βοηθήσει να κατανοήσουμε την ιστορία πολλών από αυτά τα πολύ ασυνήθιστα χαρακτηριστικά ».

"Η μελέτη αυτή μας βοηθά να απαντήσουμε σε μια παλιά ερώτηση - πώς η ζωή έγινε τόσο περίπλοκη;" λέει ο Jones. Εξετάζοντας αυτό το παράδειγμα συστήματος, δείχνουμε ότι οι διακριτικές αλλαγές, όταν προστίθενται κατά τη διάρκεια των χιλιετιών, μπορούν να παράγουν αυτό που φαίνεται να είναι μια μακροπρόθεσμη τάση. Η εξέλιξη της πολυπλοκότητας είναι, τολμούν να το πω, πολύπλοκο! "

Πηγή: Μουσείο Πεδίου 



Επισκεφτείτε την ιστοσελίδα μας http://www.tapantareinews.gr, για περισσότερη ενημέρωση. Εγγραφείτε - SUBSCRIBE: http://bit.ly/2lX5gsJ Website —►http://bit.ly/2lXX2k7 SOCIAL - Follow us...: Facebook...► http://bit.ly/2kjlkot    










Δεν υπάρχουν σχόλια

Αφήστε το σχόλιό σας ή κάνετε την αρχή σε μία συζήτηση

Σημείωση: Μόνο ένα μέλος αυτού του ιστολογίου μπορεί να αναρτήσει σχόλιο.