Ankstyvųjų tetrapodų antžeminių operacijų augimas

Parengta

Erdvėlaivis rodo, kad du vėlyvojo devono greitieji tetrapodai – Ichthyostega ir Acanthostega – išeina iš vandens nusileisti. Pėdsakai eina už gyvūnų, kad parodytų judėjimo jausmą. Autorius: Davide Bonadonna

Vandens ir žemės pokyčiai yra vienas iš svarbiausių ir įtakingiausių stuburinių evoliucijos pokyčių. Ir klausimas, kaip ir kada tetrapodai požeminio vandens pokyčiai jau seniai kelia nuostabą ir mokslines diskusijas.

Pirminėse idėjose sakoma, kad sauso vandens sulaikytos žuvys buvo įstrigusios sausumoje, o vandens trūkumas suteikė tvirtą galimybę daugumą į kojas panašių pratęsimų perjungti atgal į vandenį. Tik 1990-aisiais buvo atrasti eksperimentai, rodantys, kad pirmieji tetrapodai išlaiko didelę vandeningą išvaizdą, kaip ir stiebai bei uodegos uodegos, o šakos galėjo išaugti į vandenį, kol tetrapodai pasikeitė į gyvenimą žemėje. Tačiau vis dar neaišku, kada buvo pakeistas vanduo-žemė ir kokie buvo antžeminiai greitieji tetrapodai.

Straipsnis dabar paskelbtas (2020 m. Lapkričio 25 d.) Gamta Užduokite šiuos klausimus naudodamiesi aukštų kaulų čiulpų duomenimis ir parodykite, kad nors šios tetrapodų kilmės vis dar buvo įstrigę vandenyje ir turėjo vizualią išvaizdą, jie taip pat turėjo pritaikymų parodyti gebėjimą judėti sausumoje. . Nors šiais laikais jie galbūt nebuvo labai geri.

Pagrindinis autorius Blake’as Dicksonas, Ph.D.2020 m. Harvardo universiteto Organinės ir evoliucinės biologijos katedroje, ir vyresnysis autorius Stephanie Pierce, Thomas D. Cabot Organinės ir evoliucinės biologijos katedros docentas ir stuburinių paleontologijos kuratorius Harvardo universiteto lyginamosios zoologijos muziejus ištyrė 40 erdvinių kolibrių fosilijų (kaulų viršūnių) modelių iš išnykusių gyvūnų, kurie sąveikauja su požeminio vandens pokyčiais.

Humerus augimo forma

Pasirodo trys pagrindiniai evoliucinio žastikaulio etapai: nuo užblokuoto žuvies žastikaulio, iki kintamų tetrapodų L formos žastikaulio ir sausumos tetrapodų imitacinių klostių. Stulpeliai (iš kairės į dešinę) = vandens žuvys, kintantys tetrapodai ir sausumos tetrapodai. Linija = aukščiau: gyvūnai be gyvūnų nuotraukų; Vidurinis: 3D žastikaulio iškastinis; Žemiau: signalai, naudojami išvaizdai pritaikyti. Kreditas: Blake’o Dicksono sutikimas

„Kadangi iškastinis dirvožemio pokyčių tetrapoduose rekordas yra toks menkas, mes priėjome prie fosilijų šaltinio, kuris gali labiau atspindėti visą transformacijos kelią, nes jis nėra visiškai vandens telkinys. žuvų visame antžeminiame tetrapode “, – sakė Dicksonas.

Du trečdaliai fosilijų atsirado iš vertingų duomenų, saugomų visame pasaulyje prieinamame Harvardo lyginamosios zoologijos muziejuje. Norėdami kompensuoti prarastas galimybes, Pierce kreipėsi į pagrindinius partnerius ir pavyzdžius iš Kanados, Škotijos ir Australijos. Naujų kaulų tyrimo svarba, neseniai nustatyta autorių dr. Timas Smithsonas ir profesorė Jennifer Clack iš Kembridžo universiteto (JK) yra „TW: eed“ projekto – strateginio plano, leidžiančio suprasti tetrapodų atsiradimo ištakas, dalis.

Mokslininkai pasirinko žastikaulio kaulą, nes jo yra ne tik gausu ir gerai išsilaikęs fosilijos įraše, bet ir visuose sarkopteriguose – rūšių grupėje, įskaitant koelakantą, plaučių žuvį ir visi tetrapodai, įskaitant visus jų iškastinius narius. . „Mes manome, kad žastikaulis imsis griežtų reguliavimo veiksmų, kai gyvūnai taps visiškai funkcionalia žuvimi, pereinant į visus sausumos tetrapodus, ir mes galime tai naudoti norėdami stebėti, kada tetrapodai pradėjo judėti. ant žemės “, – sakė Pierce. “Mes nustatėme, kad žemės potencialas, atrodo, atitinka šakų pradžią, o tai yra labai įdomu”.

Humerusas pasirodo evoliucijos medžiuose

Evoliucijos keliai ir mutacijos keičiasi iš vandens žuvų žastikaulio į sausumos tetrapodinį žastikaulį. Kreditas: Blake’o Dicksono sutikimas

Žastikaulis pritvirtina pirmąją koją ant kūno, priglaudžia didelius raumenis ir turi atlaikyti didelį stresą judant koja. Dėl to jame išsaugoma daug svarbios funkcinės informacijos, susijusios su gyvūnų veikla ir aplinka. Tyrėjai teigia, kad evoliuciniai pokyčiai, žastikaulio kaulo pokyčiai – nuo trumpesnių ir trumpesnių žuvų iki ilgesnių ir veikiami tetrapodų, turėjo reikšmingą poveikį, susijusį su žemės pakeitimas. Ši idėja retai nagrinėjama iš papildomos sumos – tai yra iki šiol.

Kadangi Dicksonas buvo dvejų metų magistrantas, jam patiko naudoti daugelio charakteristikų teoriją, kad suprastų biologijos naudingumą – novatorišką metodą 2016 m. Tyrime, kuriam vadovavo paleontologų komanda. ir sudarė Pierce’as. 1944 m. Paleontologo George’o Gaylordo Simpsono kraštovaizdžio lankstumo požiūriu svarbiausia yra trimatis kalnagūbris su viršūnėmis ir slėniais, kaip kalnas. Šiame paviršiuje didėjantis aukštis rodo didesnį aktyvumą ir prisitaikymo pratimus, ir laikui bėgant tikimasi, kad pasirinkta gamta pakels žmones aukštyn link lankstesnės viršūnės.

Dicksonas ir Pierce’as manė, kad galėtų naudoti šį metodą imituoti tetrapodo pasikeitimą iš vandens į sausumą. Jie manė, kad žastikaulis pakeis formą, pasikeis ir reljefas. Pavyzdžiui, žuvims, kurių pikas yra lankstus, didėjant maudymosi ir sausumos tetrapodų aktyvumui, jų pikas bus lankstus, jei padidės aktyvumas vaikštant sausuma. “Mes galime naudoti šiuos paviršius norėdami sužinoti, ar ankstesnių tetrapodų žastikaulio forma buvo lengviau pritaikoma vandenyje ar sausumoje”, – sakė Pierce’as.

“Mes pradėjome galvoti apie funkcines savybes, kurias naudinga surinkti iš žastikaulio”, – sakė Dicksonas. – Tai nėra lengva padaryti, žuvys labai skiriasi nuo tetrapodų šakų. Galų gale jie sutelkė dėmesį į šešis elgesio būdus, kurie visi galėtų būti pagrįsti kaulais, įskaitant paprastus matavimus, tokius kaip kaulo ilgis kaip kandidato žingsnio trukmė ir išsamesni tyrimo eksperimentai. mechaninė problema esant skirtingiems vaizdo apkrovos skirtumams. nustatyti žastikaulio stiprumą.

„Jei turite visus tuos pačius veiksmo charakteristikų agentus, galite suskaičiuoti, kaip keičiasi judėjimas einant iš vienos lankstaus smailės į kitą“, – paaiškina Dicksonas. Specialių metodų naudojimas leido komandai parodyti gerai integruotą operacijų derinį, kuris padidino jūrų žuvų, sausumos tetrapodų ir ankstesnių tetrapodų našumą. Jų rezultatai parodė, kad originalūs tetrapodai turėjo bendrą būdingų funkcijų rinkinį, tačiau ne tas pats, kas jų pačių smailių konfigūracijos.

“Mes nustatėme, kad pirmųjų tetrapodų drėgmė kaupėsi po žeme”, – sakė Pierce’as. „Tai rodo padidėjusį prašymų dėl perkėlimo skaičių. Tačiau šie gyvūnai ką tik sukūrė rinkinį moralinių vertybių, skirtų sėkmingai evoliucijai vietoje. “

Tyrėjai teigia, kad galimybę keliauti sausuma galėjo riboti pasirinkus kitus bruožus, pavyzdžiui, vandens maitinimą, kad tetrapodai buvo pririšti prie jų protėvių vandens buveinių. Išvalius tetrapodus nuo šios problemos, žastikaulis galėjo laisvai kurti morfologijas ir veiklą, kuri išplėtė rankomis paremtą judėjimą ir galiausiai įsiveržė į sausumos ekosistemas.

“Mūsų tyrimas suteikia pirmąjį visapusišką aukščiausio lygio supratimą apie žemės judėjimo vystymąsi keičiant požeminį vandenį”, – sakė Dicksonas. „Yra ir pranašysčių, kada ir kaip [the transition] įvykiai ir įvykiai, kurie buvo svarbūs pereinant, labiau į žastikaulį. “

“Ateityje tikimės išplėsti savo tyrimus ir kitose tetrapodų sistemos dalyse”, – sakė Pierce’as. “Pavyzdžiui, buvo pasiūlyta, kad priekinės galūnės tapo žemėje perspektyvios užpakalinės galūnės, o mūsų pasakojimo metodika gali būti naudojama norint padėti išbandyti šią idėją.”

Neseniai Dicksonas pradėjo dirbti doktorantu Duke universiteto gyvūnų judėjimo laboratorijoje, tačiau toliau dirba su Pierce ir jo laboratorijomis vykdydamas kitus tyrimus, įskaitant šių metodų taikymą kitose srityse. skeleto ir kaulų duomenys.

Pastabos: „Funkciniai pritaikomieji kraštovaizdžiai numato žemės pajėgumus galūnių ištakose“, kurį pateikė BV Dickson, JA Clack, TR Smithson ir SE Pierce, 2020 m. Lapkričio 25 d. Gamta.
DOI: 10.1038 / s41586-020-2974-5

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Išradingi vandenyno mikrobai puikiai renka maistą, kai jo trūksta

Coscinodiscus wailesii diatoma su pritvirtinta Pseudovorticella coscinodisci ciliarine epibionte. Brūkšninės linijos gaunamos iš srautų, kuriuos generuoja silikatiniai epibionai. Šaltinio vaizdo įrašas buvo...

Žindymas – net kelias dienas – susijęs su mažesniu vaikystės kraujospūdžiu

Net keletą dienų žindomų kūdikių kraujospūdis 3 metų amžiaus yra žemesnis nei vaikų, kurie niekada nemaitino krūtimi. Žindomų naujagimių kraujospūdis yra žemas, neatsižvelgiant į jų...

Dirbtinio intelekto naudojimas norint rasti senėjimo cheminius junginius

Iki Surėjaus universitetas 2021 m. Liepos 24 d Surrey universitetas sukūrė dirbtinio intelekto (AI) modelį, kuris identifikuoja sveiką senėjimą skatinančius cheminius junginius, atverdamas kelią farmacijos naujovėms,...

NASA apdovanojo „SpaceX“ sutartį su „Europa Clipper“ misijos įkūrimu

Jis yra NASA 2021 m. Liepos 24 d Šis vaizdas, patikslintas 2020 m. Gruodžio mėn., Rodo NASA erdvėlaivį „Europa Clipper“. Vidaus vandenynams padvigubėjus žemės vandenynų...

Surasti povandeninį kalną šalia Kalėdų salos kaip Saurono akis

Autoriai: Philas Vandenbossche'as ir Nelsonas Kuna / CSIRO Kaip ir „Žiedų valdovo“ trilogijos Saurono akis, povandeninį vulkaną tyliai atskleidė kelių spindulių sonaras, esantis 3100 metrų...

Newsletter

Subscribe to stay updated.