Млекопитающие во многом уникальны. Мы теплокровные и подвижные по сравнению с нашими родственниками-рептилиями, но есть еще одно отличие. Исследователи Стефани Пирс и Катрина Джонс из Гарвардского университета предполагают, что млекопитающие уникальны еще в одном отношении: строение нашего позвоночника. Исследование опубликовано в журнале Science. .
По словам Пирса, позвоночник млекопитающих в основном похож на серию бусин на веревке, где каждая бусина представляет одну кость, позвонок. «У большинства четвероногих животных, таких как ящерицы, позвонки выглядят и функционируют одинаково», — говорит исследователь.
тем не мение, у млекопитающих разные позвоночники. Различные участки или области позвоночника, такие как шея, грудь и поясница, принимают очень разные формы. Они работают отдельно и поэтому могут быть адаптированы к различным формам жизни, таким как бег, полет, копание или лазание.
Млекопитающие: специализированные колонки
В то время как шипы млекопитающих являются специализированными, считалось, что лежащие в их основе регионы являются древними и восходят к самым ранним наземным животным. Считалось, что млекопитающие в полной мере использовали существующие анатомические схемы. Однако новое исследование ставит под сомнение эту идею, анализируя летопись окаменелостей.
«Сегодня нет живых животных, которые зафиксировали бы переход от« ящерицоподобного »предка к млекопитающему», — говорит Джонс. Он говорит, что для этого вам нужно погрузиться в летопись окаменелостей и посмотреть на вымерших предшественников млекопитающих, синапсиды, не относящиеся к млекопитающим. Синапсиды, не относящиеся к млекопитающим, являются ключом к пониманию происхождения определенных характеристик млекопитающих, включая позвоночный столб.
Источник: Музей сравнительной зоологии Гарвардского университета.
Реконструкция эдафозавра, примитивного предка млекопитающих; его длинные шипы образуют свечу на спине.
Но изучать окаменелости непросто. Джонс говорит об этом, что окаменелости редки, и что найти вымерших животных с более чем 25 позвонками на их месте невероятно редко. Чтобы решить эту проблему, исследователи собрали музейные коллекции по всему миру, чтобы изучить наиболее хорошо сохранившиеся окаменелости животных, которые жили около 320 миллионов лет назад.
Раннее изменение позвоночника млекопитающих было важным первым шагом в их эволюции. Со временем, изменения в позвоночнике позволили млекопитающим стать мириадами видов, которые мы знаем сегодня.
Эволюция позвоночника у млекопитающих
Исследовательская группа изучила ископаемые позвонки, а также более 1000 позвонков живых животных, включая мышей, аллигаторов, ящериц и земноводных. Они хотели выяснить, были ли позвоночные области млекопитающих такими же старыми, как считалось ранее, или же млекопитающие занимались чем-то уникальным.
«Если бы позвоночные области оставались неизменными на протяжении всей эволюции, как предполагалось, мы бы ожидали увидеть те же области в синапсидах, не относящихся к млекопитающим, которые мы видим сегодня у млекопитающих», — говорит Пирс. Но похоже, что это не так.
Когда исследователи сравнили положение и форму позвонков, они обнаружили кое-что удивительное. В ходе эволюции млекопитающих позвоночник приобрел новые области. У ранних синапсидов, не относящихся к млекопитающим, было меньше регионов, чем у живых млекопитающих.
Около 250 миллионов лет назад возникла новая область возле плеч и передних ног. Резкие изменения также начали проявляться в передних конечностях животных, известных как пептиды, не относящиеся к млекопитающим.
Ученые полагают, что эти одновременные события, вероятно, произошли в связи с изменениями в том, как существа ходили и бегали.
Исследователи считают, что во время развития происходит какой-то перекрестный разговор между тканями, составляющими позвонки, и лопатку. Они также считают, что это взаимодействие привело к добавлению области около плеча, поскольку передние конечности наших предков эволюционировали, чтобы приобрести новые формы и функции.
Позже, возникла область возле таза. По словам исследователей, именно эта последняя область, поясничная область без границ, кажется, может лучше адаптироваться к различным условиям.
Последний шаг в построении остова млекопитающих может быть связан с изменениями в генах Hox., важен для отделов позвоночника на ранней стадии их развития.
В этом смысле исследователи смогли установить связь между изменениями в скелете животных и вымершими идеями современной биологии развития и генетики. «Этот комбинированный подход помогает нам понять, что делает млекопитающее млекопитающим», — заключает Джонс.
