Zīdītāji ir unikāli daudzos veidos. Mēs esam siltasiņu un veikli, salīdzinot ar mūsu rāpuļu radiniekiem, taču ir vēl viena atšķirība. Pētnieki Stefānija Pīrsa un Katrīna Džonsa no Hārvardas universitātes norāda, ka zīdītāji ir unikāli vēl vienā ziņā: mūsu mugurkaula sastāvs. Pētījums ir publicēts žurnālā Science .
Saskaņā ar Pīrsa teikto, zīdītāju mugurkauls būtībā ir kā virkne krelles uz auklas, kur katra lodīte attēlo vienu kaulu, skriemeļu. "Lielākajai daļai četrkājaino dzīvnieku, piemēram, ķirzakas, skriemeļi izskatās un darbojas vienādi," stāsta pētnieks.
Tomēr zīdītāju muguriņas ir atšķirīgas. Dažādas mugurkaula daļas vai reģioni, piemēram, kakls, krūšu kurvis un muguras lejasdaļa, iegūst ļoti dažādas formas. Tie darbojas atsevišķi un tāpēc var pielāgoties dažādiem dzīves veidiem, piemēram, skriešanai, lidošanai, rakšanai vai kāpšanai.
Zīdītāji: specializētas kolonnas
Lai gan zīdītāju muguriņas ir specializētas, tika uzskatīts, ka to pamatā esošie reģioni ir seni, sākot no senākajiem sauszemes dzīvniekiem. Tika uzskatīts, ka zīdītāji ir maksimāli izmantojuši esošos anatomiskos zīmējumus. Tomēr jaunais pētījums apstrīd šo ideju, aplūkojot fosiliju ierakstus.
" Mūsdienās nav dzīvu dzīvnieku, kas reģistrētu pāreju no "ķirzakai līdzīga" senča uz zīdītāju," saka Džonss. Lai to izdarītu, viņš saka, jums ir jāiedziļinās fosilajos ierakstos un jāaplūko izmirušie zīdītāju priekšteči, ne-zīdītāju sinapsīdas.Sinapsīdiem, kas nav zīdītāji, ir atslēga, lai izprastu zīdītājiem raksturīgo pazīmju, tostarp mugurkaula, izcelsmi.
Edaphosaurus, primitīva zīdītāju priekšteča, rekonstrukcija; tā garie muguriņas veido buru uz muguras.
Bet fosiliju pētīšana nav vienkārša. Džonss šajā sakarā saka, ka fosilijas ir maz un ka izmirušu dzīvnieku atrašana ar vairāk nekā 25 skriemeļiem ir neticami reti sastopama. Lai risinātu šo problēmu, pētnieki apkopoja muzeju kolekcijas visā pasaulē, lai izpētītu vislabāk saglabājušās dzīvnieku fosilijas, kas dzīvoja apmēram pirms 320 miljoniem gadu.
Agrīnas izmaiņas zīdītāju mugurkaulos bija svarīgs pirmais solis to evolūcijā. Laika gaitā izmaiņas mugurkaula daļā ļāva zīdītājiem attīstīties par neskaitāmām sugām, kuras mēs zinām šodien.
Mugurkaula evolūcija zīdītājiem
Pētnieku grupa pārbaudīja fosilos skriemeļus, kā arī vairāk nekā 1000 skriemeļus no dzīviem dzīvniekiem, tostarp pelēm, aligatoriem, ķirzakām un abiniekiem. Viņi vēlējās noskaidrot, vai zīdītāju skriemeļu reģioni ir tik veci, kā domāts, vai arī zīdītāji dara kaut ko unikālu.
“Ja mugurkaula apgabali evolūcijas gaitā būtu palikuši nemainīgi, kā tika izvirzīts hipotēzē, mēs varētu redzēt tos pašus reģionus ne-zīdītāju sinapsīdos, ko mēs redzam šodien zīdītājiem,” saka Pīrss. Bet šķiet, ka tas tā nav.
Kad pētnieki salīdzināja skriemeļu stāvokli un formu, viņi atklāja kaut ko pārsteidzošu. Zīdītāju evolūcijas laikā mugurkauls bija ieguvis jaunus reģionus. Agrīnās sinapsīdās, kas nebija zīdītāju, bija mazāk reģionu nekā dzīviem zīdītājiem.
Apmēram pirms 250 miljoniem gadu pie pleciem un priekšējām kājām izveidojās jauns reģions. Dramatiskas izmaiņas sāka parādīties arī to dzīvnieku priekškājās, kas pazīstami kā peptīdi, kas nav zīdītāji.
Zinātnieki uzskata, ka šie vienlaicīgie notikumi, iespējams, notika saistībā ar izmaiņām radību staigāšanā un skrējienā.
Pētnieki uzskata, ka attīstības laikā starp audiem, kas veido skriemeļus un lāpstiņu, notiek savstarpēja sarunvaloda. Viņi arī uzskata, ka šīs mijiedarbības rezultātā tika pievienots reģions pie pleca, jo mūsu senču priekškājas attīstījās, iegūstot jaunas formas un funkcijas.
Vēlāk iegurņa tuvumā parādījās reģions. Pēc pētnieku domām, šķiet, ka tieši šis pēdējais reģions, bezrobežu jostasvieta, spēj vislabāk pielāgoties dažādām vidēm.
Pēdējais solis zīdītāju mugurkaula konstruēšanā var būt saistīts ar izmaiņām Hox gēnos, kas ir svarīgi mugurkaula reģioniem agrīnā attīstības stadijā.
Šajā sakarā pētnieki ir spējuši vilkt sakarības starp izmaiņām dzīvnieku skeletos un izmirušām idejām mūsdienu attīstības bioloģijā un ģenētikā. "Šī kombinētā pieeja palīdz mums saprast, kas padara zīdītāju par zīdītāju," Džounss secina.
