3D analizė atskleidžia pagrindinį dinozaurų ir paukščių embrionų panašumą

3D analizė atskleidžia pagrindinį dinozaurų ir paukščių embrionų panašumą

PAUKŠČIAI YRA PASKUTINIEJI DINOZAURAI – tačiau mokslininkams prireikė 150 metų analizuoti fosilijas, kad padarytų tokią dabar nusistovėjusią išvadą. Tačiau praėjusią savaitę žurnale buvo paskelbtas naujas tyrimas Gamta atskleidžia gyvus šio fakto įrodymus, fosilijų nereikia. Norint pamatyti, kad paukščiai yra dinozaurų paveldėtojai, tereikia pažvelgti į paukščių kūnus tinkamu jų vystymosi momentu, rašoma tyrime. Prieš paukščiams išsiritant, kiaušinyje yra trumpas laikotarpis, kai jų klubų kaulai yra neįtikėtinai panašūs į roplių protėvius.

TAIP FONAS – Pirmieji įrodymai, kad paukščiai yra dinozaurai, atsirado atradus Archeopteriksas Vokietijoje 1861 m. Ši fosilija buvo maždaug 150 milijonų metų senumo trūkstama grandis tarp roplių ir paukščių, turinti ne tik sparnus ir plunksnas, bet ir dantis, ilgą uodegą ir nagus ant sparnų sąnarių. Laikui bėgant mokslininkai atkasė daugiau senovinių, į roplius panašių paukščių fosilijų, bet ir įrodymų, kad daugelis plėšrūnų dinozaurų turėjo plunksnų.

Vis dėlto šiuolaikinių paukščių kūnai labai skiriasi nuo daugelio dinozaurų kūnų. Daugybė fosilijų atskleidžia laipsnišką transformaciją, vedančią į šiuolaikinę paukščių fiziologiją, tačiau daug kas lieka neaišku, kaip šis pokytis įvyko ir ar jis vis dar tebevyksta.

The Archeopteriksas pasiūlė mokslininkams žvilgsnį, kad paukščiai ir dinozaurai gali turėti senovės ryšį. Nastasic/DigitalVision Vectors/Getty Images

Kaip buvo padarytas atradimas Naujajame tyrime paleontologas Bhartas-Anjanas Bhullaras iš Jeilio universiteto Niu Heivene, Konektikuto valstijoje, ir jo kolegos sutelkė dėmesį į paukščio klubo kaulą, kuris yra paukščio kūno šerdis. Jis eina per paukščio rėmo ilgį, todėl paukštis gali stovėti, judėti ir nešti viso kūno svorį.

Per pastarąjį dešimtmetį Bhullar ir jo bendradarbiai ištyrė daug pagrindinių evoliucinių perėjimų tarp dinozaurų, roplių ir paukščių rūšių, įskaitant dinozaurų vidinės ausies, paukščio snapo, žinduolių žandikaulio ir stuburinių gyvūnų regėjimo vystymąsi. Jie naudoja kompiuterinę tomografiją (KT) ir mikroskopiją, kad sukurtų 3D gyvūnų embrionų vaizdus, ​​​​kad iššifruotų šiuos evoliucijos žingsnius.

Šiuolaikinis paukščio klubas neabejotinai skiriasi nuo savo dinozaurų protėvių. Pavyzdžiui, paukščių gakta – bet kuri iš kaulų, sudarančių dvi dubens puses – yra nukreipta atgal, o daugelio senovės dinozaurų ir daugumos keturių galūnių gyvūnų gakta yra nukreipta į priekį. Be to, paukščio gaktos galas neišsiplečia, kad susidarytų „gaktos batas“, kaip tai daro daugelis senovės dinozaurų, o klubo kaulas – kaulas, sudarantis kiekvienos dubens pusės viršutinę dalį – labai išsiplečia tiek į priekį, tiek atgal. paukščiuose. Visi šie pokyčiai yra susiję su tuo, kaip paukščiai judina kojas – šlaunikaulis arba šlaunikaulis iš esmės lieka horizontalus ir nejudantis, o apatinė kojos dalis svyruoja, kad paukštis varytų.

Norėdami sužinoti daugiau apie paukščių klubų evoliuciją, mokslininkai ištyrė aligatorių, naminių viščiukų, japoniškų putpelių, Čilės tinamou ir papūgų dubens vystymąsi. Jie palygino 3D vaizdus iš klubų kaulų, raumenų ir nervų įvairiuose šių gyvūnų vystymosi etapuose su kelių dinozaurų vaizdais, įskaitant Archeopteriksas.

Atradimas – Mokslininkai nustatė, kad daug protėvių dinozaurų klubo bruožų – į priekį atsukta gakta, gaktos aulas ir trumpas klubo kaulas – trumpai išryškėja paukščiui vystantis kiaušinyje.

„Šis atradimas buvo įmanomas dėl naujų embrioninių audinių vaizdavimo labai ankstyvose stadijose metodų ir metodų“, – sako tyrimo vadovas Christopheris Griffinas, Jeilio universiteto evoliucijos biologas. Atvirkščiai.

„Protėvių dinozaurų ypatybės išryškėja labai anksti skeleto vystymosi stadijoje, kol dar nėra kaulų ir dar prieš kremzlę. Dinozaurų stadijos ryškiausios iki kremzlės vystymosi stadijose.“

Šios klubo savybės įgyja tipiškas paukščių formas po to, kai pereina per dvi dienas kiaušinyje, atspindinčią tai, ką tyrėjai atrado iš fosilijų apie tai, kaip paukščiai įgijo šias savybes evoliucijos metu.

„Kai tik pradėjome vaizduoti paukščių embrionų stadijas iki kremzlės, iškart atpažinome, kad jie atrodo kaip ankstyvųjų dinozaurų klubai“, – sako Griffinas. „Labiausiai nustebino faktas, kad seniai išnykusių dinozaurų anatomija vis dar yra paukščių embrionuose. Šios senovinės savybės nėra užrakintos fosilijose, kaip visada manėme, bet laikinai yra gyvuose gyvūnuose.“

Velociraptorius tikriausiai turėjo daugiau nei keletą savybių, bendrų su paukščiais. Mohamad Haghani/Stocktrek Images/Stocktrek Images/Getty Images

Šie pokyčiai yra „galinio papildymo“ pavyzdys, biologinis mechanizmas, kai protėvių bruožai gyvūne atsiranda iki vėlyvos jo vystymosi stadijos. Tai buvo staigmena, nes daugelis svarbių dinozauro poslinkio į paukščius ypatybių, pavyzdžiui, snapas, pastebimos ankstyvame paukščio embriono vystymosi etape.

„Tikriausiai svarbiausias to padarinys yra tas, kad šis protėvių požymių išlaikymas embrionuose gali būti labiau paplitęs tarp gyvūnų grupių, nei mes iš pradžių manėme“, – sako Griffinas. „Tai galėtų atverti galimybes tirti šiuolaikinių gyvūnų kilmę tokiu būdu, kurio anksčiau nebuvo galima pamatyti.

Iš pradžių mokslininkai šį atradimą padarė 2017 m., „tačiau metodus reikėjo tobulinti metus ar dvejus iki tol, kad net pasiektų tašką, kai turėjome gerų duomenų“, – prisimena Griffin. „Per žiemos atostogas tais metais išvažiavau savaitei aplankyti šeimos ir palikau visus mūsų paukščių embrionus laboratorijoje, išvalytus, nudažytus ir paruoštus vaizdams po mikroskopu, kai grįžau. Deja, problema su termostatu. Laboratorijoje vieną dieną, kai visi buvo lauke, kambarys tapo nepaprastai šiltas, o visi embrionai supuvo. Prireikė ištisų metų, kad būtų galima gauti daugiau embrionų, išvalyti, dėmėti ir apdoroti visus vaizdus.

Griffin pažymi, kad „protėvių dinozaurų bruožai, kuriuos matome paukščio embrione, nėra identiški suaugusių dinozaurų savybėms. Tai nėra anglies kopija T. rex klubo arba a Velociraptor klubai – jie yra dideli, pagaminti iš kaulo ir turi savo suaugusiems būdingų bruožų, dėl kurių jie išsiskiria iš visų kitų rūšių. Tai, ką matome paukščio embrione, yra labiau panašu į tai, ką a Tiranozauras arba Velociraptor embrionas būtų atrodęs.

„Skirtumas yra tas, kad išnykusiame dinozaure, – priduria jis, – embrionas nustos keistis ankstesnėje stadijoje, sustodamas ties „dinozauro stadija“. Paukščio embrionas nuolat keičiasi po dinozauro stadijos, kol atrodo kaip paukštis.

KAS TOLIAU? – „Mes vis dar neįsivaizduojame, kokia yra pagrindinė šių savybių genetinė architektūra, o tai atveria daug įdomių tyrimų galimybių“, – sako Griffinas. Kadangi paukščiai šiandien gyvena su mumis, mokslininkai gali panaudoti juos kaip gyvą modelį, kad išsiaiškintų, kaip vystėsi dinozaurai ir kokie genai galėjo turėti esminį vaidmenį jų evoliucijoje.

„Manėme, kad šis perėjimas nuo dinozaurų prie paukščių buvo užrakintas akmenyje, bet kadangi perėjimas pastebimas ir gyvuose gyvūnuose, kurių genai ir vystymasis gali būti tiriami tiesiogiai, tai reiškia, kad galime imtis genetinių pokyčių, kurių prireikė sukurti dinozauras“.

Parašykite komentarą

El. pašto adresas nebus skelbiamas.