Cheminiai įkalčiai atskleidžia dinozaurų metabolizmą – „ScienceDaily“.

Klimato kintamumas gali nelemti evoliucinių pokyčių tiek, kiek manyta anksčiau – „ScienceDaily“.

Dešimtmečius paleontologai diskutavo, ar dinozaurai buvo šiltakraujai, kaip šiuolaikiniai žinduoliai ir paukščiai, ar šaltakraujai, kaip šiuolaikiniai ropliai. Žinodami, ar dinozaurai buvo šiltakraujai, ar šaltakraujai, galime duoti užuominų apie jų aktyvumą ir jų kasdienį gyvenimą, tačiau jų šiltakraujiškumo ar šaltakraujiškumo nustatymo metodai – kaip greitai jų medžiagų apykaita gali paversti deguonį energija – buvo neaiškūs. Tačiau naujame dokumente Gamtamokslininkai pristato naują metodą dinozaurų medžiagų apykaitai tirti, naudodami jų kauluose esančius įkalčius, rodančius, kiek atskiri gyvūnai kvėpavo paskutinę gyvenimo valandą.

„Mums, paleontologams, tai tikrai įdomu – klausimas, ar dinozaurai buvo šiltakraujai, ar šaltakraujai, yra vienas seniausių paleontologijos klausimų, o dabar manome, kad sutariame, kad dauguma dinozaurų buvo šiltakraujai. Jasmina Wiemann, pagrindinė šio straipsnio autorė ir Kalifornijos technologijos instituto doktorantė.

„Naujasis Jasminos Wiemann sukurtas tarpinis serveris leidžia mums tiesiogiai daryti išvadą apie medžiagų apykaitą išnykusiuose organizmuose, apie ką tik svajojome prieš keletą metų. Taip pat radome skirtingus medžiagų apykaitos greičius, apibūdinančius skirtingas grupes, o tai anksčiau buvo pasiūlyta remiantis kitais metodais. bet niekada nebuvo tiesiogiai išbandytas “, – sako Matteo Fabbri, Čikagos lauko muziejaus doktorantas ir vienas iš tyrimo autorių.

Žmonės kartais kalba apie medžiagų apykaitą, kaip lengvai kažkam palaikyti formą, tačiau iš esmės „metabolizmas yra tai, kaip efektyviai mes paverčiame deguonį, kurį kvėpuojame, į cheminę energiją, kuri maitina mūsų kūną“, – sako Wiemann. yra susijęs su Jeilio universitetu ir Los Andželo apygardos gamtos istorijos muziejumi.

Gyvūnai, kurių metabolizmas greitas, yra endoterminiai arba šiltakraujai; šiltakraujai gyvūnai, tokie kaip paukščiai ir žinduoliai, paima daug deguonies ir turi sudeginti daug kalorijų, kad išlaikytų kūno temperatūrą ir išliktų aktyvūs. Šaltakraujai arba ektoterminiai gyvūnai, tokie kaip ropliai, mažiau kvėpuoja ir mažiau valgo. Jų gyvenimo būdas yra energetiškai pigesnis nei karštakraujų gyvūnų, tačiau tai turi savo kainą: šaltakraujai gyvūnai yra priklausomi nuo išorinio pasaulio, kad išlaikytų tinkamą kūno temperatūrą, kad galėtų veikti (kaip driežas, besikaitinantis saulėje). ir jie būna mažiau aktyvūs nei šiltakraujai padarai.

Kadangi paukščiai buvo šiltakraujai, o ropliai – šaltakraujai, dinozaurai buvo pakliuvę į diskusijų vidurį. Paukščiai yra vieninteliai dinozaurai, išgyvenę masinį išnykimą Kreidos periodo pabaigoje, tačiau dinozaurai (ir iš esmės paukščiai) techniškai yra ropliai – už paukščių ribų artimiausi jų giminaičiai yra krokodilai ir aligatoriai. Taigi ar iš to būtų šiltakraujai ar šaltakraujai dinozaurai?

Mokslininkai bandė išsiaiškinti dinozaurų medžiagų apykaitos greitį iš jų kaulų cheminės ir osteohistologinės analizės. „Anksčiau žmonės žiūrėdavo į dinozaurų kaulus naudodami izotopų geochemiją, kuri iš esmės veikia kaip paleotermometras“, – sako Wiemannas – mokslininkai tiria mineralus fosilijoje ir nustato, kokioje temperatūroje tie mineralai susidarytų. „Tai tikrai šaunus požiūris ir buvo tikrai revoliucingas, kai jis pasirodė, ir jis ir toliau suteikia labai įdomių įžvalgų apie išnykusių gyvūnų fiziologiją. Tačiau supratome, kad dar nelabai suprantame, kaip fosilizacijos procesai pakeičia izotopą signalus, kuriuos imame, todėl sunku vienareikšmiškai palyginti duomenis iš fosilijų su šiuolaikiniais gyvūnais.

Kitas metabolizmo tyrimo metodas yra augimo greitis. „Jei pažvelgsite į dinozauro kaulinio audinio skerspjūvį, pamatysite eilę linijų, pavyzdžiui, medžio žiedų, atitinkančių augimo metus“, – sako Fabbri. „Galite suskaičiuoti augimo linijas ir tarpą tarp jų, kad pamatytumėte, kaip greitai dinozauras augo. Riba priklauso nuo to, kaip augimo greičio įvertinimus paverčiate metabolizmu: greitesnis ar lėtesnis augimas gali būti labiau susijęs su gyvūno gyvenimo etapu nei su savo medžiagų apykaita, pavyzdžiui, kaip mes augame greičiau, kai esame jauni, ir lėčiau, kai esame vyresni.

Naujasis Wiemann, Fabbri ir jų kolegų pasiūlytas metodas nenagrinėja kaulų mineralų ar dinozauro augimo greičio. Vietoj to, jie žiūri į vieną iš pagrindinių medžiagų apykaitos požymių: deguonies naudojimą. Kai gyvūnai kvėpuoja, susidaro šalutiniai produktai, kurie reaguoja su baltymais, cukrumi ir lipidais, palikdami molekulines „atliekas“. Šios atliekos yra itin stabilios ir netirpios vandenyje, todėl yra išsaugomos fosilizacijos proceso metu. Jis palieka įrašą, kiek deguonies įkvėpė dinozauras, taigi ir jo medžiagų apykaitos greitis.

Tyrėjai ieškojo šių molekulinių atliekų gabaliukų tamsiuose fosiliniuose šlaunikauliuose, nes šios tamsios spalvos rodo, kad išsaugoma daug organinių medžiagų. Jie ištyrė fosilijas naudodami Ramano ir Furjė transformacijos infraraudonųjų spindulių spektroskopiją – „šie metodai veikia kaip lazeriniai mikroskopai, iš esmės galime kiekybiškai įvertinti šių molekulinių žymenų, bylojančių apie medžiagų apykaitos greitį, gausą“, – sako Wiemannas. „Tai ypač patrauklus metodas paleontologams, nes jis yra neardomas.“

Komanda išanalizavo 55 skirtingų gyvūnų grupių šlaunikaulius, įskaitant dinozaurus, jų skraidančius pusbrolius pterozaurus, tolimesnius jūrų giminaičius pleziozaurus ir šiuolaikinius paukščius, žinduolius ir driežus. Jie palygino su kvėpavimu susijusių molekulinių šalutinių produktų kiekį su žinomais gyvų gyvūnų medžiagų apykaitos tempais ir panaudojo šiuos duomenis, kad padarytų išvadą apie išnykusių gyvūnų medžiagų apykaitos greitį.

Komanda nustatė, kad dinozaurų medžiagų apykaita paprastai buvo aukšta. Yra dvi didelės dinozaurų grupės, zaurisčiai ir ornitai – driežų ir paukščių klubai. Driežo klubo dinozaurai, kaip Triceratops ir Stegozauras, medžiagų apykaitos greitis buvo žemas, panašus į šaltakraujų šiuolaikinių gyvūnų. Dinozaurai paukščių klubais, įskaitant teropodus ir zauropodus – dvikojus, labiau į paukščius panašius plėšrūnus dinozaurai, kaip Velociraptor ir T. rex o milžiniški, ilgakakliai žolėdžiai mėgsta Brachiozaurus – buvo šiltakraujai ar net karštakraujai. Tyrėjai nustebo sužinoję, kad kai kurie iš šių dinozaurų buvo ne tik šiltakraujai – jų medžiagų apykaitos greitis buvo panašus į šiuolaikinių paukščių, daug didesnį nei žinduolių. Šie rezultatai papildo ankstesnius nepriklausomus stebėjimus, kurie užsiminė apie tokias tendencijas, bet negalėjo pateikti tiesioginių įrodymų, nes trūksta tiesioginio pavyzdžio, leidžiančio daryti išvadą apie metabolizmą.

Pasak mokslininkų, šios išvados gali mums suteikti iš esmės naujų įžvalgų apie tai, koks buvo dinozaurų gyvenimas.

„Dinozaurai, kurių medžiagų apykaita yra mažesnė, tam tikru mastu būtų priklausę nuo išorinės temperatūros“, – sako Wiemannas. „Driežai ir vėžliai sėdi saulėje ir kaitinasi, todėl gali tekti apsvarstyti panašią „elgesio“ termoreguliaciją ornitikų, kurių medžiagų apykaita ypač maža. Šaltakraujai dinozaurai taip pat galėjo migruoti į šiltesnį klimatą šaltuoju metų laiku, o klimatas. galėjo būti pasirinkimo veiksnys, kur galėtų gyventi kai kurie iš šių dinozaurų.

Kita vertus, anot jos, karštakraujai dinozaurai būtų buvę aktyvesni ir jiems būtų reikėję daug valgyti. „Karšto kraujo gigantiški zauropodai buvo žolėdžiai, o šiai medžiagų apykaitos sistemai maitinti prireiktų daug augalinių medžiagų. Jie turėjo labai efektyvią virškinimo sistemą, o kadangi jie buvo tokie dideli, jiems tikriausiai buvo daugiau problemų atvėsti. žemyn, nei šildyti“. Tuo tarpu teropodų dinozaurai – grupė, kurioje yra paukščių – išvystė aukštą medžiagų apykaitą dar prieš kai kuriems jų nariams evoliucionuojant.

„Išnykusių gyvūnų biologijos ir fiziologijos atkūrimas yra vienas iš sunkiausių paleontologijos dalykų. Šis naujas tyrimas prideda esminį galvosūkį, padedantį suprasti fiziologijos raidą giliame laike, ir papildo ankstesnius tarpinius serverius, naudotus šiems klausimams tirti. dabar gali daryti išvadą apie kūno temperatūrą pagal izotopus, augimo strategijas pagal osteohistologiją ir medžiagų apykaitos greitį pagal cheminius duomenis“, – sako Fabbri.

Šis tyrimas ne tik suteikia mums įžvalgų, kokie buvo dinozaurai, bet ir padeda geriau suprasti mus supantį pasaulį šiandien. Dinozaurai, išskyrus paukščius, išmirė per masinį išnykimą prieš 65 milijonus metų, kai į Žemę atsitrenkė asteroidas. „Paprastai teigiama, kad greitas medžiagų apykaitos greitis yra vienas iš pagrindinių privalumų, kai reikia išgyventi masinį išnykimą ir po to sėkmingai spinduliuoti“, – sako Wiemannas – kai kurie mokslininkai pasiūlė, kad paukščiai išgyveno, o ne paukščių dinozaurai mirė dėl paukščių. „padidėjęs medžiagų apykaitos pajėgumas. Tačiau šis tyrimas, pasak Wiemanno, padeda parodyti, kad tai netiesa: daugelis dinozaurų, pasižyminčių paukščiams būdingomis išskirtinėmis medžiagų apykaitos galimybėmis, išnyko.

„Gyvename šeštąjį masinį išnykimą, – sako Wiemannas, – todėl mums svarbu suprasti, kaip šiuolaikiniai ir išnykę gyvūnai fiziologiškai reagavo į ankstesnius klimato pokyčius ir aplinkos sutrikimus, kad praeitis galėtų informuoti apie biologinės įvairovės išsaugojimą dabartyje ir informuoti apie mūsų būsimus veiksmus“.

.

Parašykite komentarą

El. pašto adresas nebus skelbiamas.