Žinduoliai yra unikalūs daugeliu atžvilgių. Esame šiltakraujai ir judrūs, palyginti su mūsų reptilijų giminaičiais, tačiau yra dar vienas skirtumas. Tyrėjai Stephanie Pierce ir Katrina Jones iš Harvardo universiteto teigia, kad žinduoliai yra unikalūs dar vienu požiūriu: mūsų stuburo sandara. Tyrimas buvo paskelbtas žurnale Science .
Pasak Pierce'o, žinduolių stuburas iš esmės yra tarsi karoliukų serija ant virvelės, kur kiekvienas karoliukas reiškia vieną kaulą, slankstelį. „Daugumos keturkojų, pavyzdžiui, driežų, slanksteliai atrodo ir funkcionuoja vienodai“, – sako mokslininkas.
Tačiau žinduolių stuburai skiriasi. Įvairios stuburo dalys ar sritys, tokios kaip kaklas, krūtinė ir apatinė nugaros dalis, įgauna labai skirtingas formas. Jie veikia atskirai, todėl gali prisitaikyti prie skirtingų gyvenimo būdų, pavyzdžiui, bėgimo, skraidymo, kasimo ar laipiojimo.
Žinduoliai: specializuoti stulpeliai
Nors žinduolių stuburai yra specializuoti, buvo manoma, kad regionai, kuriuose jie yra, yra senovės, datuojami ankstyviausių sausumos gyvūnų laikų. Buvo manoma, kad žinduoliai maksimaliai išnaudojo esamus anatominius brėžinius. Tačiau naujas tyrimas meta iššūkį šiai idėjai, pažvelgus į fosilijų įrašą.
„Šiandien nėra gyvų gyvūnų, kurie fiksuotų perėjimą nuo „driežą primenančio“ protėvio prie žinduolių“, – sako Jonesas. Pasak jo, norint tai padaryti, reikia pasinerti į fosilijų įrašus ir pažvelgti į išnykusius žinduolių pirmtakus – ne žinduolių sinapsides.Ne žinduolių sinapsidės yra raktas į žinduoliams būdingų savybių, įskaitant stuburą, kilmę.
Edaphosaurus, primityvaus žinduolių protėvio, rekonstrukcija; ilgi spygliai sudaro burę ant nugaros.
Tačiau tyrinėti fosilijas nėra lengva. Jonesas šiuo klausimu teigia, kad fosilijų yra nedaug, o išnykusių gyvūnų, turinčių daugiau nei 25 slankstelius, rasti neįtikėtinai retai. Norėdami išspręsti šią problemą, mokslininkai surinko muziejų kolekcijas visame pasaulyje, kad ištirtų geriausiai išsilaikiusias gyvūnų, gyvenusių maždaug prieš 320 milijonų metų, fosilijas.
Ankstyvas žinduolių stuburo pakitimas buvo svarbus pirmasis jų evoliucijos žingsnis. Laikui bėgant, stuburo pokyčiai leido žinduoliams išsivystyti į daugybę šiandien žinomų rūšių.
Žinduolių stuburo evoliucija
Tyrėjų grupė ištyrė iškastinius slankstelius, taip pat daugiau nei 1000 gyvų gyvūnų, įskaitant peles, aligatorius, driežus ir varliagyvius, slankstelių. Jie norėjo išsiaiškinti, ar žinduolių stuburo sritys yra tokios senos, kaip manyta, ar žinduoliai daro kažką unikalaus.
„Jei slankstelių sritys evoliucijos metu būtų išlikusios nepakitusios, kaip buvo iškelta hipotezė, nežinduolių sinapsidėse matytume tuos pačius regionus, kuriuos šiandien matome žinduoliuose“, – sako Pierce. Bet neatrodo, kad taip.
Kai tyrėjai palygino slankstelių padėtį ir formą, jie pastebėjo kažką stebinančio. Žinduolių evoliucijos metu stuburas įgijo naujų sričių. Ankstyvosios ne žinduolių sinapsidės turėjo mažiau regionų nei gyvi žinduoliai.
Maždaug prieš 250 milijonų metų šalia pečių ir priekinių kojų atsirado naujas regionas. Dramatiški pokyčiai taip pat pradėjo atsirasti gyvūnų, vadinamų ne žinduolių peptidais, priekinėse galūnėse.
Mokslininkai mano, kad šie vienu metu įvykę įvykiai greičiausiai įvyko kartu su būtybių vaikščiojimo ir bėgimo pokyčiais.
Tyrėjai mano, kad vystymosi metu tarp audinių, sudarančių slankstelius ir pečių ašmenis, vyksta tam tikras kryžminis pokalbis. Jie taip pat mano, kad dėl šios sąveikos šalia peties atsirado regionas, nes mūsų protėvių priekinės galūnės įgavo naujas formas ir funkcijas.
Vėliau šalia dubens atsirado regionas. Pasak tyrėjų, būtent šis paskutinis regionas, bekraštis juosmens sritis, gali geriausiai prisitaikyti prie skirtingos aplinkos.
Paskutinis žinduolių stuburo konstravimo žingsnis gali būti susijęs su Hox genų pokyčiais, kurie svarbūs stuburo regionams jų vystymosi pradžioje.
Šiuo atžvilgiu mokslininkai sugebėjo nustatyti sąsajas tarp gyvūnų skeleto pokyčių ir išnykusių idėjų šiuolaikinėje vystymosi biologijoje ir genetikoje. „Šis kombinuotas požiūris padeda suprasti, kas daro žinduolį žinduoliu“, – daro išvadą Jonesas.
