Ssaki są wyjątkowe pod wieloma względami. Jesteśmy ciepłokrwiści i zwinni w porównaniu do naszych gadzich krewnych, ale jest jeszcze inna różnica. Badacze Stephanie Pierce i Katrina Jones z Uniwersytetu Harvarda sugerują, że: Ssaki są wyjątkowe jeszcze pod jednym względem: składem naszego kręgosłupa. Badania zostały opublikowane w czasopiśmie Nauka .
Według Pierce’a kręgosłup ssaka jest w zasadzie jak szereg koralików na sznurku, a każdy koralik reprezentuje pojedynczą kość, kręg. „U większości czworonożnych zwierząt, takich jak jaszczurki, kręgi wyglądają i funkcjonują tak samo” – mówi naukowiec.
Niemniej jednak, kolce ssaków są inne. Różne sekcje lub regiony kręgosłupa, takie jak szyja, klatka piersiowa i dolna część pleców, przybierają bardzo różne kształty. Działają osobno i dlatego można je dostosować do różnych form życia, takich jak bieganie, latanie, kopanie czy wspinaczka.
Ssaki: specjalistyczne kolumny
Chociaż kolce ssaków są wyspecjalizowane, uważano, że leżące pod nimi regiony są starożytne i sięgają najwcześniejszych zwierząt lądowych. Uważano, że ssaki w pełni wykorzystują istniejące schematy anatomiczne. Jednak nowe badanie kwestionuje ten pomysł, patrząc na zapis kopalny.
„Nie ma dziś żywych zwierząt, które odnotowują przejście od jaszczurowatego przodka do ssaka”., mówi Jones. Aby to zrobić, mówi, trzeba zagłębić się w zapis kopalny i przyjrzeć się wymarłym prekursorom ssaków, czyli synapsydom innym niż ssaki. Synapsydy inne niż u ssaków są kluczem do zrozumienia pochodzenia specyficznych cech ssaków, w tym kręgosłupa.
Źródło: Muzeum Zoologii Porównawczej Uniwersytetu Harvarda.
Rekonstrukcja edafozaur, prymitywny przodek ssaka; jego długie kolce tworzą na plecach świeczkę.
Ale badanie skamielin nie jest łatwe. Jones mówi w związku z tym, że skamieliny są rzadkie, a znalezienie wymarłych zwierząt z ponad 25 kręgami na ich miejscu jest niezwykle rzadkie. Aby rozwiązać ten problem, naukowcy zgromadzili kolekcje muzealne na całym świecie, aby zbadać najlepiej zachowane skamieniałości zwierząt, które żyły około 320 milionów lat temu.
Wczesna zmiana w kręgosłupie ssaków była ważnym pierwszym krokiem w ich ewolucji. Nadgodziny, zmiany w kręgosłupie pozwoliły ssakom rozwinąć się w niezliczone gatunki, które znamy dzisiaj.
Ewolucja kręgosłupa u ssaków
Zespół badawczy zbadał skamieniałe kręgosłupy, a także ponad 1000 kręgów żywych zwierząt, w tym myszy, aligatorów, jaszczurek i płazów. Chcieli dowiedzieć się, czy kręgi ssaków są tak stare, jak wcześniej sądzono, czy też ssaki robią coś wyjątkowego.
„Gdyby regiony kręgów pozostały niezmienione podczas ewolucji, zgodnie z hipotezą, spodziewalibyśmy się zobaczyć te same regiony w synapsydach innych niż ssaki, które widzimy dzisiaj u ssaków”, mówi Pierce. Ale wydaje się, że tak nie jest.
Kiedy naukowcy porównali położenie i kształt kręgów, odkryli coś zaskakującego. Podczas ewolucji ssaków kręgosłup zyskał nowe regiony. Najwcześniejsze synapsydy nie będące ssakami miały mniej regionów niż żyjące ssaki.
Około 250 milionów lat temu w pobliżu ramion i przednich nóg wyewoluował nowy region. Dramatyczne zmiany zaczęły również pojawiać się w kończynach przednich zwierząt znanych jako peptydy niessacze.
Naukowcy uważają, że te jednoczesne wydarzenia prawdopodobnie miały miejsce w połączeniu ze zmianami w sposobie poruszania się i biegania stworzeń.
Naukowcy uważają, że podczas rozwoju między tkankami tworzącymi kręgi a łopatką zachodzi jakaś krzyżowa rozmowa. Uważają również, że ta interakcja zaowocowała dodaniem regionu w pobliżu barku, gdy przednie kończyny naszych przodków ewoluowały, aby uzyskać nowe formy i funkcje.
Później, region pojawił się w pobliżu miednicy. Zdaniem naukowców to właśnie ten ostatni region, pozbawiony granic region lędźwiowy, wydaje się najlepiej przystosować do różnych środowisk.
Ostatni etap budowy kręgosłupa ssaków może być związany ze zmianami w genach Hox, ważne dla regionów kręgosłupa na wczesnym etapie ich rozwoju.
W tym sensie naukowcom udało się ustalić powiązania między zmianami w szkieletach zwierząt a wymarłymi pomysłami we współczesnej biologii rozwojowej i genetyce. „To połączone podejście pomaga nam zrozumieć, co sprawia, że ssak jest ssakiem” – podsumowuje Jones.
