Ssaki są wyjątkowe pod wieloma względami. Jesteśmy stałocieplni i zwinni w porównaniu do naszych gadzich krewnych, ale jest jeszcze jedna różnica. Naukowcy Stephanie Pierce i Katrina Jones z Uniwersytetu Harvarda sugerują, że ssaki są wyjątkowe jeszcze pod jednym względem: pod względem budowy naszych kolców. Badania zostały opublikowane w czasopiśmie Science .
Według Pierce'a kręgosłup ssaków jest zasadniczo jak seria koralików na sznurku, z których każdy reprezentuje pojedynczą kość, kręg. "U większości czworonożnych zwierząt, takich jak jaszczurki, kręgi wyglądają i funkcjonują tak samo" - mówi badaczka.
Jednak kolce ssaków są inne. Różne odcinki lub obszary kręgosłupa, takie jak szyja, klatka piersiowa i dolna część pleców, przybierają bardzo różne kształty. Funkcjonują osobno i dlatego mogą przystosować się do różnych trybów życia, takich jak bieganie, latanie, kopanie czy wspinanie się.
Ssaki: specjalistyczne kolumny
Podczas gdy kolce ssaków są wyspecjalizowane, regiony leżące u ich podstaw uważano za starożytne, sięgające czasów najwcześniejszych zwierząt lądowych. Uważano, że ssaki w pełni wykorzystały istniejące schematy anatomiczne. Jednak nowe badanie kwestionuje ten pomysł, patrząc na zapis kopalny.
„Nie ma obecnie żyjących zwierząt, które rejestrowałyby przejście od przodka „podobnego do jaszczurki” do ssaka” – mówi Jones. Aby to zrobić, mówi, musisz zagłębić się w zapis kopalny i spojrzeć na wymarłych prekursorów ssaków, synapsydy inne niż ssaki.Synapsydy inne niż ssaki są kluczem do zrozumienia pochodzenia cech specyficznych dla ssaków, w tym kręgosłupa.
Rekonstrukcja edafozaura, przodka prymitywnego ssaka; jego długie kolce tworzą żagiel na grzbiecie.
Ale badanie skamieniałości nie jest łatwe. Jones mówi w związku z tym, że skamieniałości są rzadkie, a znajdowanie wymarłych zwierząt z ponad 25 kręgami jest niezwykle rzadkie. Aby rozwiązać ten problem, naukowcy zgromadzili kolekcje muzeów na całym świecie, aby zbadać najlepiej zachowane skamieliny zwierząt, które żyły około 320 milionów lat temu.
Wczesna zmiana w kręgosłupie ssaków była ważnym pierwszym krokiem w ich ewolucji. Z biegiem czasu zmiany w kręgosłupie umożliwiły ssakom rozwinięcie 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 regiony kręgowe ssaków są tak stare, jak sądzono, lub czy ssaki robią coś wyjątkowego.
„Gdyby regiony kręgowe pozostały niezmienione w trakcie ewolucji, zgodnie z hipotezą, spodziewalibyśmy się zobaczyć te same regiony w synapsydach innych niż ssaki, które obserwujemy dzisiaj u ssaków” - mówi Pierce. Ale wydaje się, że tak nie jest.
Kiedy naukowcy porównali położenie i kształt kręgów, odkryli coś zaskakującego. Kręgosłup zyskał nowe regiony podczas ewolucji ssaków. Wczesne synapsydy inne niż ssaki miały mniej regionów niż żywe ssaki.
Około 250 milionów lat temu wyewoluował nowy region w pobliżu ramion i przednich nóg. Dramatyczne zmiany zaczęły pojawiać się również w kończynach przednich zwierząt, znanych jako peptydy niessacze.
Naukowcy uważają, że te jednoczesne zdarzenia prawdopodobnie miały miejsce w połączeniu ze zmianami w sposobie chodzenia i biegania stworzeń.
Naukowcy uważają, że podczas rozwoju dochodzi do pewnego rodzaju interakcji między tkankami tworzącymi kręgi a łopatką. Uważają również, że ta interakcja doprowadziła do dodania regionu w pobliżu barku, gdy przednie kończyny naszych przodków ewoluowały, przyjmując nowe formy i funkcje.
Później pojawił się obszar w pobliżu miednicy. Według naukowców to właśnie ten ostatni region, bezgraniczny obszar lędźwiowy, wydaje się być w stanie najlepiej przystosować się do różnych środowisk.
Ostatni krok w budowie kręgosłupa ssaków może być związany ze zmianami w genach Hox, ważnych dla regionów kręgosłupa na wczesnym etapie ich rozwoju.
Pod tym względem naukowcom udało się nakreślić powiązania między zmianami w szkieletach zwierząt a wymarłymi koncepcjami współczesnej biologii rozwoju i genetyki. „To połączone podejście pomaga nam zrozumieć, co sprawia, że ssak jest ssakiem” - podsumowuje Jones.
