Däggdjur är unika på många sätt. Vi är varmblodiga och smidiga jämfört med våra reptilsläktingar, men det finns fortfarande en annan skillnad. Det föreslår forskare Stephanie Pierce och Katrina Jones från Harvard University Däggdjur är unika på ett annat sätt: sammansättningen av vår ryggrad. Forskningen har publicerats i tidskriften Vetenskap .
Enligt Pierce, däggdjurets ryggrad är i princip som en serie pärlor på en sträng, och varje pärla representerar ett enda ben, en kotor. "Hos de flesta fyrbenta djur, som ödlor, ser och fungerar ryggkotorna på samma sätt", säger forskaren.
Men hursomhelst, ryggraden hos däggdjur är olika. Olika sektioner eller regioner i ryggraden, såsom nacke, bröst och nedre del av ryggen har mycket olika former. De fungerar separat och kan därför anpassas till olika former av liv, som att springa, flyga, gräva eller klättra.
Däggdjur: specialiserade kolumner
Medan däggdjursryggar är specialiserade trodde man att de underliggande regionerna var gamla och går tillbaka till de tidigaste landdjuren. Däggdjur trodde att dra full nytta av befintliga anatomiska ritningar. Den nya studien utmanar dock denna idé genom att titta på fossilrekorden.
"Det finns inga djur som lever idag som registrerar övergången från en" ödla-liknande "förfader till ett däggdjur.", Säger Jones. För att göra det, säger han, måste du dyka in i fossilregistret och titta på de utdöda föregångarna till däggdjur, de icke-däggdjursynapserna. Icke-däggdjurs synapsider är nyckeln till att förstå ursprunget till specifika egenskaper hos däggdjur, inklusive ryggraden.
Källa: Harvard University Museum of Comparative Zoology.
Rekonstruktion av Edaphosaurus, en primitiv däggdjursfader; dess långa ryggar bildar ett ljus på ryggen.
Men att studera fossil är inte lätt. Jones säger i detta avseende att fossiler är sällsynta och att det är otroligt sällsynt att hitta utdöda djur med mer än 25 kotor på sin plats. För att lösa detta problem samlade forskarna museisamlingar runt om i världen för att studera de bäst bevarade djurfossilerna som levde för cirka 320 miljoner år sedan.
En tidig förändring av däggdjurs ryggrad var ett viktigt första steg i deras utveckling. Över tid, förändringar i ryggraden gjorde att däggdjur utvecklades till de otaliga arter vi känner idag.
Ryggradens utveckling hos däggdjur
Forskargruppen undersökte fossila ryggraden, liksom mer än 1 000 kotor från levande djur, inklusive möss, alligatorer, ödlor och amfibier. De ville ta reda på om däggdjurs ryggradsregioner var så gamla som man tidigare trott, eller om däggdjur gjorde något unikt.
"Om ryggradsregionerna hade förblivit oförändrade under hela utvecklingen, enligt hypotesen, skulle vi förvänta oss att se samma regioner i icke-däggdjurssynapser som vi ser idag hos däggdjur", Säger Pierce. Men så verkar det inte vara.
När forskarna jämförde positionen och formen på kotorna fann de något överraskande. Ryggraden hade fått nya regioner under utvecklingen av däggdjur. De tidigaste icke-däggdjurs synapsiderna hade färre regioner än levande däggdjur.
För cirka 250 miljoner år sedan utvecklades en ny region nära axlarna och frambenen. Dramatiska förändringar började också dyka upp i frambenen på djur som kallas peptider som inte är däggdjur.
Forskare tror att dessa samtidiga händelser sannolikt inträffade i samband med förändringar i hur varelserna gick och sprang.
Det tror forskare det finns någon form av crossover -konversation under utvecklingen mellan vävnaderna som utgör kotorna och axelbladet. De tror också att denna interaktion resulterade i tillägg av en region nära axeln när frambenen på våra förfäder utvecklades för att förvärva nya former och funktioner.
Senare, en region uppstod nära bäckenet. Enligt forskarna är det den senare regionen, den gränslösa ländryggen, som tycks kunna anpassa sig bäst till olika miljöer.
Det sista steget i konstruktionen av däggdjurens ryggrad kan vara relaterat till förändringar i Hox -generna, viktigt för regionerna i ryggraden tidigt i deras utveckling.
I den meningen har forskare kunnat etablera samband mellan förändringar i djurskelett och utdöda idéer inom modern utvecklingsbiologi och genetik. "Detta kombinerade tillvägagångssätt hjälper oss att förstå vad som gör ett däggdjur till ett däggdjur", avslutar Jones.
