[ad_1]

انتقال آب به زمین در اوایل tetrapods

سه مرحله اصلی در توسعه استخوان بازو ، از استخوان بازو بلوک ماهیان آبزی تا استخوان بازو L شکل تتراپودهای انتقالی و استخوان بازو پیچ خورده تتراپودهای زمینی ستون ها (از چپ به راست) = ماهیان آبزی ، تتراپودهای انتقالی و تتراپادهای زمینی. Rows = top: شبح حیوانات منقرض شده ؛ در وسط: فسیل های سه بعدی استخوان بازو. در زیر: نشانه های مورد استفاده برای فرم کمی. اعتبار: بلیک دیکسون

انتقال آب و زمین یکی از مهمترین و الهام بخش ترین تغییرات اساسی در تکامل مهره داران است. و این پرسش که چگونه و چه زمانی تتراپودها از آب به خشکی منتقل شده اند مدتهاست که باعث تعجب و بحث علمی شده است.

ایده های اولیه استدلال می کردند که تخلیه استخرهای ماهی سیل زده در خشکی و خارج از آب ، فشار انتخابی برای ایجاد زائده های اندام مانند بیشتر برای بازگشت به آب ایجاد می کند. در سال 1990 ، نمونه های تازه کشف شده نشان می دهد که اولین تتراپودها بسیاری از خصوصیات آب مانند آبشش و باله دم را حفظ کرده اند و ممکن است اندام ها قبل از سازگاری تتراپودها با زندگی در زمین در آب تکامل یافته باشند. با این حال ، هنوز عدم اطمینان در مورد زمان انتقال آب و زمین و چقدر زودتر تتراپودهای زمینی وجود دارد.

گزارش منتشر شده در 25 نوامبر در طبیعت با استفاده از داده های فسیلی با وضوح بالا به این موضوعات می پردازد و نشان می دهد که اگرچه این تتراپادهای اولیه هنوز به آب محدود بودند و از ویژگی های آبزی برخوردار بودند ، اما همچنین سازگاری هایی داشتند که توانایی حرکت در خشکی را نشان می داد. اگرچه ممکن است حداقل در استانداردهای امروز در این زمینه مهارت کافی نداشته باشند.

نویسنده اصلی ، بلیک دیکسون ، Ph.D. ’20 در دپارتمان زیست شناسی ارگانیک و تکاملی دانشگاه هاروارد ، و نویسنده ارشد استفانی پیرس ، توماس دی کابوت دانشیار گروه زیست شناسی ارگانیک و تکامل و سرپرست دیرینه شناسی مهره داران در موزه جانورشناسی مقایسه ای دانشگاه هاروارد 40 سه بعدی humers (استخوان بالای بازو) حیوانات منقرض شده که بر انتقال آب و زمین غلبه می کنند.

دیکسون گفت: “از آنجا که داده های فسیلی مربوط به انتقال به خشکی در تتراپادها بسیار ضعیف است ، ما به سراغ منبعی از فسیل ها رفتیم که می تواند بهتر بودن انتقال از یک ماهی کاملاً آبزی به یک تتراپاد کاملاً زمینی را نشان دهد.”

دو سوم فسیل ها از مجموعه های تاریخی نگهداری شده در موزه جانورشناسی تطبیقی ​​هاروارد است که از سراسر جهان حمل می شود. پیرس برای پر کردن جای خالی ، با نمونه های اصلی کانادا ، اسکاتلند و استرالیا به همکاران خود مراجعه کرد. فسیلهای جدیدی که اخیراً توسط همکاران نویسندگان دکتر تیم اسمیتسون و پروفسور جنیفر کلاک ، از دانشگاه کمبریج ، انگلستان ، به عنوان بخشی از پروژه TW: eed کشف شده است ، ابتکاری است که برای درک تکامل اولیه جنبش تتراپاد طراحی شده است.

انتقال آب به زمین در اوایل tetrapods

مسیر تکاملی و شکل از استخوان بازو ماهی آبزی به استخوان بازو تتراپاد تغییر می کند. اعتبار: بلیک دیکسون.

محققان استخوان بازو را انتخاب کرده اند زیرا نه تنها در ضبط های فسیلی فراوان است و به خوبی حفظ می شود ، بلکه در تمام سارکوپتریژی ها نیز وجود دارد – گروهی از حیوانات که شامل ماهی از مواد انعطاف پذیر ، ریه ها و همه تتراپودها ، از جمله همه آنها است. نمایندگان فسیل ها. پیرس گفت: “ما انتظار داریم كه استخوان بازو هنگامی كه حیوانات از ماهی كاملاً كارا به سمت تتراپادهای كاملاً خشكی می روند ، سیگنال كاركردی قوی داشته باشد و ما می توانیم از این روش برای پیش بینی شروع تتراپودها در خشكی استفاده كنیم.” “ما دریافتیم که به نظر می رسد توانایی های زمین با پیدایش اندامها همزمان است ، که واقعاً هیجان انگیز است.”

استخوان بازو پای جلویی را به بدن متصل می کند ، بسیاری از عضلات را در خود جای می دهد و باید در هنگام حرکت مبتنی بر اندام ، فشار زیادی را تحمل کند. بنابراین ، این شامل اطلاعات عملکردی بسیار حیاتی مربوط به حرکت و اکولوژی حیوان است. محققان پیشنهاد می کنند که تغییرات تکاملی در شکل استخوان بازو ، از کوتاه و چمباتمه در ماهی به کشیده تر و بیشتر در tetrapods ، نتایج مهم عملکردی مرتبط با انتقال به حرکت زمین است. این ایده از نظر کمی به ندرت مورد مطالعه قرار می گیرد – یعنی. تا حالا.

هنگامی که دیکسون دانشجوی دبیرستان دوم بود ، استفاده از تئوری مدل سازی کمی برای درک تکامل عملکردی شیفته او شد ، این روش پیشگام در یک مطالعه 2016 به رهبری تیمی از دیرین شناسان و از نویسندگان پیرس بود. در قلب مدل سازی کمی صفات ، مفهوم دیرین شناس جورج گیلورد سیمپسون از سال 1944 درباره یک منظر سازگار ، یک سطح سه بعدی جامد با قله ها و دره ها ، مانند یک رشته کوه وجود دارد. در این چشم انداز ، افزایش قد نشان دهنده عملکرد عملکردی و سازگاری بهتر است و با گذشت زمان ، انتظار می رود که انتخاب طبیعی جمعیت ها را به سمت بالا به یک قله سازگار هدایت کند.

دیکسون و پیرس فکر کردند که می توانند از این روش برای مدل سازی انتقال tetrapod ها از آب به زمین استفاده کنند. آنها پیشنهاد کردند که وقتی استخوان بازو تغییر شکل می دهد ، چشم انداز سازگار نیز تغییر می کند. به عنوان مثال ، ماهی ها در جایی که خصوصیات عملکردی برای شنا به حداکثر می رسند ، قله سازگار خواهند داشت و تتراپودهای زمینی در جایی که ویژگی های عملکردی برای پیاده روی در زمین به حداکثر می رسد ، قله سازگار دارند. پیرس گفت: “سپس می توانیم از این مناظر استفاده کنیم تا ببینیم آیا شکل استخوان بازو تتراپودهای قبلی برای نمایش در آب یا خشکی بهتر سازگار است”.

دیكسون گفت: “ما در حال فكر كردن درباره این هستیم كه چه ویژگیهای كاربردی برای استخراج از ناحیه بازو مهم خواهد بود.” “که کار ساده ای نبود ، زیرا باله ماهی با اندام تتراپود بسیار متفاوت است.” در نهایت ، آنها تمرکز خود را به شش ویژگی محدود می کنند که به طور قابل اعتماد بر روی تمام فسیل ها اندازه گیری می شود ، از جمله اندازه گیری های ساده مانند طول نسبی استخوان به عنوان پروکسی برای طول گام و تجزیه و تحلیل های پیچیده تر که استرس مکانیکی را در سناریوهای مختلف پوشیدن شبیه سازی می کند. از وزن برای ارزیابی قدرت استخوان بازو.

دیکسون توضیح داد: “اگر نمایشی یکسان از تمام ویژگی های عملکردی داشته باشید ، می توانید نحوه تغییر عملکرد هنگام حرکت از یک قله سازگار به قله دیگر را ترسیم کنید.” با استفاده از بهینه سازی محاسباتی ، تیم قادر به کشف ترکیبی مناسب از ویژگی های عملکردی بود که بهره وری ماهیان آبزی ، تتراپادهای زمینی و زودگذرهای تتراپاد را به حداکثر می رساند. نتایج آنها نشان می دهد که اولین تتراپودها دارای ترکیبی منحصر به فرد از ویژگی های عملکردی بودند ، اما با اوج سازگار خود مطابقت نداشتند.

پیرس گفت: “آنچه ما کشف کردیم این بود که استخوان های شانه اولیه تتراپادها در پایه منظره زمین جمع شده بودند.” “این افزایش بهره وری هنگام حرکت از طریق زمین را نشان می دهد. اما این حیوانات فقط یک مجموعه محدود از صفات عملکردی را برای پیاده روی کارآمد در زمین ایجاد کرده اند.”

محققان اظهار داشتند که ممکن است به دلیل انتخاب در زمینه های دیگر ، مانند تغذیه از آب ، که tetrapods اولیه را به زیستگاه های آبی اجدادشان متصل می کند ، توانایی حرکت از طریق زمین محدود شده است. هنگامی که تتراپودها از این محدودیت آزاد شدند ، استخوان بازو آزاد است که مورفولوژی و عملکردهایی را بهبود بخشد که حرکت مبتنی بر اندام و حمله نهایی به اکوسیستم های زمینی را بهبود بخشد.

دیکسون گفت: “مطالعه ما اولین دیدگاه کمی در مورد تحول با وضوح بالا در حرکت زمین را از طریق انتقال آب و زمین فراهم می کند.” “همچنین پیش بینی زمان و نحوه ارائه می دهد [the transition] و چه عملکردهایی در انتقال مهم بودند ، حداقل در استخوان بازو. “

پیرس گفت: “با حرکت به جلو ، ما علاقه مندیم تحقیقات خود را به سایر قسمت های اسکلت تتراپاد گسترش دهیم.” “به عنوان مثال ، فرض بر این است که اندام های قدامی قبل از اندام های انتهایی توانسته اند زمینی باشند و از روش جدید ما می توان برای آزمایش این فرضیه استفاده کرد.

دیکسون اخیراً به عنوان دانشجوی فوق دکترا در آزمایشگاه لوکوموتیو حیوانات در دانشگاه دوک آغاز به کار کرد ، اما همچنان در همکاری با پیرس و اعضای آزمایشگاه وی در زمینه تحقیقات بیشتر شامل استفاده از این روش ها در سایر قسمت های اسکلت و داده های فسیلی همکاری می کند.


مغزها برای زندگی در خشکی “آماده” هستند


اطلاعات بیشتر:
مناظر سازگار عملکردی ظرفیت زمین را در ابتدای اندام ها پیش بینی می کنند ، طبیعت (2020) DOI: 10.1038 / s41586-020-2974-5 ، www.nature.com/articles/s41586-020-2974-5

تهیه شده توسط دانشگاه هاروارد

نقل قول: انتقال آب به زمین در اوایل Tetrapods (2020 ، 25 نوامبر) در 25 نوامبر سال 2020 از https://phys.org/news/2020-11-water-to-land-transition-early- tetrapods بازیابی شده است. html

این برگه یا سند یا نوشته تحت پوشش قانون کپی رایت است. به جز هر معامله عادلانه ای به منظور معاینه خصوصی یا تحقیق ، هیچ بخشی بدون اجازه کتبی قابل تولید نیست. این محتوا فقط برای اطلاع رسانی ارائه شده است.



[ad_2]

منبع: moshaverh-news.ir