Бозайниците са уникални по много начини. Ние сме топлокръвни и пъргави в сравнение с нашите влечугоподобни роднини, но има още една разлика. Изследователите Стефани Пиърс и Катрина Джоунс от Харвардския университет предполагат, че бозайниците са уникални по още един начин: структурата на нашите шипове. Изследването е публикувано в списание Science.
Според Пиърс, гръбначният стълб на бозайниците е основно като поредица от мъниста на връв, като всяко мънисто представлява една кост, прешлен. „При повечето четириноги животни, като гущерите, прешлените изглеждат и функционират по същия начин“, казва изследователят.
Въпреки това шиповете на бозайниците са различни. Различни участъци или области на гръбначния стълб, като врата, гръдния кош и долната част на гърба, приемат много различни форми. Те функционират отделно и следователно могат да се адаптират към различни начини на живот, като бягане, летене, копаене или катерене.
Бозайници: специализирани колони
Въпреки че шиповете на бозайниците са специализирани, регионите под тях се смятат за древни, датиращи от най-ранните сухоземни животни. Смята се, че бозайниците са се възползвали максимално от съществуващите анатомични чертежи. Новото изследване обаче оспорва тази идея, като разглежда вкаменелостите.
„Днес няма живи животни, които да регистрират прехода от „гущероподобен“ прародител към бозайник“, казва Джоунс. За да направите това, казва той, трябва да се потопите във вкаменелостите и да разгледате изчезналите предшественици на бозайници, синапсидите, които не са бозайници.Синапсидите, различни от бозайниците, държат ключа към разбирането на произхода на специфичните за бозайниците характеристики, включително гръбначния стълб.
Реконструкция на едафозавър, примитивен прародител на бозайник; дългите му шипове образуват платно на гърба му.
Но изучаването на вкаменелости не е лесно. Джоунс казва в това отношение, че вкаменелостите са оскъдни и че намирането на изчезнали животни с повече от 25 прешлена на място е невероятно рядко. За да се справят с този проблем, изследователите събраха музейни колекции по целия свят, за да проучат най-добре запазените вкаменелости на животни, живели преди около 320 милиона години.
Ранна промяна в гръбначните стълбове на бозайниците е важна първа стъпка в тяхната еволюция. С течение на времето промените в гръбначния стълб позволиха на бозайниците да се развият в безбройните видове, които познаваме днес.
Еволюция на гръбначния стълб при бозайниците
Изследователският екип изследва фосилни гръбначни стълбове, както и повече от 1000 прешлена от живи животни, включително мишки, алигатори, гущери и земноводни. Те искаха да разберат дали гръбначните области на бозайниците са толкова стари, колкото се смяташе, или бозайниците правят нещо уникално.
„Ако гръбначните региони бяха останали непроменени по време на еволюцията, както се предполагаше, бихме очаквали да видим същите региони в синапсидите на небозайници, които виждаме днес при бозайниците“, казва Пиърс. Но това изглежда не е така.
Когато изследователите сравняват позицията и формата на прешлените, те откриват нещо изненадващо. Гръбначният стълб е придобил нови региони по време на еволюцията на бозайниците. Ранните синапсиди, различни от бозайници, са имали по-малко региони от живите бозайници.
Преди около 250 милиона години еволюира нов регион близо до раменете и предните крака. Драматични промени също започнаха да се появяват в предните крайници на животни, известни като пептиди, които не са бозайници.
Учените смятат, че тези едновременни събития вероятно са се случили във връзка с промените в начина, по който съществата ходят и бягат.
Изследователите смятат, че има някакъв вид кръстосано взаимодействие по време на развитието между тъканите, които изграждат прешлените и лопатката. Те също вярват, че това взаимодействие е довело до добавянето на област близо до рамото, тъй като предните крайници на нашите предци са еволюирали, за да приемат нови форми и функции.
По-късно се появи област близо до таза. Според изследователите именно тази последна област, лумбалната област без граници, изглежда способна да се адаптира най-добре към различни среди.
Последната стъпка в изграждането на гръбначния стълб на бозайниците може да е свързана с промени в Hox гените, важни за областите на гръбначния стълб в началото на тяхното развитие.
В това отношение изследователите са успели да направят връзки между промените в животинските скелети и изчезналите идеи в съвременната биология и генетика на развитието. „Този комбиниран подход ни помага да разберем какво прави един бозайник бозайник“, заключава Джоунс.