Ученые выяснили, как и когда эволюционировал позвоночник млекопитающих
Исследование ученых из Гарвардского университета и Филдовского музея естественной истории проливает свет на то, как и когда произошли изменения в позвоночнике млекопитающих в процессе эволюции. Новая работа показала, как сочетание изменений в развитии и адаптационных нагрузках позвоночника синапсид (вымерших предков млекопитающих), заложило основу для появления разных типов спинного хребта. Результаты исследования были опубликованы в журнале Nature Ecology & Evolution.
Анализируя биомеханику современных кошек и ящериц, а также компьютерную томографию окаменелостей синапсид, исследователи опровергли традиционное представление о том, что некоторые сложные функции позвоночника (изгиб и скручивание) появлялись одновременно с развитием его различных участков. Новые данные указывают на то, что такие области как грудная клетка и поясница возникли задолго до этих возможностей.
По словам ученых, значительную роль в эволюции уникальных функций позвоночника сыграло правильное давление или поведение животных в сочетании с существующими физическими возможностями.
"В новом исследовании мы показали, что отдельные регионы [позвоночника] были действительно важны, поскольку они предоставили сырье, которое способствовало функциональной дифференциации. Другими словами, если этих отдельно развитых участков нет, но есть определенное давление на хребет, все позвонки будут адаптироваться к условиям среды обитания животного одинаково", - рассказала ведущий автор исследования Стефани Пирс.
Для своего исследования ученые сравнили позвоночник двух животных, которые, по существу, находятся на противоположных концах эволюционного и анатомического спектра: кошка с высоко развитым позвоночником и ящерица с довольно однородным хребтом. Специалисты изучили способность спинальных суставов каждого животного изгибаться, чтобы понять зависимость функций позвоночника от его формы. В результате ученые пришли к выводу, что хотя некоторые области могут функционировать по-разному, у других такой возможности нет.
Затем исследователи постарались выяснить, когда разные участки хребта млекопитающих начали выполнять разные функции. Для этого они снова обратились к скелету кошки и ящерицы, который наглядно показывает, что если два сустава хребта выглядят по-разному, то и функции у них тоже разные. От этого они отталкивались в изучении временного вопроса эволюции позвоночника.
Самым ранним свидетельством изменений оказались данные млекопитающих, живших примерно от 320 до 250 миллионов лет назад. Исследователи обнаружили, что, несмотря на наличие развитых областей, способных выполнять различные функции, уровень возможностей, наблюдаемый у млекопитающих сегодня, начал закрепляться только в поздней стадии эволюции синапсов. По мнению ученых, этому, возможно, способствовала как раз изменение некоторых форм поведения млекопитающих, что и обеспечивало естественный отбор.
