انتقال آب به زمین در اوایل tetrapods

[ad_1]

تصویر

تصویر: توضیحات: صحنه هوایی دو تتراپاد اولیه اواخر Devonian – Ichthyostega و Acanthostega – را نشان می دهد که از آب بیرون می آیند تا از طریق زمین سفر کنند. رد پا در پشت حیوانات … نمای بیشتر

اعتبار: یک اثر هنری بدیع و خلق شده توسط تصویرگر علمی داویده بونادونا.

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 آبزی ، مانند آبششها و باله دم را حفظ کرده اند و ممکن است اندام ها قبل از سازگاری تتراپودها با عمر زمین ، در آب تکامل یافته باشند. هنوز در مورد زمان انتقال آب و زمین و چقدر زودتر تتراپودهای زمینی عدم اطمینان 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 ، همچنین سازگاری هایی داشتند که توانایی حرکت در خشکی را نشان می داد. اگرچه ممکن است حداقل در معیارهای امروزی در این زمینه مهارت چندانی نداشته باشند.

نویسنده اصلی ، بلیک دیکسون ، دکترای گروه زیست شناختی ارگانیک و تکاملی در 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 حیوانات مقایسه ای جانورشناسی دانشگاه هاروارد در حال مطالعه 40 مدل سه بعدی از عضلات فسیلی (استخوان بالای بازو) از حیوانات منقرض شده است که بر انتقال آب و زمین غلبه می کنند.

دیکسون گفت: “از آنجا که داده های فسیلی مربوط به انتقال به خشکی در تتراپودها بسیار ضعیف است ، ما به سراغ منبعی از فسیل ها رفتیم که می تواند کاملتر انتقال از ماهیان کاملاً آبزی به تتراپادهای کاملاً زمینی را نشان دهد.”

دو سوم فسیل ها از مجموعه های تاریخی است که در موزه جانورشناسی مقایسه ای هاروارد نگهداری می شوند و از سراسر جهان حمل می شوند. 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 ، انگلیس ، به عنوان بخشی از پروژه TW: eed کشف شده ، ابتکاری است که برای درک تکامل اولیه جنبش تتراپود طراحی شده است.

محققان استخوان بازو را انتخاب کرده اند زیرا این ماده نه تنها در پرونده های فسیلی فراوان است و به خوبی حفظ می شود ، بلکه در تمام سارکوپتریژی ها نیز وجود دارد – گروهی از حیوانات که شامل ماهی سلاکان ، ریه ها و همه تتراپودها ، از جمله همه نمایندگان فسیل ها. پیرس گفت: “ما انتظار داشتیم كه استخوان بازو هنگامی كه حیوانات از ماهی كاملاً كارا به سمت تتراپادهای كاملاً خشكی روی می آورند ، دارای یك سیگنال كاربردی قوی باشد و 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 نمایان شده در tetrapods ، پیامدهای عملکردی مهمی در ارتباط با انتقال به حرکت زمین دارد. 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 صفات 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 عملکرد عملکرد برای شنا به حداکثر می رسد ، یک قله سازگار دارند و tetrapods 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 ی اینكه كدام ویژگی های كاربردی از استخوان بازو مهم است ، خواهیم بود.” “که کار ساده ای نبود ، زیرا باله های ماهی با اندام تتراپود بسیار متفاوت هستند.” در نهایت ، آنها تمرکز خود را به شش ویژگی محدود می کنند که می تواند به طور قابل اعتماد بر روی تمام فسیل ها اندازه گیری شود ، از جمله اندازه گیری های ساده مانند طول نسبی استخوان به عنوان پروکسی برای طول گام و تحلیل های پیچیده تر که استرس مکانیکی را در سناریوهای مختلف پوشیدنی 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 احتمالی 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 اینکه چه عملکردهایی در انتقال مهم بودند ، حداقل در استخوان بازو. ”

پیرس گفت: “در حال حرکت به جلو ، ما علاقه مندیم تحقیقات خود را به سایر قسمت های اسکلت تتراپاد گسترش دهیم.” “به عنوان مثال ، تصور می شود که اندام های پیشین توانایی کار روی زمین قبل از اندام های انتهایی را دارند و از روش جدید ما می توان برای کمک به آزمایش این فرضیه استفاده کرد.”

دیکسون اخیراً به عنوان محقق دکترا در آزمایشگاه حرکت 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 پرونده های فسیلی همکاری می کند.

###

جزئیات مربوط به مقاله و نویسنده:

BV Dickson ، JA Clack ، TR Smithson و SE Pierce. 2020. مناظر سازگار عملکردی ظرفیت زمینی را در ابتدای اندام ها پیش بینی می کنند. طبیعت. DOI: 10.1038 / s41586-020-2974-5.

نویسندگان مرتبط:

استفانی ای پیرس ،
spierce@oeb.harvard.edu

بلیک د. دیکسون ،
bdickson@g.harvard.edu

[ad_2]

منبع: kolah-news.ir

ایندکسر

hacklink al hd film izle php shell indir siber güvenlik türkçe anime izle Fethiye Escort android rat duşakabin fiyatları fud crypter hack forum html nullednulled themesRäumung Mobil Ödeme Nakit