Kokiu būdu atsirado šeštasis dramblių "pirštas"?
23 views
Skip to first unread message
Andrej Spiridonov
Feb 29, 2012, 4:17:22 PM2/29/12
to G-mokslai
Kiek mes žinome apie gyvojo pasaulio atstovų anatomiją? Galima tvirtai atsakyti, kad tikrai nepakankamai. Nežinomos struktūros, jų funkcijos ir filogenetinė prigimtis atrandami nuolatos, netgi ganėtinai gerai žinomuose organizmuose. Vienas iš pačių įdomiausių tokio tipo atradimų, padarytu paskutiniu metu, buvo Komodo salos drakonų (varanų) nuodingųjų liaukų radimas bei įrodymas, kad jie nužudo savo didžiules aukas ne bakterijų kokteilio dėka, bet sukuriant gilias pjautines žaizdas į kurias patenka jų neurotoksinų ir kraujo koaguliaciją stabdančių nuodų dozė (žiūrėkite nuorodas į G-mokslus).
Prieš keletą mėnesių "Science" žurnale išėjo tyrimas, kuriame buvo pateiktas vienos keistos dramblių kojose aptinkamos struktūros, kartais vadinamos "šeštuoju pirštu" morfologinis, histologinis bei filogenetinis paaiškinimas (Hutchinson, 2011). Papildomos falangos pirštuose (hiperfalangija) bei papildomų pirštų buvimas galūnėse yra neretas reiškinys stuburinių gyvūnų evoliucijoje. Pirmojo reiškinio pavyzdys būtu išnykusių ilgakaklių jūrinių roplių pleziozaurų priekinių galūnių skeletas, tuo tarpu antro tipo reiškinio pavyzdžių gali pasitarnauti irgi išnykusių jūrinių roplių ichtiozaurų galūnės. Pleziozaurai turėdavo iki keliolikos falangų sudarančių kiekvieno plaukmenyje esančio piršto skeletą, tuo tarpu ichtiozaurai padidindavo savo pirštų skaičių iki šešių. Tačiau, šiais reiškiniais stuburinių galūnių distalinio skeleto evoliucinės modifikacijos neišsisemdavo. Kartais, dėl vienokių ar kitokių galūnių vystymosi procesų evoliucinių pokyčių, naujų tikrų pirštų atsiradimas tapdavo labai mažai tikėtinas, todėl evoliucijos eigoje buvo eksaptuojamos struktūros kurios nėra pirštų homologai, bet vėliau tapdavo funkciniais pirštų analogais.
Žinduolių kladoje, kaip šeštas (ar koks kitoks) pirštas panaudojamas įprastai nedidelis sezamoidinis (panašus į sezamo sėklą) kaulas. Žinomiausias tokio sezamoidinio kaulo panaudojimo, vietoje nesančio funkcinio nykščio, pavyzdys yra taip vadinamas pandos nykštys. Tokie sezamoidinės prigimties netikrieji nykščiai (arba pirštiškos ataugos) yra plačiai paplitę stuburinių filogenijose ir pvz. sutinkami pas kurmius ir varles. Manoma, kad tai yra evoliucinės homoplazijos nes tokie požymiai nesutinkami pas seniausius žinomus keturkojus gyvūnus. Panašų darinį į netikrąjį pirštą jau seniai įtarė esant pas dramblius, tačiau dauguma mokslininkų kurie apie tą struktūrą žinojo, manė, kad tai tiesiog yra atipiniai kremzlės sukaulėjimo atvejai.
Aptariamo tyrimo autoriai, norėdami vis dėl to suprasti, kokia yra aptartos dramblių galūnių struktūros prigimtis, atliko išsamius anatominius bei funkcinius galūnių skeleto tyrimus. Sezamoido ir jo homologo drambliuose, kartais literatūroje vadinamo prepoleksu arba prehaleksu, schemas žmonių ir dramblių galūnėse galima palyginti paveikslėlyje iš straipsnio (sezamoidai arba ten kur jie turėtu būti pas žmogų rankose parodyti baltai) - Zmoniu _ir_drambliu _sezamoidai.jpg. Vystymosi ir histologiniai tyrimai parodė, kad pradžioje ši sezamoidinė struktūra dramblių pėdose būna sudaryta iš silpnai kalcifikuotos kremzlės kurioje išsidėsčiusios mineralizuotos lazdelių formos struktūros. Vėliau ši hialininė medžiaga pakeičiama korėtu tikruoju kauliniu audiniu. Kaip rašo autoriai, šios priešpirštinės (arba pseudopirštinės) struktūros formavimasis yra labai neįprastas. Kremzlės mineralizacija prasideda metus po to kai kiti galūnių sezamoidai jau būna pilnai mineralizuoti. Kartais kaulo formavimasis prasideda gyvūnui jau esant visiškai suaugusiam, siekiant virš 20 metų amžiaus. Be to, ši biomineralizacija vyksta didelėje kremzlinėje struktūroje, kuri yra apsupta riebalinio audinio o ne kaip paprastai - tarp įvairių sausgyslių. Kaulas formuojasi ne iš vieno centro o iš kelių salų, kurios išsidėsčiusios minėtoje kremzlėje. Biomechaninis modifikuotų sezamoidų tyrimas parodė, kad šitie kaulai sutvirtina riebalinio audinio pripildyta dramblio pėdą. Kaip galima pamatyti prisegtame paveikslėlyje, priekinėse galūnėse esantis sezamoidas (viršutinė serija akvamarininė spalva) pakeičia savo padėtį mažiau nei užpakalinėse galūnėse (apatinė serija akvamarininė spalva), kur jis pasisuka iki 17 laipsnių - Sezamoido _funkcijos _mechaninis_tyrimas.jpg. Raumenų prisitvirtinimas prie pseudopiršto, rodo, kad drambliai taip pat be pasyvaus slėgio reguliavimo jį gali reguliuoti ir aktyviai.
Išsiaiškinę sezamoidinę dramblių pseudopiršto prigimtį bei biomechaninę funkciją, autoriai taip pat bandė atsekti kaip plačiai ši struktūra paplitusi straublinių būrio, kuriam priklauso drambliai ir daugybė kitų jau išmirusių grupių, viduje. Primityviausių straublinių galūnių skeletai nėra pilnai išlikę, todėl tiksliai kažką pasakyti apie "šeštojo piršto" buvimą šiuose taksonose neįmanoma. Tačiau, Barytherium ir Numidotherium riešo ir pirštų sandara rodo, kad jie turėjo išskiestus pirštus, taigi ir apačioje esančiam papildomam pseudopirštui nebuvo vietos. Tokia jų plokščiapėdė sandara atitinka jų amfibiotinę rekonstrukciją (t.y. ankstyvieji dramblių protėviai nemažą laiko dalį praleisdavo vandenyje). Šeštasis pirštas atsirado tuomet, kai straubliniai tapo pilnai sausuminiai bei įgijo gigantiškus (>2000 kg) kūno dydžius - Straubliniu _filogenija _ir_sezamoidai. Tokiu būdu dėka sezamoidinio šeštojo piršto, drambliai turi galūnių sandarą, kuri turi kaip plokščių pėdų (plantigradijos) taip ir pirštų galų (digitodradijos ir subunguligradijos) pėdų sandaros privalumus. Plokščiapėdiškumas leidžia turėti didesnį mechaninį patvarumą, tokiu būdu mažinant traumų tikimybę, tuo tarpu vaikščiojimas pirštų galiukais taupo judėjimo energiją.
Nuorodos į G-mokslus:
Gamtos istorija užrašyta žarnose - Inside Nature's Giants
Varanus comodensis ir V. (Megalania) priscum didžiausi nuodingi gyvūnai? Bei šis tas daugiau.
Stuburinių paleontologijos atradimai - naujas žvilgsnis į praeitį
Išsaugojimo paleobiologija arba kaip senovinės DNR tyrimai padeda atskleisti šiuolaikinių dramblių taksonomiją ir populiacijų būklę?
Nuoroda:
Hutchinson John R., Cyrille Delmer, Charlotte E. Miller, Thomas Hildebrandt, Andrew A. Pitsillides, Alan Boyde. 2011. From Flat Foot to Fat Foot: Structure, Ontogeny, Function, and Evolution of Elephant “Sixth Toes”. Science, Vol. 334, no. 6063, pp. 1699-1703 - Straipsnis "Science" žurnale apie dramblių "šeštojo piršto" prigimtį.
--
AS
Prieš keletą mėnesių "Science" žurnale išėjo tyrimas, kuriame buvo pateiktas vienos keistos dramblių kojose aptinkamos struktūros, kartais vadinamos "šeštuoju pirštu" morfologinis, histologinis bei filogenetinis paaiškinimas (Hutchinson, 2011). Papildomos falangos pirštuose (hiperfalangija) bei papildomų pirštų buvimas galūnėse yra neretas reiškinys stuburinių gyvūnų evoliucijoje. Pirmojo reiškinio pavyzdys būtu išnykusių ilgakaklių jūrinių roplių pleziozaurų priekinių galūnių skeletas, tuo tarpu antro tipo reiškinio pavyzdžių gali pasitarnauti irgi išnykusių jūrinių roplių ichtiozaurų galūnės. Pleziozaurai turėdavo iki keliolikos falangų sudarančių kiekvieno plaukmenyje esančio piršto skeletą, tuo tarpu ichtiozaurai padidindavo savo pirštų skaičių iki šešių. Tačiau, šiais reiškiniais stuburinių galūnių distalinio skeleto evoliucinės modifikacijos neišsisemdavo. Kartais, dėl vienokių ar kitokių galūnių vystymosi procesų evoliucinių pokyčių, naujų tikrų pirštų atsiradimas tapdavo labai mažai tikėtinas, todėl evoliucijos eigoje buvo eksaptuojamos struktūros kurios nėra pirštų homologai, bet vėliau tapdavo funkciniais pirštų analogais.
Žinduolių kladoje, kaip šeštas (ar koks kitoks) pirštas panaudojamas įprastai nedidelis sezamoidinis (panašus į sezamo sėklą) kaulas. Žinomiausias tokio sezamoidinio kaulo panaudojimo, vietoje nesančio funkcinio nykščio, pavyzdys yra taip vadinamas pandos nykštys. Tokie sezamoidinės prigimties netikrieji nykščiai (arba pirštiškos ataugos) yra plačiai paplitę stuburinių filogenijose ir pvz. sutinkami pas kurmius ir varles. Manoma, kad tai yra evoliucinės homoplazijos nes tokie požymiai nesutinkami pas seniausius žinomus keturkojus gyvūnus. Panašų darinį į netikrąjį pirštą jau seniai įtarė esant pas dramblius, tačiau dauguma mokslininkų kurie apie tą struktūrą žinojo, manė, kad tai tiesiog yra atipiniai kremzlės sukaulėjimo atvejai.
Aptariamo tyrimo autoriai, norėdami vis dėl to suprasti, kokia yra aptartos dramblių galūnių struktūros prigimtis, atliko išsamius anatominius bei funkcinius galūnių skeleto tyrimus. Sezamoido ir jo homologo drambliuose, kartais literatūroje vadinamo prepoleksu arba prehaleksu, schemas žmonių ir dramblių galūnėse galima palyginti paveikslėlyje iš straipsnio (sezamoidai arba ten kur jie turėtu būti pas žmogų rankose parodyti baltai) - Zmoniu _ir_drambliu _sezamoidai.jpg. Vystymosi ir histologiniai tyrimai parodė, kad pradžioje ši sezamoidinė struktūra dramblių pėdose būna sudaryta iš silpnai kalcifikuotos kremzlės kurioje išsidėsčiusios mineralizuotos lazdelių formos struktūros. Vėliau ši hialininė medžiaga pakeičiama korėtu tikruoju kauliniu audiniu. Kaip rašo autoriai, šios priešpirštinės (arba pseudopirštinės) struktūros formavimasis yra labai neįprastas. Kremzlės mineralizacija prasideda metus po to kai kiti galūnių sezamoidai jau būna pilnai mineralizuoti. Kartais kaulo formavimasis prasideda gyvūnui jau esant visiškai suaugusiam, siekiant virš 20 metų amžiaus. Be to, ši biomineralizacija vyksta didelėje kremzlinėje struktūroje, kuri yra apsupta riebalinio audinio o ne kaip paprastai - tarp įvairių sausgyslių. Kaulas formuojasi ne iš vieno centro o iš kelių salų, kurios išsidėsčiusios minėtoje kremzlėje. Biomechaninis modifikuotų sezamoidų tyrimas parodė, kad šitie kaulai sutvirtina riebalinio audinio pripildyta dramblio pėdą. Kaip galima pamatyti prisegtame paveikslėlyje, priekinėse galūnėse esantis sezamoidas (viršutinė serija akvamarininė spalva) pakeičia savo padėtį mažiau nei užpakalinėse galūnėse (apatinė serija akvamarininė spalva), kur jis pasisuka iki 17 laipsnių - Sezamoido _funkcijos _mechaninis_tyrimas.jpg. Raumenų prisitvirtinimas prie pseudopiršto, rodo, kad drambliai taip pat be pasyvaus slėgio reguliavimo jį gali reguliuoti ir aktyviai.
Išsiaiškinę sezamoidinę dramblių pseudopiršto prigimtį bei biomechaninę funkciją, autoriai taip pat bandė atsekti kaip plačiai ši struktūra paplitusi straublinių būrio, kuriam priklauso drambliai ir daugybė kitų jau išmirusių grupių, viduje. Primityviausių straublinių galūnių skeletai nėra pilnai išlikę, todėl tiksliai kažką pasakyti apie "šeštojo piršto" buvimą šiuose taksonose neįmanoma. Tačiau, Barytherium ir Numidotherium riešo ir pirštų sandara rodo, kad jie turėjo išskiestus pirštus, taigi ir apačioje esančiam papildomam pseudopirštui nebuvo vietos. Tokia jų plokščiapėdė sandara atitinka jų amfibiotinę rekonstrukciją (t.y. ankstyvieji dramblių protėviai nemažą laiko dalį praleisdavo vandenyje). Šeštasis pirštas atsirado tuomet, kai straubliniai tapo pilnai sausuminiai bei įgijo gigantiškus (>2000 kg) kūno dydžius - Straubliniu _filogenija _ir_sezamoidai. Tokiu būdu dėka sezamoidinio šeštojo piršto, drambliai turi galūnių sandarą, kuri turi kaip plokščių pėdų (plantigradijos) taip ir pirštų galų (digitodradijos ir subunguligradijos) pėdų sandaros privalumus. Plokščiapėdiškumas leidžia turėti didesnį mechaninį patvarumą, tokiu būdu mažinant traumų tikimybę, tuo tarpu vaikščiojimas pirštų galiukais taupo judėjimo energiją.
Nuorodos į G-mokslus:
Gamtos istorija užrašyta žarnose - Inside Nature's Giants
Varanus comodensis ir V. (Megalania) priscum didžiausi nuodingi gyvūnai? Bei šis tas daugiau.
Stuburinių paleontologijos atradimai - naujas žvilgsnis į praeitį
Išsaugojimo paleobiologija arba kaip senovinės DNR tyrimai padeda atskleisti šiuolaikinių dramblių taksonomiją ir populiacijų būklę?
Nuoroda:
Hutchinson John R., Cyrille Delmer, Charlotte E. Miller, Thomas Hildebrandt, Andrew A. Pitsillides, Alan Boyde. 2011. From Flat Foot to Fat Foot: Structure, Ontogeny, Function, and Evolution of Elephant “Sixth Toes”. Science, Vol. 334, no. 6063, pp. 1699-1703 - Straipsnis "Science" žurnale apie dramblių "šeštojo piršto" prigimtį.
--
AS
Reply all
Reply to author
Forward
0 new messages