banner
Апр 29, 2020
69 Просмотров

Микро-КТ дает подсказки о том, как развивались причудливые позвоночники героев.

Micro-CT scans give clues about how hero shrews' bizarre backbones evolved

На первый взгляд, строптивые герои не кажутся супер-захватывающими – это маленькие серовато-коричневые млекопитающие, родственные с кротами и ежами, и они выглядят немного как пухлые, длинноносые крысы. Но под их мехом у них одни из самых странных скелетов в животном мире. У землеройных героев есть уникальные взаимосвязанные позвоночники, которые делают их позвоночники безумно сильными – землеройки весят всего четверть фунта, но есть истории, что их спины могут выдержать вес взрослого человека, стоящего на них. Ученые не уверены, почему эти крошечные животные развили такие сумасшедшие позвоночники, но исследователи, ищущие улики, взяли компьютерные томограммы позвоночника, чтобы попытаться лучше понять, как развивались позвоночники.

«У землеройки-герои есть сумасшедшие позвонки – их позвонки плоско сжаты, как блин, и они есть несколько дополнительных мест, где они касаются позвонков рядом с ними. Это делает очень длинный жесткий столбик вдоль их спины, и нет хороших полевых отчетов относительно того, для чего эта структура может быть полезна », – говорит Стефани Смит, научный сотрудник в Полевом музее и Чикагском университете и ведущий автор новой статьи в Труды Королевского общества B . «Поэтому мы хотели посмотреть на эти позвонки и выяснить, как они могут их использовать».

Западные ученые впервые узнали о строптивых героях около ста лет назад, но жители Мангбету в бассейне реки Конго давно знали о невероятной силе строптивых. Есть (возможно, апокрифическая) история о людях Мангбету, показывающая команду американских и европейских ученых, как взрослый человек может стоять на спине героя, не причиняя ей вреда. Второй тип землеройки героя, со сложностью позвоночника между таковым у первоначальной землеройки героя и обычной землеройки, был описан в 2013. Но исследователи не смогли обнаружить землеройки в дикой природе, которые могли бы использовать эти позвоночники – их трудно найти, и они живут в районах, где политические беспорядки делают исследовательские поездки почти невозможными.

“Есть два вида землеройных героев, и оба они очень плохо известны. У нас есть образцы их в музее, но мы не можем видеть их в действии. Это почти похоже на изучение животного в записи окаменелостей, где у нас есть образцы, которые говорят нам об их анатомии, но мы не можем принести живой образец в лабораторию и наблюдать за ним », – говорит он. Кеннет Анжельчик, куратор палеонтологии в Полевом музее и старший автор статьи.

Авторы из 2013 бумаги, в том числе покойный глава Полевой коллекции Билл Стэнли, утверждал, что герой строптив «Толстые шипы могут быть использованы в качестве корсета, поскольку животные сдвигают бревна и расщепляют стебли пальм, чтобы добраться до насекомых. Но никто не заметил, как они это делают. Все, что мы знаем наверняка, это то, что хребты стропила уникальны.

Micro-CT scans give clues about how hero shrews' bizarre backbones evolved

«Их шипы арочные и когда они сжимают свои мышцы, чтобы сжать свои позвонки вместе, кости действительно плотно сцепляются. Когда это происходит, он становится одним сплошным блоком позвонков, а не кучкой согнутых частей », – говорит Смит.

Смит и Анжелчик, не наблюдая за живыми землеройками, обратились к костям в коллекциях Полевого музея. Они взяли микро-КТ снимки костей двух известных видов землеройки-героя, а также «нормального» землеройка для сравнения. Эти сканы показали мелкие детали костей, но, что более важно, они также намекали на то, как кости использовались в жизни.

«Кости содержат записи, в некоторой степени, о силах, которые действуют на них в течение жизни. В кости есть специальные клетки, которые определяют, когда на нее оказывается давление. Они посылают сигналы для реорганизации кости лучше справляться с силами, которые они испытывают, поэтому у вас есть кости, реагирующие в течение всей жизни животного на привычные силы », – объясняет Смит. «Моим абсолютным любимым примером этого была бумага, где они помещали овец в высокие туфли, например, на высокие каблуки, а другой угол давления изменял внутреннюю структуру костей их ног».

Вооружившись знанием о том, что внутренняя структура кости изменяется в зависимости от направления сил, действующих на кость, Смит и Ангельчик попытались определить к чему пришли эти землеройки. «Мы обнаружили, что у двух видов землеройных героев действительно очень толстая и плотная губчатая кость внутри позвонков. Процент костей высок по сравнению с общим объемом конструкции по сравнению с другими землеройками», – говорит Смит. «Это делает кость намного крепче. Это похоже на то, как стул с толстыми ногами и перекладинами, соединяющими эти ноги, прочнее, чем стул с четырьмя тонкими ножками и без перекладин».

«Это действительно интересно, потому что это говорит о том, что эти ребята могут приложить много усилий, сжимая их позвоночник от головы до хвоста. И это основное направление, в котором сила применяется к позвоночнику у животного с четырьмя ногами “, – продолжает Смит. «Это не обязательно решает вопрос о том, что они делают, но дает нам индикатор того, что они обычно испытывают сильные силы в этом направлении».

Micro-CT scans give clues about how hero shrews' bizarre backbones evolved

Подводя итог: шипы героев-землеройки не только выглядят жесткими снаружи, но и очень плотными внутри, таким образом, что указывает на то, что они способны противостоять давлению от того, что их растягивают, как дюймового червя. Это не подтверждает гипотезу Стэнли о том, что землеройки сжимаются, а затем расширяют свои шипы, чтобы расколоть стволы пальм, чтобы добраться до жуков – только прямое наблюдение может сделать это. Но это указывает на то, что позвоночники землеройки могут противостоять силам, которые может вызвать такое поведение.

Кроме того, Изучая силы, которым подвергались землеройные герои в жизни, Смит также помог определить количество различий между двумя известными видами. У оригинального строптивого героя, описанного в 1910, более сложный позвоночник, чем у нового вида из 2013, хотя последний имеет более сложный позвоночник, чем обычные землеройки. Это говорит о том, что переходные характеристики 2013 видов (землеройка Тора) могут предоставить информацию о том, как 1910 строптивая эволюционировала от худощавого предка. Чтобы помочь количественно оценить различия между шипами строптивых, Смит тщательно подсчитал все маленькие узелки и бугорки на позвонках образцов. «Я думаю, что общий итог был чем-то вроде 17, 000,” она сказала. «Мы обнаружили, что землеройка-герой Тора была промежуточной как внутри, так и снаружи. Из-за того, как кость реагирует на нагрузку, это означает, что она также может быть функционально промежуточной. Но на данный момент это всего лишь гипотеза».

И если все это кажется большим количеством времени и усилий, думая о строптивых в то время, когда мир Исследователи отмечают, что у него больше рыбы, чтобы жарить ее, и она помогает ответить на более серьезные вопросы об эволюции млекопитающих.

«Маленькие млекопитающие воспринимают мир иначе, чем мы, и у нас нет такой большой информации о том, как малые млекопитающие влияют на их взаимодействие с миром», – говорит Анжельчик. «Часть того, что нас интересует, это вопрос о том, как вы можете быть маленьким млекопитающим – что вам нужно для того, чтобы быть эффективным в этом и противостоять силам, которые применяются к вашему телу в различных функциональных контекстах. Я не очень много знаю, но это важно, потому что мы выросли из мелких млекопитающих. Лучшее знание того, что нужно, чтобы стать маленьким млекопитающим, важно для понимания многих странных вещей о млекопитающих в целом, включая нас. “

Смит не планирует уходить от изучения строптивых в ближайшее время. «Землеройки действительно интересны с экологической точки зрения, и они настолько малы, что обладают почти секретными способностями», – говорит она. «Они невероятно разнообразны, и я думаю, что они прекрасны. Они чертовски дури».


Article Categories:
Интересно
banner

Добавить комментарий

107