3D analýza odhaluje klíčovou podobnost mezi dinosauřími a ptačími embryi

3D analýza odhaluje klíčovou podobnost mezi dinosauřími a ptačími embryi

PTÁCI JSOU POSLEDNÍ DINOSAUŘI — ale trvalo 150 let analyzování fosilií, než vědci dospěli k tomuto nyní stanovenému závěru. Přesto nová studie zveřejněná minulý týden v časopise Příroda odhaluje živé důkazy pro tuto skutečnost, žádné fosilie nejsou nutné. Abyste viděli, že ptáci jsou dědici dinosaurů, stačí se podívat na ptačí těla ve správný okamžik jejich vývoje, zjistila studie. Než se ptáci vylíhnou, nastává ve vejci krátké období, kdy se jejich kyčelní kosti neuvěřitelně podobají jejich plazím předkům.

ZDE JE POZADÍ — První důkaz, že ptáci jsou dinosauři, přišel s objevem Archaeopteryx v Německu v roce 1861. Tato fosílie představovala zhruba 150 milionů let starý chybějící článek mezi plazy a ptáky, který měl nejen křídla a peří, ale také zuby, dlouhý ocas a drápy na kloubech křídel. V průběhu času vědci objevili další fosílie starých ptáků podobných plazům, ale také důkazy, že mnoho dravých dinosaurů vlastnilo peří.

Přesto mají moderní ptáci těla výrazně odlišná od těl většiny dinosaurů. Nesčetné množství zkamenělin vrhá světlo na postupnou transformaci vedoucí k moderní ptačí fyziologii, ale mnoho zůstává nejisté ohledně toho, jak k tomuto posunu došlo a zda stále nějakým způsobem probíhá.

a Archaeopteryx nabídl vědcům pohled na to, že ptáci a dinosauři mohou sdílet prastaré spojení. Nastasic/DigitalVision Vectors/Getty Images

Jak k objevu došlo – V nové studii se paleontolog Bhart-Anjan Bhullar z Yale University v New Haven v Connecticutu a jeho kolegové zaměřili na ptačí kyčelní kost, která je jádrem ptačího těla. Vede po délce ptačího rámu a umožňuje ptákovi stát, pohybovat se a nést váhu celého těla.

V posledním desetiletí Bhullar a jeho spolupracovníci zkoumali mnoho klíčových evolučních přechodů mezi dinosaury, plazy a ptačími druhy, včetně vývoje dinosauřího vnitřního ucha, ptačího zobáku, savčí čelisti a zraku u obratlovců. Používají počítačové tomografické (CT) skenování a mikroskopii k vytváření 3D snímků zvířecích embryí k dešifrování těchto evolučních kroků.

Moderní ptačí kyčel se rozhodně liší od svých dinosauřích předků. Například u ptáků je stydká kost – jedna z dvojice kostí tvořících dvě strany pánve – obrácena dozadu, zatímco u mnoha starověkých dinosaurů a většiny zvířat se čtyřmi končetinami je stydká kost orientována dopředu. Kromě toho se konec ptačí stydké kosti nerozšiřuje, aby tvořil „stydkou botu“, jak je tomu u mnoha starověkých dinosaurů, a kyčelní kost – kost tvořící horní část každé poloviny pánve – se značně rozkládá dopředu i dozadu. u ptáků. Všechny tyto změny souvisejí s tím, jak ptáci pohybují nohama – stehenní kost, neboli stehenní kost, zůstává převážně horizontální a nehybná, zatímco spodní část nohy se houpe, aby poháněla ptáka.

Aby se vědci dozvěděli více o vývoji ptačí kyčle, sledovali vývoj pánve u aligátorů, domácích kuřat, japonských křepelek, chilských tinamou a andulky. Porovnali 3D snímky kyčelních kostí, svalů a nervů v různých vývojových stádiích těchto zvířat s obrázky několika dinosaurů, včetně Archaeopteryx.

Objev – Vědci zjistili, že mnoho rysů kyčle předků dinosaurů – stydké kosti směřující dopředu, stydká bota a krátké kyčelní kosti – se během vývoje ptáka ve vejci krátce objeví.

„Tento objev umožnily nové metody a techniky pro zobrazování embryonálních tkání ve velmi raných stádiích,“ říká hlavní autor studie Christopher Griffin, evoluční biolog z Yale University. inverzní.

“Rysy předků dinosaurů se objevují velmi brzy ve vývoji kostry dříve, než jsou přítomny nějaké kosti, a dokonce dříve, než je přítomna jakákoli chrupavka. Stádia dinosaura jsou nejjasnější ve vývojových stádiích před chrupavkou.”

Tyto rysy kyčle dosáhnou svých typických ptačích forem po přechodu vývojovou sekvencí, která v průběhu dvou dnů ve vejci odráží to, co výzkumníci objevili z fosilií o tom, jak ptáci tyto rysy během evoluce získali.

“Jakmile jsme začali zobrazovat předchrupavčitá stádia ptačích embryí, okamžitě jsme poznali, že vypadají jako boky raných dinosaurů,” říká Griffin. “Skutečnost, že anatomie dávno vyhynulých dinosaurů je stále přítomná v embryích ptáků, byla velmi překvapivá. Tyto starověké rysy nejsou uzamčeny ve fosiliích, jak jsme si vždy mysleli, ale jsou dočasně přítomny u živých zvířat.”

Velociraptor měl pravděpodobně více než několik vlastností společných s ptáky. Mohamad Haghani/Stocktrek Images/Stocktrek Images/Getty Images

Tyto změny jsou příkladem „terminálního přidání“, biologického mechanismu, ve kterém se rysy předků objevují u zvířete až do pozdního vývoje. Bylo to překvapení, protože mnoho důležitých rysů v posunu z dinosaura na ptáka, jako je zobák, je vidět na počátku embryonálního vývoje ptáka.

“Pravděpodobně nejdůležitějším důsledkem toho je, že toto zachování rysů předků v embryích může být mezi skupinami zvířat rozšířenější, než jsme si původně mysleli,” říká Griffin. “To by mohlo otevřít cesty pro vyšetřování původu moderních zvířat způsobem, který dříve nebyl viděn jako možný.”

Vědci původně učinili tento objev v roce 2017, „ale metody bylo třeba rok nebo dva do té doby zdokonalovat, abychom se vůbec dostali do bodu, kdy jsme měli dobrá data,“ vzpomíná Griffin. “Přes zimní přestávku toho roku jsem odjel na týden navštívit rodinu a nechal všechna naše ptačí embrya v laboratoři, vyčištěná, obarvená a připravená k zobrazení pod mikroskopem, až se vrátím. Bohužel problém s termostatem v laboratoři způsobilo, že se místnost jednoho dne extrémně zahřála, když byli všichni venku, a všechna embrya shnila. Získat další embrya, vyčistit, obarvit a zpracovat všechny snímky trvalo celý rok.“

Griffin poznamenává: “Rysy předků dinosaurů, které vidíme v ptačím embryu, nejsou totožné s rysy dospělých dinosaurů. Toto není uhlíková kopie T rex kyčle nebo a Velociraptor kyčle – jsou velké, vyrobené z kosti a mají své vlastní dospělé rysy, díky nimž jsou jedinečné od všech ostatních druhů. To, co vidíme v ptačím embryu, je s větší pravděpodobností podobné tomu, co a Tyranosaurus nebo Velociraptor embryo by vypadalo.”

„Rozdíl je v tom, že u vyhynulého dinosaura,“ dodává, „by se embryo přestalo měnit v dřívějším stádiu a zastavilo se ve stádiu ‚dinosaura‘. Ptačí embryo se po stádiu dinosaura neustále mění, až vypadá jako pták.”

CO BUDE DÁL? — “Stále nemáme ponětí, jaká je základní genetická architektura těchto funkcí, což otevírá spoustu vzrušujících výzkumných příležitostí,” říká Griffin. Vzhledem k tomu, že ptáci dnes žijí s námi, vědci je mohou použít jako živý model, aby zjistili, jak se dinosauři vyvinuli a jaké geny mohly hrát nedílnou roli v jejich evoluci.

„Mysleli jsme si, že tento přechod od dinosaurů k ptákům byl zamčen v kameni, ale protože tento přechod je také vidět u živých zvířat s geny a vývojem, které lze studovat přímo, znamená to, že můžeme potenciálně provést genetické změny, které byly zapotřebí k vybudování dinosaurus.”

Leave a Reply

Your email address will not be published.