Minden madárban egy dinoszaurusz veszett el
- Link másolása
- X (Twitter)
- Tumblr
A madarak medencecsontja fiatal embrió korukban úgy néz ki, mint az ősi dinoszauruszoké, és csak később nyeri el végső formáját. Ezzel a madárembriók olyan formákat vesznek fel, amilyeneket a tojáson kívül 66 millió éve nem láthattunk, miközben a csont embrionális fejlődése lényegében végigpörgeti annak evolúciós történetét – derül ki egy néhány napja a Nature-ben közölt kutatásból.
A 19. századi elgondolásokkal ellentétben az élőlények embrionális fejlődése általánosságban nem ismétli meg törzsfejlődésük állomásait. A genetikai információ által vezérelt folyamat az állatokban hasonló, ősi molekuláris alapokon nyugszik, amelyek a fejlődő embrió sejtjeinek térbeli és időbeli mintázatát kontrollálják. A változatos testfelépítéseket és formákat nagyrészt az ezekre ható szabályozó DNS-szakaszok evolúciója hozza létre.
Az egyetlen ma élő dinoszauruszcsoportot alkotó madarak (Aves) a késő kréta időszakban alakultak ki, madárszárnyú (Avialae) dinoszauruszokból. Ezeknek a jura végén megjelent, többnyire röpképes állatoknak az ősei megnyúlt mellső végtagokkal és mellcsonttal, valamint tollakkal rendelkező maniraptora ragadozó dinoszauruszok (theropoda) voltak.
A madarak vázrendszere több ponton módosult a korai maniraptora dinoszauruszokhoz, és még inkább a dinoszauruszok, pteroszauruszok, illetve krokodilok közös archosauria őseihez képest, és ez az evolúciós folyamat fosszíliákkal jól végigkövethető. Christopher Griffin, a Yale Egyetem paleontológusa és kollégái szerint ez a medencecsontra különösen igaz. Ennél ugyanakkor eddig nem volt tisztázott, hogy a módosulásokért az embrionális fejlődés milyen változásai felelnek.
Csúcstechnológiás képalkotással vizsgáltak aligátor- és madárembriókat
A kutatók ezért nagy-felbontású, háromdimenziós képalkotó technológiával vizsgálták aligátor- és madárembriók medencecsontjának, illetve a környező izom- és idegszövetek fejlődését. Ez egyben lehetőséget adott arra is, hogy a ma élő állatokban látottakat összevessék fosszíliák csontjaival, és az izomkapcsolódási pontok alapján rekonstruált izomszöveteivel. Ezt a kutatók meg is tették a hidasgyíkok, az aligátorok, illetve a theropodákhoz tartozó Tyrannosaurus, a maniraptora Archaeopteryx és a fácánfélék alá sorolt fürj között.
Az embrionális vizsgálatokat egy CLARITY protokollnak nevezett eljárással folytatták, amely optikailag áttetszővé tette a medencecsont-régiót, miközben megtartotta az apró sejtstruktúrákat. Ezután immunfestéssel kezelték a releváns szöveteket, hogy látszódjanak, majd a mikroszkópos felvételeket számítógépes tomográfiás szoftverben kombinálták. Ez feltárta a medencecsontot is, amely a madaraknál három, összecsontosodott részből áll: a pubisból, az iliumból és az ischiumból.
Közel hét évnyi kutatómunka eredményeként kiderült, hogy a japán fürj madárembriók fejlődése során a pubis és az ilium több mint egy napig úgy néz ki, mintha egy nem-madár dinoszaurusz lenne a mikroszkóp alatt. A pubis egy ideig korai theropodákra emlékeztetően előrefelé nézett, és a vége kiszélesedett. Az ilium pedig eleinte ősi archosauriákra hajazóan rövid volt, majd a korai dinoszauruszokéhoz hasonlóan megnyúlt. Az embrionális fejlődés 6,5-7. napjára kialakult a madárszárnyú dinoszauruszokra, majd fél nappal később a madarakra jellemző formájuk, az előre és hátrafelé jelentősen meghosszabbodott iliummal és a hátrafelé néző pubissal.
Ehhez képest, amikor Griffin és munkatársai a mississippi aligátor embrionális fejlődését figyelték, a medencecsont formája nem sokat változott. Annyi biztos, hogy a medencecsont evolúciós átalakulása, valamint a farok farokcsonttá módosulása és lerövidülése a madarakra egyedileg jellemző kétlábú járástípushoz kötődik. Ennél a combcsont nagyjából vízszintes marad, míg a láb alsó részének lengése biztosítja az előrehaladást.
A konklúziójuk a vizsgálatok alapján az volt, hogy a medencecsont a legkorábbi, ősi archosauria konfigurációból az embrionális fejlődés alatt lépésről lépésre nyeri el a madarakra jellemző formát, így lényegében a medencecsont letükrözi a jellegek megjelenésének evolúciós sorrendjét. Kivételt ez alól csak az ischium jelentett, ahol a köztes ősi dinoszaurusz állapot nem volt megfigyelhető. Azt is megfigyelték, hogy a pubis csontok végei a legtöbb madárnál az archosauriák többségéhez képest nem forrnak össze az embrionális fejlődés során, és így alakul ki a nyitott madármedence. Ugyanez a mintázat volt megfigyelhető a házi tyúknál és a futómadár-szabásúak (Palaeognathae) közé tartozó chilei tinamunál is.
A hátsó függesztőövet körülvevő izom- és idegszövet embrionális fejlődése már egy kicsit bonyolultabb, egymással ellentétes képet mutatott. Madarakban a végtagtávolító, úgynevezett iliofemoralis izom korai fázisban ősi archosauriákhoz és mai aligátorokhoz hasonlított, valamint igen apró volt, de később az iliummal megnyúlt, és a nem-madár dinoszauruszokra és madarakra tipikussá módosult. Az idegszövet viszont a csontszövettel és az izomszövettel ellentétesen viselkedett, ami meglepte a kutatókat, és elrendezésében az embrionális fejlődés elejétől számított módon madárspecifikusnak nézett ki.
Az ősi állapotok gyakrabban megmaradhatnak az embrionális fejlődés során, mint gondoltuk
Statisztikai vizsgálattal azt is bizonyítani tudták, hogy a medencecsont háromdimenziós alakja párhuzamosan, együtt változott (kovariancia) a madarak evolúciója és az embrionális fejlődés során a krokodilok, dinoszauruszok és ősi hüllők között. Az összefüggés elsősorban az ilium megnagyobbodására és a pubis megfordulásán alapszik. Ez okozhatja továbbá Griffinék szerint, hogy a madárembriók fejlődése során megmaradtak az ősi állapotok is.
A kutatók úgy látják, hogy a madár típusú medencecsont csak később adódott hozzá az embrionális fejlődési sorhoz, úgynevezett terminális addícióval. A mechanizmus, mint tanulmányukban elmagyarázzák, új jelleg vagy tulajdonság hozzáadását jelenti ennek a fejlődési sornak a végére, ami pedig ősibb karakterek kifejeződését okozza annak koraibb szakaszaiban. A madarak medencecsontjának és a hozzá kapcsolódó izomszövetnek a kialakulásához szerintük ez elengedhetetlen volt, ahogy az embrionális fejlődés és törzsfejlődés alakulása között megfigyelt összefüggés is.
A terminális addíció precíz működése továbbra is rejtély, és a kutatásban résztvevő Bhart-Anjan Bhullar szerint sok munka kell még a medencecsont létrejöttét meghatározó genetikai szabályozás feltárásához. Az viszont szerintük valószínű, hogy a terminális addíciónak a korábban véltnél nagyobb jelentősége lehet hosszabb evolúciós időtávokon új formák kialakításában.
Kapcsolódó cikkek a Qubiten:
Lenyűgöző állapotban fennmaradt dinoszauruszembrió nyújt betekintést az őslények fejlődésébe
A jó minőségű dinótojás-fosszíliák ritkák, azok pedig még ritkábbak, amelyek embriót is rejtenek. Most egy ilyen tojást mutattak be, amit Kínában találtak, és egy nagyjából 70 millió éves embriót foglal magában – épp olyan pózban, amilyen a kikelés előtt álló mai madarakra jellemző.
Tollaik tették a Föld uraivá a dinoszauruszokat
201 millió éve kihalási hullám söpört végig a bolygón, amiből a dinoszauruszok sok más hüllővel ellentétben egész jól jöttek ki. Egy friss kutatás szerint ezt testüket borító tollaiknak köszönhetik, amelyekkel nemhogy átvészelték az időszak vulkanikus teleit, hanem még terjeszkedni is tudtak.
Agyának és látásának is köszönheti a madár, hogy ő az egyetlen ma élő dinoszaurusz
Hosszú ideje rejtély, hogy a dinoszauruszok közül miért csak a madarak élték túl a Földön élő fajok háromnegyedét elpusztító kréta végi kihalást. Egy friss kutatás most közelebb visz a megfejtéshez.
