Yüzgeçler nasıl uzuvlara dönüştü? 375 milyon yıl önceki balık fosilleri cevabı ortaya koyuyor
Yaklaşık 375 milyon yıl önce geç Devoniyen balık fosillerinin incelenmesi, yüzgeçlerin karada yürümeye uygun uzuvlara dönüşmeye başlayan evrim sürecini ayrıntılı olarak anlattı. National Academy of Sciences'da yayınlanan Proceedings of the National Academy of Sciences'da yayınlanan Chicago Üniversitesi'ndeki paleontologların yeni çalışması, çevredeki kayalarda hala sıkışmış olan yüzgeç ışınlarının şeklini ve yapısını incelemek için CT taramalarını kullanıyor. Bu görüntüleme araçları, araştırmacıların ilk kez ichthyod Tiktaalik'in tüm yüzgeçlerinin ve fosil kayıtlarındaki yakın akrabalarının dijital 3D modellerini oluşturmalarına olanak tanıyor. Bu modeller daha sonra kanatların nasıl çalıştığını ve uzuvlara dönüştükçe nasıl değiştiğini anlamak için kullanılabilir.
Bu kritik geçiş aşamasında, yüzgeçler üzerindeki araştırmaların çoğu, üst kollarımıza, ön kollarımıza, bileklerimize ve parmaklarımıza karşılık gelen devasa ve benzersiz kemik ve kıkırdak segmentlerine odaklandı. Araştırmacılar, "iç iskeletler" olarak adlandırılan bu kemiklerin, dört ayaklı (yani dört ayaklı) kollara, bacaklara ve parmaklara nasıl dönüştüğünü izlediler. Yüzgeçlerindeki ince ışınlar ve dikenler, bu dönemde evrimsel değişikliklere uğrayan, eşit derecede önemli ikinci "dermis" iskeletini oluşturdu. Bu parçalar genellikle göz ardı edilir çünkü hayvanlar fosil haline geldiğinde parçalanabilirler veya fosil hazırlayıcıları iç iskeletin daha büyük kemiklerini ortaya çıkarmak için kasıtlı olarak onları çıkardıkları için.
Deri ışınları birçok balık yüzgecinin yüzey alanının çoğunu oluşturdu, ancak uzuvları olan ilk canlılarda tamamen kayboldu. Yeni araştırmayı yöneten doktora sonrası araştırmacı Dr. Thomas Stewart şunları söyledi: Dermal iskeletin genel eğilimini ve evrimini diğer tüm değişiklikler meydana gelmeden ve olgun uzuvlar gelişmeden önce anlamaya çalışıyoruz. Tarihin bu döneminde hayvanların yüzgeçleri kullanacak şekilde nasıl evrimleştiğini anlamak istiyorsanız, bu önemli bir veri seti olacaktır.
3B simülasyonda eski yüzgeçler
Stewart ve meslektaşları, tetrapodların ilkel özelliklerine sahip üç Geç Devoniyen balığı üzerinde çalıştı: kertenkeleler (Sauripterus Taylori), gerçek ejderhalar (Eusthenopteron Foordi) ve Tiktaalik Roseae. Yeni çalışmanın kıdemli yazarı ve Chicago Üniversitesi'nde bir paleontolog olan Dr. Neil Shubin liderliğindeki ekip tarafından keşfedildi. Kertenkeleler ve Euthenopteron tamamen suda yaşarlar ve yüzmek için pektoral yüzgeçlerini kullanırlar, ancak göllerin ve akarsuların dibinde kendilerini destekleyebilmiş olsalar da. Tiktaalik, ağırlığının çoğunu kanatları ile destekleyebilmiş olabilir.
Hatta onları sudan çıkıp sığ ve çamurluklarda kısa geziler yapmak için bile kullanabilirsiniz. Tiktaalik'in tüm yüzgecini gözlemleyerek, kendisini nasıl desteklediğini ve hareket ettiğini daha net anlayabiliriz. Yüzgecin, nehirlerin ve akarsuların çamurlu dibine düz olarak yerleştirilebilen bir avuç içi vardır. Stewart ve Shubin, bu fosillerin örneklerini hala kayanın içindeyken taramak için lisans öğrencisi Ihna Yoo ve Ph.D. Justin Lemberg (Shubin'in laboratuvarında başka bir araştırmacı) ile birlikte çalıştı. Ardından üç boyutlu modeli yeniden yapılandırmak için görüntüleme yazılımını kullanın, böylece dermal kemiği çevreleyen malzemelerden tamamen çıkarılmış gibi hareket ettirebilir, döndürebilir ve görselleştirebilir.
Model, bu hayvanların yüzgeç ışınlarının basitleştirildiğini ve yüzgeç ağının genel boyutunun öncekinden daha küçük olduğunu gösteriyor. Şaşırtıcı bir şekilde, yüzgecin üst ve alt kısmının asimetrik hale geldiği de görüldü. Yüzgeç ışınları aslında kemik çiftlerinden oluşur. Örneğin, Eusthenopteron'da sırt veya üst yüzgeç, pelvik veya alt yüzgeçten biraz daha büyük ve daha uzundur. Tiktaalik'in dorsal ışınları, karın ışınlarından birkaç kat daha büyüktür; bu, ağırlığını desteklemeye yardımcı olmak için, avuç içi gibi, yüzgeçlerin alt tarafında gerilmiş kaslar olduğunu gösterir. Bu, Tiktaalik gibi hayvanların bu geçişte yüzgeçleri nasıl kullandıklarını anlamamızı sağlayan daha fazla bilgi sağlar.
Hayvanlar, etrafındaki su akışını kontrol etmek için yüzgeçleri kullanarak, su yüzeyini su altına itmek için uyum sağlayarak serbestçe yüzmeye giderler. Stewart ve meslektaşları ayrıca fosillerde görülen kalıpları anlamak için mersin balığı ve akciğer balığı gibi canlı balıkların deri kemiklerini karşılaştırdılar. Yüzgeçlerin üstünde ve altında aynı asimetri farklılıklarından bazılarının bulunması, bu değişikliklerin balık evriminde daha büyük bir rol oynadığını gösteriyor. Bu araştırmacılara daha fazla güven veriyor.Başka bir veri seti, bu modellerin gerçek, yaygın ve balıklar için önemli olduğunu gösteriyor, sadece fosil kayıtlarında değil, yüzgeç-uzuv geçişleriyle ilgili olduğu için de balıklar için önemli. Daha geniş bir aralıkta, yüzgecin işlevi aynıdır.
Brocade | Araştırma / Gönderen: Chicago Üniversitesi Tıp Merkezi
Referans Süreli "Ulusal Bilimler Akademisi Bildirileri"
DOI: 10.1073 / pnas.1915983117
Brocade Park Bilim, Teknoloji, Bilimsel Araştırma, Popüler Bilim
