איך הנחש מאבד את רגליו?

The Great Gildersleeve: Leroy Suspended from School / Leila Returns Home / Marjorie the Ballerina (מרץ 2019).

Anonim

נחשים מוארכים, זוחלים טורפים של תת-הפרק סרפנטס . התכונה הבולטת ביותר שלהם היא חוסר נספחים. נחשים הם חסרי רגליים, ולכן הם נעים על ידי החלקה קדימה, גוררים ומשכים את גופם על פני האדמה.

עכשיו, אם הזנב הוא מאפיין חיוני של הגוף של בעל חיים, עלינו לשאול איפה הגוף הנחש מסתיים הזנב שלה להתחיל? זה מצחיק, אבל בעיה פילוסופית עמוקה מאוד, אם אתה שואל אותי. אבל בואו לא נדבר על זה יותר.

במקום זאת, בנימה רצינית הרבה יותר, על מה אנחנו צריכים להתמקד היא השאלה מדוע נחשים איבדו את הרגליים מלכתחילה?

(צילום: Pixabay)

השאלה בעצם שואלת, מדוע הטבע יראה את הרגרסיה טוב יותר להישרדות מאשר לגפיים כמו זוחלים אחרים? המיומנות תהפוך את החפירה לקלה הרבה יותר מכפי שיצאה ללא זוג פורלימבים.

נייר פורץ אחד טוען כי נחשים פרהיסטוריים היו בעלי גפיים, אם כי רזה מאוד. הם איבדו אותם בהדרגה בגלל מגבלות אנרגיה מסוימות. אחר כך נלמד כיצד אילוצים אלה הטילו רגרסיה זו ועצרו את צמיחת הגפיים בשלב הייצור עצמו - ברמת הגנים.

נחשים עם עצמות בקרסול

המחקר מציע כי נחשים התפתחו לטאות שנחפרו על הקרקע או שחו באוקיינוס. עם זאת, הרגליים גדל מיושן בשני המקרים כמו החיה התפתחו לאורך זמן. נראה שהם איבדו את איבריהם משום שנוכחותם של גפיים פגעה בתנועה ימית. אבל מה עם חפירה? האם לא יסייע סיוע עם את חפירה?

ובכן, זואולוגים טוענים כי נחשים לעתים נדירות חפרו את החורים שלהם. במקום זאת, הם חרקו וחנקו לתוך חורים שנחפרו על ידי חיות קטנות יותר, כנראה טרף פוטנציאלי. בתרחיש זה, forelimbs היה ללא ספק גרם להם גדולים יותר מאשר החור ומנע מהם לגשת למזון שלהם.

נוכחותם של גפיים היתה אחראית לבזבוז עצום של אנרגיה. אילוצים אלה אילצו את הרגרסיה להיות ללא רגליים. הרגרסיה התרחשה גם ללא כל השפעה על הישרדות האורגניזם. המחקר מדגיש כי אובדן הגפיים יכול להיות מזכה את הנחשים הגדל אותם בקצב איטי מאוד או לגדל אותם רק לתקופה קצרה מאוד של זמן.

רק אם היו לו גפיים.

לצורך המחקר, בחנו האוסיי ועמיתיה מהמוזיאון הלאומי להיסטוריה של הטבע בפריז קפדנות על נחש מאובן פרהיסטורי המכונה Eupodophis descouensi. הנחשים העתיקים ביותר הם האמינו להיות תאריך לאחור ככל 94-112 מיליון שנה. הנחש הזה לא היה בין המבוגרים ביותר, אבל הוא הגיע קרוב, מוערך להיות בערך 90 מיליון שנה.

המדענים השתמשו בטכניקת הדמיה חדשה ומתקדמת הנקראת Synchrotron Radiiation Laminography Computing (SRCL). הנוהל משתמש במכונות גדולות שמאפשרות לנו להגדיל ולהציג תכונות מיקרוסקופיות בפירוט מעולה. וחשוב יותר, זה לא גורם נזק אלה דגימות יקרות.

המכונות חושפות דגימה לקרינת רנטגן אינטנסיבית החודרת עמוק למאובן דרך כל נקיק, כשהיא מסתובבת על מצע. הנוהל מייצר אלפי תמונות 2D בחדות גבוהה, אשר מלוקט כדי ליצור מודל 3D מתוחכם של המאובנים.

(צילום: Pansci.asia)

המודל התלת-ממדי של הנחש המאובן הדגים את ירכיו של הנחש העתיק ואת רגליו הדקות 2 ס"מ! היא הראתה שני איברים קטנים, מסובכים, והיעדרו של איבר קדמי. הרגל המוחשית היתה מכופפת בברך והיו לה ארבע עצמות קרסול, אבל לא היו לה עצמות ברגל או בבוהן. מורפולוגיה זו דומה מאוד לגפיים של לטאה ארצית מודרנית.

נחש נוסף של עידן דומה, נג'ש ריונגרינה, צפוי גם שיהיו לו שתי רגליים אחוריות דקות עד דק. הנחש הראה קרום, תכונה גרמית משולשת התומכת באגן.

תכונות אלה אולי עזב בעדינות כמו החיה התפתח.

הצמד הגנטי היחיד שגרם לנחש לאבד את גפיו

מחקר אלגנטי מאוד גילה כי לגנום הנחש יש גנים עבור גדילה של גפיים וצמיחה, אך מוטציות זעירות בדנ"א הממוקמות ליד גן מרכזי בארכיטקטורה ובצמיחה של הגפיים מנעו את הפעלת הגן מלכתחילה, וכתוצאה מכך שינו את מראהן לנצח.

(צילום אשראי: pxhere.com)

זה ממחיש אפקט פרפר מתפתל שבו וריאציה זעירה transmutes להבדלים משמעותיים. המחקר מדגיש את התהפוכות המרהיבות שעשויות לגרום למוטציה גנטית אחת. זואולוגים טוענים כי רגרסיה זו אולי צמחה לפעולה לפני כ -150 מיליון שנה.

הרמזים הראשונים על השינויים הגנטיים הללו ביקשו מרטין כהן, ביולוג התפתחות אבולוציוני באוניברסיטת פלורידה, בשנת 1999. הוא גילה כי גנים מסוימים בעובר נחש השתתפו בתבנית שונה של פעילות מאשר זוחלים אחרים באותה מדינה. הוא הבין כי הצגת גורם גדילה יכול לאפשר לעוברים אלה להתחיל לגדול איברים. עם זאת, בגלל הטכנולוגיה העריכה גנים היה רק ​​בשלבים הראשונים שלה, כהן חסר את הכלים המתאימים להציץ עמוק יותר.

ארבע שנים מאוחר יותר גילו האנקן ועמיתיו שפעילות בגן בשם קיפוד קולי (Shh) מילאה תפקיד משמעותי בהיווצרות גפיים ובגודל בלטאות, דבר המצביע על כך שגם היא יכולה להיות משמעותית עבור נחשים.

כמו טכנולוגיית העריכה גנטית תפסו, מדענים מעקב אחר פעילות עובריים של pythons כדי לבדוק למה הרגליים שלהם לגדול, אבל אף פעם לא בסופו של דבר מפותח. הממצאים מצאו 3 מחיקות במתג הגנטי השולט על פעילות אותו קיפוד קולי (SHH) !

הגן נקרא על שמו של דמות הקריקטורה הפופולרי סוניק הקיפוד. (צילום: Flickr)

המתג מוגדר רשמית משפר. משפר את מעגן שבו כל החלבונים השולטים בפעילות הגן הזה מועברים. המחיקות להקשות על החלבונים לעגון, ובכך לספק להם חלון צר של פעילות הגן במהלך הפיתוח של העובר פיתון כי הוא חיוני עבור כל איבר הצמיחה.

אלכס ויזל, גנומיסט במעבדה הלאומית בברלי, קליפורניה, השווה בין רצפים גנטיים של נחשים עתיקים, כמו פיתונים ובועות, לנחשים שהתפתחו לאחרונה כמו קוברה ופייתון. הוא מצא כי אלה האחרונים לא היו שרידי רגל שהיו נוכחים לשעבר. השיפורים שלהם היו מלאים במחיקות ובמוטציות רגרסיביות.

החוקרים ניסו לבחון את השפעתו של המשפר על גפיים של עכברים, כדי לחזות את השפעתו על צמיחת איבריהם. בניסוי תובנה, החוקרים השתמשו בטכניקת העריכה של הגן CRISPR-Cas9 כדי להחליף את משפר המכרסמים של עצמו באמצעות שיפורים של בעלי חיים אחרים ולאחר מכן משפר של נחש.

כאשר התבגרות עם משפר של מינים אחרים, הרגליים העכבר גדל באופן שגרתי. עם זאת, כאשר הוחלף עם משפר של נחש, הצמיחה איבר הוגבלה קטנים nubs! יתר על כן, כאשר חוקר עשה את התוספות הדרושות ל- DNA והניח את משפר מתוקן בחזרה לתוך העכברים, הצמיחה הרגל חזר לצמיחה הנורמלית שלו!

בדרך זו, ציוץ מיקרוסקופי ששינה את שלבי הדנ"א של הנחש הגביל כל תוספת בולטת לניצן בלתי מורגש, או במקרה של איטרציות חדשות של מינים של נחש, גרמה לרגרסיה שאין לה תוספת כלל.

(צילום: Pixabay)

עם זאת, מדענים עדיין לא ברור אם זה יכול להיחשב מוטציה אחת, מונומנטלית כי הציג את המגמה של אי-סדר ב לטאות והקלו את האבולוציה שלהם נחשים. הם מאמינים כי מוטציה זו לא יכול להיות העבריין היחיד, אבל זה בהחלט שחקן מרכזי בדרמה זו המתגלגלים.

לעת עתה, האב הקדמון של כל הנחשים עדיין אורב בין הצללים, חמקמק וחסר רצון להזדהות.