• Saturday July 20,2019

Av fugler og tommer

Anonim

Møt Limusaurus . Det er ikke-jeg gjentar ikke-den manglende lenken mellom noe. Og likevel er det fortsatt et viktig fossil som kan hjelpe oss å forstå hvordan fugler utviklet seg fra dinosaurer.

Den siste splashen om et bestemt fossilt primat har igjen avdekket hvor mye mange mennesker (dessverre, inkludert mange journalister), vil holde fast ved tanken om at paleontologer bare er interessert i manglende lenker - som antas å antas å være direkte forfedre til noen levende gruppe organismer som er nettopp halvveis mellom primitive forerunnere og de avanserte levende vesener.

Denne oppfatningen er feil på mange måter. Først og fremst, hele kroppen planen delt av, sier levende fugler ikke hoppe inn i eksistens i en enkelt forfedre. Faktisk, hva vi vurderer i dag, at fuglens kroppsplan faktisk utviklet seg gjennom en lang rekke trinn. Ulike deler av fugleanatomi utviklet seg på forskjellige tidspunkter. Det er nå enighet om at fugler kommer ned fra en gruppe av dinosaurer kalt theropods som inkluderer mange kjente tobensarter som T. rex og Velociraptor . Mange studier viser at fjær allerede har utviklet seg i former som er sett på fugler i dag på dinosaurer lenge før de hadde vinger, nebber eller mange andre tilpasninger som alle fugler i dag har. Så ser etter "den" manglende lenken for fugler er latterlig fra get-go.

Besettelsen om manglende koblinger er feilhodet av en annen grunn. Paleontologer kan lære mye om historien til en levende gruppe organismer uten ubrutt kjede av direkte forfedre (som er heldig, fordi fossilregistreringen er altfor scrappy til å avdekke en slik serie). Det er fordi utviklingen av dyr er, på mange måter, som grener som vokser fra et tre. Så paleontologer kan se på grener av en tilhørende gruppe arter og merke hvilke arter som har egenskaper. Det er noen egenskaper som alle artene deler, som allerede var på plass i sin felles forfedre. Og det er noen egenskaper som bare finnes blant en mindre gruppe relaterte arter innenfor treet. Det er nye egenskaper som utviklet seg senere enn de tidligere trekkene. Forskere kan da markere noder langs treet for å vise hvordan nye egenskaper utviklet seg, og hvor gamle de ble endret til nye. Og som forskere oppdager nye fossiler, kan de komme opp med mer detaljerte hypoteser for mønsteret av denne endringen.

Limusaurus, som debuterer i morgendagens utgave av Nature, lyser på en særlig tvilsom sak om fuglens opprinnelse: hvordan fingrene i en dinosaurhånd ble forvandlet til enden av en vinge. En fuglvinge begynner som en lemknopp, inn i hvilken små klynger av brusk celler begynner å danne seg. Til slutt strekker disse klyngene seg ut i håndledd og fingerben, som senere smelter sammen for å gi en bøybar sparke som kan støtte flyfjær. (Til venstre her er et enkelt diagram over beinene i en kyllingens hånd.)

Bare tre sifre skjemaer i en fugl lemmer knopp. Mange linjer med ryggradsdyr har mistet ett eller flere siffer i løpet av utviklingen deres. Men hvilke sifre mistet fuglene?

Forskere har generelt argumentert for en av to muligheter. En mulighet er at tommelen og pinky mistet, som jeg illustrerer med min egen hånd her. Det er mønsteret som har utviklet seg i andre landvertebrater, som for eksempel i hester. Og når utviklingsbiologer ser på klynger av celler som først utvikler seg i fugllimbenknopper, ser de ut hvor de tre tre sifferene vises i andre vertebrater. Dette alternativet går etter navnet 2-3-4. (Forskere kaller de fem sifrene på hånden eller foten som starter fra tommelen [1] og går ut til pinky [5].)

Likevel har en rekke paleontologer hevdet at fingrene i en fugles fløy er faktisk 1-2-3, som jeg viser i mitt andre selvportrett. I tidlige fugler, som for eksempel Archeopteryx, var fingrene ennå ikke smeltet. Som et resultat kan de gi et tydeligere blikk på de anatomiske forbindelsene mellom beinene og hvordan de sammenligner med andre ryggradsdyr. Jeg har lagret Archeopteryxs trefingerhånd med den femfingrede hånden til en alligator, nærmeste levende slektning for fugler. Det øverste hvite sifferet ser mye mer ut som en tøff tommel enn en slank pekefinger. Flere bevis som tilbys til fordel for 1-2-3-hypotesen kommer fra hvordan sifferene til tidlige fugler og tilhørende dinosaurer gjør kontakt med håndleddbein som siffer 1, 2 og 3 gjør hos andre vertebrater i landet.

I fjor besluttet forskere ved Yale å undersøke dette spennende paradokset ved å undersøke de genene som bygger fuglvinger. I alle landvertebrater hjelper det samme settet av gener å angi identitetene til sifrene. De fant ut at i både pattedyr og alligatorer er det en viktig forskjell i gener som er aktive i tommelen og i de fire andre sifrene. I de fire andre sifrene er et gen som heter HoxD-11 aktivt sent i utvikling. I tommelen er det stille. Denne forskjellen kan være en viktig grunn til at tommelen er så forskjellig fra andre fingre.

Men i fugler fant forskerne noe, noe merkelig skjer. I siffer 2 (tilsvarende vår pekefinger) er HoxD-11 stille. En måte å tolke dette resultatet på er: fugler har egentlig 2-3-4 hender. Deres dinosaurforfedre mistet tommel og rosa. Og de utviklet også et skifte i mønsteret av genaktivitet i sine hender, slik at HoxD-11 sluttet å slå på på pekefingeren. Som et resultat ble det tommeløst.

Skriv inn Limusaurus . Denne 1, 7 meter lange dinosauren ble nylig oppdaget i Kina. Det er interessant av mange grunner, for eksempel det faktum at det ser ut til å være et av flere eksempler på et kjøttetende terapi som gir opp kjøtt og blir et plante-eater. (Den enkle fjærdekket er avledet av funn av fjer på andre dinosaurer.) Limusaurus er også interessant for hendene, vist her. Etter nøye å analysere de forskjellige beinene som gjør det opp, har Limusaurus oppdagere konkludert med at det har sifre 2, 3 og 4 pluss et lite tall 1.

Denne vestigiale tommelen har bare et enkelt ben igjen, metakarpalen ved basen. Vitenskapsmennene konkluderer med at da tiden Limusaurus utviklet seg, hadde noen funksjoner i fuglehånden allerede utviklet seg, nemlig en tapt pinky og en vestigial tommel. Men de resterende fingrene hadde ikke ennå gått videre endringer i dag i fugler, som for eksempel fingeren på fingeren.

For å se hvordan Limusaurus- hånden passer inn i den generelle hypotesen om fugleutvikling, kan du se på treet som forfatterne publiserer i sitt papir, gjengitt nedenfor. Limusaurus tilhører grenen merket Ceratosauria. Alle levende fugler tilhører Neornithes på toppen. Det vil ta fremtidige fossile funn for å sette denne hypotesen til testen. Men det er allerede en fascinerende syntese, som viser hvordan en vanlig femfingers hånd utviklet seg over millioner av år til mange nye former, inkludert en trefinger-ordning som du kan se høyt overhead i dag.

Oppdatering: Medforfatter Jim Clark kommer inn i noen av detaljene i undersøkelsen i sin kommentar til innlegget mitt. Takk, Jim.

Referanse: Xing Xu et al., "En jura ceratosaur fra Kina bidrar til å avklare aviære digitale homologier, " Nature 459: 940 doi: 10.1038 / nature08124

Bilder: Limusaurus hånd og tre fra Naturpapir . Hånddiagrammer fra Vargas et al., PLOS One 2008. Limusaurus rekonstruksjon av Portia Clark Sloan.


Interessante Artikler

Mystiske arter kan ha interbreed med mennesker

Mystiske arter kan ha interbreed med mennesker

Historien om menneskelig evolusjon blir stadig mer komplisert. Forskere denne uken kunngjorde oppdagelsen av et lårben som kunne tjene som bevis på en ny gren i vårt slektstre. Lårbenet var datert til rundt 14.000 år siden, og utfordret forestillingen om at andre arter av gamle mennesker døde etter at moderne mennesker hadde opptrådt. I ste

Er det en genetisk grunnlag for å løpe etter alle?

Er det en genetisk grunnlag for å løpe etter alle?

DNA Genetikere avdekker et annet nivå av menneskelig etnisk mangfold: Det kan ikke være hvilke gener vi har så mye som måten de oppfører seg på som står for våre forskjeller. Ved hjelp av det internasjonale HapMap-prosjektet, som katalogiserer humane genvarianter på tvers av populasjoner, samler forskere fra University of Pennsylvania Vivian Cheung og Richard Spielman først sekvensene av en bestemt hvite blodcelle fra 82 asiater og 60 personer av europeisk nedstigning. Deretter

Jägeren-samlere i oss

Jägeren-samlere i oss

Lesley-Ann Brandt En av grunnene til at HGDP-populasjonene er vektet mot urfolksgrupper er at det var forståelse for at disse populasjonene kanskje ikke vil være lengre etter verden i deres nåværende form. Men gjenvinningen av Taino-genomet illustrerer at selv om befolkningen ikke lenger er hos oss. de

På utdanning og  'Science Literacy '

På utdanning og 'Science Literacy '

Mens jeg forbereder lørdagens utdanningspanel, la vi gå tilbake til et beslektet emne som diskuteres her i løpet av de siste ukene. Jeg er nysgjerrig på å finne ut hvordan våre nye lesere føler om begrepet " science literacy ". Tror du det er noe lært i klasserommet eller ervervet ved naturlig nysgjerrighet og ivrig intellekt? Er en

Vitenskapsforfattere: Du har store krefter.

Vitenskapsforfattere: Du har store krefter.

Nyhetene i disse dager er dystre for vitenskapssinnet. Guvernøren i Texas, som også vil være din president, sier at Texas skoler lærer kreasjonisme. (De skjønner ikke, selv om Perry-som utnevnte en kreasjonist til å lede statsrådets utdanning - kan ønske seg noe annet.) Astrophysicist Neil deGrasse Tyson snakket lidenskapelig på HBO om landets retrett fra drømmer. Så jeg f

NCBI ROFL: Farge og kvinners attraktivitet: når røde klær blir oppfattet som å ha en mer intens seksuell hensikt.

NCBI ROFL: Farge og kvinners attraktivitet: når røde klær blir oppfattet som å ha en mer intens seksuell hensikt.

"Forskning har vist at med noen nonhuman primater, er rød forbundet med større seksuell attraktivitet hos kvinner, og nyere studier har funnet ut at en kvinne med røde klær øker tiltrekningsadferd hos menn. Imidlertid er mekanismen som forklarer slik atferd, ikke studert. I dette eksperimentet antydet vi at menn overvurderte kvinners seksuelle hensikt når de hadde på seg røde klær. Deltake