Bagaimana Ular Hilangkan Kakinya?

Anonim

Ular dipelihara, reptilia karnivora subpuluhan Serpentes . Ciri-ciri yang paling tersendiri ialah kekurangan mereka. Ular tidak berdaya, sehingga mereka bergerak dengan berlari ke depan, menyeret dan menarik mayat mereka di seluruh tanah.

Sekarang, jika ekor adalah ciri penting badan haiwan, kita mesti bertanya di manakah badan ular dan ekornya bermula? Ini adalah sesuatu yang lucu, namun masalah falsafah yang sangat mendalam, jika anda bertanya kepada saya. Tetapi jangan biarkan apa-apa lagi.

Sebaliknya, pada catatan yang lebih serius, apa yang perlu kita fokuskan ialah persoalan mengapa ular kehilangan kaki mereka di tempat pertama?

(Photo Credit: Pixabay)

Persoalannya pada dasarnya bertanya, mengapa sifat dianggap regresi ini lebih baik untuk bertahan daripada memiliki anggota seperti reptilia lain? Ketangkasan akan membuat burrowing jauh lebih mudah daripada itu tanpa sepasang forelimbs.

Satu kertas yang mendakwa bahawa ular prasejarah tidak mempunyai anggota badan, walaupun sangat tipis. Mereka secara beransur-ansur hilang kerana kekangan tenaga tertentu. Kemudian, kita akan belajar bagaimana kekangan ini mengenakan regresi ini dan menahan pertumbuhan anggota badan pada fasa pembuatan itu sendiri - pada tahap gen.

Ular dengan tulang pergelangan kaki

Penyelidikan menunjukkan bahawa ular berevolusi dari cicak yang sama ada digali di darat atau berenang di lautan. Walau bagaimanapun, kaki menjadi usang dalam mana-mana kes seperti haiwan berevolusi sepanjang masa. Nampaknya mereka kehilangan anggota badan kerana kehadiran anggota badan menghalang pergerakan akuatik. Tetapi bagaimana dengan penggalian? Tidak akan melepaskan bantuan dengan penyodok?

Nah, zoologists mendakwa bahawa ular jarang menggali lubang mereka sendiri. Sebaliknya, mereka menceroboh dan dimasukkan ke dalam lubang-lubang yang digali oleh haiwan yang lebih kecil, mungkin mangsa yang berpotensi. Dalam senario ini, forelimbs pasti akan membuat mereka lebih besar daripada lubang dan menghalang mereka daripada mengakses makanan mereka.

Kehadiran anggota badan akan bertanggungjawab untuk pembaziran tenaga yang hebat. Kekangan ini memaksa regresi tidak mempunyai kaki. Regresi juga berlaku tanpa memberi kesan kepada kelangsungan hidup organisme. Kajian ini menyoroti bahawa kehilangan anggota boleh dikreditkan kepada ular yang membesar pada kadar yang sangat lambat atau membesar hanya untuk masa yang sangat singkat.

Hanya jika mempunyai anggota badan.

Untuk kajian ini, Houssaye dan rakan-rakannya dari Muzium Nasional Sejarah Alam di Paris dengan teliti memeriksa ular fosil prasejarah yang dipanggil Eupodophis descouensi. Ular tertua dipercayai bertarikh sejauh 94-112 juta tahun. Ular ini bukanlah antara yang paling tua, tetapi ia datang hampir, dianggarkan kira-kira 90 juta tahun.

Para saintis menggunakan teknik pencitraan novel yang sangat maju yang dikenali sebagai Synchrotron Radiation Computed Laminography (SRCL). Prosedur ini menggunakan mesin besar yang membolehkan kita membesarkan dan melihat ciri-ciri mikroskopik dalam terperinci indah. Lebih penting lagi, ia tidak menyebabkan kerosakan kepada spesimen yang tidak ternilai ini.

Mesin tersebut mendedahkan spesimen kepada sinaran sinar-X yang sengit yang sangat menembusi fosil melalui setiap celah ketika berputar pada substrat. Prosedur ini menghasilkan beribu-ribu imej definisi tinggi 2D, yang dikumpulkan untuk membentuk model 3D fosil yang canggih.

(Foto Kredit: Pansci.asia)

Model tiga dimensi ular fosil menggambarkan pinggul ular kuno dan kaki 2 cm langsing! Ia menunjukkan 2 anggota badan belakang yang kecil dan belakang dan tiada anggota badan depan. Kaki yang dapat dirasakan tunduk pada lutut dan memiliki 4 tulang pergelangan kaki, tetapi tidak mempunyai tulang kaki atau kaki. Morfologi ini agak mirip dengan anggota badan cicak terestrial moden.

Ular lain yang sama umur, Najesh rionegrina, juga diramalkan mempunyai 2 kaki belakang yang nipis. Ular itu menunjukkan sakrum, ciri segi tiga yang menyokong pelvis.

Ciri-ciri ini mungkin telah hilang secara misteri kerana haiwan itu berkembang.

Tweak genetik tunggal yang menyebabkan ular itu kehilangan anggota badannya

Kajian yang sangat elegan menunjukkan bahawa genom ular mempunyai gen untuk genesis dan pertumbuhan anggota badan, tetapi mutasi kecil dalam DNA yang terletak berhampiran dengan gen yang sangat penting untuk seni bina badan dan pertumbuhan menghalang gen mula aktif di tempat pertama, akibatnya mengubah penampilan mereka selama-lamanya.

(Foto Kredit: pxhere.com)

Ini menggambarkan kesan rama-rama yang gemilang di mana variasi kecil berubah kepada perbezaan akibat. Kajian ini menyerlahkan perubahan yang hebat yang boleh menyebabkan mutasi genetik tunggal. Zoologists mendakwa bahawa regresi ini mungkin telah berlaku sekitar 150 juta tahun yang lalu.

Petunjuk pertama mengenai perubahan genetik ini telah dicari oleh Martin Cohn, ahli biologi pembangunan evolusi di University of Florida, pada tahun 1999. Dia mendapati bahawa gen tertentu dalam embrio ular berpartisipasi dalam corak aktiviti yang berbeza daripada reptilia lain di negara yang sama. Dia menyedari bahawa memperkenalkan faktor pertumbuhan boleh membolehkan embrio ini mula tumbuh kaki. Walau bagaimanapun, kerana teknologi pengeditan gen hanya dalam tahap yang sederhana, Cohn tidak mempunyai alat yang sesuai untuk mengintip lebih mendalam.

Empat tahun kemudian, Hanken dan rakan-rakannya mendapati bahawa aktiviti dalam gen yang dinamakan Sonic hedgehog (Shh) memainkan peranan penting dalam pembentukan anggota badan dan saiz kadal, yang menunjukkan bahawa ia juga boleh menjadi penting untuk ular.

Apabila teknologi pengeditan gen terperangkap, saintis mengesan aktiviti embrio dari pythons untuk memeriksa mengapa kaki mereka bertambah, tetapi tidak pernah berkembang sepenuhnya. Penemuan mendapati 3 penghapusan dalam suis genetik yang mengawal aktiviti gen yang sama Sonic landak (SHH) !

Gen ini dinamakan sempena watak kartun popular Sonic the Hedgehog. (Photo Credit: Flickr)

Suis secara rasmi dipanggil penambah. Enhancer memberaskan tempat di mana semua protein yang mengawal aktiviti gen ini disampaikan. Penghapusan itu menjadikannya sukar bagi protein untuk berlabuh, dengan itu memberikan mereka tingkap yang sempit aktiviti gen semasa pembangunan embrio sawa yang penting bagi pertumbuhan anggota badan.

Alex Visel, ahli genom di Makmal Kebangsaan Lawrence Berkeley di Berkeley, California, membandingkan urutan genetik ular kuno, seperti ular dan ular, kepada ular baru yang berkembang seperti kobra dan ular. Dia mendapati bahawa yang kedua tidak mempunyai sisa kaki yang hadir di bekas itu. Enhancers mereka penuh dengan pemotongan dan mutasi regresif.

Para penyelidik kemudian cuba untuk menguji pengaruh penukar ini pada anggota tikus, untuk meramalkan kesannya terhadap pertumbuhan anggota badan mereka. Dalam eksperimen yang mendalam, penyelidik menggunakan teknik pengeditan gen CRISPR-Cas9 untuk menggantikan penambah tikus sendiri dengan penambah haiwan lain dan kemudian penambah ular.

Apabila matang dengan penambah spesies lain, kaki tikus tumbuh secara konvensional. Walau bagaimanapun, apabila digantikan dengan penambah ular, pertumbuhan anggota badan terhad kepada anak-anak kecil! Lebih-lebih lagi, apabila penyelidik membuat tambahan yang diperlukan pada DNA dan meletakkan penambah yang dipinda itu kembali ke tikus, pertumbuhan kaki itu kembali ke pertumbuhan normalnya!

Dengan cara ini, tweak mikroskopik yang mengubah DNA ular mengehadkan sebarang lengkungan yang menonjol ke putik yang tidak dapat dilihat, atau dalam hal ulangan baru spesies ular, menyebabkan regresi tidak mempunyai lampiran sama sekali.

(Photo Credit: Pixabay)

Walau bagaimanapun, para saintis masih tidak pasti sama ada tweak ini boleh dianggap sebagai mutasi tunggal dan monumental yang memperkenalkan trend ketidakseimbangan dalam kadal dan memudahkan evolusi mereka menjadi ular. Mereka percaya mutasi ini mungkin bukan satu-satunya pelaku, tetapi pastinya seorang pelakon utama dalam drama ini.

Buat masa ini, nenek moyang biasa semua ular masih mengintai dalam bayang-bayang, sukar difahami dan enggan dikenal pasti.