Смята се, че птиците са произлезли от динозаврите, но някои значителни промени трябва да са настъпили, докато са се развили от предците си. Ново проучване, включващо бебешки пиленца, може да помогне да се изясни мистерия как е настъпила една от тези промени - как птиците са получили "пръсти на крилото".
Всички четириноги същества, включително динозаврите, се развиха от прародител, който имаше пет цифри в края на крайниците. Те станаха плавници, крила, ръце или лапи, а някои или всички цифри изчезнаха в някои случаи.
Учените смятат, че птиците са се развили от група динозаври, хранещи се с месо, наречени маниаптори преди около 150 милиона години, по време на юрския период. Съвременните птици имат по три цифри във всяко от крилата си, което означава, че две цифри в предните крайници на тези динозаври би трябвало да бъдат загубени по време на еволюцията.
Въпрос на номерация
Но кои три цифри оцеляха? Палеонтолозите и биолозите в развитието са несъгласни по този въпрос. Предложение, направено през 1999 г., наречено хипотеза за „изместване на рамката“, обясни несъответствие в доказателствата, но не всички го приеха.
Новото проучване, проведено от изследователи, които трансплантирали клетки от една част от тялото на пилето в друга, допринася за подкрепата на хипотезата. Резултатите от тяхното изследване се появяват днес (10 февруари) в списание Science.
Ако номерирате цифрите така, че цифра 1 съответства на палците ни, цифра 2 с показалеца ни и т.н., записът на изкопаемите показва, че крилата на птиците са се развили, използвайки цифри 1, 2 и 3 от предните крайници на динозавъра.
В птичия ембрион обаче цифрите възникват от местата на пъпката на крайниците, свързани с цифри 2, 3 и 4. Този конфликт подкрепя онези, които оспорват дали птиците са директно произхождащи от динозаврите.
През 1999 г. Гюнтер Вагнер и Жак Готие от Йейлския университет мостовиха двете фракции, като предложиха, че по време на разработването цифра 1 всъщност възниква от втората позиция (където трябва да е възникнала цифра 2) и така нататък - смяна на рамката.
„Страхотното в теорията за изместване на рамката е, че прави и двете неща правилни“, казва Ан Бърк, еволюционен морфолог от Уеслианския университет в Кънектикът, който не е участвал в настоящото проучване. "Птиците са динозаври, но в развитието си цифрите са 2, 3 и 4."
Новите доказателства
В новото проучване японски изследователи, водени от Коджи Тамура от университета Тохоку, трансплантирали определени клетки от стъпалата до крилата и обратно на развиващи пилета. Тези клетки са замесени в растежа на цифра 4. Изследователите откриха доказателства, че последната цифра на крилото не съответства на последната цифра на стъпалото. Това подкрепя теорията, че крилото, за разлика от стъпалото, няма цифра 4, казаха те. Тогава екипът картографира разработката на цифри, използвайки техники за етикетиране на клетките (което им позволява да знаят къде е приключила определена клетка, след като узрее). Те откриха, че до 3,5 дни от ембрионалното развитие настъпва изместване, което кара клетките в областта на потомството за цифра 4 да се придвижват напред и да прерастват в цифра 3. Същото изместване се случва и за цифрите, които стават 1 и 2.
"Не мога да ви кажа" защо "имаме пет цифри, а пилетата имат три цифри, въпреки че ще мога да ви кажа правилно" как "имат три цифри, докато имаме пет цифри", каза Tamura пред WordsSideKick.com в електронно писмо.
Откритията постигат две неща, според Тим Роу, професор по палеонтология в Тексаския университет в Остин, който не е участвал в изследването.
Първо, „тя се отнася пряко до този привиден конфликт между палеонтологични записи и записи на развитието. Това показва всъщност, че няма несъответствие“, каза Роу.
И второ, той предоставя отличен пример за промяна, при която една част от тялото се трансформира в друга по време на ембрионалното развитие, каза той.
„Ние откриваме част от Светия Граал, която е еволюцията на развитието, как развитието на крайника се е променило по време на еволюцията на птиците от техния тероподен прародител“, каза Роу.
Това не е първото изследване в подкрепа на хипотезата за изместване на рамката, според Вагнер. "Мисля, че сега има достатъчно данни, които показват, че смяната на кадъра всъщност се е случила", каза Вагнер пред WordsSideKick.com. "Това върви стъпка по-напред; тя ни показва механизма на развитие."
Устойчив скептицизъм
За да се определи идентичността на последната цифра в "ръцете на пилетата", изследването използва развитието на последните цифри в петцифрен мишки крайник като ориентировъчен модел. Това оставя Алън Федучия, еволюционен биолог от Университета на Северна Каролина в Chapel Hill, скептично настроен към резултатите.
Федукия, който не е участвал в изследването, е противник на преобладаващото научно мнение, че птиците са произлезли от теноподите динозаври (които включват манираптори). По-скоро той вярва, че птиците и теноподите динозаври имат общ, по-ранен прародител. Това ново проучване не му дава причина да промени мнението си.
"Експерименталните резултати изглеждат много категорични," каза Федучия, "защото ръката на птиците е толкова силно модифицирана, че не знаем, че същите генетични механизми се прилагат за цифровата идентичност."
Промяната в цифрите просто няма смисъл, каза той. „Няма въобразимо селективно предимство за подобна промяна - с други думи, защо би се случило?“
Но той е в малцинството.
Бъркът на Уеслиян има още един проблем с теорията за изместване на рамката; тя смята, че преброяването на цифрите на подрастващите пилета е потенциално подвеждащо.
„Произходът на динозаврите на птиците е абсолютно здрав и толкова добре поддържан, че никой не е съгласен с това, така че просто опитът да промените цифровите числа в живите птици, за да се съобразят с фосилизирано потекло, е излишен и затъмнява важни еволюционни промени“, каза тя.
Можете да следите WordsSideKick.comwriter Wynne Parry в Twitter @Wynne_Parry.
Топ 10 безполезни крайници (и други вестигиални органи
10 невероятни неща, които не сте знаели за животните
Човекът с динозавър беше малък T-Rex
Ново изследване показва как цифрите в птиче крило се изместват по време на развитието, обяснявайки разликата между птичи крила и ръце на динозавър.