منوعات

وفي تطور المشي، اتصل عظم الورك بعظام الضلع

قبل تطور الأرجل من الزعانف، كان الهيكل العظمي المحوري – بما في ذلك عظام الرأس والرقبة والظهر والأضلاع – يخضع بالفعل لتغييرات من شأنها أن تساعد أسلافنا في النهاية على دعم أجسادهم للمشي على الأرض. أكمل فريق بحث يضم عالم أحياء من ولاية بنسلفانيا عملية إعادة بناء جديدة للهيكل العظمي لسمكة تيكتاليك، وهي سمكة أحفورية عمرها 375 مليون عام تعد واحدة من أقرب أقرباء الفقاريات ذات الأطراف. يُظهر البناء الجديد أن أضلاع السمكة من المحتمل أن تكون متصلة بحوضها، وهو ابتكار يعتبر حاسما لدعم الجسم ولتطور المشي في نهاية المطاف.

ظهرت ورقة بحثية تصف إعادة البناء الجديدة، والتي استخدمت التصوير المقطعي المحوسب (micro-CT) لمسح الحفرية والكشف عن فقرات السمكة وأضلاعها التي كانت مخبأة سابقًا تحت الصخر، في 2 أبريل في المجلة. وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم.

وقال توم ستيوارت، الأستاذ المساعد في علم الأحياء في كلية إيبرلي للعلوم في ولاية بنسلفانيا وأحد قادة فريق البحث: “تم اكتشاف تيكتاليك في عام 2004، لكن العناصر الرئيسية لهيكله العظمي كانت غير معروفة”. “تُظهر لنا هذه الأشعة المقطعية الدقيقة الجديدة عالية الدقة فقرات وأضلاع تيكتاليك وتسمح لنا بإجراء إعادة بناء كاملة لهيكله العظمي، وهو أمر ضروري لفهم كيفية تحركه حول العالم.”

على عكس معظم الأسماك، التي تحتوي على فقرات وأضلاع متطابقة على طول الجذع بالكامل، تُظهر الهياكل العظمية المحورية للفقاريات ذات الأطراف اختلافات كبيرة في الفقرات والأضلاع من منطقة الرأس إلى منطقة الذيل. وقد سمح تطور هذه الإقليمية بممارسة وظائف متخصصة، كان من بينها الربط الميكانيكي بين أضلاع المنطقة العجزية والحوض مما سمح بدعم الجسم عن طريق الأطراف الخلفية.

ترتبط الزعانف الحوضية للأسماك تطوريًا بالأطراف الخلفية لرباعيات الأرجل والفقاريات ذات الأطراف الأربعة، بما في ذلك البشر. في الأسماك، تكون زعانف الحوض وعظام حزام الحوض صغيرة نسبيًا وتطفو بحرية داخل الجسم. وأوضح الباحثون أنه خلال تطور المشي، أصبحت الأطراف الخلفية والحوض أكبر بكثير وشكلت اتصالاً مع العمود الفقري لتقوية القوى المرتبطة بدعم الجسم.

وقال ستيوارت: “إن تيكتاليك رائع لأنه يمنحنا نظرة ثاقبة لهذا التحول التطوري الكبير”. “عبر هيكلها العظمي، نرى مجموعة من السمات النموذجية للأسماك والحياة في الماء، بالإضافة إلى السمات التي تظهر في الحيوانات البرية.”

ركز الوصف الأصلي لتيكتاليك على الجزء الأمامي من الهيكل العظمي. تم إعداد الحفريات بدقة لإزالة المصفوفة الصخرية المحيطة وكشف الجمجمة وحزام الكتف والزعانف الصدرية. كانت الأضلاع في هذه المنطقة كبيرة ومتضخمة، مما يشير إلى أنه كان من الممكن أن تدعم الجسم بطريقة ما، لكن لم يكن من الواضح كيف كانت ستؤدي وظيفتها بالضبط. وفي عام 2014، تم أيضًا تنظيف حوض السمكة، الذي تم اكتشافه في نفس موقع بقية الهيكل العظمي، من مصفوفته ووصفه.

وقال ستيوارت: “من الدراسات السابقة، عرفنا أن الحوض كان كبيرا وكان لدينا شعور بأن الزعانف الخلفية كانت كبيرة أيضا، ولكن حتى الآن لم نتمكن من تحديد ما إذا كان الحوض يتفاعل مع الهيكل العظمي المحوري أو كيف”. “تُظهر عملية إعادة الإعمار هذه، لأول مرة، كيف تتلاءم جميعها معًا وتعطينا أدلة حول كيفية تطور المسيرة.”

وأوضح الباحثون أنه على عكس الوركين لدينا، حيث تتلاءم عظامنا معًا بإحكام، فإن الاتصال بين الحوض والهيكل العظمي المحوري لتيكتاليك كان على الأرجح عبارة عن اتصال من الأنسجة الرخوة المصنوعة من الأربطة.

وأوضح ستيوارت أن “تيكتاليك كان لديه أضلاع متخصصة يمكن ربطها بالحوض بواسطة رباط”. “إنه لأمر مدهش حقًا. يتمتع هذا المخلوق بالعديد من الميزات – زوج كبير من الزوائد الخلفية، وحوض كبير، واتصال بين الحوض والهيكل العظمي المحوري – والتي كانت ضرورية لأصل المشي. وعلى الرغم من أن التيكتاليك ربما لم يكن كذلك”. أثناء عبوره الأرض، كان بالتأكيد يفعل شيئًا جديدًا، لقد كان سمكة يمكنها على الأرجح الوقوف والدفع بزعنفتها الخلفية.

تسلط عملية إعادة بناء الهيكل العظمي الجديدة أيضًا الضوء على تخصصات حركة رأس تيكتاليك وتفاصيل جديدة حول تشريح الزعنفة الحوضية للسمكة.

قال نيل شوبين، أستاذ روبرت بنسلي المتميز في علم الأحياء والتشريح العضوي بجامعة شيكاغو وأحد مؤلفي المقال: “إنه لأمر مدهش أن نرى الهيكل العظمي التيكتاليك مصورًا بمثل هذه التفاصيل”. “تمهد هذه الدراسة الطريق لأولئك الذين يستكشفون كيفية تحرك الحيوان وتفاعله مع بيئته قبل 375 مليون سنة.”

بالإضافة إلى ستيوارت وشوبين، يضم فريق البحث جوستين ب. ليمبرج، وإميلي جيه هيلان، وإسحاق ماجلانيس من جامعة شيكاغو، بالإضافة إلى إدوارد ب. دايشلر من أكاديمية العلوم الطبيعية بجامعة دريكسيل.

دعم من مؤسسة برينسون، وقسم العلوم البيولوجية بجامعة شيكاغو، وهو مانح مجهول من أكاديمية العلوم الطبيعية بجامعة دريكسيل، ومؤسسة العلوم الوطنية الأمريكية، بتمويل هذا البحث. أصبح العمل الميداني ممكنًا بفضل مشروع الجرف القاري القطبي التابع للموارد الطبيعية في كندا؛ إدارة التراث والثقافة في نونافوت؛ قرى Resolute Bay وGrise Fiord في نونافوت؛ والصيادون والصيادون Iviq في Grise Fiord.

..

Source link

orcalimaa

المصدر الرئيسي للأخبار والمعلومات الصحية والطبية الموثوقة وفي الوقت المناسب . توفير معلومات صحية ذات مصداقية ومجتمع داعم وخدمات تعليمية من خلال مزج الخبرة الحائزة على جوائز في المحتوى والخدمات المجتمعية وتعليقات الخبراء والمراجعة الطبية .

مقالات ذات صلة

اترك تعليقاً

زر الذهاب إلى الأعلى