В наши дни млекопитающие могут использовать свои передние конечности, чтобы плавать, прыгать, летать, карабкаться, копать и почти все, что между ними, но вопрос о том, как эволюционировало все это разнообразие, остается неприятным для ученых.
Чтобы ответить на этот вопрос, исследователи из Гарварда обращаются к одному из самых необычных млекопитающих - ехиднам. Эти раскидистые млекопитающие, откладывающие яйца, имеют много общих анатомических черт с более ранними предками млекопитающих и поэтому могут помочь преодолеть разрыв между вымершими и другими современными млекопитающими.
Используя высокодетализированную скелетно-мышечную модель передней конечности ехидны, Софи Реньо, научный сотрудник после докторской степени, и Стефани Пирс, адъюнкт-профессор органической и эволюционной биологии, смогли не только пролить больше света на то, как мало- изучил работы передних конечностей ехидны, но также открыл окно в понимание того, как вымершие млекопитающие могли использовать свои передние конечности. Модель описана в статье от 14 ноября, опубликованной в Royal Society Open Science.
"Ехидны не очень хорошо изучены, и мало что известно об их биомеханике." - говорит Реньо. «Есть несколько родственных видов, и самих ехидн может быть трудно изучать, потому что у них очень большие шипы, скрывающие основные движения. Мы создали эту виртуальную модель с использованием компьютерной томографии, которая позволяет нам более подробно рассмотреть, как скелет и мышцы взаимодействуют с одним из них. другой."
Исследователи обнаружили, что костная анатомия и мышцы работают вместе, чтобы оптимизировать рычаги и подвижность конечностей для определенных видов движений. В частности, конфигурация мышц поддерживает вращение конечностей, что важно для размашистой походки ехидны.
«Эта модель дает нам уникальное представление не только о ехидне, но также может помочь в реконструкции вымерших млекопитающих», - говорит Пирс. «Сходство между скелетом передних конечностей ехидны и переходными животными может помочь нам понять эволюцию разнообразия передних конечностей у современных млекопитающих."
«Если мы обнаружим, что у определенных мышц много рычагов, это может означать, что определенные позы или типы движений более вероятны», - добавляет Реньо. «Мы продолжаем добавлять данные в нашу модель ехидны, и одна вещь, которую мы надеемся сделать, - это понять, как такие вещи, как мобильность и рычаги, можно использовать для прогнозирования того, как животное могло стоять или какие движения оно могло совершать. сделано."
«Это исследование является частью гораздо более крупного проекта, - говорит Пирс. Конечная цель исследователей - реконструировать эволюцию передних конечностей млекопитающих, создав аналогичные модели для окаменелостей на ключевых стадиях. Модель ехидны - это первый шаг к пониманию взаимосвязи между формой и функцией передней конечности.
Глядя на то, как со временем менялись передние конечности млекопитающих, они надеются показать, как модификации скелета привели к экологическому и поведенческому разнообразию, которое мы наблюдаем сегодня.