Էվոլյուցիոն կենսաբանները հայտնում են, որ նրանք համատեղել են ժամանակակից աղավնիների PET սքանավորումները և դինոզավրերի բրածոների ուսումնասիրությունները, որպեսզի օգնեն պատասխանել կենսաբանության մնայուն հարցին.
Թռչուն – պատկերազարդ լուսանկար: Պատկերի վարկ. pixabay (Անվճար Pixabay լիցենզիա)
Պատասխանը, ըստ երևույթին, որոշ բրածո ողնաշարավորների ուղեղի չափի հարմարվողական մեծացումն է: Ուղեղիկը թռչնի ուղեղի հետևի մասում գտնվող տարածք է, որը պատասխանատու է շարժման և շարժիչի վերահսկման համար:
Հետազոտության արդյունքները հրապարակված են ամսագրում Մանրամասն Թագավորական հասարակության B.
«Մենք պարզեցինք, որ երբ թռչունները հանգստից թռիչքի են անցնում, ուղեղի շղթաներն ավելի շատ են ակտիվանում, քան ուղեղի ցանկացած այլ հատվածում», - ասում է հետազոտության համահեղինակը: Փոլ Ջինյակ, Արիզոնայի համալսարանի դոցենտ Բժշկական քոլեջ - Թուսոն, ուսումնասիրելով նեյրոանատոմիան և էվոլյուցիան։ Նա նաև գիտաշխատող է Ամերիկյան բնական պատմության թանգարանում:
«Այնուհետև մենք նայեցինք դինոզավրերի և թռչունների բրածոների այս շրջանին համապատասխանող գանգին՝ հետևելու, թե երբ է ուղեղիկը մեծացել», - ասաց Գինյակը: «Առաջին ընդլայնման զարկերակը տեղի է ունեցել նախքան դինոզավրերի թռիչքը, ինչը ցույց է տալիս, որ թռչնի թռիչքը օգտագործում է հնագույն և լավ պահպանված նյարդային ռելեներ, բայց ակտիվության եզակի բարձր մակարդակով»:
Գիտնականները երկար ժամանակ կարծում էին, որ ուղեղիկը պետք է կարևոր նշանակություն ունենա թռչունների թռիչքի ժամանակ, բայց նրանք չունեին ուղղակի ապացույցներ: Դրա արժեքը հստակեցնելու համար նոր հետազոտությունը միավորել է սովորական աղավնիների ժամանակակից PET սկանավորման տվյալները բրածոների հետ՝ ուսումնասիրելով թռիչքի ժամանակ թռչունների ուղեղի հատվածները և հնագույն դինոզավրերի ուղեղի պատյանները: PET սկանավորումները ցույց են տալիս, թե ինչպես են աշխատում օրգաններն ու հյուսվածքները:
«Ողնաշարավորների շրջանում սնվող թռիչքը հազվագյուտ իրադարձություն է էվոլյուցիոն պատմության մեջ», - ասում է գլխավոր հեղինակ Էմի Բալանոֆը Ջոնս Հոփկինսի համալսարանի բժշկության դպրոցից:
Իրականում, ողնաշարավորների կամ ողնաշար ունեցող կենդանիների ընդամենը երեք խումբ են զարգացել թռչելու համար՝ անհետացած պտերոզավրերը՝ երկնքի սարսափները մեզոզոյան ժամանակաշրջանում, որն ավարտվել է ավելի քան 65 միլիոն տարի առաջ՝ չղջիկները և թռչունները, ասել է Բալանոֆը: Երեք թռչող խմբերը սերտորեն կապված չեն էվոլյուցիոն ծառի վրա, և հիմնական գործոնները, որոնք թույլ են տվել թռիչքը բոլոր երեքում, մնացել են անհասկանալի:
Բացի թռիչքի համար արտաքին ֆիզիկական հարմարվողականություններից, ինչպիսիք են երկար վերին վերջույթները, որոշակի տեսակի փետուրները, պարզեցված մարմինը և այլ առանձնահատկություններ, թիմը նախագծել է հետազոտություն՝ գտնելու առանձնահատկություններ, որոնք ստեղծում են թռիչքի համար պատրաստ ուղեղ:
Դա անելու համար թիմը ներառում էր Նյու Յորքի Սթոնի Բրուքի համալսարանի կենսաբժշկական ինժեներներին՝ համեմատելու ժամանակակից աղավնիների ուղեղի գործունեությունը թռիչքից առաջ և հետո:
Հետազոտողները կատարել են PET սկանավորումներ՝ համեմատելու գործունեությունը ուղեղի 26 շրջաններում, երբ թռչունը հանգստանում էր և անմիջապես հետո 10 րոպե թռչում էր մի թառից մյուսը: Նրանք տարբեր օրերի սկանավորել են ութ թռչուն: PET սկանավորումն օգտագործում է միացություն, որը նման է գլյուկոզային, որը կարելի է հետևել ուղեղի բջիջների կողմից այն ամենաշատը ներծծված, ինչը ցույց է տալիս էներգիայի ավելացված օգտագործումը և, հետևաբար, ակտիվությունը: Թրեքերը քայքայվում է և արտազատվում օրգանիզմից մեկ-երկու օրվա ընթացքում:
26 շրջաններից մեկ տարածքում՝ ուղեղիկը, վիճակագրորեն զգալի աճ է գրանցվել ութ թռչունների հանգստի և թռչելու միջև ակտիվության մակարդակի վրա: Ընդհանուր առմամբ, ուղեղի ուղեղի ակտիվության բարձրացման մակարդակը զգալիորեն տարբերվում էր ուղեղի այլ հատվածների համեմատ:
Հետազոտողները նաև հայտնաբերել են ուղեղի ակտիվության բարձրացում այսպես կոչված օպտիկական հոսքի ուղիներում՝ ուղեղի բջիջների ցանց, որը կապում է աչքի ցանցաթաղանթը ուղեղիկին: Այս ուղիները մշակում են շարժումը տեսողական դաշտում:
Բալանոֆն ասաց, որ ուղեղի և օպտիկական հոսքի ուղիներում ակտիվության աճի մասին թիմի բացահայտումները պարտադիր չէ, որ զարմանալի լինեն, քանի որ ենթադրվում է, որ այդ տարածքները թռիչքի ժամանակ դեր են խաղում:
Նրանց հետազոտության մեջ նորությունն այն էր, որ ժամանակակից թռչունների թռիչքով ուղեղի ուղեղի բացահայտումները կապում էին բրածո տվյալների հետ, որոնք ցույց էին տալիս, թե ինչպես թռչնանման դինոզավրերի ուղեղը սկսեց զարգացնել ուղեղի պայմանները էլեկտրական թռիչքի համար:
Դա անելու համար թիմն օգտագործել է էնդոկաստների թվայնացված տվյալների բազա կամ դինոզավրերի գանգերի ներքին տարածության կաղապարներ, որոնք լցված վիճակում ուղեղ են հիշեցնում:
Այնուհետև նրանք հայտնաբերեցին և նկատեցին ուղեղի ծավալի զգալի աճ մանիրապտոր դինոզավրերի ամենավաղ տեսակների մոտ, որոնք նախորդել էին հնագույն թռչունների հարազատների շրջանում սնուցվող թռիչքի առաջին հայտնությանը, ներառյալ. Archeopteryx, թեւավոր դինոզավր։
Բալանոֆի գլխավորած հետազոտողները նաև ապացույցներ են գտել վաղ մանիրապտորների ուղեղիկում հյուսվածքների ծալման աճի էնդոկաստներում, ինչը վկայում է ուղեղի բարդության աճի մասին:
Հետազոտողները զգուշացրել են, որ դրանք վաղ բացահայտումներ են, և ուղեղի գործունեության փոփոխությունները սնուցվող թռիչքի ժամանակ կարող են առաջանալ նաև այլ վարքագծերի ժամանակ, օրինակ՝ սահելը: Նրանք նաև նշում են, որ իրենց թեստերը ներառում էին ուղիղ թռիչք, առանց խոչընդոտների և թռիչքի հեշտ ճանապարհով, իսկ ուղեղի այլ շրջանները կարող են ավելի ակտիվ լինել թռիչքի բարդ մանևրների ժամանակ:
Հետազոտական թիմը նախատեսում է կողքից մատնանշել ուղեղիկի ճշգրիտ հատվածները, որոնք հնարավորություն են տալիս թռիչքին պատրաստ ուղեղին և այդ կառույցների միջև նեյրոնային կապերին:
Գիտական տեսությունները, թե ինչու է ուղեղն ավելի մեծանում էվոլյուցիոն պատմության ընթացքում, ներառում է նոր և տարբեր լանդշաֆտներ անցնելու անհրաժեշտությունը, թռիչքի և այլ լոկոմոտիվային ոճերի հիմք ստեղծելը, ասում է Ջոն Հոփկինսի համալսարանի բժշկական դպրոցի համահեղինակ Գաբրիել Բևերը:
Հետազոտության այլ հեղինակներից են Էլիզաբեթ Ֆերերը Բնական պատմության ամերիկյան թանգարանից և Սամուել Մերիթ համալսարանից; Լեմիզ Սալեհը և Փոլ Վասկան Սթոնի Բրուքի համալսարանից; Մ. Եվգենիա Գոլդ Բնական պատմության ամերիկյան թանգարանից և Սաֆոլկի համալսարանից; Ջեսուs Marugán-ԼոբՄադրիդի Ինքնավար Համալսարանի; Մարկ Նորել Բնական պատմության ամերիկյան թանգարանից; Դեյվիդ Ուելլետ Վեյլ Քորնելի բժշկական քոլեջից; Մայքլ Սալերնոն Փենսիլվանիայի համալսարանից; Ակինոբու Վատանաբե Բնական պատմության ամերիկյան թանգարանից, Նյու Յորքի տեխնոլոգիական ինստիտուտի օստեոպաթիկ բժշկության քոլեջից և Լոնդոնի բնական պատմության թանգարանից; և Նյու Յորքի պրոտոնային կենտրոնի Շույ Վեյը:
Այս հետազոտությունը ֆինանսավորվել է Ազգային գիտական հիմնադրամի կողմից:
Source: Համալսարան Արիզոնա
