Эволюциялық биологтар биологиядағы тұрақты сұраққа жауап беру үшін қазіргі көгершіндердің PET сканерлеуін және динозаврдың қалдықтарын зерттеуді біріктіргенін хабарлады: құстардың миы ұшуға мүмкіндік беру үшін қалай дамыды?
Құс – иллюстрациялық фото. Сурет несиесі: Pixabay (Тегін Pixabay лицензиясы)
Жауап кейбір қазбалы омыртқалылардағы мишық мөлшерінің бейімделген ұлғаюы сияқты. Мишық - құс миының артқы жағындағы қозғалыс пен қозғалысты басқаруға жауап беретін аймақ.
Зерттеу нәтижелері журналда жарияланады Корольдік қоғамның еңбектері.
«Біз құстар тыныштықтан ұшуға ауысқан кезде мидағы контурлар мидың кез келген басқа бөліктеріне қарағанда көбірек белсендірілетінін анықтадық», - деді зерттеудің бірлескен авторы. Пол Гигнак, Аризона университетінің доценті Медицина колледжі - Туксон, нейроанатомия мен эволюцияны зерттеу. Ол сонымен қатар Американдық табиғи тарих мұражайының ғылыми қызметкері.
«Содан кейін біз мидың қашан ұлғайғанын бақылау үшін динозаврлар мен құстардың қалдықтарындағы осы аймаққа сәйкес келетін бас сүйегіне қарадық», - деді Гигнак. «Алғашқы кеңею импульсі динозаврлар қанат алар алдында болды, бұл құстардың ұшуы ежелгі және жақсы сақталған нейрондық релелерді пайдаланады, бірақ ерекше жоғары белсенділік деңгейлері бар».
Ғалымдар ұзақ уақыт бойы мишық құстардың ұшуында маңызды болуы керек деп ойлады, бірақ оларда тікелей дәлел болмады. Оның құндылығын анықтау үшін жаңа зерттеу қарапайым көгершіндердің қазіргі заманғы PET сканерлеу деректерін қазба жазбаларымен біріктірді, ұшу кезінде құстардың ми аймақтарын және ежелгі динозаврлардың ми қабықтарын зерттеді. ПЭТ сканерлері органдар мен тіндердің қалай жұмыс істейтінін көрсетеді.
Джонс Хопкинс университетінің Медицина мектебінің жетекші авторы Эми Баланофф: «Омыртқалылар арасындағы қуатты ұшу эволюциялық тарихта сирек кездесетін оқиға», - деді.
Шын мәнінде, омыртқалы жануарлардың немесе омыртқалы жануарлардың үш тобы ғана ұшу үшін дамыды: жойылып кеткен птерозаврлар - 65 миллионнан астам жыл бұрын аяқталған мезозой дәуіріндегі аспан қорқыныштары - жарғанаттар мен құстар, - деді Баланов. Үш ұшатын топ эволюциялық ағашта бір-бірімен тығыз байланысты емес және үшеуінің де ұшуға мүмкіндік беретін негізгі факторлары түсініксіз болып қалды.
Ұшу үшін сыртқы физикалық бейімделулерден басқа, мысалы, ұзын аяқ-қолдар, қауырсындардың белгілі бір түрлері, ықшам дене және басқа да мүмкіндіктер, команда ұшуға дайын миды жасайтын мүмкіндіктерді табу үшін зерттеулер жасады.
Мұны істеу үшін командаға Нью-Йорктегі Стони Брук университетінің биомедициналық инженерлері кірді, ол қазіргі көгершіндердің ұшуға дейінгі және одан кейінгі ми белсенділігін салыстырады.
Зерттеушілер құс тыныштықта болған кезде және бір алабұғадан екіншісіне 26 минут ұшқаннан кейін бірден мидың 10 аймағындағы белсенділікті салыстыру үшін PET сканерлеуін жасады. Олар әртүрлі күндерде сегіз құсты сканерден өткізген. ПЭТ сканерлері глюкозаға ұқсас қосылысты пайдаланады, оны ми жасушалары қай жерде ең көп сіңіретінін қадағалап отыруға болады, бұл энергияны пайдаланудың жоғарылауын және осылайша белсенділікті көрсетеді. Трекер нашарлайды және бір-екі күн ішінде денеден шығарылады.
26 аймақтың бір аймағы – мишық – сегіз құстың барлығында демалу мен ұшу арасындағы белсенділік деңгейінің статистикалық маңызды жоғарылауына ие болды. Жалпы алғанда, мидағы белсенділіктің жоғарылау деңгейі мидың басқа аймақтарымен салыстырғанда айтарлықтай ерекшеленеді.
Зерттеушілер сонымен қатар көздің торлы қабығын мишықпен байланыстыратын ми жасушаларының желісі деп аталатын оптикалық ағын жолында ми белсенділігінің жоғарылауын анықтады. Бұл жолдар көру өрісі бойынша қозғалысты өңдейді.
Баланофф команданың мишықтағы және оптикалық ағыс жолдарындағы белсенділіктің жоғарылауы туралы тұжырымдары таңқаларлық емес екенін айтты, өйткені аймақтар ұшуда рөл атқарады деп болжанған.
Олардың зерттеулеріндегі жаңалық қазіргі құстардағы ұшуға мүмкіндік беретін мидың миының табылғандарын қазба жазбаларымен байланыстыру болды, бұл құс тәрізді динозаврлардың миының қуатпен ұшу үшін ми жағдайларын қалай дамыта бастағанын көрсетті.
Ол үшін топ эндокасттардың цифрланған дерекқорын немесе толтырылған кезде миға ұқсайтын динозавр бас сүйектерінің ішкі кеңістігінің қалыптарын пайдаланды.
Содан кейін олар манирапторан динозаврларының кейбір ең ерте түрлерінің миы көлемінің айтарлықтай ұлғаюын анықтады және байқады, бұл ежелгі құс туыстары арасында қуатты ұшудың алғашқы пайда болуына дейін болды, оның ішінде Archeopteryx, қанатты динозавр.
Баланов басқарған зерттеушілер сонымен қатар эндокасттарда ерте манирапторандардың миындағы тіндердің қатпарларының ұлғаюының дәлелдерін тапты, бұл ми күрделілігінің жоғарылауының көрсеткіші.
Зерттеушілер бұл ертерек табылғанын және қозғалтқышпен ұшу кезінде ми белсенділігінің өзгеруі сырғанау сияқты басқа әрекеттер кезінде де болуы мүмкін екенін ескертті. Олар сондай-ақ олардың сынақтары кедергісіз және оңай ұшу жолы бар тікелей ұшуды қамтитынын және күрделі ұшу маневрлері кезінде мидың басқа аймақтары белсендірек болуы мүмкін екенін атап өтеді.
Зерттеу тобы мидағы ұшуға дайын миды және осы құрылымдар арасындағы нейрондық байланыстарды қамтамасыз ететін нақты аймақтарды анықтауды жоспарлайды.
Мидың неліктен эволюциялық тарих бойына үлкейетініне қатысты ғылыми теорияларға жаңа және әртүрлі пейзаждарды айналып өту, ұшуға және басқа да локомотив стильдерін құруға қажеттілік кіреді, дейді Джон Хопкинс университетінің Медицина мектебінің бірлескен авторы Габриэль Бевер.
Зерттеудің басқа авторлары: Американдық табиғи тарих мұражайының қызметкері Элизабет Феррер және Сэмюэл Меррит университеті; Стони Брук университетінің Лемис Салех және Пол Васка; Американдық табиғи тарих мұражайының және Суффолк университетінің М.Евгения Голд; Исас Маругán-Lobón Мадрид Автономды университеті; Американдық табиғи тарих мұражайынан Марк Норелл; Вайлл Корнелл медициналық колледжінің Дэвид Уэллетт; Пенсильвания университетінің Майкл Салерно; Американдық жаратылыстану тарихы мұражайының қызметкері Акинобу Ватанабе, Нью-Йорк Технологиялық институтының остеопатикалық медицина колледжі және Лондонның табиғи тарих мұражайы; және Нью-Йорк протон орталығының қызметкері Шоуи Вэй.
Бұл зерттеуді Ұлттық ғылым қоры қаржыландырды.
Ақпарат көзі: Аризона университеті
