Evolutiounsbiologe berichten datt si PET-Scans vu modernen Dauwen zesumme mat Studien vun Dinosaurierfossilen kombinéiert hunn fir eng dauerhaft Fro an der Biologie ze beäntweren: Wéi hunn d'Gehirer vu Villercher evoluéiert fir se ze fléien?
E Vugel - Illustratiounsfoto. Bildkreditt: pixabay (Gratis Pixabay Lizenz)
D'Äntwert schéngt eng adaptiv Erhéijung vun der Gréisst vum Cerebellum bei e puer fossille Wirbeldéieren ze sinn. De Cerebellum ass eng Regioun um Réck vum Vugelgehir, déi verantwortlech ass fir Bewegung a Motorkontrolle.
D'Fuerschungsresultater ginn am Journal publizéiert Proceedings vun der Royal Society B.
"Mir hu festgestallt datt wann d'Villercher vu Rescht op Fluch iwwerginn, Circuiten am Cerebellum méi aktivéiert ginn wéi an all aneren Deel vum Gehir", sot de Co-Autor vun der Studie. Paul Gignac, en Associé Professer an der University of Arizona College of Medicine - Tucson, Neuroanatomie an Evolutioun studéieren. Hien ass och e Fuerschungsassociatioun fir den American Museum of Natural History.
"Mir hunn dunn de Schädel gekuckt, deen zu dëser Regioun entsprécht an Dinosaurier- a Vugelfossilen fir ze verfolgen wann de Cerebellum erweidert ass", sot Gignac. "Den éischten Impuls vun der Vergréisserung ass geschitt ier d'Dinosaurier Flügel geholl hunn, wat weist datt de Vugelfluch antike a gutt konservéiert neurale Relais benotzt, awer mat eenzegaarteg erhöhten Aktivitéitsniveauen."
Wëssenschaftler hu laang geduecht datt de Cerebellum wichteg ass beim Vugelfluch, awer si feelen direkt Beweiser. Fir säi Wäert festzestellen, huet déi nei Fuerschung modern PET Scan Imaging Daten vun gewéinleche Dauwen kombinéiert mat fossille Rekord, Gehirregiounen vu Villercher während Fluch a Braincases vun antike Dinosaurier ënnersicht. PET Scans weisen wéi Organer a Stoffer funktionnéieren.
"Powered Fluch tëscht Wirbeldéieren ass e rare Event an der evolutiver Geschicht", sot de Lead Autor Amy Balanoff, vun der Johns Hopkins University School of Medicine.
Tatsächlech hu just dräi Gruppe vu Wirbeldéieren, oder Déieren mat engem Réckgrat, evoluéiert fir ze fléien: ausgestuerwene Pterosaurier - d'Schrecken vum Himmel während der Mesozoikum Period, déi viru méi wéi 65 Millioune Joer eriwwer ass - Fliedermais a Villercher, sot de Balanoff. Déi dräi fléien Gruppen sinn net enk verbonne op der evolutiver Bam, an de Schlëssel Faktoren datt Fluch an all dräi aktivéiert hunn onkloer bliwwen.
Nieft de baussenzege kierperlechen Adaptatioune fir de Fluch, sou wéi laang Uewerglieder, verschidden Aarte vu Fiederen, e streamlined Kierper an aner Funktiounen, huet d'Team d'Fuerschung entworf fir Features ze fannen déi e Fluch-prett Gehir erstallt hunn.
Fir dat ze maachen, huet d'Team biomedizinesch Ingenieuren op der Stony Brook University zu New York abegraff fir d'Gehiraktivitéit vu modernen Dauwen virum an nom Fluch ze vergläichen.
D'Fuerscher hunn PET-Scans gemaach fir d'Aktivitéit an de 26 Regiounen vum Gehir ze vergläichen, wann de Vugel an der Rou war an direkt duerno 10 Minutte vun engem Staang an en anert geflunn ass. Si hunn aacht Villercher op verschiddenen Deeg gescannt. PET Scans benotzen eng Verbindung ähnlech wéi Glukos, déi verfollegt ka ginn, wou se am meeschte vu Gehirzellen absorbéiert gëtt, wat d'Erhéijung vun der Energie an domat Aktivitéit ugeet. Den Tracker degradéiert a gëtt bannent engem Dag oder zwee aus dem Kierper ausgeschloss.
Vun de 26 Regiounen hat ee Gebitt - de cerebellum - statistesch bedeitend Erhéijunge vun den Aktivitéitsniveauen tëscht Rescht a fléien an all aacht Villercher. Allgemeng ass den Niveau vun der Aktivitéitserhéijung am Cerebellum wesentlech ënnerscheed, am Verglach mat anere Gebidder vum Gehir.
D'Fuerscher hunn och erhéicht Gehiraktivitéit an de sougenannte opteschen Flowweeër festgestallt, e Netz vu Gehirzellen, déi d'Netzhaut am Auge mam Cerebellum verbënnt. Dës Weeër veraarbecht Bewegung iwwer dat visuellt Feld.
Balanoff sot, datt d'Team hir Erkenntnisser vun der Aktivitéitserhéijung am Cerebellum an optesch Flowweeër net onbedéngt iwwerraschend waren, well d'Gebidder hypothetiséiert gi fir eng Roll am Fluch ze spillen.
Wat nei an hirer Fuerschung war, war d'Verbindung vun de Cerebellum Erkenntnisser vu Fluch-aktivéierten Gehirer bei modernen Villercher un de fossille Rekord, dee gewisen huet wéi d'Gehirer vu birdlike Dinosaurier ugefaang Gehirbedéngungen fir ugedriwwe Fluch z'entwéckelen.
Fir dat ze maachen, huet d'Team eng digitaliséierter Datebank vun Endokasten benotzt, oder Schimmel vum internen Raum vun Dinosaurier Schädel, déi, wann se gefëllt sinn, dem Gehir gleewen.
Si hunn dunn eng erheblech Erhéijung vum Cerebellumvolumen op e puer vun den éischten Aarte vu Maniraptoran Dinosaurier identifizéiert a verfollegt, déi virun den éischten Optrëtter vum ugedriwwene Fluch ënner antike Vugelfamilljen, dorënner Archäopteryx, e geflügelte Dinosaurier.
D'Fuerscher gefouert vum Balanoff hunn och Beweiser fonnt an den Endokasten vun enger Erhéijung vun der Tissuefaltung am Cerebellum vu fréie Maniraptoranen, eng Indikatioun fir d'Erhéijung vun der Gehirerkomplexitéit.
D'Fuerscher hunn virgewarnt datt dëst fréi Erkenntnisser sinn, an d'Gehiraktivitéitsännerunge wärend dem ugedriwwene Fluch kéinten och während anere Verhalen optrieden, wéi zum Beispill Gleiden. Si bemierken och datt hir Tester direkt fléien, ouni Hindernisser a mat engem einfache Fluchwee, an aner Gehirregiounen kënne méi aktiv sinn während komplexe Fluchmanöver.
D'Fuerschungsteam plangt nieft präzis Gebidder am Cerebellum ze identifizéieren, déi e Fluch-ready Gehir an d'neural Verbindungen tëscht dëse Strukturen erlaben.
Wëssenschaftlech Theorien firwat d'Gehir méi grouss gëtt an der ganzer evolutiver Geschicht enthalen d'Noutwendegkeet fir nei a verschidde Landschaften duerchzegoen, d'Bühn ze setzen fir de Fluch an aner Lokomotivstiler, sot de Co-Autor Gabriel Bever vun der Johns Hopkins University School of Medicine.
Aner Etude Autoren och Elizabeth Ferrer vun der American Musée vun Natural Geschicht an Samuel Merritt Universitéit; Lemise Saleh a Paul Vaska vun der Stony Brook University; M. Eugenia Gold vum American Musée vun Natural Geschicht an Suffolk University; Jesús Marugán-Lobón vun der Autonomer Universitéit vu Madrid; Mark Norell vum American Museum of Natural History; David Ouellette vum Weill Cornell Medical College; Michael Salerno vun der University of Pennsylvania; Akinobu Watanabe vum American Museum of Natural History, New York Institute of Technology College of Osteopathic Medicine and Natural History Museum of London; an Shouyi Wei vum New York Proton Center.
Dës Fuerschung gouf vun der National Science Foundation finanzéiert.
Source: Universitéit Arizona
