विकासवादी जीवविज्ञानीहरूले रिपोर्ट गरेका छन् कि उनीहरूले आधुनिक परेवाहरूको पीईटी स्क्यानहरू र डायनासोर जीवाश्महरूको अध्ययनलाई जीवविज्ञानमा स्थायी प्रश्नको जवाफ दिन मद्दत गरेका छन्: चराहरूको दिमाग कसरी उनीहरूलाई उड्न सक्षम बनाउनको लागि विकसित भयो?
एक पक्षी - चित्रण फोटो। छवि क्रेडिट: pixabay (नि:शुल्क Pixabay लाइसेन्स)
उत्तर केही जीवाश्म कशेरुकाहरूमा सेरिबेलमको आकारमा अनुकूली वृद्धि भएको देखिन्छ। सेरिबेलम पक्षीको मस्तिष्कको पछाडिको क्षेत्र हो जुन आन्दोलन र मोटर नियन्त्रणको लागि जिम्मेवार छ।
अनुसन्धानको नतिजा जर्नलमा प्रकाशित छ रॉयल सोसाइटी बी को कार्यवाही.
"हामीले पत्ता लगायौं कि जब चराहरू आरामबाट उडानमा परिवर्तन हुन्छन्, मस्तिष्कको कुनै पनि भागको तुलनामा सेरिबेलममा सर्किटहरू बढी सक्रिय हुन्छन्," अध्ययनका सह-लेखकले भने। पॉल Gignac, एरिजोना विश्वविद्यालय मा एक सहयोगी प्रोफेसर मेडिकल कलेज - टक्सन, neuroanatomy र विकास को अध्ययन। उनी अमेरिकन म्युजियम अफ नेचुरल हिस्ट्रीका अनुसन्धान सहयोगी पनि हुन्।
"त्यसपछि हामीले डायनासोर र चराको जीवाश्महरूमा यस क्षेत्रसँग मिल्दोजुल्दो खोपडी हेर्यौं जब सेरिबेलम ठूलो भयो भनेर ट्र्याक गर्न," गिग्नाकले भने। "विस्तारको पहिलो पल्स डायनासोरहरूले पखेटा लिनु अघि भएको थियो, जसले देखाउँछ कि एभियन उडानले पुरानो र राम्रोसँग संरक्षित न्यूरल रिले प्रयोग गर्दछ, तर गतिविधिको विशिष्ट रूपमा उच्च स्तरको साथ।"
वैज्ञानिकहरूले लामो समयदेखि सोचेका थिए कि सेरिबेलम पक्षी उडानमा महत्त्वपूर्ण हुनुपर्छ, तर तिनीहरूसँग प्रत्यक्ष प्रमाणको कमी थियो। यसको मूल्य निर्धारण गर्न, नयाँ अनुसन्धानले सामान्य परेवाहरूको आधुनिक पीईटी स्क्यान इमेजिङ डेटालाई जीवाश्म रेकर्डसँग जोड्यो, उडानको समयमा चराहरूको मस्तिष्क क्षेत्रहरू र पुरातन डायनासोरहरूको मस्तिष्कका क्षेत्रहरू जाँच गर्दै। PET स्क्यानहरूले अंग र तन्तुहरूले कसरी काम गरिरहेका छन् भनी देखाउँछन्।
जोन्स हप्किन्स युनिभर्सिटी स्कुल अफ मेडिसिनकी प्रमुख लेखक एमी बालानफले भने, "कशेरुकाहरू बीचको सशक्त उडान विकासवादी इतिहासमा एक दुर्लभ घटना हो।"
वास्तवमा, मेरुदण्डका तीन समूहहरू, वा मेरुदण्ड भएका जनावरहरू उड्नका लागि विकसित भए: विलुप्त टेरोसोरहरू - मेसोजोइक अवधिमा आकाशको डर, जुन 65 मिलियन वर्ष पहिले समाप्त भएको थियो - चमेरो र चराहरू, बालानफले भने। तीन उडान समूहहरू विकासवादी रूखमा नजिकबाट सम्बन्धित छैनन्, र तीनवटैमा उडान सक्षम पार्ने मुख्य कारकहरू अस्पष्ट छन्।
उडानका लागि बाहिरी भौतिक रूपान्तरणहरू, जस्तै लामो माथिल्लो खुट्टा, निश्चित प्रकारका प्वाँखहरू, एक सुव्यवस्थित शरीर र अन्य सुविधाहरूको अलावा, टोलीले उडान-तयार मस्तिष्क सिर्जना गर्ने सुविधाहरू फेला पार्न अनुसन्धान डिजाइन गर्यो।
त्यसो गर्न, टोलीले न्यूयोर्कको स्टोनी ब्रुक विश्वविद्यालयका बायोमेडिकल इन्जिनियरहरूलाई उडान अघि र पछिको आधुनिक परेवाहरूको मस्तिष्क गतिविधिको तुलना गर्न समावेश गर्यो।
अन्वेषकहरूले मस्तिष्कको 26 क्षेत्रहरूमा गतिविधि तुलना गर्न PET स्क्यान गरे जब चरा आराममा थियो र तुरुन्तै 10 मिनेटको लागि एक पर्चबाट अर्कोमा उडेको थियो। तिनीहरूले विभिन्न दिनमा आठ चरा स्क्यान गरे। PET स्क्यानहरूले ग्लुकोज जस्तै एक कम्पाउन्ड प्रयोग गर्दछ जुन ट्र्याक गर्न सकिन्छ जहाँ यो मस्तिष्क कोशिकाहरू द्वारा अवशोषित हुन्छ, ऊर्जाको बढ्दो प्रयोग र यसरी गतिविधिलाई संकेत गर्दछ। ट्र्याकर घट्छ र एक वा दुई दिन भित्र शरीरबाट उत्सर्जित हुन्छ।
26 क्षेत्रहरू मध्ये, एउटा क्षेत्र - सेरिबेलम - सबै आठ चराहरूमा आराम र उडान बीच गतिविधि स्तरहरूमा सांख्यिकीय रूपमा उल्लेखनीय वृद्धि भएको थियो। समग्रमा, मस्तिष्कको अन्य क्षेत्रहरूको तुलनामा सेरिबेलममा गतिविधि वृद्धिको स्तर महत्त्वपूर्ण रूपमा भिन्न थियो।
अन्वेषकहरूले तथाकथित अप्टिक प्रवाह मार्गहरूमा मस्तिष्क गतिविधि बढेको पनि पत्ता लगाए, मस्तिष्क कोशिकाहरूको नेटवर्क जसले आँखाको रेटिनालाई सेरिबेलमसँग जोड्छ। यी मार्गहरूले भिजुअल फिल्डमा आन्दोलनलाई प्रक्रिया गर्दछ।
बालानफले सेरिबेलम र अप्टिक प्रवाह मार्गहरूमा गतिविधि बढेको टोलीको खोजहरू आश्चर्यजनक रूपमा अचम्मको थिएन, किनकि क्षेत्रहरूलाई उडानमा भूमिका खेल्ने परिकल्पना गरिएको छ।
तिनीहरूको अनुसन्धानमा नयाँ के थियो भने आधुनिक चराहरूमा उडान-सक्षम मस्तिष्कहरूको सेरिबेलम निष्कर्षहरूलाई जीवाश्म रेकर्डसँग जोड्दै थियो जसले चरा जस्तै डायनासोरहरूको मस्तिष्कले संचालित उडानको लागि मस्तिष्क अवस्थाहरू कसरी विकास गर्न थाल्यो भनेर देखाउँदछ।
त्यसो गर्नको लागि, टोलीले एन्डोकास्टहरूको डिजिटलाइज्ड डाटाबेस, वा डायनासोरको खोपडीको आन्तरिक ठाउँको मोल्डहरू प्रयोग गर्यो, जुन भरिएपछि मस्तिष्कसँग मिल्दोजुल्दो हुन्छ।
त्यसपछि तिनीहरूले मणिराप्टोरन डायनासोरका केही प्रारम्भिक प्रजातिहरूमा सेरेबेलमको मात्रामा ठूलो वृद्धि भएको पहिचान गरे र पत्ता लगाए, जुन पुरातन चराका नातेदारहरूका बीचमा सशक्त उडानको पहिलो उपस्थिति भन्दा पहिले। Archeopteryx, पखेटा भएको डायनासोर।
बालानफको नेतृत्वमा अन्वेषकहरूले प्रारम्भिक मनिराप्टोरन्सको सेरिबेलममा टिश्यु फोल्डिङमा वृद्धि भएको एन्डोकास्टमा प्रमाण फेला पारे, जुन मस्तिष्कको जटिलता बढेको संकेत हो।
अन्वेषकहरूले चेतावनी दिए कि यी प्रारम्भिक निष्कर्षहरू हुन्, र संचालित उडानको समयमा मस्तिष्क गतिविधि परिवर्तनहरू अन्य व्यवहारहरू, जस्तै ग्लाइडिङको समयमा पनि हुन सक्छ। तिनीहरूले यो पनि नोट गर्छन् कि तिनीहरूको परीक्षणहरू सीधा उडान, बाधा बिना र सजिलो उडान मार्गको साथ, र अन्य मस्तिष्क क्षेत्रहरू जटिल उडान युद्धाभ्यासहरूमा बढी सक्रिय हुन सक्छन्।
अनुसन्धान टोलीले सेरिबेलममा सटीक क्षेत्रहरू पत्ता लगाउने योजना बनाउँछ जसले उडान-तयार मस्तिष्क र यी संरचनाहरू बीचको तंत्रिका जडानहरू सक्षम गर्दछ।
जोन्स हप्किन्स युनिभर्सिटी स्कूल अफ मेडिसिनका सह-लेखक गेब्रियल बेभरले भने, विकासवादी इतिहासभरि मस्तिष्क किन ठूलो हुन्छ भन्ने वैज्ञानिक सिद्धान्तहरूमा नयाँ र फरक परिदृश्यहरू पार गर्ने, उडान र अन्य लोकोमोटिभ शैलीहरूको लागि चरण तय गर्ने आवश्यकता समावेश छ।
अन्य अध्ययन लेखकहरूमा अमेरिकन म्युजियम अफ नेचुरल हिस्ट्रीकी एलिजाबेथ फेरर र शमूएल मेरिट विश्वविद्यालय; स्टोनी ब्रुक विश्वविद्यालयका लेमिसे सालेह र पल भास्का; अमेरिकन म्युजियम अफ नेचुरल हिस्ट्री एण्ड सफोक युनिभर्सिटीको एम. युजेनिया गोल्ड; जेसुमरुगán-लबम्याड्रिड को स्वायत्त विश्वविद्यालय को; अमेरिकी प्राकृतिक इतिहासको संग्रहालयको मार्क नोरेल; वेल कर्नेल मेडिकल कलेजको डेभिड ओउलेट; पेन्सिलभेनिया विश्वविद्यालयका माइकल सालेर्नो; अमेरिकन म्युजियम अफ नेचुरल हिस्ट्रीका अकिनोबु वातानाबे, न्यूयोर्क इन्स्टिच्युट अफ टेक्नोलोजी कलेज अफ ओस्टियोपैथिक मेडिसिन र लन्डनको प्राकृतिक इतिहास संग्रहालय; र न्यूयोर्क प्रोटोन सेन्टरका शोई वेई।
यो अनुसन्धान राष्ट्रिय विज्ञान प्रतिष्ठान द्वारा वित्त पोषित थियो।
स्रोत: विश्वविद्यालय एरिजोना को
