Еволуциони биолози извештавају да су комбиновали ПЕТ скенирање модерних голубова заједно са студијама фосила диносауруса како би помогли у одговору на трајно питање у биологији: Како је еволуирао мозак птица да би им омогућио да лете?
Птица – илустративна фотографија. Кредит за слику: пикабаи (Бесплатна Пикабаи лиценца)
Чини се да је одговор адаптивно повећање величине малог мозга код неких фосилних кичмењака. Мали мозак је регион у задњем делу мозга птица који је одговоран за кретање и контролу мотора.
Налази истраживања су објављени у часопису Зборник радова Краљевског друштва Б.
„Открили смо да када птице прелазе из мировања у лет, кругови у малом мозгу се активирају више него у било ком другом делу мозга“, рекао је коаутор студије. Паул Гигнац, ванредни професор на Универзитету у Аризони Медицински факултет - Туцсон, проучавајући неуроанатомију и еволуцију. Такође је научни сарадник Америчког природњачког музеја.
„Потом смо погледали лобању која одговара овом региону у фосилима диносауруса и птица да бисмо пратили када се мали мозак повећао“, рекао је Гигнац. „Први пулс проширења догодио се пре него што су диносауруси узели крило, што показује да лет птица користи древне и добро очуване неуронске релеје, али са јединствено повишеним нивоима активности.
Научници су дуго мислили да мали мозак треба да буде важан у лету птица, али су им недостајали директни докази. Да би се утврдила његова вредност, ново истраживање је комбиновало податке о модерним ПЕТ скенирањем обичних голубова са фосилним записом, испитујући регионе мозга птица током лета и мождане шкољке древних диносауруса. ПЕТ скенирање показује како органи и ткива функционишу.
„Покретни лет међу кичмењацима је редак догађај у историји еволуције“, рекла је главна ауторка Ејми Баланоф са Медицинског факултета Универзитета Џонс Хопкинс.
У ствари, само три групе кичмењака, или животиња са кичмом, еволуирале су да лете: изумрли птеросауруси - ужаси неба током мезозојског периода, који се завршио пре више од 65 милиона година - слепи мишеви и птице, рекао је Баланоф. Три летачке групе нису блиско повезане на еволуционом стаблу, а кључни фактори који су омогућили лет у све три остали су нејасни.
Поред спољашњих физичких адаптација за лет, као што су дуги горњи удови, одређене врсте перја, аеродинамично тело и друге карактеристике, тим је осмислио истраживање како би пронашао карактеристике које су створиле мозак спреман за лет.
Да би то урадио, тим је укључио биомедицинске инжењере на Универзитету Стони Брук у Њујорку да упореде активност мозга модерних голубова пре и после лета.
Истраживачи су извршили ПЕТ скенирање како би упоредили активност у 26 региона мозга када је птица била у мировању и непосредно након што је летела 10 минута са једног смуђа на други. Скенирали су осам птица различитих дана. ПЕТ скенирање користи једињење слично глукози које се може пратити до места где га мождане ћелије највише апсорбују, што указује на повећану употребу енергије, а тиме и активности. Тракер се разграђује и излучује из тела у року од дан или два.
Од 26 региона, једна област – мали мозак – имала је статистички значајно повећање нивоа активности између одмора и лета код свих осам птица. Све у свему, ниво повећања активности у малом мозгу значајно се разликовао у поређењу са другим областима мозга.
Истраживачи су такође открили повећану активност мозга у такозваним путевима оптичког тока, мрежи можданих ћелија која повезује мрежњачу у оку са малим мозгом. Ови путеви обрађују кретање кроз видно поље.
Баланофф је рекао да налази тима о повећању активности у малом мозгу и путевима оптичког тока нису нужно изненађујући, пошто се претпоставља да та подручја играју улогу у лету.
Оно што је било ново у њиховом истраживању било је повезивање налаза малог мозга у мозгу модерних птица који омогућавају лет са фосилним записом који је показао како су мозгови диносауруса сличних птицама почели да развијају мождане услове за лет.
Да би то урадио, тим је користио дигитализовану базу података ендокаста, или калупа унутрашњег простора лобања диносауруса, који, када се попуне, подсећају на мозак.
Затим су идентификовали и пратили значајно повећање запремине малог мозга до неких од најранијих врста диносауруса манирапторана, што је претходило првим појавама летења са мотором међу древним рођацима птица, укључујући Арцхаеоптерик, крилати диносаурус.
Истраживачи које је предводио Баланофф такође су пронашли доказе у ендокастима о повећању савијања ткива у малом мозгу раних манирапторана, што указује на повећање сложености мозга.
Истраживачи су упозорили да су ово рани налази, а промене мождане активности током летења могу се десити и током других понашања, као што је клизање. Они такође примећују да су њихови тестови укључивали једноставно летење, без препрека и са лаком путањом лета, а други региони мозга могу бити активнији током сложених маневара лета.
Истраживачки тим планира поред тога да одреди прецизна подручја у малом мозгу која омогућавају мозак спреман за лет и неуронске везе између ових структура.
Научне теорије о томе зашто мозак постаје све већи током еволуционе историје укључују потребу да се прелази преко нових и различитих пејзажа, постављајући терен за лет и друге стилове локомотива, рекао је коаутор Габриел Бевер са Медицинског факултета Универзитета Џон Хопкинс.
Други аутори студије су Елизабет Ферер из Америчког природњачког музеја и Универзитет Семјуел Мерит; Лемисе Салех и Паул Васка са Универзитета Стони Брук; М. Еугениа Голд из Америчког музеја природне историје и Универзитета Сафолк; Јесус Маругáн-Лобон Аутономног универзитета у Мадриду; Марк Норел из Америчког природњачког музеја; Давид Оуеллетте са Веилл Цорнелл Медицал Цоллеге; Мајкл Салерно са Универзитета Пенсилваније; Акинобу Ватанабе из Америчког природњачког музеја, Њујоршки институт за технологију, колеџ остеопатске медицине и Природњачки музеј у Лондону; и Схоуии Веи из њујоршког Протон центра.
Ово истраживање је финансирала Национална научна фондација.
Извор: Университи оф Аризона
