Ujenzi upya wa maisha ya Dicynodont Dicynodon. Kando na pembe za taya ya juu, dicynodonts wengi walikuwa na mdomo unaofanana na kobe ambao walitumia kutafuna chakula chao. Picha na Marlene Hill Donnelly. Credit: Marlene Hill Donnelly
Watu wengi hupiga picha ya tembo wanapowaza wanyama wenye pembe. Lakini wanyama wengine wengi wana pembe ikiwa ni pamoja na warthogs, kiboko, walrus wanaoishi Aktiki, na hata paundi tano, mnyama wa Guinea nguruwe kuangalia hyraxes. Ingawa saizi ya mnyama na meno yao yanaweza kutofautiana, wote wana kitu kimoja cha kipekee kwa kuwa wanapatikana tu kwa mamalia - hakuna samaki wanaojulikana, wanyama watambaao au ndege wenye pembe. Licha ya kuwa sifa ya kitabia ya mamalia wa kisasa na wa visukuku, fumbo linabaki la hatua gani za mageuzi zilisababisha maendeleo ya hali hii ya meno na kwa nini mamalia ndio wanyama pekee leo wenye pembe?
Katika karatasi mpya iliyochapishwa Oktoba 27, 2021, katika Mahakama ya Royal Society B watafiti hufuatilia pembe za kwanza hadi kwa jamaa za mamalia wa zamani walioishi kabla ya dinosauri na kutoa mwanga juu ya mabadiliko ya meno ya mamalia kwa kufafanua kwanza ni nini hufanya pembe kuwa pembe.
"Tusks ni anatomy hii maarufu sana, lakini hadi nilipoanza kufanya kazi kwenye utafiti huu, sikuwahi kufikiria juu ya jinsi meno yanazuiliwa kwa mamalia," mwandishi mkuu Megan Whitney, mwenzake wa baada ya udaktari katika Idara ya Biolojia ya Viumbe na Mageuzi, Chuo Kikuu cha Harvard.
"Tuliweza kuonyesha kwamba meno ya kwanza yalikuwa ya wanyama waliokuja kabla ya mamalia wa kisasa, wanaoitwa dicynodonts," alisema Kenneth Angielczyk, mwandishi mwenza na mtunzaji katika Makumbusho ya Field ya Chicago. "Ni wanyama wa ajabu sana."
Upande wa kushoto wa fuvu la Dicynodont Dolichuranus (NMT RB554) kutoka Tanzania. Pembe kubwa linaonekana kwenye sehemu ya chini ya kushoto ya sampuli. Credit: Ken Angielczyk
Dicynodonts, ingawa si mamalia, ni jamaa wa mbali na wana uhusiano wa karibu zaidi na mamalia kuliko dinosauri na wanyama wengine watambaao. Dicynodonts waliishi kati ya miaka milioni 270-201 iliyopita na walijumuisha aina mbalimbali za wanyama kutoka kwa dicynodonts wadogo kama panya hadi dicynodonts wakubwa wa ukubwa wa tembo. Wanajulikana kwa kuwa na mpangilio wa kipekee sana wa meno. Sifa inayobainisha ya wanyama hawa, iliyogunduliwa kwa mara ya kwanza miaka 176 iliyopita, ni pembe zinazochomoza kwenye taya zao za juu. Wengi walikuwa na meno mawili ya juu ambayo yalishuka kutoka kwenye nafasi ya mbwa, lakini mara chache walikuwa na meno ya ziada. Badala yake, dicynodonts walikuwa na mdomo mbele ya vinywa vyao ambao ulitengenezwa kwa keratini na ulifanana na mdomo wa kasa.
Watafiti walikuwa wakichukua mapumziko ya chakula cha mchana wakati wa kuchimba paleontolojia walipopata wazo la utafiti huo. "Tulikuwa tumeketi shambani Zambia, na kulikuwa na meno ya dicynodon kila mahali," anakumbuka Whitney. "Nakumbuka Ken aliwachukua na kuuliza imekuwaje wakaitwa meno, kwa sababu walikuwa na sifa ambazo meno hazina."
Fuvu la kichwa la dicynodont bado liko ardhini ambalo limevunjwa ili kufichua mizizi ya meno/meno yao (miundo ya duara nyeupe). Credit: Picha na K. Angielczyk
Sio meno yote yanayochomoza kitaalamu ni meno. "Kwa karatasi hii, tulilazimika kufafanua pembe, kwa sababu ni neno la kushangaza," Whitney alisema. Watafiti waliamua kwamba ili jino liwe pembe ni lazima litoke nje ya kinywa, litengenezwe kabisa na dentini - halina enamel inayopatikana kwenye meno ya mamalia wengi, na inazidi kukua.
Watafiti walifanya paleohistology (utafiti wa tishu za visukuku) kwenye vipande vyembamba vya karatasi vya meno yaliyotengenezwa kutoka kwa vielelezo 19 vya dicynodont, vinavyowakilisha spishi kumi tofauti. Walitumia micro-CT kuchunguza jinsi meno yalivyoshikamana na fuvu na kuona kama kulikuwa na ushahidi wa ukuaji unaoendelea.
Baadhi ya pembe za dicynodont ambazo timu iliziona nchini Zambia hazikuonekana kuafikiana na fasili ya pembe pia – zilifunikwa kwa enamel badala ya dentine. "Kuna aina nyingi tofauti za dicynodonts na zinaonekana kuwa na pembe," alisema Whitney, "walakini, unapoangalia maelezo madogo ya kimuundo ni tofauti sana katika vikundi hivyo." Meno ya enamel ni magumu kuliko dentine lakini kwa sababu ya jiometri ya jinsi meno yanavyokua kwenye taya, ikiwa unataka meno ambayo yanaendelea kukua katika maisha yako yote, huwezi kuwa na kifuniko kamili cha enamel. Wanyama kama wanadamu walikua na meno ya kudumu lakini magumu kurekebisha - hakuna nafasi ya kupotea kwa jino la watu wazima. Pembe hazidumu kuliko meno yaliyofunikwa na enamel, lakini hukua mfululizo, hata kama zinaharibiwa. "Meno yaliyofunikwa na enameli ni mkakati tofauti wa mageuzi kuliko meno yaliyofunikwa na dentine, ni biashara," anasema Whitney.
Kaniforms zilizopanuliwa za Diictodon zina enamel inayozifanya kuwa kama meno kuliko meno. Sehemu ya msalaba inaonyesha pete ya enamel karibu na nje ya pembe ambayo imeangaziwa chini ya mwanga wa polarized. Credit: Picha na M. Whitney
Wakichanganua sehemu nyembamba za kihistoria za vielelezo vya dicynodont kutoka Afrika Kusini, Antarctica, Zambia na Tanzania watafiti waligundua kuwa, kama meno ya binadamu, wanyama hawa walionekana kupunguza kiwango cha meno mbadala kwenye nafasi ya mbwa na walikuwa na tishu laini. taya. Inafurahisha, hii ni mchanganyiko wa sifa ambazo ni za kipekee kwa mamalia. Mamalia, kama wanadamu, hubadilisha meno ya watoto na meno ya watu wazima mara moja tu tofauti na wanyama wengine wenye uti wa mgongo - kwa mfano, papa huzalisha meno kila mara. Meno ya mamalia huunganishwa kwenye taya na gomphosis ambayo ni kiambatisho cha tishu laini, au ligament. Meno mengi ya wanyama wenye uti wa mgongo, hata hivyo, yameunganishwa kwenye taya na ankylosis, ambayo ni muunganisho wa tishu ngumu ya mfupa hadi jino.
"Ikiwa una vitu hivi viwili, kiasi kidogo cha uingizwaji wa jino na kiambatisho cha tishu laini, jino linalokua kila wakati huruhusu mnyama kuzunguka ukweli kwamba hawezi kuchukua nafasi ya jino. Badala yake inabadilika ili kuweka tishu sawa za jino, "alisema Whitney. "Na mnyama anapoendelea kuweka tishu, jino huanza kusonga nje ya mdomo ili kufanya kazi."
Mfano wa meno ya kweli yanayoendelea kukua katika Lystrosaurus ya dicynodont. Watafiti walipokata kwenye uso wa Lystrosaurus, mzizi wa pembe hizo unajumuisha tundu pana la majimaji ambalo linaonyesha kuwa dentine ilikuwa ikiwekwa kila mara. Credit: Picha na M. Whitney
Watafiti waligundua kwamba mageuzi ya kweli ya meno yalitokea tu katika hatua ya baadaye ya mageuzi katika kundi hili - wanachama wa awali wa kikundi hiki walikuwa na jino kubwa badala ya pembe ya kweli. Marehemu katika historia yao ya mageuzi dicynodonts ziliibua pembe ya kweli ambayo ilikuwa ikikua kila wakati, na cha kushangaza ilifanya hivyo kwa kuunganika katika aina nyingi tofauti za dicynodonts. "Nilitarajia kungekuwa na sehemu moja kwenye familia ambapo dicynodonts zote zilianza kuwa na meno, kwa hivyo nilifikiri ilikuwa ya kushangaza kwamba kwa kweli tunaona meno yanabadilika kwa kubadilika," Whitney alisema. "Hii ni hadithi sawa na tunayoona katika mageuzi ya tembo kwa kuwa inaakisi mifumo mingi ambayo imechunguzwa kuhusu jinsi tembo walivyopata meno yao."
"Dicynodonts walikuwa wanyama wengi wenye uti wa mgongo walio wengi na tofauti-tofauti kwenye nchi kavu kabla ya nyakati za dinosaur, na wanajulikana kwa 'meno' zao. Ukweli kwamba kwa kweli ni wachache tu wana meno ya kweli, na wengine wana meno makubwa, ni mfano mzuri wa mageuzi tunaweza kuandika. Tunaweza kuona jinsi ya kutengeneza meno! alisema mwandishi mwenza Brandon Peecook, mtunzaji katika Jumba la Makumbusho la Historia ya Asili la Idaho.
Sehemu ya msalaba kupitia canine ya dicynodont chini ya mwanga wa polarized. Kiini cha dentine cha jino kiko katika kijivu na enamel ya kufunika inaonyeshwa kwa bluu / zambarau. Kifuniko hiki cha enamel kinapendekeza kwamba jino hili la caniniform ni kama jino la kawaida kuliko meno ya kweli yanayoendelea kukua. Credit: Picha na M. Whitney
Watafiti hao wanasema kwamba utafiti huo, ambao unaonyesha tukio la mapema zaidi la meno ya kweli, unaweza kuwasaidia wanasayansi kuelewa vyema jinsi mageuzi yanavyofanya kazi.
"Pembe zimeibuka mara kadhaa, jambo ambalo linakufanya ujiulize jinsi gani - na kwa nini? Sasa tuna data nzuri juu ya mabadiliko ya anatomia ambayo yalihitaji kutokea kwa dicynodonts kubadilika kwa pembe. Kwa vikundi vingine, kama vile wadudu au walrus, jury bado haipo," mwandishi mwenza Christian Sidor, msimamizi katika Chuo Kikuu cha Washington Makumbusho ya Burke.
Aina mbalimbali za wanyama wa meno wameibuka zinaweza kuwaambia wanasayansi kuhusu shinikizo ambalo wanyama hao walikabili ambalo lingeweza kutokeza meno hayo. Kwa mfano, meno yanaweza kufanya kazi kwa njia mbalimbali ikiwa ni pamoja na ulinzi, ushindani, kuchimba shimo, uteuzi wa ngono, na hata kusaidia kwa kutembea - kama vile walrus ambayo hutumia pembe zake kujiinua kwenye barafu kutoka kwa maji. Pembe inayoendelea kukua inaweza kuwa imeruhusu dicynodonts hizi kushinda changamoto za kuwa na seti moja tu ya meno mbadala katika maisha yao yote.
"Hatujui kwa kweli ni kazi gani ambazo meno ya dicynodonts yanaweza kuwa nayo kwa sababu hatuwezi kuyaangalia na kuona yaliyokuwa yakifanya nayo," Whitney alisema. "Hilo ni swali linaloendelea kuhusu dicynodonts, hata zaidi sasa."
"Meno ya Dicynodont yanaweza kutuambia mengi kuhusu mageuzi ya meno ya mamalia kwa ujumla," anasema Angielczyk. "Kwa mfano, utafiti huu unaonyesha kwamba viwango vya kupunguzwa vya uingizwaji wa jino na ligament inayonyumbulika inayoshikilia jino kwenye taya inahitajika kwa meno ya kweli kubadilika. Yote yanatusaidia kuelewa vizuri zaidi pembe tunazoziona kwa mamalia leo.”
Rejea: "Mageuzi ya pembe ya sinepsid: maarifa kutoka kwa histolojia ya meno ya dicynodont therapsid" 27 Oktoba 2021, Mahakama ya Royal Society B.
DOI: 10.1098/rspb.2021.1670
