ఆధునిక పక్షి మెదళ్ళు డైనోసార్ల నాటి విమాన పరిణామ చరిత్రను వెల్లడిస్తున్నాయి

జీవశాస్త్రంలో శాశ్వతమైన ప్రశ్నకు సమాధానమివ్వడానికి డైనోసార్ శిలాజాల అధ్యయనాలతో పాటు ఆధునిక పావురాల PET స్కాన్‌లను కలిపినట్లు పరిణామాత్మక జీవశాస్త్రవేత్తలు నివేదిస్తున్నారు: పక్షుల మెదళ్ళు ఎగరగలిగేలా ఎలా అభివృద్ధి చెందాయి?

ఒక పక్షి - ఇలస్ట్రేటివ్ ఫోటో. చిత్ర క్రెడిట్: pixabay (ఉచిత Pixabay లైసెన్స్)

సమాధానం కొన్ని శిలాజ సకశేరుకాలలో చిన్న మెదడు పరిమాణంలో అనుకూల పెరుగుదలగా కనిపిస్తుంది. చిన్న మెదడు పక్షి మెదడు వెనుక భాగంలో కదలిక మరియు మోటారు నియంత్రణకు బాధ్యత వహిస్తుంది.

పరిశోధన ఫలితాలు జర్నల్‌లో ప్రచురించబడ్డాయి రాయల్ సొసైటీ ప్రొసీడింగ్స్ B.

"పక్షులు విశ్రాంతి నుండి విమానానికి మారినప్పుడు, మెదడులోని ఇతర భాగాల కంటే చిన్న మెదడులోని సర్క్యూట్లు సక్రియం చేయబడతాయని మేము కనుగొన్నాము" అని అధ్యయన సహ రచయిత చెప్పారు. పాల్ గిగ్నాక్, యూనివర్సిటీ ఆఫ్ అరిజోనాలో అసోసియేట్ ప్రొఫెసర్ కాలేజ్ ఆఫ్ మెడిసిన్ - టక్సన్, న్యూరోఅనాటమీ మరియు ఎవల్యూషన్ అధ్యయనం. అతను అమెరికన్ మ్యూజియం ఆఫ్ నేచురల్ హిస్టరీకి రీసెర్చ్ అసోసియేట్ కూడా.

"సెరెబెల్లమ్ ఎప్పుడు విస్తరించిందో తెలుసుకోవడానికి మేము ఈ ప్రాంతానికి సంబంధించిన పుర్రెను డైనోసార్ మరియు పక్షి శిలాజాలలో చూశాము" అని గిగ్నాక్ చెప్పారు. "డైనోసార్‌లు రెక్కలు పట్టడానికి ముందు విస్తరణ యొక్క మొదటి పల్స్ సంభవించింది, ఇది ఏవియన్ ఫ్లైట్ పురాతన మరియు బాగా సంరక్షించబడిన న్యూరల్ రిలేలను ఉపయోగిస్తుందని చూపిస్తుంది, కానీ ప్రత్యేకంగా ఎత్తైన కార్యాచరణతో."

పక్షి ఫ్లైట్‌లో సెరెబెల్లమ్ ముఖ్యమైనదని శాస్త్రవేత్తలు చాలా కాలంగా భావించారు, కానీ వాటికి ప్రత్యక్ష ఆధారాలు లేవు. దాని విలువను గుర్తించడానికి, కొత్త పరిశోధన సాధారణ పావురాల ఆధునిక PET స్కాన్ ఇమేజింగ్ డేటాను శిలాజ రికార్డుతో మిళితం చేసింది, విమాన సమయంలో పక్షుల మెదడు ప్రాంతాలను మరియు పురాతన డైనోసార్ల బ్రెయిన్‌కేస్‌లను పరిశీలిస్తుంది. PET స్కాన్లు అవయవాలు మరియు కణజాలాలు ఎలా పని చేస్తున్నాయో చూపుతాయి.

జాన్స్ హాప్‌కిన్స్ యూనివర్శిటీ స్కూల్ ఆఫ్ మెడిసిన్‌కు చెందిన ప్రధాన రచయిత అమీ బాలనోఫ్ మాట్లాడుతూ, "సకశేరుకాల మధ్య నడిచే విమానాలు పరిణామ చరిత్రలో అరుదైన సంఘటన.

వాస్తవానికి, కేవలం మూడు సమూహాల సకశేరుకాలు లేదా వెన్నెముక ఉన్న జంతువులు ఎగరడానికి పరిణామం చెందాయి: అంతరించిపోయిన టెటోసార్స్ - 65 మిలియన్ సంవత్సరాల క్రితం ముగిసిన మెసోజోయిక్ కాలంలో ఆకాశం యొక్క భయాలు - గబ్బిలాలు మరియు పక్షులు, బాలనోఫ్ చెప్పారు. మూడు ఎగిరే సమూహాలు పరిణామ వృక్షంపై దగ్గరి సంబంధం కలిగి లేవు మరియు ఈ మూడింటిలో విమానయానాన్ని ప్రారంభించిన ముఖ్య కారకాలు అస్పష్టంగా ఉన్నాయి.

పొడవాటి ఎగువ అవయవాలు, కొన్ని రకాల ఈకలు, క్రమబద్ధీకరించబడిన శరీరం మరియు ఇతర లక్షణాల వంటి విమానానికి బాహ్య భౌతిక అనుసరణలతో పాటు, బృందం విమానానికి సిద్ధంగా ఉన్న మెదడును సృష్టించే లక్షణాలను కనుగొనడానికి పరిశోధనను రూపొందించింది.

అలా చేయడానికి, ఈ బృందం న్యూయార్క్‌లోని స్టోనీ బ్రూక్ విశ్వవిద్యాలయంలో బయోమెడికల్ ఇంజనీర్‌లను కలిగి ఉంది, విమానానికి ముందు మరియు తరువాత ఆధునిక పావురాల మెదడు కార్యకలాపాలను పోల్చడానికి.

పక్షి విశ్రాంతిగా ఉన్నప్పుడు మరియు ఒక పెర్చ్ నుండి మరొక పెర్చ్‌కు 26 నిమిషాల పాటు ఎగిరిన వెంటనే మెదడులోని 10 ప్రాంతాలలో కార్యకలాపాలను పోల్చడానికి పరిశోధకులు PET స్కాన్‌లను ప్రదర్శించారు. వారు వేర్వేరు రోజుల్లో ఎనిమిది పక్షులను స్కాన్ చేశారు. PET స్కాన్‌లు గ్లూకోజ్‌తో సమానమైన సమ్మేళనాన్ని ఉపయోగిస్తాయి, ఇది మెదడు కణాల ద్వారా ఎక్కడ ఎక్కువగా శోషించబడుతుందో ట్రాక్ చేయవచ్చు, ఇది శక్తి యొక్క పెరిగిన వినియోగాన్ని మరియు తద్వారా కార్యాచరణను సూచిస్తుంది. ట్రాకర్ క్షీణిస్తుంది మరియు ఒకటి లేదా రెండు రోజుల్లో శరీరం నుండి విసర్జించబడుతుంది.

26 ప్రాంతాలలో, ఒక ప్రాంతం - సెరెబెల్లమ్ - మొత్తం ఎనిమిది పక్షులలో విశ్రాంతి మరియు ఎగిరే మధ్య కార్యాచరణ స్థాయిలలో గణాంకపరంగా గణనీయమైన పెరుగుదల ఉంది. మొత్తంమీద, మెదడులోని ఇతర ప్రాంతాలతో పోలిస్తే చిన్న మెదడులో కార్యకలాపాల పెరుగుదల స్థాయి గణనీయంగా భిన్నంగా ఉంటుంది.

కంటిలోని రెటీనాను సెరెబెల్లమ్‌కు కలిపే మెదడు కణాల నెట్‌వర్క్ అయిన ఆప్టిక్ ఫ్లో పాత్‌వేస్ అని పిలవబడే మెదడు కార్యకలాపాలు పెరిగినట్లు పరిశోధకులు గుర్తించారు. ఈ మార్గాలు దృశ్య క్షేత్రం అంతటా కదలికను ప్రాసెస్ చేస్తాయి.

బాలనోఫ్ సెరెబెల్లమ్ మరియు ఆప్టిక్ ఫ్లో పాత్‌వేస్‌లో సూచించే పెరుగుదల గురించి బృందం కనుగొన్నది ఆశ్చర్యం కలిగించాల్సిన అవసరం లేదు, ఎందుకంటే ఈ ప్రాంతాలు విమానంలో పాత్ర పోషిస్తాయని ఊహించబడింది.

వారి పరిశోధనలో కొత్తది ఏమిటంటే, ఆధునిక పక్షులలో ఫ్లైట్-ఎనేబుల్డ్ మెదడుల యొక్క సెరెబెల్లమ్ ఫలితాలను శిలాజ రికార్డుతో అనుసంధానించడం, ఇది పక్షిలాంటి డైనోసార్‌ల మెదడు శక్తితో కూడిన విమానానికి మెదడు పరిస్థితులను ఎలా అభివృద్ధి చేయడం ప్రారంభించిందో చూపిస్తుంది.

అలా చేయడానికి, బృందం ఎండోకాస్ట్‌ల యొక్క డిజిటలైజ్డ్ డేటాబేస్ లేదా డైనోసార్ పుర్రెల అంతర్గత స్థలం యొక్క అచ్చులను ఉపయోగించింది, ఇది నిండినప్పుడు మెదడును పోలి ఉంటుంది.

ఆ తర్వాత వారు సెరెబెల్లమ్ పరిమాణంలో గణనీయమైన పెరుగుదలను గుర్తించి, కొన్ని ప్రారంభ జాతుల మానిరాప్టోరాన్ డైనోసార్‌లకు గుర్తించారు, ఇది పురాతన పక్షి బంధువులలో శక్తితో నడిచే మొదటి ప్రదర్శనలకు ముందు ఉంది. Archeopteryx, రెక్కలున్న డైనోసార్.

బాలనోఫ్ నేతృత్వంలోని పరిశోధకులు ప్రారంభ మానిరాప్టోరన్స్ యొక్క సెరెబెల్లమ్‌లో కణజాల మడత పెరుగుదల యొక్క ఎండోకాస్ట్‌లలో ఆధారాలను కనుగొన్నారు, ఇది మెదడు సంక్లిష్టతను పెంచడానికి సూచన.

ఇవి ముందస్తుగా కనుగొన్నవని పరిశోధకులు హెచ్చరిస్తున్నారు మరియు గ్లైడింగ్ వంటి ఇతర ప్రవర్తనల సమయంలో కూడా శక్తితో నడిచే సమయంలో మెదడు కార్యకలాపాల మార్పులు సంభవించవచ్చు. వారి పరీక్షలు అడ్డంకులు లేకుండా మరియు సులభమైన విమాన మార్గంతో సూటిగా ఎగురుతున్నాయని మరియు సంక్లిష్ట విమాన విన్యాసాల సమయంలో ఇతర మెదడు ప్రాంతాలు మరింత చురుకుగా ఉండవచ్చని వారు గమనించారు.

ఫ్లైట్-రెడీ మెదడు మరియు ఈ నిర్మాణాల మధ్య నాడీ కనెక్షన్‌లను ఎనేబుల్ చేసే సెరెబెల్లమ్‌లోని ఖచ్చితమైన ప్రాంతాలను గుర్తించడానికి పరిశోధనా బృందం ప్రణాళికలు వేసింది.

పరిణామ చరిత్ర అంతటా మెదడు ఎందుకు పెద్దదవుతుందనే దానిపై శాస్త్రీయ సిద్ధాంతాలు కొత్త మరియు విభిన్న ప్రకృతి దృశ్యాలను దాటడం, ఫ్లైట్ మరియు ఇతర లోకోమోటివ్ శైలులకు వేదికను ఏర్పరచడం వంటివి ఉన్నాయి, జాన్స్ హాప్‌కిన్స్ యూనివర్శిటీ స్కూల్ ఆఫ్ మెడిసిన్ సహ రచయిత గాబ్రియేల్ బెవర్ చెప్పారు.

ఇతర అధ్యయన రచయితలలో అమెరికన్ మ్యూజియం ఆఫ్ నేచురల్ హిస్టరీ మరియు శామ్యూల్ మెరిట్ యూనివర్సిటీకి చెందిన ఎలిజబెత్ ఫెర్రర్ ఉన్నారు; స్టోనీ బ్రూక్ విశ్వవిద్యాలయానికి చెందిన లెమిస్ సలే మరియు పాల్ వాస్కా; M. యుజెనియా గోల్డ్ ఆఫ్ ది అమెరికన్ మ్యూజియం ఆఫ్ నేచురల్ హిస్టరీ మరియు సఫోల్క్ యూనివర్సిటీ; యేసులు మరుగ్án-Lobమాడ్రిడ్ యొక్క అటానమస్ యూనివర్శిటీలో; అమెరికన్ మ్యూజియం ఆఫ్ నేచురల్ హిస్టరీకి చెందిన మార్క్ నోరెల్; వెయిల్ కార్నెల్ మెడికల్ కాలేజీకి చెందిన డేవిడ్ ఔల్లెట్; పెన్సిల్వేనియా విశ్వవిద్యాలయానికి చెందిన మైఖేల్ సాలెర్నో; అమెరికన్ మ్యూజియం ఆఫ్ నేచురల్ హిస్టరీ, న్యూయార్క్ ఇన్స్టిట్యూట్ ఆఫ్ టెక్నాలజీ కాలేజ్ ఆఫ్ ఆస్టియోపతిక్ మెడిసిన్ అండ్ నేచురల్ హిస్టరీ మ్యూజియం ఆఫ్ లండన్ యొక్క అకినోబు వటనాబే; మరియు న్యూ యార్క్ ప్రోటాన్ సెంటర్‌కు చెందిన షౌయి వీ.

ఈ పరిశోధనకు నేషనల్ సైన్స్ ఫౌండేషన్ నిధులు సమకూర్చింది.

మూలం: అరిజోనా విశ్వవిద్యాలయం