Теперь, биологи в Университете Юты и Музее естественной истории Юты установили ‘fossilizable’ индикатор атлетизма в костях вымерших позвоночных животных.Исследование, которое издало онлайн в Текущей Биологии 22 декабря, первое, чтобы потянуть связь между размером РБК и микроскопическими следами кровеносных сосудов и костных клеток в кости. Исследователи измерили костистые каналы, которые поставляют кислород костной ткани, чтобы точно определить, когда наши предки млекопитающего, птица и предшественники динозавра развили маленький RBCs. Они нашли, что потухшие родственники млекопитающего, или cynodonts и потухшие родственники птицы имели меньший RBCs и были, вероятно, лучшими спортсменами, чем ранее земные позвоночные животные.
Выбор времени сокращения размера РБК совпал с самым большим массовым событием исчезновения на Земле 252 миллиона лет назад, событием, которое проложило путь к возрасту динозавров.«Некоторые люди смотрят на окаменелости, и они видят скалы – но они жили и вдыхали организмы.
Чтобы быть в состоянии найти полномочия, которые говорят нам что-то вроде этого, это заставляет нас думать о живых организмах в их среде», говорит ведущий автор Адам Хуттенлокер из Медицинской школы Keck в Университете Южной Калифорнии, который закончил исследование как постдокторант в U и МУЗЕЕ. «Это позволяет нам думать о полных последствиях для массового исчезновения. Каковы были некоторые физиологические инновации, которые позволили им быть успешными? Это действительно захватывающе».Эритроциты: кислородная система доставки
Это может казаться парадоксальным, что крошечные RBCs поставляют кислород более эффективно, чем большие клетки, говорит Хуттенлокер, но меньший размер соответствует плотно упакованным сосудистым сетям, которые намного более эффективны, чем большие клетки крови, которые редко распределены.«Думайте об этом как это; намного легче разгрузить людей от двух маленьких седанов быстро, чем это должно разгрузить фургон с 15 пассажирами по тому же самому уровню», говорит Хуттенлокер. «Это в основном, что эритроциты – транспортные средства для кислорода.
Когда у Вас есть партии более очень маленькие, Вы можете взять и привезти кислород очень быстро».Хуттенлокер знал от предыдущего исследования, что диаметры капилляров, которые поставляют кислород мышцам, имеют тенденцию иметь подобные ширины как RBCs организма. Это облегчает для кислородных молекул оставлять клетки крови, проходить через капиллярную стенку и продвигаться в различные ткани.
RBCs спортивных млекопитающих и птиц намного меньше, чем клетки крови менее активных животных.Для палеонтолога, надеющегося найти подсказки в крови вымерших животных, это представляет проблему; капилляры не фоссилизируют. Таким образом, Huttenlocker измерил диаметр микроскопических каналов, вставленных в фоссилизируемых костях, которые позволяют капиллярам поставлять кислород костной ткани. Он также измерил крошечные впадины, которые держат костные клетки, названные пробелами.
«Этот аспект – диаметр каналов – был пропущен палеонтологами», говорит Коллин Фармер, ведущий автор бумаги и биолог в U и музее. Размер каналов – полномочие для размера эритроцитов, который указывает, была ли у организма способность выдержать энергичное осуществление, она продолжает. «Аэробная способность одновременно эволюционировала со многими ключевыми чертами жизненной истории – способ передвижения, способность животного мигрировать, испытало ли животное интенсивное внутривидовое соревнование – это не тривиально, аэробная способность – центральный и ключевой аспект жизненной истории».Взгляд в долгую историюHuttenlocker и Farmer посмотрели на три главных происхождения земных животных; млекопитающие и их потухшие родственники, нептичьи рептилии и птицы и их потухшие родственники и амфибии.
Исследователи выбрали эти три группы, названные четвероногими животными, из-за их эволюционной истории; они все разделили то же самое, древнего четырехногого предка перед отклонением на их собственных эволюционных курсах 320 миллионов лет назад.Амфибии, включая любящих воду лягушек и саламандр, отличались от общего четвероногого предка сначала в раннем каменноугольном периоде больше чем 320 миллионов лет назад. Происхождения млекопитающего и рептилии отклонились затем.
Потухший подобный млекопитающему cynodonts сначала появился в последнем пермском периоде приблизительно 260 миллионов лет назад. Они смотрели больше как крепкий портер, возможно furred ящерицы, чем млекопитающие, которых мы видим сегодня. В то же самое время рептилии отличались в две группы – предки динозаврам и птицам, названным архозаврами и другими нептичьими рептилиями.
В начале триасового периода 252 миллиона лет назад, вымерли 90 процентов жизни. Так называемое Пермотриасовое исчезновение массы было самым большим событием исчезновения в истории Земли и оставило комнату для оставшихся в живых, чтобы разносторонне развиться и заполнить недавно свободные ниши.«Мы имеем дело с долгими временными рамками. Прямо, прежде чем исчезновение в раннем пермском периоде и каменноугольном периоде – эти выглядящие словно обобщенные четырехногие животные.
К тому времени, когда Вы добираетесь до триаса, они смотрят больше как то, что мы видим сегодня, но все еще чуждый до некоторой степени», говорит Хуттенлокер.Во-первых, Хуттенлокер проанализировал кости 14 видов живущих четвероногих животных: шесть млекопитающих, две птицы, четыре нептичьих рептилии и две амфибии. Он сделал тонкие как бумага разделы кости передней конечности каждого животного и в цифровой форме визуализировал изображение, чтобы видеть микроскопические каналы и пробелы костной клетки под микроскопом. Тогда он измерил диаметры самых маленьких каналов и пробелов и придумал уравнения, которые могли предсказать размер RBCs.
Он проверил свои предсказания против клеветы крови, чтобы измерить фактический размер клетки крови. Он нашел, что смог предсказать размер на основе микроструктур в кости.Исследователи нашли, что у млекопитающих и птиц были меньший канал и размеры пробелов, чем нептичьи рептилии и амфибии.
Кроме того, меньшие клетки крови соответствовали более высокой плотности каналов, которая позволяет кислороду распространяться в ткани более быстро. Huttenlocker и Farmer были уверены, что микроструктура кости будет полномочием для размера РБК у вымерших животных. Они нашли, что все триасовые предки млекопитающего (cynodonts) и некоторые более ранние предшественники млекопитающего, имел подобные размеры РБК как современных млекопитающих.
У archosauromorphs был широкий спектр размеров клетки, однако самые маленькие RBCs были о том же самом размере как их современный триас cynodonts.Под селективным давлением
Фоссилизируемое полномочие для размера РБК дает ключ к разгадке среды вымерших животных. cynodonts существовал за 70 миллионов лет до того, как истинные млекопитающие появились, все же они вели подобные образы жизни. Маленький cynodonts гнездился в подземных норах, у которых часто есть более низкие кислородные уровни, чем в поверхности. cynodonts, возможно, развил меньший RBCs, чтобы вырыть тоннели, переместить грязь и поддержать активный образ жизни в окружающей среде низкого кислорода.Более спорная гипотеза имеет отношение к долгосрочному понижению атмосферного кислорода в начале триаса. Некоторые люди предположили, что адаптация к более эффективному кислородному распределению, возможно, была вызвана низкими кислородными уровнями.
Безотносительно причины Хуттенлокер говорит, что, должно быть, был некоторый отборный подарок факторов во время триасового периода, который продвинул эти черты.«Подобные экологические давления могут привести к подобным решениям проблем в этих совсем других группах животных», говорит Хуттенлокер. «В данной статье мы просто сосредотачиваемся на одном небольшом самородке этого. Но предшественники млекопитающих и птиц смогли тренироваться и быть спортсменами в Пермотриасовом мире».Фермер говорит, что они должны проанализировать партии больше живущих животных, чтобы усилить случай, что микроструктуры кости могут быть полномочием для атлетизма.
Инструмент позволит палеонтологам оценить спортивную способность многих типов вымерших животных. «Много окаменелостей были проанализированы без этого понимания, и данные просто сидят там и могут с готовностью быть рассмотрены через эту линзу», говорит Фермер. «Это поддающееся трансформации в обеспечении новой авеню, чтобы всмотреться в прошлое, чтобы видеть то, на что были похожи эти животные».