Ученые опровергли популярную теорию эволюции

Гарвардский университет и Музей естественной истории Филда представили исследование, объясняющее, как и когда произошли изменения в эволюции позвоночника млекопитающих.

Исследователи переворачивают традиционное представление об эволюции. До сих пор считалось, что эволюционную сложность позвоночника сам по себе объясняет механизм постепенного формирования независимых друг от друга участков.

Новые данные свидетельствуют о том, что такие области, как грудная клетка и нижняя часть спины, развились до появления таких важных функций позвоночника как сгибание и скручивание. По мнению авторов работы, "правильное избирательное давление и поведение животных в сочетании с существующими физическими возможностями сыграли значительную роль в эволюции их уникальных функций".

В позвоночнике имеются участки, которые способны принимать различные формы и выполнять уникальные функции, не затрагивая при этом другие спинномозговые участки. Это позволило животным адаптироваться к различным образам жизни.

Ученые сравнили биомеханику двух современных животных, которые находятся на противоположных концах эволюционно-анатомического спектра: кошки, обладающей высокоразвитыми участками позвоночника, и ящерицы, позвоночник которой довольно однороден. Также были изучены окаменелости синапсидов — предков млекопитающих, обитавших в эпоху динозавров.

Исследователи наблюдали, как позвонки каждого животного изгибаются в разных направлениях. Это позволило понять, как форма позвонка определяет его функцию. Было установлено, что одни участки спинного мозга способны функционировать по-разному, а другие — нет. Например, позвоночник ящерицы состоит из нескольких различных областей, но все они действуют одинаковым образом.
Затем исследователи изучили, как менялась эта способность у синапсидов. 

Эти существа обитали от 320 до 250 миллионов лет назад. Для них тоже были присущи подобные свойства, хотя они были менее выражены. Оказалось, что на ранней стадии эволюции синапсидов их позвонки работали как у современных ящериц, то есть выполняли однородные функции. Однако на поздней стадии уже начали закрепляться особенности строения позвонков, характерные для современных млекопитающих.

"Мы предположили, что, возможно, этому способствовало появление новых моделей поведения млекопитающих, которые помогли запустить эти процессы у поздних синапсидов и обеспечили естественный отбор", — говорит соавтор исследования Катрина Джонс.

Исследователи полагают, что развитие грудной клетки позволило древним существам "сдвинуть" работу своего дыхательного аппарата от позвоночника к сформировавшейся диафрагме, что освободило позвонки от древнего биомеханического ограничения.

Это и позволило позвоночнику адаптироваться к новым формам поведения животных, таким как уход за шерстью, и принять на себя выполнение новых функций.