Augen-Echidnas: Studienmodelle Echidna-Vorgliedmaßen, um ein neues Licht auf die Evolution von Säugetieren zu werfen.

Heutzutage können Säugetiere mit ihren Vorderbeinen schwimmen, springen, fliegen, klettern, klettern, graben und so ziemlich alles dazwischen, aber die Frage, wie sich diese ganze Vielfalt entwickelt hat, ist für die Wissenschaftler immer noch eine lästige.

Um die Antwort zu erleichtern, wenden sich Harvard-Forscher an eines der ungewöhnlichsten Säugetiere rund um die Eidechsen. Diese ausladenden, eierlegenden Säugetiere haben viele anatomische Merkmale mit früheren Vorfahren von Säugetieren gemeinsam und können so helfen, die Lücke zwischen ausgestorbenen und anderen modernen Säugetieren zu schließen.

Mit einem hochdetaillierten Muskel-Skelett-Modell eines Echidna-Forelimbums konnten Sophie Regnault, Post-Doktorandin und Stephanie Pierce, Associate Professor of Organismic and Evolutionary Biology, nicht nur mehr Aufschluss darüber geben, wie die Vordergliedmaßen der kleinstudierten Echidna funktionieren, sondern auch ein Fenster zum Verständnis öffnen, wie ausgestorbene Säugetiere ihre Vordergliedmaßen benutzt haben könnten. Das Modell wird in einem Papier vom 14. November beschrieben, das in der Royal Society Open Science veröffentlicht wurde.

„Echidnas sind nicht sehr gut untersucht, und es ist wenig über ihre Biomechanik bekannt.“ Regnault sagt. „Es gibt nur wenige verwandte Arten, und Echidnas selbst können schwer zu untersuchen sein, da sie sehr große Stacheln haben, die die zugrunde liegenden Bewegungen verbergen. Wir haben dieses virtuelle Modell mit Hilfe von CT-Scans erstellt, die es uns ermöglichen, genauer zu untersuchen, wie Skelett und Muskeln miteinander interagieren.“

Die Forscher entdeckten, dass die knöcherne Anatomie und die Muskeln zusammenwirken, um die Hebelwirkung und Mobilität der Gliedmaßen für bestimmte Arten von Bewegungen zu optimieren. Insbesondere die Konfiguration der Muskeln unterstützt die Rotation der Gliedmaßen, die für den ausladenden Gang der Echidna wichtig ist.

„Dieses Modell gibt uns einen einzigartigen Einblick nicht nur in die Echidna, sondern kann auch Rekonstruktionen von ausgestorbenen Säugetieren leiten“, sagt Pierce. „Die Ähnlichkeiten zwischen dem Echidna-Vordergliedsskelett und den Übergangstieren können uns helfen, die Evolution der Forelimbvielfalt bei modernen Säugetieren zu verstehen.“

„Wenn wir feststellen, dass bestimmte Muskeln viel Hebelwirkung haben, könnte es darauf hindeuten, dass bestimmte Haltungen oder Bewegungsarten wahrscheinlicher sind“, fügt Regnault hinzu. „Wir fügen weiterhin Daten zu unserem Echidna-Modell hinzu, und wir hoffen, dass wir verstehen werden, wie Dinge wie Mobilität und Hebelwirkung genutzt werden können, um vorherzusagen, wie ein Tier hätte stehen können oder welche Art von Bewegungen es hätte machen können.“

„Diese Studie ist Teil eines viel größeren Projekts“, sagt Pierce. Das ultimative Ziel der Forscher ist es, die Evolution des Säugetierforelimbums zu rekonstruieren, indem sie ähnliche Modelle für Fossilien in wichtigen Phasen erstellen. Das Echidna-Modell ist ein erster Schritt zum Verständnis der Zusammenhänge zwischen Form und Funktion des Vorderbeins.

Indem sie sich ansehen, wie sich das Vorderglied des Säugetiers im Laufe der Zeit verändert hat, hoffen sie zu zeigen, wie Veränderungen am Skelett zu der ökologischen und verhaltensbedingten Vielfalt geführt haben, die wir heute sehen.

Mehr Informationen:
Sophie Regnault et al. Brustgürtel und Forelimbus musculoskeletal function in the echidna (Tachyglossus aculeatus): Einblicke in die Evolution des Bewegungsapparates von Säugetieren, Royal Society Open Science (2018). DOI: 10.1098/rsos.181400

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