Предыдущие исследования утверждали, что скорость бега конкретно определяет изменение числа позвонков – вывод, не подтвержденный новой работой.
«Классический план тела многих млекопитающих построен на подвижной спине, и этот план тела сохраняется независимо от скорости бега», – объясняет антрополог из Нью-Йоркского университета Скотт Уильямс, старший автор статьи. «В частности, мы обнаружили, что особый тип локомоторного поведения – поддерживающая локомоция, которая предполагает подвешивание под ветвями деревьев, а не скорость, – связана с увеличением количества позвонков у млекопитающих."
Работа сосредоточена на попытке лучше понять, почему определенные аспекты млекопитающих остаются неизменными с течением времени – феномен, известный как эволюционный застой.
Несмотря на то, что эволюция разнообразия привела к результатам, остается согласованность между широким спектром отдаленно родственных организмов. Особо следует отметить количество шейных (шейных) и задних (грудных и поясничных) позвонков у млекопитающих.
«Почти у всех млекопитающих одинаковое количество шейных позвонков, независимо от длины или короткости их шеи – у людей, жирафов, мышей, китов и утконосов ровно семь шейных позвонков», – объясняет соавтор Джефф Спир из Нью-Йоркского университета. докторант.
Фактически, у большинства млекопитающих имеется 19 или 20 грудных и поясничных позвонков, что в общей сложности составляет 26 или 27 позвонков CTL (для шейных, грудных и поясничных позвонков). Эти числа мало отличаются друг от друга как внутри одного вида, так и между разными видами – или даже между разными видами, разделенными более чем 160 миллионами лет эволюции. Люди с 24 CTL – одно из исключений.
В более ранней работе была выдвинута гипотеза, что быстрый бег ограничивает количество CTL позвонков у млекопитающих, а более медленные млекопитающие более свободны в изменении количества своих CTL, предполагая связь между скоростью и количеством позвонков. Однако этот вывод был основан на данных ограниченной выборки разнообразия млекопитающих.
Чтобы узнать, что вызывает эволюционный застой и почему существуют исключения, например, у людей, ученые стремились создать более четкую картину, используя более крупную и разнообразную выборку млекопитающих и филогенетические методы – те, которые учитывают эволюционное родство в анализах.
В своем исследовании они подсчитали позвонки тысяч особей почти 300 видов млекопитающих.
Затем исследователи сравнили вариацию числа CTL позвонков с такими характеристиками, как скорость, среда обитания, передвижение, подвижность позвоночника, осанка и использование конечностей.
Анализ не выявил связи между количеством позвонков и скоростью бега.
Скорее, эта тенденция была вызвана прежде всего животными, адаптированными к поддерживающему и другому «антипроноградному» поведению, когда конечности находятся в напряжении во время медленного лазания, карабканья и подвешивания.
Это наблюдение привело исследователей к гипотезе о том, что классический план тела некоторых млекопитающих – терианских млекопитающих, которые рождают живых детенышей – построен на подвижной спине и что этот план тела сохраняется независимо от скорости бега.
Это было основано на существующем понимании генетической активности позвонков.
«Изменения в типах позвонков определяются генами Hox – генами, которые организуют тела животных по оси голова-хвост, гарантируя, что ваш взгляд направлен на ваше лицо, а ваши ноги – у основания туловища», – объясняет Спир. "Но изменения в экспрессии гена Hox иногда приводят к образованию позвонков промежуточного типа, что может повлиять на подвижность позвоночника."
Он добавляет, что для животных, следующих предковому строению тела, от опоссумов до тигров, отклонения от предковых типов позвонков в спине создают риск неэффективного передвижения и отсеиваются естественным отбором.
«Однако млекопитающие, которые отклоняются от этого строения тела, такие как обезьяны, адаптированные к антипроноградному поведению, более свободны в изменении количества позвонков CTL», – говорит Уильямс. "Наше собственное атипичное количество CTL позвонков, таким образом, может быть следствием нашей эволюционной истории как антипроноградных альпинистов."
Это исследование было поддержано грантами Национального научного фонда (BCS-0925734) и Фонда Лики.