Erken tetrapodlar sudan karaya geçtiklerinde havayı soludukları şekilde evrimsel bir devrimden geçti. Balıklar solungaçlarına su pompalamak için başlarındaki kasları kullanırlar. İlk kara hayvanları benzer bir teknik kullandı – modern kurbağalar hala havasını akciğerlerine zorlamak için başlarını ve boğazını kullanıyorlar. Daha sonra omurgalı evriminde nefes almayı kafadan gövdeye kaydıran bir başka önemli dönüşüm gerçekleşti. Sürüngenlerde ve memelilerde, kaburgalar göğüste nefes alan bir boşluk oluşturmak için genişler. Ama bu değişime ne sebep oldu?
Kertenkeleler yürüdüklerinde, genişleyen bir yürüyüşte yan yana bükülürler. Kaburgalar ve omurlar bu hareket için çok önemlidir, ancak şimdiye kadar nasıl olduğu belli değildi. Araştırmacılar, CT taramaları ve X-ışını videolarının bir kombinasyonu olan XROMM’yi kullanarak kertenkele kaburgalarının ve omurlarının 3 boyutlu hareketini yakaladı. Bir koşu bandında yavaşça yürüyen üç savan monitör kertenkelesi ve üç Arjantinli siyah beyaz tegus kaydetti. Elde edilen görüntüler, omurga bükülürken, her iki türdeki her kaburganın, vertebral ekleminin etrafında büyük ölçüde döndüğünü;her adımda ,vücudun bir tarafında öne doğru ve diğer tarafında geriye doğru döndüğünü ortaya koydu. Mekanik, sürüngenlerin nefes alması ve nefes vermesi ile hemen hemen aynı modeli izler.
“Bu,gerçekten heyecan verici çünkü daha önce kaburga nefesinin nasıl geliştiğine dair akla yatkın hipotezlerimiz yoktu.” dedi Sunshine Coast Üniversitesi’nde doktora sonrası araştırmacı ve halae bağlı olduğu Utah Üniversitesi’nde araştırmasını gerçekleştiren ilk yazar Robert Cieri. “Bu kaburga hareketlerinin önce hareketliliği kolaylaştırmaya başladığını, ardından nefes almak için seçildiğini öneriyoruz.”
Çalışmaya Brown Üniversitesi’nde John Capano ve Elizabeth Brainerd ve U’da lisans öğrencisi Samuel Hatch de dahildi.
Kertenkele neden yolun karşısına geçti? Nefesini yakalamak için.
Hepsi amniyot olarak kabul edilen sürüngenler, kuşlar ve memeliler, kaburgaların ve omurların genişleyerek ve büzüşerek nefes almayı kontrol ettiği kostal aspirasyon kullanırlar. Hareket, omurgaların ve omurların buluştuğu omurga eklemleri etrafında dönen kaburgalar tarafından kolaylaştırılır. Erken bir amniyot atasının ilk önce bu kaburga hareketlerini, kertenkeleleri öne itmeye yardımcı olan yan yana gövde hareketini artırmak için kullanması mümkündür. Hareket sırasında, her uzvun iki fazı vardır: Birincisi, ayağın zemine karşı itişindeki itme. İkincisi, ayak havada olduğunda salınımdır. Yeni araştırma, kolun itme aşamasında, vücudun aynı tarafındaki kaburgaların başa doğru döndüğünü ve salıncak aşamasındayken kuyruğa döndüklerini buldu. Bu, bilim adamlarının daha önce kaburgaları inhalasyon ve ekshalasyon yaparken bulduklarını taklit ediyor ancak bu sefer her iki tarafta aynı anda.
İlk tetrapodlar genişleyen, dalgalı bir hareket kullandı ancak muhtemelen kafayla çalışır bir solunum sistemi vardı. Yazarlar, kaburga hareketlerinin ve artan kostal eklem hareketliliğinin, hareket uzunluğunu arttırmak, göğüs kafesini sabit tutmak veya kaburgaların pasif sonucu olarak hayvanlar büküldükçe bir araya gelmesini önlemek için hareket etmesini önermektedir. Bir noktada, erken amniyotlar, bu kaburga hareketlerini her iki tarafta aynı anda ifade etme yeteneğini geliştirdi, bu da inhalasyon ve ekshalasyonu destekleyen gövdenin genişlemesine ve büzülmesine izin verdi.
“Aspirasyon solunumu, amniyonların karada çeşitlenmesine izin veren önemli yeniliklerden biriydi. Harekete yönelik bir çalışmadan nasıl evrimleştiğine dair ipuçları bulmak bizi şaşırttı ve çok heyecanlıyız. ”dedi, ortak yazar Brainerd.
Çeviri: Simge Kara