پلاکدونت ها یک سوال فرگشتی خردکننده را روشن می کنند

پلاکدونت ها یک سوال فرگشتی خردکننده را روشن می کنند
پلاکدونت ها یک سوال فرگشتی خردکننده را روشن می کنند
Anonim

مطالعه ویژگی‌های فیزیکی موجودات منقرض شده همچنان به ارائه دانش جدید شگفت‌انگیز در مورد چگونگی پرورش ویژگی‌های مطلوب برای بقا در محیط‌های مختلف توسط تکامل ادامه می‌دهد. پلاکودنت‌ها نمونه‌ای هستند - به‌ویژه، دندان‌های پلاکودنتی که استفانی کرافتز، محقق فوق‌دکتری NJIT، در مقاله‌ای که اخیراً در مجله Paleobiology منتشر شده است، درباره آن‌ها نوشته است. کرافتز که اکنون با استادیار علوم زیستی بروک فلامانگ در آزمایشگاه ساختمان کینگ مرکزی خود کار می کند، نویسنده مشترک "مورفولوژی اکلوزال دندان در خزندگان دریایی دوروفاگوس، Placodontia (Reptilia: Sauropterygia) است."

پلاکدونت ها، گروهی از خزندگان دریایی منقرض شده، در آغاز دوره تریاس، آغاز عصر دایناسورها، حدود ۲۵۰ میلیون سال پیش زندگی می کردند. آنها در کم عمق دریا رشد کردند که ابرقاره باستانی پانگه آ را شکافت. فسیل های آنها در آلمان، سوئیس و ایتالیا پیدا شده است و نمونه های جدیدی در چین در حال کشف است.

همه پلاکودنت ها دارای دندان هایی در فک بالا و پایین هستند و همچنین مجموعه ای از دندان ها سقف دهان را پوشانده اند. کرافت توضیح می‌دهد که در طول تاریخ تکاملی خود، پلاکودنت‌ها دندان‌های تخصصی «خراش» را ایجاد کردند که برای خوردن موجودات «شکار سخت» که محیطشان مشترک بود - موجوداتی با پوسته‌های ضخیم، مانند صدف یا صدف، مناسب بود.

اجداد تکاملی پلاکودونت ها دندان های بلند و نوک تیز داشتند، حتی روی سقف دهان، مخصوصاً برای گرفتن طعمه های نرم بدن مناسب بود. در مقابل، پلاکودنت‌ها به راحتی با دندان‌های خردکننده‌شان، در پلاکودنت‌های اولیه پیازدار و در گونه‌هایی که بعداً در دودمان تکاملی رخ می‌دهند پهن می‌شوند.سوال اساسی برای کرافت: این دندان‌ها چقدر خوب عمل کردند و آیا پلاکودنت‌های بعدی به دندان خردکننده «بهینه» دست یافتند؟

تحقیقات بین المللی

کار با و تیم بین المللی از همکارانی که او قبل از پیوستن به NJIT در سال 2016 با آنها ملاقات کرد، کرافتز به موزه های سراسر اروپا سفر کرد تا داده هایی را در مورد شکل دندان های پلاکودنت جمع آوری کند. همکاران کرافتز جیمز نینان، محقق موزه تاریخ طبیعی آکسفورد در انگلستان، تورستن شایر، دانشیار موسسه و موزه دیرینه شناسی دانشگاه زوریخ، و آدام سامرز، استاد گروه زیست شناسی دانشگاه واشنگتن و رئیس بودند. آزمایشگاه بیومکانیک تطبیقی مهره‌داران در ایستگاه میدان دریایی دانشگاه، آزمایشگاه جمعه هاربر. تلاش تحقیقاتی آنها با کمک مالی انجمن دیرینه شناسی مهره داران، دانشگاه واشنگتن، بنیاد ملی علوم و بنیاد ملی علوم سوئیس امکان پذیر شد.

کرافتس در طول سفر خود، شکل دندان‌های پلاکودنت را در مجموعه‌های موزه با مدل‌هایی مقایسه کرد که آزمایش می‌کردند دندان‌ها چقدر پوسته‌ها را می‌شکنند و چقدر در برابر شکستن تحت فشار مقاومت می‌کنند. بر اساس این مدل‌ها، کرافتز و تیم او توانستند پیش‌بینی کنند که پلاکودنت‌ها باید سطح دندانی کمی گرد ایجاد می‌کردند که بدون آسیب رساندن به خود دندان، پوسته‌ها را به طور موثر می‌شکند. در حالی که برخی از پلاکدونت‌های بعدی دقیقاً این کار را انجام دادند، تکامل آخرین رخدادهای شناخته شده این موجودات را با دندان‌هایی مجهز کرد که ویژگی‌های کاملاً متفاوت و بسیار جالب داشتند.

به‌جای دندان بهینه پیش‌بینی‌شده، این گروه از پلاکودنت‌ها یک سطح دندانی پیچیده با شیارهای کم‌عمق و هلالی شکل ایجاد کردند که یک کاسپ کوچک روی دندان‌های اصلی خردکننده را احاطه کرده است. همانطور که کرافتز و همکارانش در مقاله Paleobiology پیشنهاد می کنند، این ساختار دندان ممکن است به روشی مشابه عملکرد پیشنهادی برای مولرهای اولیه هومینین عمل کرده باشد - با شیار نگه داشتن طعمه در جای خود در حالی که کاسپ کوچک نیروی مورد نیاز برای شکستن شکار را اعمال می کند. پوسته.علاوه بر این، Neenan و Scheyer نشان داده‌اند که در همین گروه از پلاکودنت‌ها، سرعت جایگزینی کمتری برای دندان وجود دارد، احتمالاً به این دلیل که تغییرات در شکل دندان، دندان را از شکست محافظت می‌کند.

دیدگاه های دیرینه شناختی

کرافتز، که دکترای خود را به پایان رساند. در دانشگاه واشنگتن در سال 2016، چشم انداز دیرینه شناختی و علاقه به تکامل مورفولوژی عملکردی را به طیف فزاینده ای از تحقیقات در حال انجام در آزمایشگاه حرکت سیالات فلامانگ ارائه می کند. فلامانگ مدیر موسس آزمایشگاه است و با کمک کرافتز و سایر همکارانش در حال بررسی چند رشته ای سیستم های نیروی محرکه دریایی طبیعت است. کرافتز زمانی که در دانشگاه براون در حال گذراندن دوره آموزشی در دانشگاه براون در مورد بازسازی اشعه ایکس مورفولوژی متحرک (XROMM) بود، به موقعیت پساداکتری موجود در NJIT علاقه مند شد.

کار فعلی کرافتز در NJIT شامل آناتومی و فیزیولوژی مقایسه ای، بیومکانیک، هیدرودینامیک، و استفاده از دستگاه های رباتیک الهام گرفته شده از بیولوژیک برای بررسی نحوه تعامل موجودات آبزی با محیط خود و هدایت تکامل مورفولوژی و عملکرد است.علاوه بر افزایش سرمایه دانش پایه علمی، این کار برای طراحی انواع مختلف وسایل نقلیه شناور، از جمله وسایل نقلیه کاملاً خودمختار، پیامدهایی دارد.

کرافتز با تأمل در تحقیقات خود در مورد پلاکدونت ها می گوید که این "پنجره ای به پیچیدگی ها و احتمالات" ذاتی فرآیند تکامل است. پلاکودنت هایی که او مطالعه کرد و در مورد آنها نوشت، با دندان هایی که به طور قابل توجهی با دندان هایی که در سایر گونه های مرتبط تکامل یافته بودند متفاوت بودند، شگفت زده شدند. در NJIT، کرافتز به جستجوی بینش‌های جدید در مورد اینکه چگونه تکامل رابطه عملکردی همه موجودات - از جمله انسان‌ها - را با دنیای اطراف شکل می‌دهد، ادامه می‌دهد.

موضوع محبوب