Kadonnut luu

Höyhenpeitteisten ystäviemme ranteissa avautuu kiehtova evoluution tarina. Miljoonia vuosia sitten dinosaurukset tallustelivat maapallolla tukevien ranteiden varassa, jotka pystyivät kantamaan niiden painon. Kuitenkin kun jotkut dinosaurukset kehittyivät kaksijalkaisiksi olennoiksi, niiden ranteet muuttuivat hennommiksi ja menettivät useita luita, mukaan lukien herneluun.

Lintujen synty

Kun lihansyöjädinosaurukset valloittivat taivaan, niiden eturaajat kokivat merkittävän muodonmuutoksen. Ranteista tuli joustavampia, mikä mahdollisti siipien taittamisen vartaloa vasten. Tässä siirtymässä syntyi uusi luu samaan kohtaan kuin kadonnut herneluu, joka antoi tukea siiville. Anatomit uskoivat alun perin tämän luun olevan uusi rakenne, kyynärluu.

Dollon laki kyseenalaistetaan

Vuosisatojen ajan biologit uskoivat Dollon lakiin, joka väitti, että kun rakenne on kerran menetetty evoluutiossa, sitä ei voida saada takaisin. Kyynärluun löytyminen kuitenkin haastoi tämän dogmin. Tutkijat tajusivat, että kyynärluu ei ollutkaan uusi luu lainkaan, vaan pikemminkin herneluun uudelleen ilmestyminen.

Alkioiden rooli

Alkiokehityksen tutkiminen valaisee evoluution palautuvuutta. Nykyaikaisten lintujen, kuten kanojen, kyyhkysten ja papukaijojen, alkioissa voidaan havaita esi-isien piirteiden jälkiä. Näiden piirteiden läsnäolo viittaa siihen, että tietyillä rakenteilla on edelleen potentiaalia kehittyä uudelleen, vaikkakin se pysyy piilevänä geneettisessä koodissa.

Esimerkkejä palautuvuudesta

Dollon lakia on kyseenalaistettu myös muissa tapauksissa. Jotkut punkit ovat palanneet vapaana elävään olemassaoloon eläneinä eläinorganismeissa vuosituhansien ajan. Samoin eräs eteläamerikkalainen puusammakko menetti alaleukansa vain kehittääkseen ne uudelleen miljoonia vuosia myöhemmin.

Vaikutukset ihmisen evoluutioon

Evoluution palautuvuus herättää mielenkiintoisia kysymyksiä ihmisen anatomisten muutosten mahdollisuudesta. Häntäluu, selkärangan tyvessä oleva pieni luu, on jäänne evoluutiollisesta menneisyydestämme häntäeläiminä. Olisiko mahdollista, että tämä luu voisi kehittää hännän uudelleen tulevaisuudessa, jos ihmiset sopeutuisivat elämäntapaan, joka vaatisi sitä?

Uudelleenkehityksen mahdollisuus

Lintujen ranteiden ja muiden evoluution palautuvuuden esimerkkien tutkiminen viittaa siihen, että rakenteen menetys ei välttämättä merkitse sen pysyvää häviämistä. Sen sijaan rakenteen geneettinen potentiaali voi pysyä piilevänä ja odottaa oikeita ympäristöolosuhteita, jotka käynnistävät sen uudelleen ilmaantumisen. Tämä käsite avaa uusia tutkimusmahdollisuuksia elämänmuotojen sopeutumiskyvyn ja palautumiskyvyn suhteen planeetallamme.

Biomekaniikka paljastaa mysteerin

Paleontologit ovat pohtineet vuosikymmenien ajan kolmisarvisen dinosauruksen, Triceratopsin, asentoa. pitikö se eturaajansa suorina ylhäällä ja alhaalla kuten muut dinosaurukset, vai kömpiikö se kyynärpäät ulospäin?

Dinosauruksen fossiiliutunut luuranko ei ole antanut selkeää vastausta. Yläraajan ja olkapään kriittinen nivel voidaan rekonstruoida eri asentoihin, mikä johtaa tutkijoiden erilaisiin tulkintoihin.

Luut yksin kertovat vain osan tarinasta

Paleontologi John Hutchinsonin mukaan pelkkien luiden varaan luottaminen dinosauruksen asennon määrittämisessä on haastavaa. “Luut itsessään paljastavat vain rajallisesti tietoa liikkumisesta tai asennosta”, Hutchinson selittää. “Pehmeillä kudoksilla ja hermostolla on merkittävä rooli, ja paleontologia on kamppaillut näiden tuntemattomien tekijöiden huomioon ottamisessa.”

Ceratopsien (ryhmä, johon Triceratops kuuluu) harvat tunnetut jalanjäljet eivät ole olleet erityisen hyödyllisiä, koska jälkien tekijöiden henkilöllisyydet ovat usein epävarmoja. Lisäksi jälkikuvioiden yhdistäminen tiettyjen lajien anatomiaan voi olla vaikeaa.

Biomekaniikka: tietojen integrointi käyttäytymisnäkemyksiä varten

“Biomekaniikka tarjoaa parhaan lähestymistavan integroida kaikki saatavilla olevat tiedot ja testata käyttäytymistä koskevia hypoteeseja”, Hutchinson väittää. Hutchinson ja Shin-ichi Fujiwara ehdottivat Royal Society B:n julkaisemassa tutkimuksessa uutta biomekaanista tekniikkaa Triceratopsin asennon tutkimiseksi.

Kyynärpään lihasten momenttivarsien arviointi

Sen sijaan, että luottaisivat yksinomaan luiden niveltymiseen, Hutchinson ja Fujiwara arvioivat tärkeiden kyynärpään lihasten momenttivarret (vivut) kolmessa ulottuvuudessa käyttämällä luiden maamerkkejä. Tämä menetelmä antoi heille mahdollisuuden määrittää, kuinka kyynärpää on mekaanisesti tuettu painovoimaa vastaan.

Nykyaikaisten eläinten vertailut

Tutkijat mittasivat sitten useiden nykyisten eläinten momenttivarret ja loivat suhteen momenttivarsien ja tiettyjen asentojen välille. He päättelivät, että tätä suhdetta voitaisiin soveltaa sukupuuttoon kuolleisiin olentoihin.

Tekniikan soveltaminen Triceratopsiin

Fujiwara ja Hutchinson sisällyttivät tutkimukseensa useita sukupuuttoon kuolleita lajeja, mukaan lukien Triceratopsin. He havaitsivat, että Triceratopsella oli todennäköisesti pystyt eturaajat, jotka pidettiin lähellä vartaloa. Tätä johtopäätöstä tuki myös todisteet dinosauruksen anatomiasta, skaalausmalleista ja harvinaisista, sarvekkaille dinosauruksille omistetuista jalanjäljistä.

Puolipystyasento on edelleen mahdollista

Hutchinson kuitenkin myöntää, että muut todisteet voivat viitata Triceratopsin puolipystyyn, rönsyilevään eturaajojen asentoon. “En usko, että kiista on ohi”, hän sanoo. “Mutta menetelmämme tarjoaa vahvemman tuen spektrin pystyyn päähän.”

Protoceratops: vertaileva tapaustutkimus

Triceratops ei ollut ainoa tutkittu dinosaurus. Fujiwara ja Hutchinson tutkivat myös Protoceratopia, paljon pienempää ceratopsiaa liitukautisesta Mongoliasta, ymmärtääkseen, kuinka eturaajojen asento on saattanut muuttua koon mukaan. Tulokset olivat epäselviä, mutta Protoceratopsella on saattanut olla “melko pystyt eturaajat, vaikkakaan ehkä eivät yhtä pystyt kuin Triceratopsilla”.

Uusi työkalu raajojen asennon rekonstruointiin

Tässä tutkimuksessa käytetty tekniikka on laajemmat vaikutukset sukupuuttoon kuolleiden maalla elävien eläinten raajojen asentojen rekonstruointiin. Sitä voidaan laajentaa useisiin lajeihin, joilla on kiistanalaisia raajojen asentoja.

Sovellus muihin sukupuuttoon kuolleisiin lajeihin

“Sovelsimme menetelmäämme desmostiileihin (jä jättiläismäisiin virtahepo/sikamaisiin vesinisäkkäisiin) ja pteroaktiiliin Anhanguera”, Hutchinson selittää. “Havainnoimme samankaltaisia tuloksia desmostiileille kuin Triceratopsille, mikä viittaa pystympään asentoon maalla. Myös Anhangueralta paljastui pystyt eturaajat, mutta tämä analyysi ei käsittele väittelyä siitä, oliko se kaksi- vai nelijalkainen, joten näitä tuloksia tulisi tulkita varoen.”

Vahvistus ja hienosäätö

Tutkijat sovelsivat menetelmäänsä myös hiljattain sukupuuttoon kuolleeseen pussiahdella, jonka asento näkyy selvästi video- ja valokuvatodistuksissa. Menetelmä ennusti tämän tuloksen onnistuneesti.

Jatkuva mysteeri ja tuleva tutkimus

Yhdistämällä tätä tekniikkaa muihin todisteisiin paleontologit toivovat lopulta ratkaisevansa Triceratopsin asennon mysteerin. Lisää tutkimusta tarvitaan lisätietojen saamiseksi laajemmasta sarvekkaiden dinosaurusten valikoimasta ja biomekaanisen lähestymistavuotteen hienosäätämiseksi.