A legfurább embrionális fordulat: a teknőspáncél evolúciója

A gerinces állatok embriói rendkívül hasonlítanak egymásra az egyedfejlődés korai stádiumaiban. Mindegyiken megfigyelhető a nagy fej, az apró végtagok és a farokszerű, hosszú gerincoszlop. Természetesen minden állatnak megvannak a maga jellegzetességei, de egyik fejlődése sem vesz olyan különleges fordulatot, mint a teknősöké: kialakul rajtuk egy csontvázzal összeforrt páncél. Egy japán kutatócsoport most új elmélettel állt elő a teknőspáncél kialakulását illetően, amely a legújabb Science címlapi anyaga.

A teknősök valamivel több mint 200 millió éve jelentek meg a földön. A ma élő teknősfajok száma nagyjából 300. Vízi és szárazföldi képviselőik egyaránt léteznek. Legjellemzőbb egyedi tulajdonságuk a testüket borító páncél (carpax).

A teknősök egyedi testfelépítésére és a páncéljuk evolúciós kialakulására számos elméletet dolgoztak már ki. Az egyik lehetséges forgatókönyv szerint a bőrszerű csontvázelemek megelőzték a csontos páncél kialakulását., más tanulmányok azonban a különösen mellkasi területen végbement alapvető anatómiai változások fontosságát hangsúlyozzák mint a teknősök evolúciójának meghatározó tényezőjét.

Ugrásszerű evolúció?

A teknőspáncél háti része a bordákból származik, és a lapocka - a többi magzatburkos állattal (Amniota) ellentétben - a páncél alatt található. A magzatburkos gerincesek lapockája a bordaketrecen kívül helyezkedik el. A csontvázelemek elhelyezkedésének megváltozása maga után vonta az izomzat megváltozását is. Az izmok szokatlan elhelyezkedése is azt támasztja alá, hogy a teknőspáncél evolúciós újdonságot képvisel.

Shigeru Kuratani A©s Hiroshi Nagashima

Az ember és a teknős bordaketrecének, lapockájának (sötétkék) és bordaizmainak vázlatos felépitése

Első pillantásra úgy tűnik, hogy ez az evolúciós változás nem játszódhatott le az alak és a méret fokozatos megváltozásával, miközben megmaradt a test alapvető felépítése, mert elképzelhetetlen átmeneti állapot. Ezért több kutató szerint a teknősök evolúciója alapvető, ugrásszerű evolúciós változást jelent. Ezekben a tanulmányokban azonban nem szenteltek elég figyelmet a vázizomrendszer embrionális anatómiájának, amely alapján fölfedezhető a teknősökre jellemző testfelépítés valódi eredete.

A teknőspáncél embrionális fejlődése - evolúciós következtetések

Japán kutatók a Science-ben most megjelent tanulmányukban bemutatják, miként fejlődhetett ki a teknőspáncél fokozatosan az evolúció folyamán, ahogy az állat bordái összeolvadtak és magukba zárták a lapockát. Hiroshi Nagashima, a RIKEN Fejlődésbiológiai Központjának kutatója munkatársaival összehasonlította a kínai lágyhéjú teknős (Pelodiscus sinensis) és két másik magzatburkos állat - a tyúk (Gallus gallus) és az egér (Mus musculus) - embrióinak anatómiáját. A vizsgálatok alapján leírják, hogy milyenek lehettek az átmeneti állapotok a teknősök evolúciója folyamán.

Fiatal teknősembrió 3D-s modellje. Figyeljük meg, hogy a bordák és a sárgával jelölt izomlemez egyetlen réteget képeznek, és a lapocka (narancssárga) ezen kívül helyezkedik el

Az eredmények azt mutatják, hogy a korai szakaszban mindhárom állat embriójának közös a fejlődési mintázata, valószínűleg olyan, amilyen a legutolsó közös ősüké lehetett a múltban. A teknősembrió egyedfejlődése közben azonban a testfal egy része betűrődik. Eközben bizonyos kapcsolatok megőrződnek a fejlődő csontok és izmok között, de új összeköttetések is kialakultak, amelyek nem figyelhetők meg sem más hüllőnél, sem a madaraknál vagy az emlősöknél.

Shigeru Kuratani A©s Hiroshi Nagashima

A csirke és a teknős embriójának fejlődése. Jól látható a japán kutatók által fölfedezett szövetbetűrődés

Ennek a betűrődésnek a következtében a teknős hátpáncélja a bordákból fejlődik ki, és a lapocka szokatlan anatómiai helyzetet vesz fel. Az eredmények cáfolják azt a korábbi elméletet, hogy a páncél a bőrben lévő kis csontlemezek összeolvadásával fejlődött ki, és új magyarázatot kínálnak a teknős testfelépítés evolúciójára.

Teknős csontváza. A lapocka zölddel, a csípőcsont kékkel jelölve

A mostani eredmény azért különösen fontos, mert először kínál elfogadható elméletet a teknősök folyamatos evolúciójára. A teknősök fejlődését ugrásszerű evolúcióval magyarázó elméletek ugyan tetszetősek, de nagyon sok tudós kétségbe vonja az ugrásszerű evolúció létét, ráadásul az ugrásszerű evolúció elmélete sok támadási felületet hagy az intelligens tervezettség híveinek.

Darwin 200

Ismerje meg az evolúcióelmélet kialakulását, őslénytani és molekuláris bizonyítékait, a csoportszelekció rejtélyeit, a genetikai és az evolciókutatás új területeit, a jégkori óriások feltámasztásának nehézségeit és az evolúció számos egyéb kérdését!

Darwin 200 - ünnepi evolúciós dosszié

Forrás: Science/AAAS