หมายเหตุบรรณาธิการ: เราถามนักวิทยาศาสตร์หลายคนจากสาขาต่าง ๆ สิ่งที่พวกเขาคิดว่าเป็นความลึกลับที่ยิ่งใหญ่ที่สุดในวันนี้และจากนั้นเราก็เพิ่มบางอย่างที่อยู่ในใจของเราเช่นกัน บทความนี้เป็นหนึ่งใน 15 ในซีรีส์ "Mysteries ที่ยิ่งใหญ่ที่สุด" ของ Livescience ที่ทำงานในแต่ละวันธรรมดา
วิวัฒนาการเป็นเรื่องราวของการเปลี่ยนแปลงอย่างค่อยเป็นค่อยไป แต่การเปลี่ยนแปลงของสัตว์บางอย่างดูเหมือนจะก้าวไปข้างหน้าโดยการก้าวกระโดดและขอบเขต
ปลาสี่ใบโบราณที่คลานออกจากทะเล ไดโนเสาร์แมลงและสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมพาขึ้นไปในอากาศ ญาติสนิทของเราตรงหลังและเริ่มเดินตรงบนสองขา
แต่อะไรทำให้พวกเขาทำมัน? ชาร์ลส์ดาร์วินสอนเราว่าวิวัฒนาการไม่มีทิศทาง แต่สิ่งมีชีวิตที่มีชีวิตใช้ประโยชน์จากทรัพยากรที่มีอยู่แล้ว ดังนั้นคำตอบจะทำให้เราอยู่ที่นั่น
“ สำหรับดาร์วินวิวัฒนาการของรูปแบบการเปลี่ยนผ่านเป็นหนึ่งในคำถามที่น่ารำคาญที่สุดเกี่ยวกับทฤษฎีของเขา” Frank Fish นักชีววิทยามหาวิทยาลัยเวสต์เชสเตอร์กล่าว
ใน "ต้นกำเนิดของสปีชีส์" ดาร์วินคาดการณ์ว่าการคัดเลือกโดยธรรมชาติจะเปลี่ยนสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมเป็นปลาวาฬได้อย่างไร ตั้งแต่นั้นมานักวิทยาศาสตร์ได้พบเบาะแสเพื่ออธิบายการเปลี่ยนสัตว์เหล่านี้ในบันทึกฟอสซิลและโมเลกุลรวมถึงการวิเคราะห์ที่มีพลัง แต่เรื่องราวทั้งหมดยังไม่ถูกค้นพบ
เข้าไปในลึก
ตัวอย่างเช่นวิธีการที่สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมบนบกย้ายกลับลงไปในน้ำและพัฒนาเป็นปลาวาฬแมวน้ำและ manatees ยังคงปริศนาปลาและเพื่อนร่วมงาน
"บรรพบุรุษที่รักดินแดนของกลุ่มสัตว์น้ำเหล่านี้เพียงแค่ตกลงไปในน้ำพวกเขาถูกขับเคลื่อนด้วยความหิวหรือพวกเขาแสวงหาความปลอดภัยในขณะที่หลบหนีจากนักล่า?" เขาถาม "ความดันการเลือกจะต้องรุนแรงมากเนื่องจากสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมกึ่งมัดตัวใหม่เหล่านี้ไม่สามารถว่ายน้ำได้อย่างมีประสิทธิภาพและจะมีความต้องการพลังงานขนาดใหญ่เพิ่มเติมในการควบคุมอุณหภูมิในสื่อนำไฟฟ้าที่มีความร้อนสูง"
การศึกษาที่ดำเนินการโดย Fish เกี่ยวกับความต้องการพลังงานของการว่ายน้ำได้แสดงให้เห็นว่าการเปลี่ยนแปลงของการเคลื่อนที่จากสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมที่คลานไปจนถึงปลาวาฬว่ายน้ำ manatees และปลาโลมามาจากลำดับของการเปลี่ยนแปลงทางสัณฐานวิทยา การเปลี่ยนไปสู่การใช้ชีวิตในทะเลนี้เกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลงจากการพายด้วยแขนขาไปสู่การเป็นลูกคลื่นของร่างกายไปสู่การสั่นหางเช่น flukes หางแนวนอนในสายพันธุ์วาฬที่ทันสมัย
เมื่อบรรพบุรุษของปลาวาฬปลาโลมาและ manatees เปลี่ยนจังหวะว่ายน้ำจากการพายเรือด้วยอุ้งเท้าไปสู่การเคลื่อนไหวหางที่สง่างามปลากล่าวว่าประสิทธิภาพการว่ายน้ำของพวกเขาดีขึ้นและใช้พลังงานได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น
ด้วยการค้นพบฟอสซิลปลาวาฬใหม่นักวิทยาศาสตร์เพิ่งสามารถศึกษาประสิทธิภาพของการว่ายน้ำที่ จำกัด อย่างไรก็ตามกระดูกเพียงอย่างเดียวไม่สามารถบอกเล่าเรื่องราวทั้งหมดของวิธีการและทำไมสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมสูญเสียแขนขาของพวกเขาในน้ำ
“ เนื่องจากมีเพียงกระดูกเท่านั้นที่ได้รับการเก็บรักษาไว้เราจึงยังไม่ทราบว่าเมื่อรูปแบบการเปลี่ยนผ่านเหล่านี้เริ่มป้องกันร่างกายด้วย blubber และวิธีการออกแบบของ Fluke เปลี่ยนไปเพื่อสร้างแรงขับเคลื่อนขนาดใหญ่ที่มีประสิทธิภาพสูงสำหรับการว่ายน้ำความเร็วสูง” Fish กล่าวLiveScience-
ปลาวาฬต้นเช่นสักการะน่าจะกลับไปที่น้ำส่วนใหญ่พิพิธภัณฑ์ชาวอเมริกันจัตุรัสประวัติศาสตร์ธรรมชาติแจ็คคอนราดกล่าวว่าเพราะน้ำที่ปราศจากจระเข้ขนาดใหญ่ในเวลานั้นเป็นตัวแทนของทรัพยากรที่ไม่ได้ใช้ประโยชน์
“ ปลาวาฬต้นเหล่านี้มักจะเล่นเกมเดียวกับที่จระเข้เล่น: รอให้บางสิ่งบางอย่างมาดื่มแล้วดึงมันลงไปในน้ำเพื่อทานอาหารเย็น” คอนราดกล่าว "นี่เป็นเกมเดียวกับที่สัตว์มีกระดูกสันหลังในดินแดนแรกสัตว์ครึ่งบกครึ่งน้ำและญาติต้นของ Crocs และไดโนเสาร์กำลังเล่นสัตว์เหล่านี้ไม่จำเป็นต้อง 'ในทางของพวกเขา' พวกเขาเหมาะกับการอยู่ที่ไหน"
สูญเสียขา
ไม่เพียง แต่จะมีประสิทธิภาพมากขึ้นในการว่ายน้ำโดยไม่มีแขนขา
“ ถ้าคุณเป็นนักขี่ม้าที่ดีแขนและขาก็เข้ามาขวางทาง” คอนราดกล่าว "คุณต้องทำรูที่ใหญ่กว่าเพื่อให้พอดีกับแขนและขาซึ่งสร้างการลากในขณะที่คุณเคลื่อนที่ผ่านโพรง"
ตัวอย่างเช่นแม้ว่านักวิทยาศาสตร์รู้ว่างูสามารถขุดได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้นโดยไม่มีแขนและขา แต่พวกเขาสูญเสียพวกเขาอย่างไรแขนขายังคงเป็นปริศนา
เช่นเดียวกับปลาวาฬที่เก่าแก่ที่สุดอาจใช้ประโยชน์จากทรัพยากรที่ไม่ได้ใช้ประโยชน์จากน้ำที่ปราศจากจระเข้งูที่เก่าแก่ที่สุดจะต้องใช้ประโยชน์จากลักษณะเฉพาะกาลที่แสดงโดยญาติของพวกเขา
แต่ญาติสี่ขาและลักษณะครอบครัวของพวกเขานำการเปลี่ยนแปลงสำหรับงูไร้เลศนัย? คอนราดอธิบายว่านักวิทยาศาสตร์ได้มาพร้อมกับผู้สมัครสามคน ได้แก่ IGUANAS, ตรวจสอบกิ้งก่าและ skinks - ในฐานะญาติที่น่าจะเป็นไปได้มากที่สุดที่จะหาทางสำหรับงูที่ลื่นไหล
หลักฐานดีเอ็นเอได้ตรึง Iguanas และกิ้งก่าในฐานะญาติที่ใกล้เคียงที่สุดกับงู แต่นักวิทยาศาสตร์บางคนชี้ไปที่ร่างกายยาวและลิ้นเหมือนงูของจิ้งจกจอมอนิเตอร์เป็นสัญญาณว่าเมื่อเวลาผ่านไปงูวิวัฒนาการมาจากจิ้งจกจอมอนิเตอร์ ยังมีคนอื่น ๆ แนะนำขาสั้นหรือบางครั้งที่ไม่มีอยู่ของ skinks 800 สปีชีส์เป็นเบาะแสว่างูที่มีต้นกำเนิดมาจากที่ใด
ระหว่างหลุมในฟอสซิลและหลักฐานระดับโมเลกุลนักวิทยาศาสตร์สามารถคาดเดาการศึกษาได้ในตอนนี้ว่าในตอนนี้เป็นที่และเวลาที่ขาของงูเดินออกไปสู่ประวัติศาสตร์วิวัฒนาการ
“ มันเหมือนกับการรวบรวมปริศนาที่ใหญ่มากด้วยชิ้นส่วนเพียงหนึ่งในสี่ของชิ้นและพยายามที่จะคิดออกทั้งหมด” คอนราดบอกกับLiveScience- "คุณพบเกร็ดความรู้ที่ยั่วเย้าที่นำคุณไปในทิศทางเดียวและอื่น ๆ ที่ส่งคุณไปในทิศทางอื่น"
ยืนตรง
ชิ้นส่วนปริศนาเข้าด้วยกันเมื่อเร็ว ๆ นี้สำหรับทีมนักวิทยาศาสตร์ที่ศึกษาว่าทำไมบรรพบุรุษที่อยู่ใกล้ที่สุดของเราหยุดเดินบนทั้งสี่
นักมานุษยวิทยาชีววิทยา Herman Pontzer จากมหาวิทยาลัยวอชิงตันใน St.Louis และเพื่อนร่วมงานของเขาพบว่าการเดินบนสองขาทำให้มนุษย์เพียงหนึ่งในสี่พลังงานที่ใช้โดยลิงชิมแปนซีกลุ่มวัดออกซิเจนที่ถูกเผาโดยชิมแปนซีห้าตัวและสี่คนขณะที่พวกเขาเดินบนลู่วิ่ง ผลการวิจัยมีรายละเอียดในวารสารฉบับวันที่ 16 กรกฎาคมการดำเนินการของ National Academy of Sciences-
โดยทั่วไปชิมแปนซีใช้พลังงานมากกว่าคน แต่ชิมแปนซีตัวหนึ่งที่ก้าวย่างยาวกว่าชิมแปนซีเพื่อนของเขามีประสิทธิภาพในการเดินตั้งตรง Pontzer สันนิษฐานว่าการเปลี่ยนแปลงที่เขาเห็นในห้าชิมแปนซีในการศึกษาของเขานั้นคล้ายกับสิ่งที่มีอยู่ในป่า ชิมแปนซีบางตัวเกิดมาพร้อมกับขาที่ยาวกว่าคนอื่น
ในบันทึกฟอสซิลทีมวิจัยพบหลักฐานการเปลี่ยนแปลงของความยาวขาและโครงสร้างกระดูกเชิงกรานที่อาจทำให้ง่ายขึ้นสำหรับชิมแปนซีบางอย่างเช่นเดียวกับในการศึกษาของพวกเขาที่จะยืนตรง
"การเปลี่ยนแปลงเป็นเท้าที่ประตูซึ่งวิวัฒนาการสามารถเลือกสำหรับ bipedalism ได้" Pontzer กล่าวLiveScience- "ไม่เพียง แต่เรามีระบบที่เราสามารถเข้าใจได้ที่นี่ แต่มันแสดงให้เราเห็นว่าวิวัฒนาการสามารถแก้ไขได้อย่างไร"
- อีกเรื่องลึกลับที่ยิ่งใหญ่: จักรวาลเริ่มต้นอย่างไร?
- ลิงก์ที่ขาดหายไป 10 อันดับแรก
- ความลึกลับเล็ก ๆ น้อย ๆ ของชีวิต
