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La nuova collaborazione della ricerca lancia il primo studio evolutivo per esplorare le origini del pesce che camminano

Una nuova collaborazione della ricerca con supporto dal National Science Foundation, o il NSF, comincia uno studio senza precedenti del cavefish di camminata per capire meglio la transizione “dell'aletta--arto„ che ha permesso ai primi vertebrati di camminare su sbarco più di 350 milione anni fa. Questa nuova collaborazione della ricerca fra LSU, istituto di tecnologia del New Jersey, o NJIT ed università di Florida è fissata per lanciare il primo studio evolutivo della struttura pelvica unica e dei meccanismi di camminata del cavefish cieco cascata-rampicante, o il thamicola di Cryptotora -- le sole specie viventi di capace conosciuto pesce di camminata sullo sbarco con un simile moto come vertebrati quattro-limbed, o tetrapodi, che includono i mammiferi, i rettili e gli anfibi.

I ricercatori dicono il progetto senza precedenti, studio completo della cintura pelvica del tipo di vertebrato del cavefish e la filogenesi può fornire una nuova finestra nell'evoluzione degli annessi, del bacino e della colonna vertebrale che il tetrapode antico pesca la transizione necessaria a vita terrestre durante il periodo devoniano, fra 350 e 400 milione anni fa.

“Combinando robotica, genomica ed esami morfologici di CT, questa collaborazione potrebbe aiutarci a prevedere l'evoluzione ad un indicatore luminoso nuovissimo,„ ha detto il ricercatore Co-principale Prosanta Chakrabarty, che è il museo di LSU del curatore di scienza naturale dei pesci e di un professore associato nel dipartimento di LSU delle scienze biologiche. “Con supporto dalla comprensione del National Science Foundation le norme di iniziativa di vita, siamo fieri intraprendere questo studio del punto di riferimento per identificare le qualità genomiche, morfologiche e meccaniche che permettono al pesce di camminare su sbarco.„

Il gruppo di ricerca a LSU, piombo da Chakrabarty, condurrà l'ordinamento genomica del cavefish e dei sui parenti per determinare i marcatori genetici convergenti conosciuti per partecipare alla formazione della cintura pelvica in altri vertebrati di camminata.

“Evolutionarily, ci sono vari modi diversi che altre specie possono avvicinarsi all'acqua per sbarcare la transizione, ma la fisica ed i beni fondamentali di sbarco-camminata che il cavefish ha dovuto sormontare sviluppando la loro struttura pelvica, quelle cose non sono cambiato durante 350 milione anni,„ ha detto Brooke Flammang, il ricercatore principale del cavo del progetto e assistente universitario delle scienze biologiche a NJIT. “Questo studio, per la prima volta, fornirà l'opportunità di studiare e misurare un meccanismo fondamentale che era chiave a questa transizione evolutiva principale.„

Il NSF ha annunciato il progetto, nominato “ad un Bioinspired Basato Phylogenomically approccio di modello robot ad indirizzare l'evoluzione di locomozione terrestre,„ sarà sovvenzionato un quadriennale, $997.510 per esaminare la prestazione phylogenomic di relazioni, della morfologia, della biomeccanica e di camminata del cavefish cieco e dei sui parenti, da una prospettiva evolutiva.

“Il nostro scopo è di contribuire a rispondere come e perché vediamo spesso ha ripetuto l'evoluzione di simili anatomie in parti differenti dell'albero della vita,„ a Chakrabarty ha detto. “Per agire in tal modo, applichiamo le tecniche molecolari al mio laboratorio a LSU per capire meglio la convergenza e l'evoluzione genetiche potenziali dell'anatomia fenotipica che sono studiate all'università di Florida e dell'anatomia funzionale che è esaminata a NJIT.„

Fino ad oggi, tutti i pesci vivi sono stati pensati per mancare delle caratteristiche tetrapodal necessarie per lo studio della fisica di camminata quadrupedal dai pesci in un ambiente terrestre. Nel 2016, Flammang ed il collega facoltà-ricercatore Daphne Soares di NJIT inizialmente hanno osservato che il cavefish lungo due pollice ha diviso le funzionalità morfologiche connesse con i vertebrati terrestri, identificanti che il pesce ha utilizzato una cintura pelvica robusta fissata alla sua colonna vertebrale per camminare e scalare le cascate con un'andatura del tipo di salamandra nel suo habitat indigeno, i sistemi della caverna della morfologia carsica di Tham Maelana e di Tham Susa in Tailandia del Nord.

“Ci non sono stati molti modelli o registrazioni fossili conservate disponibili aiutarci a capire come il bacino si è evoluto e si formato nei primi tetrapodi che hanno sviluppato gli annessi dalle alette per camminare su sbarco,„ Flammang ha detto. “Questo il cavefish non può necessariamente offrire un analogo vivente di cui il pesce antico di tetrapode usato per guardare come, ma meglio nella comprensione dell'evoluzione del bacino in questo cavefish, noi può avere una finestra indietro nella fisica del supporto tetrapodal in anticipo dell'arto del peso-cuscinetto necessario per camminare su sbarco.„

La collaborazione della ricerca mirerà ad identificare l'morfologico, genomica e le qualità meccaniche del cavefish di camminata che possono permettere al prime pesca per camminare su sbarco. L'università di ricercatori di Florida, piombo da Larry Page, museo di Florida del curatore di storia naturale dei pesci e professore della filiale di biologia, piombo lo sforzo morfologico dello studio e della raccolta dello studio dall'altrettanto come 238 specie del pesce che dividono la stessa famiglia del thamicola di Cryptotora, conosciute come il Balitoridae, per l'analisi comparativa. L'analisi morfologica rivelerà come come generalità, gli adattamenti fenotipici funzionali possono essere costituiti dai cambiamenti genomica.

Il laboratorio di Flammang userà i dati biomeccanici phylogenomic, morfologici e sperimentali per creare un modello biorobotic del pesce. Il modello robot sarà usato per esaminare le istanze possibili di convergenza evolutiva e per rispondere alle domande sull'effetto della morfologia pelvica sulla prestazione di camminata nei moduli temporanei di specie dell'aletta--arto estinto come pure i moduli moderni.

“Questo sarà la prima volta abbiamo una filogenesi di questa famiglia dei pesci che include questo cavefish insolito ed anche può essere il primo caso di chiunque facendo uso del biorobotics per modellare una transizione evolutiva importante,„ Flammang ha detto. “Una volta che abbiamo un modello di funzionamento del pesce e l'evoluzione del bacino basato su cui conosciamo di questi pesci, possiamo applicare il modello ad altri organismi che abbiamo prova fossile affinchè la loro morfologia otteniamo un'idea di come possono camminare nelle fasi in loro cronologia evolutiva.„