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Marque os movimentos começados facilitar a locomoção, a seguir cooptados respirando

Quando os tetrapods adiantados transitioned da água para aterrar a maneira respiraram o ar submeteram-se a uma revolução evolucionária. Pesque os músculos do uso em sua cabeça para bombear a água sobre suas brânquias. Os primeiros animais de terra utilizaram uma técnica similar--as rãs modernas ainda usam suas cabeça e garganta para forçar o ar em seus pulmões. Então uma outra transformação principal na evolução vertebrada ocorreu que respiração deslocada da cabeça ao torso. Nos répteis e nos mamíferos, os reforços expandem para criar um espaço na caixa que desenha na respiração. Mas que causou a SHIFT?

Um estudo novo publicado o 12 de maio em relatórios científicos postula uma hipótese nova--a etapa intermediária foi conduzida pela locomoção.

Quando os lagartos andam, dobram lateral em um porte alastrando. Os reforços e as vértebras são cruciais a este movimento, mas era obscuro como até aqui. Os pesquisadores capturaram o movimento 3-D de reforços e de vértebras do lagarto usando XROMM, uma combinação de varreduras do CT e de vídeos do raio X. Gravaram três lagartos de monitor do savana e o tegus preto e branco de três Argentina que andam lentamente em uma escada rolante. As imagens resultantes revelaram que quando a espinha se dobrar, cada reforço em ambas as espécies girou substancialmente em torno de sua junção vertebral, torcendo para a frente em um lado do corpo e para trás no outro lado alternativamente com cada passo. Os mecânicos seguem quase o mesmo teste padrão que quando os répteis inalam e expiram.

“É realmente emocionante porque nós não tivemos previamente hipóteses plausíveis para como reforço-respiração evoluída,” disse primeiro autor Robert Cieri, um postdoc na universidade da costa da luz do sol e quem conduziu a pesquisa quando na Universidade de Utah, onde é ainda afiliado. “Nós estamos propor que estes movimentos do reforço começado primeiramente facilitar a locomoção, a seguir estejam cooptados respirando.”

O trabalho igualmente incluiu John Capano e Elizabeth Brainerd em Brown University, e portal de Samuel do universitário no U.

Por que o lagarto cruzou a estrada? Para travar sua respiração.

Os répteis, os pássaros e os mamíferos, todos os amniotes considerados, usam a aspiração costal onde os reforços e as vértebras controlam a respiração expandindo e contratando. O movimento é facilitado pelos reforços que giram em torno das junções vertebrocostal--onde os reforços e as vértebras se encontram. É possível que um antepassado adiantado do amniote usou primeiramente estes movimentos do reforço para aumentar seu undulation lateral, o movimento lateral do tronco que as ajudas propelem lagartos para a frente. Durante a locomoção, cada membro tem duas fases: É primeiramente a propulsão, que é quando o pé está empurrando contra a terra. É em segundo o balanço, que é quando o pé está no ar. A pesquisa nova encontrou que durante a fase da propulsão do braço, os reforços no mesmo lado do corpo giram para a cabeça, e quando se realizar na fase do balanço, giram para a cauda. Isto imita o que os cientistas encontraram previamente os reforços fazer a inalação e a exalação--mas esta vez simultaneamente em ambos os lados.

Os tetrapods adiantados usaram alastrando, locomoção undulatory, mas provavelmente ainda tiveram um sistema de respiração cabeça-conduzido. Os autores propor que os movimentos do reforço e a mobilidade comum costal aumentada evoluam durante a locomoção para aumentar o comprimento do passo, mantêm o tórax constante, ou como o resultado passivo dos reforços que se movem para impedir ser ajuntado junto enquanto os animais se dobraram. Em algum momento, os amniotes adiantados evoluíram a capacidade para expressar simultaneamente estes movimentos do reforço em ambos os lados, que permitiram a expansão e a contracção do tronco que apoiam a inalação e a exalação.

A aspiração que respira era uma das inovações chaves que permitiram que os amniotes diversificassem na terra. Nós fomos surpreendidos e excitados encontrar indícios a como evoluiu de um estudo na locomoção.”

Elizabeth Brainerd, co-autor, Brown University

Source:
Journal reference:

Cieri, R.L., et al. (2020) Locomotor rib kinematics in two species of lizards and a new hypothesis for the evolution of aspiration breathing in amniotes. Scientific Reports. doi.org/10.1038/s41598-020-64140-y.