Η εξέλιξη του αμνιακού αυγού - πλήρες, με μεμβράνη και κέλυφος - ήταν το κλειδί για τα σπονδυλωτά να αφήσουν τους ωκεανούς και να αποικίσουν στη γη και τον αέρα.
Τώρα, 360 εκατομμύρια χρόνια αργότερα, τα αυγά των πουλιών έρχονται σε όλα τα σχήματα και μεγέθη, από τα σχεδόν τέλεια σφαιρικά αυγά των καφέ γερακιών , σκισίματος των κουκουβάγιων κά. Το ερώτημα είναι, πώς και γιατί αυτή η ποικιλομορφία στο σχήμα και πως έχει εξελιχθεί αυτή η διαδικασία;
Η απάντηση στο ερώτημα αυτό μπορεί να βοηθήσει να εξηγήσουμε για το πώς εξελίχθηκαν τα πουλιά και να λύσουμε ένα παλιό μυστήριο της φυσικής ιστορίας.
Μια διεθνής ομάδα επιστημόνων με ερευνητές από τα πανεπιστήμια Χάρβαρντ και Πρίνστον, με τους συναδέλφους στο Ηνωμένο Βασίλειο, το Ισραήλ και τη Σιγκαπούρη, έκαναν μια ποσοτική προσέγγιση σε αυτό το θέμα. Χρησιμοποιώντας μεθόδους και ιδέες από τα μαθηματικά, τη φυσική και τη βιολογία, και το σχήμα των αυγών από περίπου 1.400 είδη πουλιών ανέπτυξαν ένα μοντέλο που εξηγεί τον τρόπο με τον οποίο η μεμβράνη ενός αυγού καθορίζει το σχήμα του. Χρησιμοποιώντας ένα εξελικτικό πλαίσιο, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι το σχήμα ενός αυγού σχετίζεται με την ικανότητα της πτήσης, γεγονός που υποδηλώνει ότι οι προσαρμογές για την πτήση μπορεί να ήταν καθοριστικοί οδηγοί του ωοειδούς σχήματος σε πτηνά.
Η μελέτη ήταν μια ενιαία προσέγγιση για την κατανόηση του σχήματος του αυγού, που προήλθε από τρία ερωτήματα: πώς να ποσοτικοποιηθεί το σχήμα αυγού και να παρέχει μια βάση για σύγκριση των σχημάτων μεταξύ των ειδών, ποιοι είναι οι βιοφυσικοί μηχανισμοί που καθορίζουν το σχήμα του αυγού και ποιες είναι οι επιπτώσεις του σχήματος του αυγού σε μια εξελικτική και οικολογική ρύθμιση. Οι ερευνητές έδειξαν ότι τα σχήματα αυγού μπορεί να ποικίλουν ομαλά μεταξύ των ειδών , ότι αυτό καθορίζεται από τις ιδιότητες της μεμβράνης και όχι το κέλυφος, και, τέλος, ότι υπάρχει ισχυρή συσχέτιση που συνδέει τα πουλιά που έχουν τα αυγά σε σχήμα ελλειπτικό και ασύμμετρο με μια ισχυρή ικανότητα πτήσης.
Οι ερευνητές άρχισαν με τη γραφική αναπαράσταση του σχήματος - όπως ορίζεται από την ασυμμετρία και την ελλειπτικότητα - μελέτησαν περίπου 50.000 αυγά, που αντιπροσωπεύει το 14% των ειδών σε 35 τάξεις, μεταξύ των οποίων δύο έχουν εξαφανιστεί.
Διαπίστωσαν ότι τα σχήματα κυμαίνονταν από σχεδόν τέλεια σφαιρικά σε κωνικά αυγά. Πώς σχηματίζεται αυτό το ποικίλο φάσμα σχημάτων;
Οι ερευνητές από καιρό γνωρίζουν ότι οι μεμβράνες των αυγών διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο ως προς το σχήμα αυγού - μετά από όλα, εάν ένα κέλυφος αυγού διαλύεται σε ένα ήπιο οξύ, όπως το ξίδι, το αυγό διατηρεί στην πραγματικότητα το σχήμα του. Αλλά πώς οι ιδιότητες της μεμβράνης συμβάλουν στη διαμόρφωση;
Σκεφτείτε ένα μπαλόνι. Εάν ένα μπαλόνι είναι ομοιόμορφου πάχους και είναι κατασκευασμένο από ένα υλικό, θα είναι σφαιρικό όταν είναι φουσκωμένο. Αλλά αν δεν είναι ομοιόμορφο, μπορεί να έχει λάβει κάθε είδους σχήματα.
Οι ερευνητές καθοδηγούμενοι από παρατηρήσεις που δείχνουν ότι το πάχος της μεμβράνης κυμαίνεται από πόλο σε πόλο, κατασκεύασαν ένα μαθηματικό μοντέλο που θεωρεί το αυγό να είναι υπό πίεση για το ελαστικό κέλυφος που μεγαλώνει και έδειξαν ότι μπορούμε να συλλάβουμε όλο το φάσμα των σχημάτων αυγού που παρατηρείται στη φύση.
Οι διακυμάνσεις αυτού του σχήματος προέρχονται από την μεταβολή στο πάχος και τις υλικές ιδιότητες της μεμβράνης και ο λόγος της διαφορικής πίεσης με την μεμβράνη.
Το επόμενο ερώτημα είναι, πώς αυτές οι μορφές σχετίζονται με τη λειτουργία του πουλιού;
Οι ερευνητές εξέτασαν τις συσχετίσεις μεταξύ του σχήματος του αυγού και τα χαρακτηριστικά που σχετίζονται με τα είδη των πουλιών, συμπεριλαμβανομένου του τύπου φωλιάς και την τοποθεσία, το μέγεθος ,τον αριθμό των αυγών σε έναν χρόνο, τη διατροφή και την ικανότητα της πτήσης.
Ανακάλυψαν ότι η πτήση μπορεί να επηρεάσει το σχήμα αυγού. Για όσα πουλιά διατηρούν το κομψό και αεροδυναμικό σώμα για την πτήση, φαίνεται να γεννούν τα αυγά που είναι πιο ασύμμετρα ή ελλειπτικά. Με αυτά τα σχήματα αυγού, τα πουλιά μπορούν να μεγιστοποιήσουν τον όγκο των αυγών χωρίς να αυξηθεί το πλάτος του αυγού - αυτό είναι ένα πλεονέκτημα για όσα έχουν στενούς ωαγωγούς.
Έτσι, ένα άλμπατρος και ένα κολιμπρί, ενώ τα δύο είναι πολύ διαφορετικά πουλιά, μπορεί να έχουν εξελιχθεί σε αυγά με παρόμοιο σχήμα, γιατί και τα δύο είναι πουλιά πολύ δυνατά .
Είναι σαφές από τη μελέτη ότι η μεταβολή στο μέγεθος και το σχήμα των αυγών των πτηνών δεν είναι απλώς τυχαία, αλλά αντ' αυτού σχετίζεται με διαφορές στην οικολογία, συμπεριλαμβανομένου του ποσού του ασβεστίου στη διατροφή, και ιδιαίτερα το βαθμό στον οποίο κάθε είδος έχει σχεδιαστεί για την πτήση.
Γεωδίφης
Πηγή- heritagedaily.com
Τώρα, 360 εκατομμύρια χρόνια αργότερα, τα αυγά των πουλιών έρχονται σε όλα τα σχήματα και μεγέθη, από τα σχεδόν τέλεια σφαιρικά αυγά των καφέ γερακιών , σκισίματος των κουκουβάγιων κά. Το ερώτημα είναι, πώς και γιατί αυτή η ποικιλομορφία στο σχήμα και πως έχει εξελιχθεί αυτή η διαδικασία;
Η απάντηση στο ερώτημα αυτό μπορεί να βοηθήσει να εξηγήσουμε για το πώς εξελίχθηκαν τα πουλιά και να λύσουμε ένα παλιό μυστήριο της φυσικής ιστορίας.
Μια διεθνής ομάδα επιστημόνων με ερευνητές από τα πανεπιστήμια Χάρβαρντ και Πρίνστον, με τους συναδέλφους στο Ηνωμένο Βασίλειο, το Ισραήλ και τη Σιγκαπούρη, έκαναν μια ποσοτική προσέγγιση σε αυτό το θέμα. Χρησιμοποιώντας μεθόδους και ιδέες από τα μαθηματικά, τη φυσική και τη βιολογία, και το σχήμα των αυγών από περίπου 1.400 είδη πουλιών ανέπτυξαν ένα μοντέλο που εξηγεί τον τρόπο με τον οποίο η μεμβράνη ενός αυγού καθορίζει το σχήμα του. Χρησιμοποιώντας ένα εξελικτικό πλαίσιο, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι το σχήμα ενός αυγού σχετίζεται με την ικανότητα της πτήσης, γεγονός που υποδηλώνει ότι οι προσαρμογές για την πτήση μπορεί να ήταν καθοριστικοί οδηγοί του ωοειδούς σχήματος σε πτηνά.
Η μελέτη ήταν μια ενιαία προσέγγιση για την κατανόηση του σχήματος του αυγού, που προήλθε από τρία ερωτήματα: πώς να ποσοτικοποιηθεί το σχήμα αυγού και να παρέχει μια βάση για σύγκριση των σχημάτων μεταξύ των ειδών, ποιοι είναι οι βιοφυσικοί μηχανισμοί που καθορίζουν το σχήμα του αυγού και ποιες είναι οι επιπτώσεις του σχήματος του αυγού σε μια εξελικτική και οικολογική ρύθμιση. Οι ερευνητές έδειξαν ότι τα σχήματα αυγού μπορεί να ποικίλουν ομαλά μεταξύ των ειδών , ότι αυτό καθορίζεται από τις ιδιότητες της μεμβράνης και όχι το κέλυφος, και, τέλος, ότι υπάρχει ισχυρή συσχέτιση που συνδέει τα πουλιά που έχουν τα αυγά σε σχήμα ελλειπτικό και ασύμμετρο με μια ισχυρή ικανότητα πτήσης.
Οι ερευνητές άρχισαν με τη γραφική αναπαράσταση του σχήματος - όπως ορίζεται από την ασυμμετρία και την ελλειπτικότητα - μελέτησαν περίπου 50.000 αυγά, που αντιπροσωπεύει το 14% των ειδών σε 35 τάξεις, μεταξύ των οποίων δύο έχουν εξαφανιστεί.
Διαπίστωσαν ότι τα σχήματα κυμαίνονταν από σχεδόν τέλεια σφαιρικά σε κωνικά αυγά. Πώς σχηματίζεται αυτό το ποικίλο φάσμα σχημάτων;
Οι ερευνητές από καιρό γνωρίζουν ότι οι μεμβράνες των αυγών διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο ως προς το σχήμα αυγού - μετά από όλα, εάν ένα κέλυφος αυγού διαλύεται σε ένα ήπιο οξύ, όπως το ξίδι, το αυγό διατηρεί στην πραγματικότητα το σχήμα του. Αλλά πώς οι ιδιότητες της μεμβράνης συμβάλουν στη διαμόρφωση;
Σκεφτείτε ένα μπαλόνι. Εάν ένα μπαλόνι είναι ομοιόμορφου πάχους και είναι κατασκευασμένο από ένα υλικό, θα είναι σφαιρικό όταν είναι φουσκωμένο. Αλλά αν δεν είναι ομοιόμορφο, μπορεί να έχει λάβει κάθε είδους σχήματα.
Οι ερευνητές καθοδηγούμενοι από παρατηρήσεις που δείχνουν ότι το πάχος της μεμβράνης κυμαίνεται από πόλο σε πόλο, κατασκεύασαν ένα μαθηματικό μοντέλο που θεωρεί το αυγό να είναι υπό πίεση για το ελαστικό κέλυφος που μεγαλώνει και έδειξαν ότι μπορούμε να συλλάβουμε όλο το φάσμα των σχημάτων αυγού που παρατηρείται στη φύση.
Οι διακυμάνσεις αυτού του σχήματος προέρχονται από την μεταβολή στο πάχος και τις υλικές ιδιότητες της μεμβράνης και ο λόγος της διαφορικής πίεσης με την μεμβράνη.
Το επόμενο ερώτημα είναι, πώς αυτές οι μορφές σχετίζονται με τη λειτουργία του πουλιού;
Οι ερευνητές εξέτασαν τις συσχετίσεις μεταξύ του σχήματος του αυγού και τα χαρακτηριστικά που σχετίζονται με τα είδη των πουλιών, συμπεριλαμβανομένου του τύπου φωλιάς και την τοποθεσία, το μέγεθος ,τον αριθμό των αυγών σε έναν χρόνο, τη διατροφή και την ικανότητα της πτήσης.
Ανακάλυψαν ότι η πτήση μπορεί να επηρεάσει το σχήμα αυγού. Για όσα πουλιά διατηρούν το κομψό και αεροδυναμικό σώμα για την πτήση, φαίνεται να γεννούν τα αυγά που είναι πιο ασύμμετρα ή ελλειπτικά. Με αυτά τα σχήματα αυγού, τα πουλιά μπορούν να μεγιστοποιήσουν τον όγκο των αυγών χωρίς να αυξηθεί το πλάτος του αυγού - αυτό είναι ένα πλεονέκτημα για όσα έχουν στενούς ωαγωγούς.
Έτσι, ένα άλμπατρος και ένα κολιμπρί, ενώ τα δύο είναι πολύ διαφορετικά πουλιά, μπορεί να έχουν εξελιχθεί σε αυγά με παρόμοιο σχήμα, γιατί και τα δύο είναι πουλιά πολύ δυνατά .
Είναι σαφές από τη μελέτη ότι η μεταβολή στο μέγεθος και το σχήμα των αυγών των πτηνών δεν είναι απλώς τυχαία, αλλά αντ' αυτού σχετίζεται με διαφορές στην οικολογία, συμπεριλαμβανομένου του ποσού του ασβεστίου στη διατροφή, και ιδιαίτερα το βαθμό στον οποίο κάθε είδος έχει σχεδιαστεί για την πτήση.
Γεωδίφης
Πηγή- heritagedaily.com
RSS Feed
