Zürafalara Karşı Mavi Balinalara Karşı Dinozorlara Karşı: Yarışma Hangisinin Sinir Sistemini Yırtıcılardan En Hızlı Kaçırdığını Açıklıyor



Zürafalara Karşı Mavi Balinalara Karşı Dinozorlara Karşı: Yarışma Hangisinin Sinir Sistemini Yırtıcılardan En Hızlı Kaçırdığını Açıklıyor

Evrim boyunca, devasa megafauna karaları dolaştı veya denizlerde yüzdü. Bu canlıların hayatlarının erken dönemlerinde büyümeleri tipik olarak oldukça hızlıdır. Olmak zorunda. Hızlı büyümeleri veya yenmeleri gerekir. Megafauna ile ilgili kapsamlı çalışmalar, dünyanın benzersiz zorluklarını ele aldı. destekleyen ve hareket eden bu kadar büyük bedenler. Ancak hem karasal hem de sucul megafauna için aşırı büyümenin önündeki en büyük ve büyük ölçüde göz ardı edilen engel, sinir sistemlerinin hızlı gelişimini içerebilir.

Diğer tüm hücre tiplerinden farklı olarak, nöronlar hücre bölünmesiyle doku hacmini arttırmazlar, aksine hücrelerin hacmini kendileri genişleterek arttırırlar. Gelişimin başlarında, nöronlar, genellikle birkaç milimetreden daha uzakta olmayan hedef hücrelere doğru ilerlemek ve yavaşça büyümek için kimyasal ve fiziksel ipuçlarını kullanarak hücre gövdesinden (çekirdeği ve diğer yapıları barındıran) uzanan sinir liflerini veya aksonları filizlendirir. . Hedefe ulaşıldığında, akson büyümesinin bu iyi çalışılmış ilk aşaması, sinaps olarak bilinen başka bir nöronla bir bağlantı oluşumu ile sonuçlanır.

Ancak aksonların büyümesi ve uzaması burada bitmiyor. Sadece lifleri görünüşte imkansız oranlarda uzatabilen mekanik kuvvetlere güvenerek devam eder. “Germe büyümesi” olarak adlandırılan bu kötü çalışılmış ikinci aşama, nöronal hücre gövdeleri ve hedefleri arasındaki mesafe arttıkça devam eder.

Bir yaratık büyüdükçe, aksonlar bir halat çekme yarışına girerler. İp benzeri aksonları çekmekten kaynaklanan gerilim, lifleri koparmakla tehdit eder, çünkü sadece o kadar uzarlar. Gerginlik, aksonlara sürekli olarak uzunluk ekleyen gerilme büyümesiyle giderilir. Bir vücut büyüdükçe aksonların mekanik olarak gerilmesi, doğada her yerde bulunur ve beyindeki ve omurilikteki ve beynin dışındaki periferik sinirlerdeki beyaz maddeyi oluşturan akson yollarının oluşumunu ve organizasyonunu yönlendirdiği düşünülür. Gelişim sırasında omurların büyümesi, omurilikteki aksonların büyümesini uyarır. Periferik sinirlerdeki aksonlar, büyüyen uzun kemiklerin ve diğer katı yapıların yanında uzanır. Yine de, bu süreç hakkında birçok gizem kalıyor ve hem karasal hem de su megafaunasında aksonların ne kadar hızlı ve uzağa uzandığı henüz çözülmedi.

Günde Birkaç Santimetre

Büyük büyümenin bariz bir örneği, olgunlukta 30 metreye kadar devasa uzunluklara ulaşabilen mavi balinadır. Gelişim sırasında farklı zamanlarda balinanın vücut uzunluğunun kayıtlı ölçümlerini kullanarak, daha önce omuriliği kapsayan aksonların en yüksek esneme büyüme oranını hesaplamıştık. şaşırtıcı olarak Günde 3.4 santimetre. Bu oran, sinirbilim ders kitaplarında anlatılanlarla belirgin bir tezat oluşturuyor. Gerçekten de, nörofilament protein adı verilen çok önemli bir akson yapı taşı, bu sinir liflerini yalnızca her gün birkaç milimetre. Bu yaklaşık olarak eşleşir kültürde filizlenen aksonların uzama oranları ve her ikisi de uzayan aksonların uçlarında hücre hacmine eklenen yaralanmadan yenilenme.

Bu hızda bile, proteinlerin olgunlaşan balinalardaki en uzun aksonlardaki yolculuğu tamamlamaları yıllar alacaktı. Bununla birlikte, son hesaplamalı modelleme analizleri, akson gerilme büyümesi için yeni proteinlerin nöron hücre gövdesinden ekstrüde edildiğini veya dışarı itildiğini, böylece aksonu uzatmak için hücrenin sonuna giderek daha uzun bir yolculuk yapmak zorunda kalmadıklarını ileri sürmektedir. uzunluk.

Burada bile, mavi balinadaki akson oluşumunun hızını korumak imkansız görünüyor. Gerçekten de, akson uzunluğundaki her 3 cm’lik artış şu şekilde hesaplanır: nöronal hücre gövdesinin hacminin iki katından fazlasını ekleyin her gün aksona.

Dikkat çekici bir şekilde, boyuttaki bu artış, agresif kanser hücrelerinin en yüksek büyüme oranı bu sayı her gün ikiye katlanıyor. Mavi balinada bu süreç şaşırtıcı boyutlara ulaşır – omurilik aksonları beyin sapından kuyruğa 24 metre uzayabilir. Aksonların çapı oldukça ince olmasına rağmen, bu kadar uzun bir uzama, sonuçta hacimlerinin hücre gövdelerininkinden 1000 kat daha fazla olmasına neden olur. Çok uzun aksonlara sahip nöronların bu tuhaf geometrisi, potansiyel olarak herhangi bir memeli için hacim olarak en büyük hücrelerden birini temsil ediyor. Rutin hücresel bakım için, nöronal hücre gövdesinin, hücre gövdesinden çok uzağa uzanan bu kadar büyük bir akson hacmi için yeterli proteinleri ve diğer hücresel kaynakları nasıl sağlayabileceğini hayal etmek zordur. Üretim ve dağıtımdaki zorlukların üstesinden gelmek için protein sentezinin aksonlar boyunca meydana gelebileceği öne sürülmüştür, ancak bu olağandışı hücresel süreç hakkında hala öğrenecek çok şeyimiz var.

Dinozorları Girin

Mekanizmalarının birçok gizemine rağmen, aşırı akson gerilmesi büyümesi, muazzam mavi balina için açıkça iyi çalışıyor. Yine de günde 3.4 cm akson büyümesi etkileyici olsa da, mavi balinanın diğer megafauna ile keskin bir rekabeti var. Özellikle sahip olduğu düşünülen, sauropod olarak bilinen bir dinozor girin. Predasyonu önlemek için kuluçkadan sonraki ilk birkaç yılda yüksek büyüme oranları. Bununla birlikte, mavi balina için kapsamlı belgelerin aksine, en büyük dinozorların nasıl büyüdüğünü hesaplamaya yardımcı olacak yetersiz fosil kanıtı var. Nispeten büyük ama en büyük dinozorlardan olmayan sınırlı fosil ipuçları, ördek gagalı dinozorun nispeten eksiksiz fosilleri de dahil olmak üzere vücut büyüme oranlarının kaba bir tahminine izin verir. Maiasaura gelişimin farklı aşamalarında. Ölçümler, yumurtadan çıkan 0,5 m uzunluğundan, yaşamının ilk yılında 7 m olan yetişkin uzunluğunun yarısından biraz fazlasına kadar büyüdüğünü göstermektedir. Bu, ilk yılda yaklaşık 3,6 m veya günde yaklaşık 1 cm’dir.

Bu süre zarfında biliyoruz ki Maiasaura kemiklerinde büyüme çizgileri vardı, bu da ilk yedi ila dokuz ayda bu 3,6 m’ye ulaştığını gösteriyor. Eğer öyleyse, günlük büyüme hızı her gün yaklaşık 1,33 ila 1,71 cm arasında olurdu. Omurilik aksonlarının da aynı hızda büyüdüğünü varsayarsak, bu mavi balinanın en yüksek aksonal büyüme hızının çok gerisinde kalıyor.

Fakat bekle! Belki genç bir sauropodun son keşfi, Rapetosaurus krausei, dinozorları tekrar rekabete sokar. Bu yeni bulgu, daha önce incelenen yavrular ile bu türün 15 metre uzunluğundaki yetişkin örnekleri arasındaki kayıp bağlantıyı sağlıyor. Bir yavru ve bir genç arasındaki femur uzunluklarındaki farklılıkların karşılaştırılması Rapetosaurus, vücut uzunluğundaki tahmin edilen büyümenin, yaşamın ilk aylarında günde 2,7 cm’ye kadar olduğu tahmin edilmektedir. Özellikle, bu zaman aralığı, hayvanın ilk durdurulan büyüme döneminden önce görünmektedir. Bu nedenle, günde 2,7 cm’lik vücut büyümesine uyan omurilik aksonlarının ortalama büyüme hızı rekabetçidir, ancak yine de mavi balinanınkinden daha düşüktür. Rapetosaurus yakın bir ikinci sırada.

Tüm vücut uzunluğundaki büyümeyi incelemekten hızla uzayan bir boyundaki akson büyümesine odaklanmaya geçmek, rekabete yeni bir memeli oyuncu getirebilir. Doğum öncesi zürafaların boyunları nispeten kısadır, bu da onları doğum sırasında yaralanmalardan koruduğu düşünülür. Yine de bundan sonra boyunları her gün 2,5 cm’ye kadar büyüyebilir. Bu, mavi balinanın gerisinde kalan servikal omurilik aksonları için benzer bir büyüme oranına işaret ediyor ve Rapetosaurus tepe spinal akson büyüme hızı. Yine de boyundaki bir sinirin yörüngesindeki olası bir evrimsel aksilik, zürafanın en aşırı akson gerilme büyümesi için yarışta mavi balinanın yanından geçmesine yardımcı olabilir.

Anatomik olarak pek mantıklı olmayan bir yönü takip eden zürafanın sol vagus siniri beyin sapından çıkar ve boyundan aşağı doğru ilerler ve burada sol rekürren gırtlak sinirine ayrılır. Bu da kalpten kan taşıyan büyük atardamarın bir parçası olan aortik arkın altından geçer ve daha sonra boyundan yukarı ses tellerine geri döner. Gelişim sırasında, hayvanın sol vagus ve rekürren laringeal sinirindeki aksonlar Boynundakinden yaklaşık iki kat daha hızlı büyümeli. Bu, bu aksonların büyüme oranını her gün yaklaşık 5 cm’ye getirir. Yani zürafa, mavi balinadan liderliği alıyor gibi görünüyor.

Kazanan …

bekle, Rapetosaurus ayrıca uzun bir boynu vardı, bunun da zürafanın boynuyla aynı tuhaf anatomik dağılıma sahip olduğu düşünülen rekürren gırtlak siniri, sauropod’u yarışmaya geri getirdi. Fakat RapetosaurusBoynu, vücudunun sadece yaklaşık yarısını oluşturuyor, rekürren laringeal sinirin büyüme hızını iki katına çıkarsak bile, günde yaklaşık 2,7 cm’ye geri dönüyoruz. Yani son bölümde kazanan zürafa – boynundan! En azından şimdilik durum böyle. Diğer sauropod türleri, diğerlerinden çok daha büyüktü. Rapetosaurus, ve aynı zaman çizgisi boyunca geliştilerse, akson büyümesinin çok daha muhteşem oranları gerçekleşmiş olabilir. Bu cezbedici olasılık, ancak en büyük dinozorların büyüme oranlarına ilişkin gelecekteki araştırmalarla keşfedilebilir.

İnsanlar da yakında en aşırı akson streç büyümesi için rekabete girebilirler. Hayır, insanların hızla büyük boy boyun ve vücut geliştirmesini sağlayarak değil, laboratuvarda akson büyümesinin sınırlarını zorlayarak. Gerçekten de, doğayı taklit eden biyoreaktörler kullanılarak bir laboratuvar kabında günde 1 cm’lik aşırı akson streç büyümesi elde edilmiştir. iki nöron popülasyonunu kapsayan mekanik olarak uzayan akson yolları. Aksi takdirde gizemli olan bu akson büyümesinin mekanizmaları deneysel olarak ortaya çıkarıldığından, çok daha hızlı büyüme oranlarının mümkün olduğu düşünülmektedir. Bu umut verici deneysel çalışma ve diğer türlerde hızlı sinir sistemi gelişiminin ortaya çıkan anlayışıyla, rekabet bitmekten çok uzak.



Kaynak : https://www.scientificamerican.com/article/giraffes-vs-blue-whales-vs-dinosaurs-contest-reveals-which-one-builds-its-nervous-system-fastest-to-evade-predators/

Yorum yapın

SMM Panel PDF Kitap indir