24
Oct
2022

การศึกษาท้าทายมุมมองเก่าเกี่ยวกับสิ่งที่ ‘ดึกดำบรรพ์’ ในการสืบพันธุ์ของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม

เป็นการยากที่จะจินตนาการถึงชีวิตบนโลกที่ปราศจากสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม พวกมันแหวกว่ายในมหาสมุทร กระโดดข้ามทะเลทรายในออสเตรเลีย และเดินทางไปยังดวงจันทร์

ความหลากหลายนี้สามารถหลอกลวงได้ อย่างน้อยก็เมื่อพูดถึงการที่สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมสร้างคนรุ่นต่อไป ขึ้นอยู่กับวิธีการสืบพันธุ์ สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมเกือบทั้งหมดที่มีชีวิตอยู่ในปัจจุบันแบ่งออกเป็นสองประเภท: สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมในรกและสัตว์มีกระเป๋าหน้าท้อง รกรวมทั้งมนุษย์ ปลาวาฬ และหนู มีระยะเวลาตั้งท้องนาน พวกเขาให้กำเนิดลูกที่พัฒนาดี—ด้วยอวัยวะและโครงสร้างที่สำคัญทั้งหมด—และมีระยะเวลาการให้นมค่อนข้างสั้นในระหว่างที่ลูกๆ จะได้รับนมจากแม่ของพวกมัน

Marsupials เช่นจิงโจ้และโอพอสซัมเป็นสิ่งที่ตรงกันข้าม: พวกเขามีระยะเวลาตั้งท้องสั้น – ให้กำเนิดทารกที่อายุน้อยกว่าในครรภ์ – และระยะเวลาการให้นมที่ยาวนานซึ่งในช่วงที่ลูกหลานใช้เวลาหลายสัปดาห์หรือหลายเดือนในการเลี้ยงดูและเติบโตภายในกระเป๋าของแม่หรือมาร์ซูเปียม

เป็นเวลาหลายทศวรรษที่นักชีววิทยามองว่าวิธีการสืบพันธุ์แบบมีกระเป๋าหน้าท้องเป็นสภาวะ “ดั้งเดิม” มากกว่า และสันนิษฐานว่ารกได้พัฒนาวิธีการ “ขั้นสูง” ของพวกมันหลังจากที่ทั้งสองกลุ่มแยกจากกัน แต่งานวิจัยใหม่กำลังทดสอบมุมมองนั้น

บทคัดย่อการศึกษา: สัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมหลายตัวแสดงหลักฐานของกลยุทธ์ประวัติศาสตร์ชีวิตที่คล้ายกับของรก ไม่ใช่ถุงลมนิรภัย

ในการศึกษาที่ตีพิมพ์ออนไลน์ในวันที่ 18 กรกฎาคมใน The American Naturalist ทีมวิจัยที่นำโดยนักวิจัยจาก University of Washington และ Burke Museum of Natural History and Culture ได้นำเสนอหลักฐานว่าสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมอีกกลุ่มหนึ่ง ซึ่งก็คือ multituberculates ที่สูญพันธุ์ไปแล้ว มีแนวโน้มว่าจะเกิดซ้ำในลักษณะคล้ายรก มารยาท. เนื่องจาก multituberculates แยกออกจากเชื้อสายของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมที่เหลือก่อนที่รกและกระเป๋าหน้าท้องจะวิวัฒนาการ การค้นพบนี้จึงตั้งคำถามกับมุมมองที่ว่ากระเป๋าหน้าท้องมี “ความก้าวหน้าน้อยกว่า” เมื่อเทียบกับลูกพี่ลูกน้องในรก

“การศึกษานี้ท้าทายความคิดที่แพร่หลายว่ากลยุทธ์การสืบพันธุ์ของรกนั้น ‘ขั้นสูง’ เมื่อเทียบกับกลยุทธ์กระเป๋าหน้าท้องที่ ‘ดั้งเดิม’ มากกว่า” ลูคัส วีเวอร์ ผู้เขียนนำ นัก วิจัยด้านดุษฏีบัณฑิตจากมหาวิทยาลัยมิชิแกน ซึ่งทำการศึกษาครั้งนี้ในฐานะมหาวิทยาลัยวอชิงตันกล่าว นักศึกษาปริญญาเอก.

“ผลการวิจัยของเราชี้ให้เห็นว่าการสืบพันธุ์เหมือนรกอาจเป็นเส้นทางการสืบพันธุ์ของบรรพบุรุษสำหรับสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมทั้งหมดที่ให้กำเนิดลูกที่มีชีวิต หรือการสืบพันธุ์ที่เหมือนรกมีวิวัฒนาการอย่างอิสระในทั้ง multituberculates และ placental”

Multituberculates เกิดขึ้นเมื่อ 170 ล้านปีก่อนในจูราสสิก ส่วนใหญ่เป็นสัตว์ตัวเล็กรูปร่างคล้ายหนู จากประวัติศาสตร์ส่วนใหญ่ มัลติทูเบอร์คิวเลตเป็นกลุ่มสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมที่อุดมสมบูรณ์และหลากหลายที่สุด แต่นักวิทยาศาสตร์รู้น้อยมากเกี่ยวกับประวัติชีวิตของพวกเขา รวมทั้งวิธีการสืบพันธุ์ เนื่องจากบันทึกฟอสซิลโดยทั่วไปไม่ดี มัลติทูเบอร์คิวเลตตัวสุดท้ายตายไปเมื่อประมาณ 35 ล้านปีก่อน

ผู้ประกอบให้เหตุผลว่าโครงสร้างจุลทรรศน์ของเนื้อเยื่อกระดูกที่เป็นฟอสซิลสามารถเก็บข้อมูลประวัติชีวิตที่เป็นประโยชน์เกี่ยวกับ multituberculates เช่นอัตราการเติบโตของพวกมัน

การทำงานภายใต้ผู้เขียนร่วม Gregory Wilson Mantilla ศาสตราจารย์ด้านชีววิทยาและภัณฑารักษ์ของสัตว์มีกระดูกสันหลังแห่งมหาวิทยาลัย Washington ที่พิพิธภัณฑ์ Burke Weaver และเพื่อนร่วมงานของเขาได้รับส่วนตัดขวางของกระดูกต้นขา 18 ชิ้นซึ่งเป็นกระดูกต้นขาจาก multituberculates ที่อาศัยอยู่ประมาณ 66 ล้านปี เมื่อก่อนในมอนทานา

ตัวอย่างทั้งหมด 18 ตัวอย่างแสดงให้เห็นถึงโครงสร้างที่เหมือนกัน: ชั้นของกระดูกที่ไม่เป็นระเบียบ “ถูกแบ่ง” ระหว่างชั้นในและชั้นนอกของกระดูกที่จัด กระดูกที่ไม่เป็นระเบียบหรือกระดูกทอ บ่งบอกถึงการเติบโตอย่างรวดเร็วและได้รับการตั้งชื่อตามชื่อดังกล่าว เนื่องจากภายใต้กล้องจุลทรรศน์ ชั้นของเนื้อเยื่อกระดูกจะถูกจัดวางในลักษณะไขว้กัน ในกระดูกที่เป็นระเบียบซึ่งสะท้อนการเติบโตที่ช้ากว่าชั้นจะขนานกัน

จากนั้นนักวิจัยได้ตรวจสอบส่วนตัดขวางของกระดูกต้นขาที่นำมาจากสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมขนาดเล็ก 35 สายพันธุ์ที่มีชีวิตอยู่ในปัจจุบัน ได้แก่ รก 28 ตัวและกระเป๋าหน้าท้อง 7 ตัว ทั้งหมดมาจากคอลเล็กชันของพิพิธภัณฑ์ Burke

กระดูกต้นขาของรกเกือบทั้งหมดแสดงโครงสร้าง “แซนวิช” เดียวกันกับ multituberculates แต่กระดูกโคนขามีกระเป๋าหน้าท้องเกือบทั้งหมดประกอบด้วยกระดูกที่เป็นระเบียบ มีเพียงเศษกระดูกที่ไม่เป็นระเบียบเท่านั้น ทีมงานเชื่อว่าความแตกต่างโดยสิ้นเชิงนี้อาจสะท้อนถึงประวัติศาสตร์ชีวิตที่แตกต่างกันของพวกเขา

“ปริมาณของกระดูกที่จัดอยู่ในชั้นนอกสุดหรือเยื่อหุ้มสมองของกระดูกโคนขามีความสัมพันธ์อย่างมากกับระยะเวลาการให้นม” วีเวอร์กล่าว “มาร์ซูเปียลมีระยะเวลาให้นมนานและมีกระดูกที่เป็นระเบียบมากมายในเยื่อหุ้มสมองชั้นนอกสุด สิ่งที่ตรงกันข้ามคือความจริงสำหรับรก: ระยะเวลาการให้นมสั้นและกระดูกที่มีการจัดระเบียบน้อยกว่ามากในเยื่อหุ้มสมองชั้นนอกสุด”

ชั้นนอกสุดของกระดูกที่ถูกจัดระเบียบถูกวางลงหลังคลอดเมื่อเส้นผ่านศูนย์กลางของกระดูกโคนขาเพิ่มขึ้น สำหรับทารกแรกเกิดที่มีกระเป๋าหน้าท้องขนาดเล็ก กระดูกจะต้องเติบโตมากขึ้นกว่าจะถึงขนาดผู้ใหญ่ ดังนั้นพวกมันจึงสะสมกระดูกที่จัดชั้นนอกไว้ในปริมาณที่มากกว่าเมื่อเทียบกับรก ตามข้อมูลของ Weaver

“นี่เป็นหลักฐานที่น่าสนใจว่า multituberculates มีการตั้งครรภ์ที่ยาวนานและระยะเวลาการให้นมสั้น ๆ คล้ายกับสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมในรก แต่แตกต่างจากกระเป๋าหน้าท้องอย่างมาก” เขากล่าว

จากความสัมพันธ์นี้ นักวิจัยประเมินว่า multituberculates มีระยะเวลาให้นมประมาณ 30 วัน ซึ่งคล้ายกับสัตว์ฟันแทะในปัจจุบัน

การค้นพบนี้ทำให้เกิดข้อสงสัยเพิ่มเติมในมุมมองแบบเก่าที่ว่ากระเป๋าหน้าท้องมีกลยุทธ์การสืบพันธุ์แบบ “ดั้งเดิมกว่า” และรก “ขั้นสูงกว่า” บรรพบุรุษร่วมกันของ multituberculates, placentals และ marsupials อาจมีรูปแบบการสืบพันธุ์แบบ placental-like ซึ่งถูกเก็บรักษาไว้โดย placentals และ multituberculates อีกทางหนึ่ง มัลติทูเบอร์คิวเลตและรกอาจมีวิวัฒนาการวิธีการสืบพันธุ์ในครรภ์ยาวและให้นมสั้นของพวกมันอย่างอิสระ

การศึกษาประวัติชีวิตหลายวัณโรคในอนาคตอาจชี้แจงว่าคำอธิบายใดเป็นความจริง รวมทั้งคำถามที่โดดเด่นอื่นๆ เกี่ยวกับเรื่องนี้ และกิ่งก้านสาขาโบราณของแผนภูมิต้นไม้ตระกูลสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมของเรา

“การเปิดเผยที่แท้จริงที่นี่คือเราสามารถตัดกระดูกฟอสซิลที่เปิดอยู่และตรวจสอบโครงสร้างด้วยกล้องจุลทรรศน์เพื่อสร้างรายละเอียดประวัติชีวิตที่ใกล้ชิดของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมที่สูญพันธุ์ไปนาน” Wilson Mantilla กล่าว “นั่นช่างเหลือเชื่อสำหรับฉันจริงๆ”

ผู้เขียนร่วมเพิ่มเติมคืออดีตนักวิจัยระดับปริญญาตรีของมหาวิทยาลัยวอชิงตัน Henry Fulghum ซึ่งปัจจุบันเป็นนักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาที่ Indiana University; นักวิจัยหลังปริญญาเอกของมหาวิทยาลัยวอชิงตัน David Grossnickle; นักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาของมหาวิทยาลัยวอชิงตัน William Brightly และ Zoe Kulik; และ Megan Whitney ศิษย์เก่าระดับปริญญาเอกของ University of Washington และนักวิจัยหลังปริญญาเอกปัจจุบันที่ Harvard University การวิจัยได้รับทุนจาก National Science Foundation, University of Washington, Burke Museum, Society of Vertebrate Paleontology, Paleontological Society และ American Society of Mammalogists

หน้าแรก

Share

You may also like...