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포유류는 어떻게 그리고 왜 바다로 돌아갔습니까?

포유류는 어떻게 그리고 왜 바다로 돌아갔습니까?



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내가 진화 생물학을 올바르게 이해한다면 포유류는 육지에서 파충류가 지배적이었던 시대에 처음에는 작은 설치류 같은 생물로 육지에서 진화했습니다. 결국, 그들은 오늘날 우리가 알고 있는 종으로 다양화되었습니다. 그러나 이러한 종 중 일부는 수생 동물입니다. 고래와 돌고래가 쉽게 떠오릅니다. 고래와 돌고래의 조상은 왜 육지를 떠나 바다로 갔을까? 그들은 어떻게 원래의 형태에서 오늘날의 표면적으로 어린 선 모양으로 진화하였습니까?


나는 고래와 돌고래(고래류)에 초점을 맞출 것입니다. 고래와 돌고래는 이름으로 언급하며 물개나 해우와 같은 다른 해양 포유류를 대표하는 것입니다. 고래류의 진화는 매혹적인 진화의 신비 중 하나였습니다. 분명히 그들은 포유류였습니다. 그러나 어떤 포유류가 가장 가까운 친척이었습니까? 이 미스터리를 풀 수 있는 단서가 1980년대와 1990년대에 나타나기 시작했습니다.

1980년대와 1990년대에 고생물학자들은 분명히 육지에 기반을 둔 포유류이지만 고래류와 많은 골격 특징을 공유하는 여러 화석을 발견했습니다. 이 화석을 비롯한 파키세투스 [(Gingerich et al. 1983)] 및 로드호세투스 (Gingerich et al. 1994), 고래와 Artiodactyla(일반적으로 짝수 발가락 포유류로 알려진)에 고유한 골격 특징을 공유했습니다. Artiodactyls에는 사슴, 양, 돼지, 들소 및 하마가 포함됩니다. Artiodactyls와 화석 고래는 아래 그림과 같이 astrogalus라고 불리는 발목의 독특한 골격 특징을 공유합니다. 복서는 발목 관절에 기여하는 "이중 도르래"구조입니다. 이 사진은 University of California at Berkeley에서 주최한 이해 진화 사이트에서 제공한 고래 진화에 대한 훌륭한 요약에서 가져온 것입니다. 황기는 다른 포유류에는 존재하지 않습니다.

화석 고래와 현대 고래류는 고막 수포라고 불리는 귀 주변 두개골의 독특한 특징을 공유합니다. 모든 포유류에는 수포(수포의 복수형)가 있지만 고래류의 수포와 고래 화석은 다른 포유류에 비해 독특합니다. 불라에 대한 자세한 내용은 이 Talk Origins 페이지를 참조하세요. 화석 고래에 대한 자세한 내용은 버클리 고생물학 비교 박물관에서 찾을 수 있습니다. 발견된 많은 화석은 artiodactyls와 현대 고래류를 연결하는 과도기 형태입니다.

원천

화석 발견과 거의 같은 시기에, 유전자 분석은 절지동물과 고래류 사이의 관계를 뒷받침하는 추가적인 증거를 추가했습니다(Milinkovitch et al. 1993). 초기 유전 분석 기술이 오늘날만큼 강력하지는 않았지만 많은 유전 연구가 Milinkovitch et al.의 결론을 뒷받침하고 개선했습니다. 현재 증거는 가장 가까운 생활 고래류의 친척은 하마입니다(예: Price et al. 2005 및 Agnarsson 및 May-Collado 2008 참조). 관계는 Agnarsson과 May-Collado 논문의 이 그림에 아래에 나와 있습니다. 어두운 선은 공식적으로 Cetartiodactyla라고 불리는 artiodactyls와 고래류입니다.

질문이 남아 있습니다. 왜? 가장 가능성 있는 설명은 고래류가 채워지지 않은 생태적 틈새를 이용하도록 진화했거나 5000만~5500만년 전에 발생한 판 구조론 또는 기타 유형의 환경 변화의 결과로 형성된 새로운 틈새에 적응했다는 것입니다. 틈새 시장은 유기체가 생존하는 데 필요한 모든 생물 및 무생물 자원을 설명합니다. 육상 포유류의 다양성이 증가하고 있지만 바다에는 거의 또는 전혀 존재하지 않았습니다. 기본 가설은 초기 고래와 같은 artiodactyls, 인도휴 그리고 파키세투스 대부분의 시간을 물가 근처에서 보낸 육상(육상) 포유류였습니다. 시간이 지남에 따라 그들은 바다의 틈새에 적응했습니다. 같은 화석 앰블세투스 그리고 로드호세투스 꼬리가 납작하고 뒷발이 커진 등 수영 능력의 명백한 증거를 보여주었다. 또한 콧구멍이 얼굴 앞쪽에서 머리 위쪽으로 이동하여 우리가 블로우홀로 인식합니다.

수중 서식지로의 이동은 이 종들이 육상 포유류가 이용할 수 없는 자원을 착취할 수 있게 하여 자원 경쟁을 감소시켰습니다. 경쟁이 줄어들면 더 많은 개체가 생존하고 번식할 수 있습니다.

바다표범이나 해우와 같은 다른 해양 포유류에서도 유사한 시나리오가 발생할 가능성이 매우 높습니다. 그들은 다른 유기체에 의해 채워지지 않은 생태학적 틈새를 이용하도록 진화했습니다. 사용 가능한 틈새를 채우기 위해 진화하는 이 기본 개념은 진화 과정의 일반적인 결과입니다.

고래류와 다른 포유류가 바다에 적응하는 것은 하마의 적응과 비슷할 수 있습니다. 하마는 대부분의 시간을 물에서 보내며 수중 환경에서 살 수 있도록 많은 적응을 보입니다. 하마의 눈과 콧구멍은 머리보다 높기 때문에 아래 그림과 같이 거의 완전히 잠긴 상태를 유지하면서도 여전히 보고 냄새를 맡을 수 있습니다.

(Flickr Creative Commons, Johannes Lunberg의 Hippo 사진)

하마는 수중에서 먹이를 먹고 강 바닥을 걸을 수 있을 만큼 무거우며 수중에서 짝을 지어 새끼를 낳습니다. 새끼는 물속에서 젖을 먹일 수 있습니다. 분명히 하마는 "물로 돌아가는" 또 다른 포유동물인 것 같습니다. 고래류가 해양 서식지에 적응하기 위해서는 비슷한 유형의 과정이 발생했을 것입니다.

인용

Agnarsson, I. 및 L.J. May-Collado. 2008. Cetartiodactyla의 계통발생: 조밀한 분류군 샘플링의 중요성, 데이터 누락, 신뢰할 수 있는 종 수준 계통발생을 제공하기 위한 시토크롬 b의 놀라운 약속. 분자 계통 발생학 및 진화 48: 964-985.

Gingerich, P.D. et al. 1983. 대륙의 잔해에서 고래의 기원: 파키스탄의 초기 시신세의 새로운 증거. 과학 220: 403-406.

Gingerich, P.D. et al. 1994. 파키스탄 시신세의 새로운 고래와 고래류 수영의 기원. 네이처 368: 844-847.

밀린코비치, M.C. et al. 1993. 미토콘드리아 리보솜 DNA 염기서열에 의해 제안된 고래의 계통발생 수정. 네이처 361: 346-348.

Price, S.A. 2005. 고래, 돌고래 및 발굽이 평평한 포유류(Cetartiodactyla)의 완전한 계통발생. 생물학적 검토 80: 445-473.


그들은 어떻게 원래의 형태에서 오늘날의 표면적으로 어린아이 같은 모양으로 진화하였습니까?

이것은 의 예입니다 수렴 진화. 물고기는 그들이 살고 진화하는 수중 환경에 적응하기 때문에 있는 그대로(단순한 몸 모양, 넓은 꼬리, 지느러미 등) 나타납니다. 이러한 특징은 물고기가 거기 먼저'. 대신 "바다에 유리한" 기능을 생각할 수 있습니다.

파충류는 육지에서 진화했기 때문에 일반적으로 어류와 다른 모습을 하고 있지만, 바다로 되돌아간 어룡이 된 파충류는 다시 그 환경에 적응하도록 적응했습니다. 물고기와 유사한 문제(물에서 끌기, 3D로 기동해야 하는 등)에 직면했기 때문에 자연 선택은 물고기와 동일한 "바다에 유리한" 특징을 선호할 것입니다(그러나 독점적인 것은 아닙니다. 예를 들어 거북이는 다소 다른 모양, "바다에 호의적"이지만 "비린내"는 아님).

포유류가 바다로 모험을 떠났을 때, 그들은 또한 이와 동일한 문제와 동일한 선택 압력에 직면하여 더 "바다에 유리한" 모습을 갖게 되었습니다.


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