Собрав несколько наборов данных из работы своей лаборатории, изучающей роль диеты в росте опорно-двигательного аппарата в черепе и ротовой полости млекопитающих, Равоса отметил, что такие долгосрочные эксперименты с пластичностью могут уникальным образом проинформировать наше понимание того, как анатомическая структура функционирует в течение жизни организма в естественных условиях. дикий. Это, в свою очередь, значительно расширяет нашу способность реконструировать поведение и образ жизни вымерших организмов. Его новое исследование предлагает несколько ключевых выводов в этом отношении.«Во-первых, мы заметили, что механические свойства пищи оказывают удивительно большое влияние на развитие и функцию кормового комплекса у млекопитающих», — сказал он. «Во время постнатального роста мы показываем, что связанные с диетой вариации жевательного стресса вызывают каскад изменений на тканевом, клеточном, белковом и генетическом уровнях, чтобы поддерживать целостность краниомандибулярных структур, участвующих в переработке пищи.
Интересно, что масштабы таких изменений Изменения варьируются от места к месту и зависят от уровня анализа.Таким образом, только определенные кости черепа и измерения хорошо передают пищевой сигнал в летописи окаменелостей.Во-вторых, помимо указания на значительно большую роль адаптивной пластичности в морфологической эволюции, наше исследование предлагает новое понимание ограничений функциональной интерпретации окаменелостей.
Поскольку палеонтологические записи в основном состоят из останков скелетов, мы показываем, что неспособность учесть различия в ответах твердых тканей по сравнению с мягкими также может привести к неправильной характеристике адаптивных изменений у вымерших млекопитающих ».В-третьих, учитывая долгосрочный характер наших экспериментов, мы можем продемонстрировать, что раннее постнатальное начало и длительная продолжительность схемы нагрузки, связанной с диетой, могут привести к уровням вариации челюстей одного вида наравне с этим.
Действительно, заметные различия в форме и функции челюстей могут характеризовать взрослых особей, различающихся только возрастом, что значительно усложняет палеонтологическую интерпретацию пищевого поведения.«Чтобы придать более естественный вид нашим лабораторным исследованиям пластичности, мы недавно смоделировали сезонные колебания механических свойств пищевых продуктов и измененную нагрузку у растущих млекопитающих.
Чтобы отследить влияние смоделированных« сезонных »изменений в рационе на реакцию пластичности в полости рта. , мы проводили каждые две недели визуализацию костеобразования от отлучения от груди до взрослого возраста. Эти продольные анализы показывают, что морфологические эффекты диетической «сезонности» обнаруживаются только на некоторых участках черепа, что еще больше затрудняет нашу способность точно реконструировать биологию ископаемых организмов, представленных фрагментарными и единичные экземпляры ".Исследование было междисциплинарным и совместным с участием докторантов, техников-исследователей, аспирантов и студентов, которые применяли современные методы визуализации, клеточно-биологические и анатомические подходы.Это может показаться удивительным, но анализ эволюционных процессов, который проводит Равоса, может дать представление об условиях, с которыми мы сталкиваемся сегодня, например о заболеваниях суставов.
«Наши эксперименты отслеживают реакции соединительной ткани на животных моделях, которые демонстрируют такое же пищевое поведение и модели роста костей, что и люди», — сказал Равоса. «Долгосрочный характер этого экспериментального исследования также информирует нас о послеродовом формировании кости, которое заметно выражено и довольно сильно варьируется между участками скелета. Благодаря сосредоточению внимания на твердых и мягких тканях суставов, мы смогли детализировать скоординированные реакции кости и хрящи подвергаются измененным нагрузкам, как это происходит в течение жизни организма. Эта долгосрочная интегративная перспектива позволяет нам значительно глубже понять возникновение и прогрессирование заболеваний суставов, затрагивающих определенные ткани и паттерны экспрессии белков во время старения ».
Исследование опубликовано в журнале Biological Reviews.