Bordák a járás szolgálatában

Az evolúció egyik alaptétele az, hogy a már meglévő eszközök új feladattal való felruházása révén születnek új funkciók a szervezetben, amelyek azután további átalakulásokhoz vezethetnek. A bordák a ma élő állatokban a légzéshez szükségesek, de vajon mi volt az eredeti feladatuk? A Utahi Egyetem vezette kutatócsoport keresett, s úgy tűnik, talált is választ, amelyet a Scientific Reports folyóiratban közöltek.

A békák a száj / torok összehúzásával és kitágulásával segítik elő a levegő tüdőbe jutását.

Forrás: Wikipedia

Amikor az első négylábúak a vízből a szárazföldre léptek, az egyik legfontosabb változás a légzésükben állt be: a korábban a kopoltyúkkal vízből kivont oxigénen alapult légzést a légköri oxigént hasznosító tüdőlégzés váltotta fel. A kopoltyúk használatához fejizmokkal pumpálják a vízi állatok az oxigéndús vizet, s az első kétéltűek hasonlóan tettek, ez még a ma élő békák esetében is így működik, a fejük és a torkuk izomzata segítségével nyomják a tüdejükbe a levegőt. Eztán újabb evolúciós újítás következett. A hüllők, a madarak és az emlősök azonban a bordák mozgatásával, a mellkas méretváltozása hatására szívják be, vagy fújják ki a levegőt. Ez a váltás nem egyik pillanatról a másikra ment, kellett, hogy legyen a bordáknak valami olyan feladatuk, amely során a mellkas ritmikusan kitágult-összeszűkült, s amely a légzés átalakulását elősegítette.

Járás közben így mozognak a gyík bordái (felül- és oldalnézetből)

Forrás: University of Utah

A kutatók ma élő gyíkok járását vizsgálták meg CT és röntgen-videók útján, ezzel pontos méréseket végeztek a gerinc és a bordák mozgásának mértéke, iránya felderítése céljából. A gyíkok járásakor a lépéseik során oldalirányba elhajlik az állat gerince, s minden egyes borda kissé el is csavarodik a gerinc mentén, egyik oldalon előrefelé, a másik oldalon hátrafelé tekeredik. Ez a mozdulatsor lépésenként ismétlődik, és szinte pontosan megegyezik azzal, ahogyan a légzés során is mozognak a bordák!

„Ez igazán izgalmas felfedezés, mivel eddig nem volt meggyőző elméletünk arról, miként alakult ki a mellkasi légzés” – mondta Robert L. Cieri, a kutatás vezető szerzője. „Ezek a mozdulatok először a járást szolgálták, majd fokozatosan segíteni kezdték a légzést is.”

A hüllők, madarak és emlősök (összefoglalóan a magzatburkosok) mellkasi légzése során a bordák a gerinci csatlakozási pontjuk mentén elcsavarodnak, ám igen valószínű, hogy a közös ősben eleinte ez az oldalirányú elmozdulás azért alakult ki, hogy a járást hatékonyabbá tegye. A járás során a lábak két fázisban mozognak: először a meghajtás, amikor a láb a talajon van, és előre nyomja a testet, másodszor pedig a levegőben van a láb, és leng egyet. Az új kutatás szerint a mozgó lábbal megegyező oldalon az első fázisban a fej irányába fordulnak el a bordák, a második fázisban a farok irányába. A kilégzés és belégzés során ugyanez az elmozdulás zajlik, azonban nem felváltva, hanem egyszerre mindkét oldalon.

Az első négylábúak is kígyózó mozgással haladtak előre, de valószínűleg még a szájukkal pumpálták a levegőt a tüdejükbe (a békákhoz hasonlóan). A kutatócsoport szerint a bordák elcsavarodási képessége eleinte azért fokozódott, hogy nagyobb lépésekben haladhasson az állat, úgy, hogy a teste elhajlásakor ne akadjanak össze az egymás közelébe nyomódó bordák (elcsavarodás nélkül túl közel kerülnének egymáshoz).

Ebből alakult ki aztán a mellkasi légzést segítő, azt irányító mozdulatsor, amely végül forradalmi újítása révén lehetővé tette, hogy az állatok meghódítsák a szárazföldet és egyre sokszínűbbé váljanak.