Vad en elefant tand lär oss om evolutionen

What an elephant’s tooth teaches us about evolution

För att bevisa att evolutionär förändring är inte alltid ned till de gener, bara öppna en elefant mun ...


Powered by Guardian.co.ukDenna artikel med rubriken “Vad en elefant tand lär oss om evolutionen” skriven av Alice Roberts, för The Observer på söndag 31 januari 2016 07.00 UTC

Länge sedan, kanske till och med innan de berömda dimmor tid, Det var en stor familj av djur som levde i Afrika. Historien börjar några 10 miljoner år sedan och sedan familjen växte och spred ut. Omkring tre miljoner år sedan, en gren av den spillts i Europa och Asien. Eftersom djuren flyttas till nya områden, De anpassade sig till nordligare breddgrader. Så småningom, några korsade bron Beringia, migrerar från nordöstra Asien i Nordamerika.

Det låter bekant historia. Visst det här handlar om våra förfäder - de afrikanska ursprung i Miocene, med viktiga fossiler visas från gamla sediment i Kenya; en del av denna grupp kolonisera Europa och Asien; marschen i den nya världen. Men detta är inte berättelsen om hominins: av Australopithecines, paranthropines och Homo. Detta är historien om elephantines: av mammut, Loxodonta och Elephas.

Det mest slående egenskaperna hos levande elefanter - koffertar och betar - hade dykt upp i deras gomphothere förfäder av 20 miljoner år sedan. För ett stort djur med en kort hals, stammen var en mycket användbar utveckling, låta dessa proboscideans att förstå blad och föra dem till munnen, vilket ger en evolutionär fördel.

Utvecklingen av en stam och omvandlingen av framtänderna i betar åtföljdes av en förändring i form av skallen. I munnen, tänderna också förändras. En kort käke lämnade lite utrymme för en full uppsättning av kindtänder, medan tänderna som behövs för att kunna upprätthålla en lång livslängd värde av hårt slitage. Evolution som en snygg lösning på båda problemen. Hellre än att ha en hel uppsättning av premolarer och molarer inklämda i munnen samtidigt - som i munnen - det var bara en enda, stor tand ockuperar varje sida av över- och underkäken när som helst. Eftersom denna tand bar ner, en annan skulle växa bakom det, redo att glida på plats när slitna tand föll ut, förutsatt att djuret med upp till sex uppsättningar av tänder under en livstid.

En konstnärs intryck av en gomphotherium
En konstnärs intryck av en gomphotherium, en fyra-tusked förfader av elefant, och dess avkomma. Fotografera: Alamy

Tänderna fossila gomphotheres och elefanter bevara en signal om sin kost. Förhållandet mellan olika isotoper av kol i tandemaljen visar om en viss person fokuserade mer på bläddrar i löv eller äter gräs. Gräsmarker i Afrika började sprida sig runt 10 miljoner år sedan och isotopanalys visar att sena gomphotheres och tidiga elefanter bytt till äter främst gräs runt åtta miljoner år sedan. i elefanter, denna omkopplare avspeglas i nästa ändring till deras tugg tänder, som blev tre gånger så hög, med en spridning av emalj åsar. men dessa anpassningar till en slip diet dök cirka fem miljoner år sedan, tre miljoner år efter att övergången från mjuka blad till tuffa gräs. Med graden av upplösning kan vi uppnå när man tittar långt tillbaka i det förflutna, Det är ofta svårt att veta vad som kom först - en förändring i beteende eller i anatomi. Men i detta fall, Det är mycket tydligt: ändringarna tänder släpat miljontals år efter förändringen i dieten.

I våra evolutionära berättelser, organismen själv ofta verkar spela en passiv roll: en kraftlös offer, nästan, av förändringar i sin omgivning eller mutationer i sina gener. Men historien om elefanten tand är något annorlunda, en beteendeförändring föregår klart en förändring i anatomi (och de bakomliggande genetiska instruktioner för tandutvecklingen). Kanske borde vi inte bli överraskad av detta: utvecklings plasticitet innebär att den slutliga formen av ett djurs kropp bestäms inte bara genom DNA utan också av externa faktorer. Och djur är mer flexibla i hur de interagerar med sin omgivning än vad vi ibland antar. Som elefanter visar, källan till nyheten i evolutionen kan komma från beteende snarare än från gener.

Tänder i en afrikansk elefant skull.
Tänder i en afrikansk elefant skull. Fotografera: Bilder från Afrika Photo / Alamy

Det är bara möjligt att denna typ av förändring, ursprung med en beteendeförändring, spelade en viktig roll i människans evolution. Omkring två miljoner år sedan, det fanns en stor förskjutning i kroppsform bort från korta ben, som först förekommer i Neanderthals. Det är troligt att många av de nya anatomiska funktioner, från längre ben till förstorade sätesmusklerna och chunkier achilles senor, är relaterade till ökad effektivitet i löpning. Om en grupp av människor började springa regelbundet, kanske låta dem jaga eller rensar mer effektivt, anatomiska förändringar skulle följa, särskilt bland de ännu växande ungdomar. När löpning blev en viktig del av beteende, eventuella mutationer som förbättrade det skulle gynnas. Men den verkliga källan till nyhet, kanske, var att beteendeförändring och inte en genetisk mutation.

De stora proboscideans som strövade de afrikanska landskap där våra egna förfäder utvecklats påminner oss om att evolutions nyhet inte alltid har sitt ursprung i generna.

guardian.co.uk © Guardian Nyheter & Media Limited 2010

Publicerad via Guardian News Feed plugin för Wordpress.