Dlaczego konie mają kopyta? Pierwsi przedstawiciele koniowatych posiadali aż czternaście palców! Co zaważyło na tym, że wykształciło się u nich kopyto? Najnowsze badania na Uniwersytecie Harvarda pozwoliły na rozwikłanie tej zagadki!
Dlaczego konie mają kopyta?
Koniowate to współcześnie jedyne zwierzęta, które poruszają się na tylko jednym palcu. Do rodziny należą poza końmi także osły, zebry. Najwcześniejsi przedstawiciele koniowatych były zwierzętami wielkości psa z trzema palcami na przednich kończynach i czterema na tylnych.
Badacze z Uniwersytetu Harwarda postanowili dokładniej zbadać proces, podczas którego koniowate zwiększały swoją masę ciała, a jednocześnie ich środkowy palec stawał się drastycznie mocniejszy i odporniejszy na przeciążenia. Pracę opublikowali 23 sierpnia na łamach „Proceedings of the Royal Society B”.
„Opisy podawane w muzeach historii naturalnej, mówią, że konie przenosząc się ze środowiska leśnego na trawiaste równiny stawały się większe i liczba palców zredukowała się do jednego.” – mówi pierwsza autorka pracy doktorantka Brianna McHorse, która prowadziła badania pod okiem profesorów Stephanie Pierce i Andrew Biewener w Department of Organismic and Evolutionary Biology – “Teoria, że selektywny nacisk wywierany na kończyny pod wpływem zmiany terenu, doprowadził do tych zmian fizycznych był do tej pory tylko hipotezą. Należy podkreślić jakie konsekwencje w biomechanice miało wykształcenie kopyta i kiedy boczne palce okazały się zbędne.”
W celu uzyskania konkretnych danych przeskanowano pod mikroskopem skamieniałości kości 12 gatunków koniowatych i sprawdzono na jakie obciążenia były one poddawane w trakcie normalnego poruszania i szybkiego biegu. Zostały one porównane z wynikami obciążeń kości końskich, kiedy dochodzi do ich złamania.
„Ocenialiśmy obciążenie kości na dwa sposoby. Pierwszym było podanie konkretnej liczby oznaczającej obciążenie kopyta koni współczesnych, ignorujące możliwe obciążanie palców bocznych. Drugą metodą było przeskalowanie tego obciążenia zależnie od wielkości palców bocznych, które im były większe tym bardziej odbiegały od pierwszej wartości.”- mówi McHorse. „Wyniki pokazały, że boczne palce były kluczowe dla tych pierwszych koniowatych osobników. Pomagały dźwigać część ciężaru ciała zwierzęcia i zapobiegały przed przeciążeniem palca środkowego, które mogłoby doprowadzić do złamania kości.”
Wielkość organizmów koniowatych stale rosła i poprzez to także zmieniały się ich kończyny. Podczas gdy ciężar ciała wzrastał boczne palce zaczynały się kurczyć na rzecz wzmacniania palca środkowego i zmiany jego geometrii.” Kość w obrębie centralnie obciążonego palca zaczęła się rozrastać dalej, przez co była bardziej odporna. Sama kość zaczęła się powiększać, aby móc wytrzymać obciążenie dużej masy ciała, ale również wzmacniać, aby być wytrzymałą na zgięcie, co ma ogromne znaczenie u zwierząt o dużych rozmiarach” – komentuje prof. Pierce.
Dodatkowo pojedynczy palec umożliwił szybsze i bardziej efektywne poruszanie się. „Posiadanie tylu palców było bardzo wymagające energetycznie przy szybkim ruchu.”
Drużyna badawcza uważa, że oferuje najpełniejsze wyjaśnienie nie tylko jak, ale również dlaczego konie mają kopyta i poruszają się.
„Redukcja liczby palców jest powszechna w historii ewolucji, jednak tylko u koniowatych redukcja zawędrowała tak daleko. Trzeba zwrócić uwagę na to co konie potrafią! Biegają z dużą prędkością, skaczą, przy odpowiednim treningu bardzo wysoko, są zwinne, a także mogą przemieszczać się długo na dalekich dystansach i to wszystko na jednym palcu!”- dodaje prof. Pierce.
Źródło: Brianna K. McHorse, Andrew A. Biewener, Stephanie E. Pierce. Mechanics of evolutionary digit reduction in fossil horses (Equidae). Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences, 2017; 284 (1861): 20171174 DOI: 10.1098/rspb.2017.1174
