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1.4.16.10: História Evolutiva de Répteis - Biologia

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Resultados de Aprendizagem

  • Discuta a evolução dos répteis

Os répteis se originaram há aproximadamente 300 milhões de anos, durante o período Carbonífero. Um dos mais antigos amniotas conhecidos é Casineria, que tinha características anfíbias e reptilianas. Um dos primeiros répteis indiscutíveis foi Hylonomus. Logo após o aparecimento dos primeiros amniotas, eles se dividiram em três grupos - sinapsídeos, anapsídeos e diápsidos - durante o período permiano.

O período Permiano também viu uma segunda grande divergência de répteis diápsidos em arcossauros (predecessores de crocodilianos e dinossauros) e lepidosauros (predecessores de cobras e lagartos). Esses grupos permaneceram imperceptíveis até o período Triássico, quando os arcossauros se tornaram o grupo terrestre dominante devido à extinção de anapsídeos e sinapsídeos de grande porte durante a extinção Permiano-Triássico. Cerca de 250 milhões de anos atrás, os arcossauros se irradiaram para os dinossauros e os pterossauros.

Embora às vezes sejam chamados erroneamente de dinossauros, os pterossauros eram diferentes dos verdadeiros dinossauros (Figura 1). Os pterossauros tiveram uma série de adaptações que permitiram o vôo, incluindo ossos ocos (os pássaros também apresentam ossos ocos, um caso de evolução convergente). Suas asas eram formadas por membranas de pele que se prendiam ao quarto dedo longo de cada braço e se estendiam ao longo do corpo até as pernas.

Os dinossauros eram um grupo diversificado de répteis terrestres com mais de 1.000 espécies identificadas até o momento. Os paleontólogos continuam a descobrir novas espécies de dinossauros. Alguns dinossauros eram quadrúpedes (Figura 2); outros eram bípedes. Alguns eram carnívoros, enquanto outros eram herbívoros. Os dinossauros botaram ovos e vários ninhos contendo ovos fossilizados foram encontrados. Não se sabe se os dinossauros eram endotérmicos ou ectotérmicos. No entanto, como os pássaros modernos são endotérmicos, os dinossauros que serviram de ancestrais aos pássaros provavelmente também eram endotérmicos. Existem algumas evidências fósseis para o cuidado parental dos dinossauros, e a biologia comparativa apóia essa hipótese, uma vez que os pássaros arcossauros e crocodilianos exibem cuidado parental.

Os dinossauros dominaram a Era Mesozóica, conhecida como a "era dos répteis". O domínio dos dinossauros durou até o final do Cretáceo, o último período da Era Mesozóica. A extinção do Cretáceo-Terciário resultou na perda da maioria dos animais de grande porte da Era Mesozóica. Os pássaros são os únicos descendentes vivos de um dos principais clados de dinossauros.

Visite este site para ver um vídeo discutindo a hipótese de que um asteróide causou a extinção do Cretáceo-Triássico (KT).

Origem dos Répteis

Os répteis evoluíram dos anfíbios do período Carbonífero, que dependiam de corpos d'água para a postura de ovos e desenvolvimento de fases larvais e, portanto, não podiam explorar habitats áridos distantes de corpos d'água. Eles inventaram um grande ovo com casca carregado de gema que poderia ser colocado na terra e no qual um saco amniótico continha um líquido no qual o embrião poderia se desenvolver até um estágio avançado, capaz de se defender sozinho quando eclodisse. As seguintes mudanças anatômicas transformaram os anfíbios ancestrais em répteis adaptados à terra:

  • O corpo desenvolveu uma cobertura de escamas epidérmicas para evitar a perda de umidade corporal e as glândulas da pele foram perdidas.
  • O crânio tornou-se monocondílico para melhor movimento e flexibilidade. O atlas e as vértebras do eixo juntos permitiam o movimento do crânio em todas as direções.
  • Os ossos dos membros e cinturas ficaram mais fortes, mas os membros foram presos nas laterais do corpo e a barriga tocou o solo durante o modo de locomoção lenta.
  • A região sacral envolveu duas vértebras fortes e fundidas para suportar o peso do corpo nas patas traseiras.
  • Membros de pentadáctilos desenvolveram garras que ajudaram a escalar rochas e árvores.
  • A respiração pulmonar tornou-se mais eficiente.
  • Como estratégia de conservação de água, os rins metanefros excretavam ácido úrico, que não necessitava de água para sua excreção.
  • Os répteis continuaram a ser ectotérmicos, uma vez que o ventrículo não foi completamente dividido por um septo e sangue misturado no coração.
  • A fertilização interna evoluiu quando um grande ovo com casca de cleioide foi posto na terra.
  • Membranas embrionárias âmnio, alantóide e saco vitelino evoluíram para permitir o desenvolvimento embrionário em condições áridas.

ANCESTORES DE RÉPTEIS

OS COTYLOSAURS

Eles foram os répteis de caule mais primitivos que evoluíram dos anfíbios labiritodontes (Embolomeri) no período Carbonífero.

Seymoria era um animal parecido com um lagarto, com membros pentadáctilos e cauda curta. Ele tinha dentes labirínticos homodontes nos ossos da mandíbula, bem como nos ossos de vômer e palatino. A presença de linha lateral indica seus hábitos anfíbios. O crânio era monocondílico para melhor movimentação da cabeça. Seymoria indica transição gradual de anfíbios labirintodontes para répteis. Outro fóssil de cotilossauro de 5 pés de comprimento, Limnoscelis foi encontrado no México que tinha grandes dentes pré-maxilares e cauda longa.

OS PARAPSÍDEOS

Eles possuíam vazio temporal superior no crânio e foram adaptados para o modo de vida aquático.

Plesiossauro era um animal marinho de pescoço longo, comedor de peixes, com corpo fusiforme de 15 metros, cauda curta e membros semelhantes a remos modificados para nadar. O crânio era do tipo euriapsídeo com vazio temporal superior. Os fósseis são do Jurássico inferior (cerca de 180 milhões de anos) e acredita-se que tenham se extinguido na extinção em massa do final do Cretáceo.

Ictiossauro tinha corpo semelhante ao de um peixe com membros anteriores modificados em nadadeiras semelhantes a remos e membros posteriores desapareceram. Também havia uma barbatana dorsal carnuda. A barbatana caudal era grande e bilobada. As mandíbulas projetadas em um focinho alongado e os dentes eram homodontes, uma adaptação para a pesca de peixes. O crânio era do tipo parapsídeo com ossos pós-frontais e supratemporais adicionais atrás da órbita do olho. A coluna vertebral tornou-se secundariamente simplificada com vértebras anficólicas.

OS SINÁPSIDOS

Os sinapsídeos se separaram do estoque reptiliano primitivo no início da evolução, talvez no período carbonífero médio. Os sinapsídeos começaram a desenvolver características de mamíferos que lhes permitiam ser predadores velozes e ativos. Suas pernas começaram a se mover sob o corpo. A dentição heterodonte e o palato falso começaram a se desenvolver nos pelicossauros e se formaram completamente nos terapsídeos. Dois tipos de sinapsídeos ocorreram do carbonífero ao permiano, a saber, os primitivos Pelycosaurs e os terapsídeos avançados.

Pelycosaurs são representados por Dimetrodon cujos fósseis foram descobertos na América do Norte e na Rússia do final do Carbonífero ao Permiano. Eles eram animais primitivos semelhantes a répteis, nos quais os membros se moviam sob o corpo, mas não completamente, e cada membro tinha 5 dedos com garras. Os espinhos neurais nas costas eram excessivamente longos, estendendo-se a pele altamente vascularizada entre eles que formavam uma estrutura semelhante a uma barbatana ou uma vela. Possuíam dentição heterodonte com incisivos, caninos e molares bem definidos, mas o palato falso não estava completamente formado.

Terapsídeos eram sinapsídeos mais avançados e ativos que talvez fossem animais endotérmicos com alta taxa de metabolismo. A dentição heterodonte com palato falso permitiu que esses animais mastigassem e triturassem alimentos para uma digestão rápida no intestino para que a alta demanda metabólica do corpo pudesse ser satisfeita. Os músculos da mandíbula foram fixados ao arco zigomático para tornar a mastigação eficaz. Os terapsídeos carnívoros eram chamados de cinodontes (por exemplo, Cynognathus) e os herbívoros eram dicinodontes.

OS THECODONTS

Eles evoluíram do sauropsídeo Archosauria, um grupo de insignificantes répteis semelhantes a lagartos que sobreviveram à extinção em massa do Triássico. Eles evoluíram para predadores bípedes e altamente ágeis.

Euperkeria e Ornithosuchus fósseis foram descobertos na África do Sul e na Europa. Eles eram animais semelhantes a lagartos bípedes com cerca de 60 centímetros de comprimento, com cabeça pequena, mas cauda muito longa para se equilibrar enquanto perseguiam insetos voadores por corrida rápida. A endotermia deve ter evoluído nos codontes para atender às extraordinárias demandas de energia de seu estilo de vida predatório.

OS SAURISCHIANS

Eles eram dinossauros com cintura pélvica semelhante a um lagarto, na qual os ossos do ísquio e do púbis irradiavam um do outro. Eles eram bípedes e quadrúpedes, carnívoros e também herbívoros.

OS ORNITISTAS

Eles eram dinossauros com cintura pélvica semelhante à de uma ave, na qual os ossos do ísquio e púbis eram direcionados para a parte posterior, como encontrados nas aves modernas. Eles também eram carnívoros altamente diversificados, bem como herbívoros, bípedes e quadrúpedes.

A PTEROSAURIA

Eles estavam voando ou planando dinossauros do Mesozóico que variavam em tamanho do tamanho de um pardal a algumas espécies, como Pteranodon, tendo uma envergadura de 8 metros. Eles tinham ossos pneumáticos. O último dedo do membro anterior era extraordinariamente longo e servia para fixar o patágio membranoso entre o membro anterior, o posterior e o corpo. Os membros posteriores eram usados ​​para se agarrar às rochas e penhascos e os três dedos dos membros anteriores também tinham garras curvas, uma adaptação para se agarrar. Suas mandíbulas foram modificadas em um bico que possuía dentição homodonte, mas Pteranodon não tinha dentes.


Biologia e história evolutiva dos mesossauros, os mais antigos répteis aquáticos conhecidos

Os mesossauros estão entre os animais extintos mais surpreendentes - são os répteis mais antigos conhecidos que desenvolveram adaptações aquáticas, embora o quão terrestres seus ancestrais tenham se tornado ainda não tenha sido estabelecido eles são os únicos vertebrados conhecidos de Gondwana no início do Permiano e são representados por.

Os mesossauros estão entre os animais extintos mais surpreendentes, eles são os répteis mais antigos conhecidos que desenvolveram adaptações aquáticas, embora o quão terrestres seus ancestrais tenham se tornado ainda está para ser estabelecido, eles são os únicos vertebrados conhecidos de Gondwana no início do Permiano e são representados por milhares de poços esqueletos preservados e quase completos. Os mesossauros eram capazes de habitar corpos d'água frios e salgados resultantes da seca de um mar interior originalmente grande que se estendia pelo que hoje é a América do Sul e a África.

Até agora, os mesossauros são os únicos tetrápodes conhecidos de um ecossistema empobrecido que incluía crustáceos pigocefalomorfos, algas e tapetes microbianos, e os produtores ainda não identificados dos vestígios fósseis de condritos. Recentemente, a descoberta de embriões de mesossauro bem preservados enrolados como se estivessem dentro de um ovo, e uma fêmea grávida deu pistas sobre a biologia reprodutiva dos primeiros amniotas. O fato de que os mesossauros podem ter desenvolvido uma retenção estendida de embriões junto com a aparente ausência de uma casca de ovo mineralizada pode explicar a grande lacuna no registro fóssil dos primeiros ovos amnióticos durante os primeiros 90 milhões de anos de sua evolução.

As lacunas remanescentes mais básicas em nosso conhecimento sobre os mesossauros incluem questões taxonômicas. Por exemplo, quantos táxons nominais de mesossauros são válidos? Quais são as afinidades dos mesossauros?

Esses aspectos interessantes da biologia dos mesossauros, juntamente com uma reavaliação de sua dieta e adaptações aquáticas, bem como a análise dos problemas taxonômicos que ainda não foram resolvidos, justificam um Tópico de Pesquisa sobre mesossauros em Fronteiras nas Ciências da Terra. O objetivo desta proposta é contrastar hipóteses anteriores sobre este táxon e contrastá-lo com hipóteses recentes ou novas que decorrem dos novos dados produzidos nos últimos anos.

Buscamos contribuições de especialistas reconhecidos da evolução inicial de amniote, anatomia comparativa e estratégias reprodutivas de répteis existentes e mesossauros. Acreditamos que esta coleção de artigos será útil para uma ampla gama de pesquisas, desde aqueles que trabalham com paleoecologia de tetrápodes basais até aqueles que se concentram em vários aspectos da evolução de vertebrados ou paleobiologia.

Nota importante: Todas as contribuições para este Tópico de Pesquisa devem estar dentro do escopo da seção e do periódico ao qual são enviadas, conforme definido em suas declarações de missão. A Frontiers reserva-se o direito de orientar um manuscrito fora do escopo para uma seção ou periódico mais adequado em qualquer estágio da revisão por pares.


Definição de répteis marinhos

Em primeiro lugar, é importante definir a frase "réptil marinho". Cada uma das duas palavras requer esclarecimento para evitar confusão. Em primeiro lugar, a palavra “marinho” é restrita aos vertebrados que se alimentam quase exclusivamente do mar nesta contribuição. Isso é mais estrito do que o uso mais comum, onde qualquer vertebrado que passa algum tempo no mar está incluído. O uso restrito é preferido aqui para remover a ambigüidade. Cerca de 250 espécies de répteis existentes vivem em habitats haline ou ocasionalmente os invadem (Wilfred 1958). Exemplos extremos são grandes répteis no sudeste da Ásia-Austrália, ou seja, o crocodilo de água salgada (Crocodylus porosus), Monitor de água asiático (Varanus salvator), e python reticulada (Python reticulatus) Eles podem nadar por longas distâncias no oceano (por exemplo, Rosenzweig 2001 Borden 2007) e pelo menos o crocodilo e o lagarto-monitor podem até se alimentar de peixes, mas passam a maior parte do tempo em outros lugares durante um ano. O crocodilo de água salgada, especialmente, é freqüentemente considerado marinho, mas não está claro se ele é mais marinho do que o monitor de água asiático, que raramente é chamado de marinho. O uso restrito de “marinho” nesta contribuição removeria todos esses animais ambíguos da consideração como répteis marinhos.

Em segundo lugar, a palavra "réptil" é restrita aos vertebrados que são chamados de répteis no inglês comum (ou seja, "lagartos", cobras, tuataras, crocodilos e os fósseis relacionados a eles). Os pássaros são descendentes de alguns répteis, portanto, eles próprios são répteis em sentido estrito. No entanto, a inclusão de pássaros, que são de sangue quente, obscureceria a discussão. Portanto, removo os pássaros dos “répteis” nesta contribuição. Em resumo, “répteis marinhos” no contexto atual são todos répteis, exceto pássaros que se alimentam quase exclusivamente no mar.


As radiações adaptativas moldaram a evolução dos répteis?

Animais amostrados na análise. Cores indicam índices de evolução: cores quentes altas taxas e cores frias baixas taxas Crédito: Tiago R. Simões

Algumas das questões mais fundamentais na evolução permanecem sem resposta, como quando e como grupos extremamente diversos de animais - por exemplo, répteis - evoluíram pela primeira vez. Por setenta e cinco anos, as radiações adaptativas - a evolução relativamente rápida de muitas espécies de um único ancestral comum - foram consideradas como a principal causa da diversidade biológica, incluindo as origens dos principais planos corporais (características estruturais e de desenvolvimento que identificam um grupo de animais) e novas linhagens. No entanto, pesquisas anteriores examinando essas taxas rápidas de evolução foram amplamente limitadas pelos métodos usados ​​e pela quantidade de dados disponíveis.

Em um jornal publicado hoje em Nature Communications, uma equipe de pesquisa liderada pela Universidade de Harvard examinou o maior conjunto de dados disponíveis de grandes grupos de répteis vivos e extintos (como répteis marinhos, tartarugas, lagartos e os ancestrais de dinossauros e crocodilos) para resolver a questão de longa data de como as radiações adaptativas se formaram evolução de répteis. Usando informações de DNA de espécies modernas e centenas de características anatômicas de espécies modernas e fósseis para análise estatística, o estudo detectou que os períodos de rápida mudança anatômica durante a origem dos grupos de répteis costumam ser anteriores quando esses grupos se diversificaram em centenas ou milhares de espécies. Isso contradiz as idéias de longa data de radiação adaptativa na biologia da evolução.

"Nossos resultados sugerem que a origem dos principais grupos de répteis, vivos e extintos, foi marcada por taxas muito rápidas de mudança anatômica, mas que altas taxas de evolução não necessariamente se alinham com a diversificação taxonômica" disse o primeiro autor, Dr. Tiago Simões, Pós-doutorado no laboratório de Stephanie Pierce, Professora Associada do Departamento de Biologia Organísmica e Evolutiva da Universidade de Harvard.

Simões e Pierce revelaram que as taxas de evolução e variedade morfológica em répteis antes da extinção em massa do Permiano-Triássico - a maior extinção em massa de todos os tempos - eram igualmente altas, ou até maiores, do que após o evento. Como a diversidade de espécies de répteis era muito menor durante o Permiano em comparação com o Triássico, esses resultados indicam que as taxas rápidas de evolução não precisam coincidir com a rápida diversificação taxonômica prevista pela teoria clássica da radiação adaptativa. Os dois podem ser separados.

A equipe, que também incluía Ph.D. a estudante Oksana Vernygora e o professor Michael Caldwell da Universidade de Alberta descobriram ainda que as taxas aceleradas de evolução correspondem à origem de planos corporais de répteis únicos, mas que adaptações funcionais muito semelhantes em répteis podem surgir por meio de taxas de evolução variáveis.

"Surpreendentemente", disse Pierce, "os répteis que desenvolveram armaduras de proteção semelhantes, como tartarugas ou corpos serpentinos como cobras, mostram taxas de evolução radicalmente diferentes, indicando que a origem e evolução de planos corporais únicos é heterogênea ao longo da evolução."

“Nossos resultados também mostram que a origem das cobras é caracterizada pelas taxas mais rápidas de alteração anatômica da história da evolução dos répteis”, disse Simões. "Mas isso não coincide com aumentos na diversidade taxonômica [conforme previsto pelas radiações adaptativas] ou altas taxas de evolução molecular."

A incompatibilidade entre a evolução morfológica e molecular apóia a ideia de que sequências de DNA codificadoras de proteínas não parecem estar correlacionadas com mudanças em larga escala na anatomia. Embora muito mais pesquisas sejam necessárias para entender como os planos corporais evoluem, a equipe levanta a hipótese de que as regiões codificantes não proteicas do genoma podem ser responsáveis ​​pela rápida mudança morfológica, já que essas partes são mais livres para sofrer mutações e assumir novos papéis funcionais.

"É claro para nós que para avançarmos em nossa compreensão dos principais padrões de evolução, precisamos de mais estudos capazes de medir as taxas de evolução fenotípica e molecular, tempos de origem e diversidade fenotípica em grandes escalas de tempo", disse Simões.

Simões e colegas continuam a desenvolver novos métodos e a expandir os dados recuados no tempo para ver as origens dos amniotas, o grupo que inclui répteis e mamíferos. De particular interesse é identificar quando no tempo geológico esses dois grupos de animais divergiram e como a extinção, diversificação e adaptação moldaram sua história evolutiva nos últimos 300+ milhões de anos.

"Estou animado para continuar minha pesquisa para desvendar a dinâmica evolutiva inicial dos dois grupos de animais mais bem-sucedidos do planeta", disse Simões. "Também estou me concentrando em melhorar os protocolos disponíveis para analisar dados morfológicos e construir árvores evolutivas mais robustas, incluindo o tempo de origem das principais linhagens de vertebrados."


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Introdução

Os venenos de squamate são misturas complexas de componentes de proteínas e peptídeos (comumente chamados de toxinas) que agem para matar ou imobilizar presas e podem auxiliar na digestão. A origem do aparato de veneno dos escamatos tem sido objeto de considerável interesse em pesquisas recentes. A homologia do aparato do veneno entre as cobras avançadas (Caenophidia) é fortemente apoiada por evidências anatômicas 1,2,3,4, bem como embriologia comparativa e genética do desenvolvimento 5. Uma adição recente ao corpo de evidências que apóia a evolução inicial única do veneno em cobras tem sido o uso de aminoácidos de proteínas ou sequências de genes de DNA de toxinas e seus homólogos entre proteínas corporais não venenosas 6,7. As toxinas do veneno pertencem a várias famílias de genes de múltiplos locus, evoluindo de acordo com o modelo de nascimento e morte 8, e adquiriram seu papel no veneno após o recrutamento de famílias de proteínas que cumprem funções fisiológicas comuns 9. Mapear a árvore gênica dessas famílias de proteínas na árvore do organismo correspondente permite a reconstrução da história do recrutamento da toxina no arsenal venenoso dos animais. Esta abordagem forneceu suporte adicional para a evolução inicial única do veneno na Caenophidia 7.

Entre os lagartos, apenas o gênero Heloderma (família Helodermatidae) era considerada venenosa até muito recentemente. Como o aparato de veneno de Heloderma está confinado à mandíbula inferior, enquanto o das cobras está restrito à mandíbula superior, os dois sistemas sempre foram considerados não homólogos. No entanto, essa suposição foi contestada por Fry et al. 10, que identificou glândulas secretoras de toxinas na mandíbula de lagartos adicionais das famílias Varanidae e Anguidae, e nas mandíbulas superior e inferior de representantes do Iguânia. Como esses três grupos, junto com os Helodermatidae e Serpentes (cobras), formam um grupo monofilético, Fry et al. 10 postulou uma única origem precoce (SEO) de veneno na base desse clado, denominado Toxicofera (veja a Fig. Suplementar S1 para uma filogenia dos répteis Toxicoferan). No entanto, na ausência de fortes evidências morfológicas ou de desenvolvimento de homologia entre as glândulas da mandíbula superior de lagartos iguanianos e cobras, a principal evidência para a origem única do veneno residia nas filogenias do gene da toxina, que mostrava a monofilia da toxina do lagarto e da cobra genes com a exclusão de homólogos não venenosos e, em alguns casos, a falta de monofilia recíproca de toxinas de cobra e lagarto 10.

O principal problema com a interpretação dessas filogenias de genes é a falta de sequências comparáveis ​​de homólogos não venenosos de dentro da Toxicofera. Na ausência de sequências genômicas disponíveis, os homólogos não-toxínicos das toxinas do veneno nesses estudos foram derivados de uma variedade de outros taxa de vertebrados, mais comumente mamíferos ou aves 7,9,10,11,12. Isso é potencialmente problemático, porque a falha na amostragem de homólogos não-toxinas do clado focal pode levar a árvores de genes que representam falsamente os genes da toxina como monofiléticos, levando à conclusão errônea de que eles são o resultado de um único evento de recrutamento (Fig. 1a , b) O teste rigoroso de monofilia de toxina em qualquer família de proteínas, portanto, requer a inclusão de homólogos de não toxinas de dentro do clado focal (Fig. 1c).

Diagrama mostrando o efeito potencial da amostragem de proteínas não venenosas de táxons do grupo na interpretação do recrutamento de toxinas. (uma) Evolução real da família de genes dentro da filogenia do organismo (b) efeito da não inclusão de sequências não-toxínicas: a árvore gênica sugere o recrutamento inicial único de genes de toxinas para o veneno (c) a amostragem de sequências não toxinas do grupo revela a não monofilia de toxinas, sugerindo vários eventos de recrutamento independentes.

Duas suposições-chave adicionais que permaneceram não testadas devido à falta de homólogos não-toxinas de estudos anteriores são que as mudanças de papel da função fisiológica para o veneno são raras na evolução da família de proteínas e que não há "recrutamento reverso" de proteínas de toxina de volta em um papel fisiológico. Consequentemente, a narrativa atual da evolução do veneno se apóia em duas suposições-chave que permaneceram não testadas, novamente em grande parte devido à falta de sequências não-toxinas dentro do grupo disponíveis.

Recentemente, sequências não-toxinas de Toxicoferan tornaram-se disponíveis, graças a estudos transcriptômicos envolvendo vários órgãos de um Caenofídio (Thamnophis elegans 13), e coração e tecido hepático de uma cobra basal (Python bivittatus, Como P. molurus bivittatus 14). Aqui, usamos essas novas sequências de proteínas fisiológicas provenientes de tecidos de glândulas não venenosas para testar rigorosamente a hipótese de um recrutamento precoce de nove famílias de toxinas no arsenal de veneno de répteis escamatos. A evidência de monofilia de toxina após a inclusão de amostras de homólogos de genes não-toxinas fornecerá um forte suporte para a hipótese de SEO proposta por Fry et al. 10 Em contraste, a evidência de toxina não monofílica (ou seja, não toxinas aninhando-se dentro dos clados de toxina) indicaria que múltiplas origens de veneno ocorreram nos répteis escamatos ou que o recrutamento de proteínas na glândula de veneno pode não ser um processo unilateral, mas também envolve o recrutamento reverso de toxinas para funções não venenosas fora da glândula de veneno. Para testar explicitamente essas hipóteses, utilizamos análises filogenéticas rigorosas ao lado de reconstruções de estado de caráter ancestral para investigar a origem do veneno e a natureza e frequência dos recrutamentos de e para uma função de toxina em famílias de proteínas de veneno de escamato.


Leache Lab

Dr. Leonard Jones defendeu com sucesso sua dissertação! Sua apresentação foi excelente: & # 8220Explorando a evolução da cobra no tempo e no espaço& # 8220. Ele fez um ótimo trabalho ao apresentar os capítulos de sua dissertação sobre genética de populações, filogeografia e filogenômica & # 8212, todos com exemplos em cobras. O Dr. Jones planeja continuar sua pesquisa sobre cobras à medida que adquire novas habilidades durante seu próximo pós-doutorado na Michigan State University no laboratório de Bradburd.

Lagartos de Cerca Ocidental @Puget Sound

Lagartos de Cerca Ocidental (Sceloporus occidentalis) são lagartos super abundantes e comuns em toda a sua distribuição no oeste dos EUA. Eles são encontrados desde o nível do mar até altitudes elevadas nas montanhas de Sierra Nevada, e estão até adaptados para viver em ambientes urbanos. Aqui em Western Washington, a história é bem diferente. Eles parecem ser muito exigentes sobre onde viverão, e você só pode encontrá-los em habitats litorâneos intocados ao redor de Puget Sound e Hood Canal que estão voltados para o sul, onde eles podem obter bastante exposição ao sol. Eles provavelmente tinham uma distribuição muito mais ampla no passado, mas o desenvolvimento dos litorais parece ter destruído muitos habitats adequados. As populações que encontramos hoje são altamente fragmentadas e espalhadas pelos pequenos pedaços de praias que ainda estão disponíveis. Existem poucos registros históricos desses lagartos em coleções de museus desta região, mas alguns espécimes importantes são de lugares que estão completamente urbanizados, sem nenhum sinal de lagartos hoje (como o centro de Seattle). Isso sugere que mais habitats costumavam estar disponíveis, embora hoje tenham desaparecido.

A Western Fence Lizard desfrutando de um dia ensolarado na praia em Puget Sound, Ketron Island.

Parabéns Shanelle!

Parabéns à pesquisadora de graduação Shanelle Wikramanayake por sua recente graduação na UW! Shanelle conduziu uma pesquisa independente sobre a genética da conservação de um lagarto endêmico no Sri Lanka, o lagarto de chifre áspero (Ceratophora aspera) Shanelle está se mudando para a Califórnia para cursar a pós-graduação na California State University Northridge, onde trabalhará com a Dra. Jeanne Roberston sobre biologia evolutiva e comportamento de pererecas de olhos vermelhos. Já sentimos falta de Shanelle em Seattle, mas também estamos empolgados com seu futuro trabalho em seu novo laboratório!

Shanelle participou do anúncio do Simpósio de Pesquisa de Graduação UW 2019

Ilustrações de répteis e anfíbios # 038

Simone Des Roches, herpetologista e pós-doutoranda na UW School of Aquatic and Fisheries Sciences, foi recentemente apresentada em um Burke Museum Q & ampA sobre seu trabalho de ilustração biológica. Simone está produzindo uma série de ilustrações biológicas que retratam os répteis e anfíbios do estado de Washington. As ilustrações se concentram em apresentar a diversidade encontrada dentro de cada espécie. Você pode ler a história completa e ver mais ilustrações aqui:
https://www.burkemuseum.org/news/qa-biological-illustrator

Um exemplo de ilustrações de Simone & # 8217s mostrando variação geográfica em Western Fence Lizards (Sceloporus occidentalis).

Trabalho de conservação de sapos

O recente laboratório graduado Itzue Caviedes-Solis publicou recentemente um novo artigo de pesquisa sobre a conservação de sapos nas montanhas mexicanas. A pesquisa foi escolhida por & # 8220Cientificas Mexicanas & # 8221 e se transformou em um infográfico muito bom.


World & # 8217s & # 8216Smallest Dinosaur & # 8217 revelou ser um réptil misterioso

O fóssil envolto em âmbar foi considerado o menor fóssil de dinossauro já encontrado. Conhecido por um pouco mais do que um crânio peculiar e descrito no início de 2020, Oculudentavis khaungraae foi apresentado como um pássaro com dentes do tamanho de um beija-flor & # 8212 um dinossauro aviário que voou pela pré-história de Mianmar há cerca de 100 milhões de anos. Mas desde o momento em que essa criatura do Cretáceo apareceu nas páginas da Nature, o debate e a controvérsia cercaram esse estranho fóssil e sua identidade. E hoje, em um artigo revisado por pares publicado na Current Biology, os cientistas confirmaram que essa pequena criatura não era um pássaro.

O original Oculudentavis fóssil é preservado em um pedaço de âmbar do país do sudeste asiático de Mianmar. Quando foi apresentado em Natureza em março de 2020, pesquisadores externos rapidamente apontaram que Oculudentavis não era realmente um pássaro. O fóssil parecia representar um pequeno réptil que simplesmente se parecia com um pássaro, graças a uma grande abertura ocular no crânio e um focinho estreito, quase em forma de bico. O original Natureza o papel foi retirado e uma reanálise do conjunto de dados do papel por outra equipe apoiou a ideia de que o fóssil não era um pássaro. Um segundo espécime logo apareceu e apareceu em uma pré-impressão no mesmo ano, acrescentando evidências de que esses fósseis estavam longe de ser a ave da árvore da vida. Esse estudo desde então evoluiu para o Biologia Atual papel em que Oculudentavis pode ser, e isso sugere que este pássaro era realmente um lagarto.

Como um pequeno réptil pode ser confundido com um pássaro em primeiro lugar? Existem vários fatores que contribuíram para a confusão, diz o autor principal e paleontólogo da Universidade de Bristol, Arnau Bolet. & # 8220O focinho longo e afilado e o teto abobadado do crânio deram ao primeiro fóssil a aparência geral de uma criatura parecida com um pássaro, & # 8221 Bolet diz. Mas um exame mais detalhado do fóssil, observa Bolet, mostrou muitos traços semelhantes aos de lagartos não presentes em pássaros. Os dentes de Oculudentavis estão fundidos à mandíbula, por exemplo, que é uma característica observada em lagartos e cobras. E a forma e as conexões entre ossos cranianos específicos no fóssil são vistas em répteis semelhantes a lagartos, e não em pássaros. A descoberta de um segundo possível Oculudentavis fóssil ajudou a confirmar a conclusão.

Organismos preservados em âmbar são difíceis de estudar de fora, mas a equipe criou tomografias computadorizadas do réptil dentro do segundo espécime e também reanalisou os exames do espécime original. O segundo fóssil difere do primeiro em alguns aspectos, então Bolet e seus colegas deram ao segundo fóssil ligeiramente amassado um novo nome & # 8212Oculudentavis naga, em homenagem ao povo Naga que vive nas proximidades das minas de âmbar de Mianmar e # 8217s. Existem diferenças suficientes entre os ossos do crânio dos dois fósseis que parece ter havido pelo menos dois Oculudentavis espécies, propõem os pesquisadores, ambas representando alguma forma misteriosa de lagarto. Então, novamente, especialistas externos como Michael Caldwell, da Universidade de Alberta, sugerem, Oculudentavis pode não ser um lagarto, mas algo muito mais antigo e incomum.

A parte preservada de âmbar de Oculudentavis naga inclui seu crânio, escamas e tecidos moles. (Fundação Museu Adolf Peretti / Peretti)

Apesar de seu uso em linguagem comum, & # 8220lizard & # 8221 não & # 8217 significa qualquer réptil extenso com quatro patas. O tuatara moderno, por exemplo, parece um lagarto, mas na verdade pertence a um grupo evolucionário diferente que compartilhou um ancestral comum com lagartos há mais de 250 milhões de anos. Um lagarto, mais especificamente definido, pertence a um grupo particular de répteis chamados escamatos, que também inclui cobras e & # 8220 lagartos vermes. & # 8221

& # 8220O que é isso? Acho que ainda é uma questão em aberto, & # 8221 Caldwell diz.

No novo estudo, os autores usaram várias técnicas comparativas diferentes para determinar como Oculudentavis relaciona-se com outros lagartos. Mas nenhuma das tentativas forneceu uma resposta consistente. Em algumas árvores evolutivas hipotéticas, por exemplo, Oculudentavis parece ser um dos primeiros lagartos, enquanto em outros parece estar relacionado aos ancestrais dos mosassauros marinhos que prosperaram durante o Cretáceo. & # 8220Embora Oculudentavis tem muitas peculiaridades que o tornam um lagarto estranho, enfrentando dificuldades em trabalhar as afinidades de um lagarto fóssil com um grupo específico de lagartos não é incomum, & # 8221 Bolet diz, observando que a possível descoberta de mais fósseis com partes do esqueleto além da cabeça pode ajudar.

Os paleontólogos ainda sabem pouco sobre os lagartos e outros répteis que existiam nessa época. & # 8220Oculudentavis vem de depósitos de âmbar com cerca de 98 milhões de anos & # 8221 diz o paleontólogo da Universidade de Bristol Jorge Herrera Flores & # 8220 e, até agora, o registro fóssil de escamações terrestres daquela idade eram extremamente raros e escassos. & # 8221 Oculudentavis os fósseis não apenas ajudam a preencher essa lacuna, mas sugerem que há muito mais a ser encontrado. Afinal, Herrera Flores aponta, existem mais de 10.000 espécies de escamadas no planeta no momento. Mesmo considerando o quão difícil pode ser para pequenos animais se tornarem parte do registro fóssil, há, sem dúvida, muitas novas descobertas que ajudarão os paleontólogos a entender melhor o mundo dos pequenos répteis na Era dos Dinossauros.

Esforços para encontrar mais fósseis como Oculudentavis, no entanto, são complicados pelo mercado de & # 8220blood âmbar & # 8221, que muitas vezes chama a atenção dos pesquisadores para esses fósseis. As minas onde foram encontrados fósseis de âmbar do Cretáceo são controladas pelos militares de Mianmar, que assumiram o controle do país no início deste ano e por anos cometeram atos de genocídio contra o povo muçulmano Rohingya do país, entre outros. As vendas caras de espécimes de âmbar alimentaram o conflito, e mesmo os fósseis de origem ética muitas vezes acabam nas mãos de negociantes privados que restringem o acesso aos pesquisadores e atrasam os esforços para reinvestigar os resultados anteriores.

A incerteza ao redor Oculudentavis faz sentido, dado o quão estranhos os fósseis parecem mesmo à primeira vista, especialmente em comparação com outros lagartos que foram encontrados em âmbar em torno do mesmo lugar e época. & # 8220Acho que essas duas coisas são realmente interessantes & # 8221 Caldwell diz, & # 8220não porque são pássaros e não porque & # 8217são lagartos, mas porque & # 8217são algum tipo de proto-lagarto.

A localização isolada da pré-histórica Mianmar pode explicar por que uma criatura tão confusa evoluiu em primeiro lugar. Durante o tempo Oculudentavis estava escalando, o que hoje é, Mianmar, um pedaço de terra que se separou de outras massas de terra. A área foi encapsulada como uma ilha, isolada no mar antigo, e esses lugares costumam funcionar como refúgios onde linhagens antigas evoluem isoladamente. & # 8220Pelo que posso ver nos restos de vertebrados, & # 8221 Caldwell diz, & # 8220 algumas coisas muito originais estão lá e têm ancestrais realmente antigos. & # 8221

As imagens de tomografia computadorizada permitiram aos pesquisadores examinar cada característica de Oculudentavis naga em alta resolução sem danificar ou destruir a amostra. (Fundação Edward Stanley / Museu Peretti)

Que papel o Oculudentavis espécies jogadas em seu ecossistema é outro quebra-cabeça. O formato das mandíbulas e dos dentes minúsculos, diz Bolet, sugere que esse réptil arrebatou insetos. Talvez essa criatura tenha escalado florestas antigas em busca de pedaços de invertebrados para comer. Da mesma forma, diz a coautora do estudo Susan Evans, & # 8220também há algumas evidências das dobras da pele sob a cabeça de que esses animais as usavam para alguma forma de exibição & # 8221 semelhante aos lagartos anole hoje.

Em vez de chegar a uma conclusão clara, a história de Oculudentavis levantou questões adicionais. Se este réptil realmente fosse um lagarto, de que tipo seria? E por que é tão diferente? E se não for um lagarto, que história evolucionária o fóssil conta? Os traços estranhos nesses dois espécimes podem sugerir que eles representam um ramo evolutivo que se origina no passado pré-histórico, do qual os especialistas estão apenas começando a se dar conta.

Sobre Riley Black

Riley Black é uma escritora científica freelance especializada em evolução, paleontologia e história natural, que bloga regularmente para Americano científico.


O que podemos aprender sobre nossos membros com os sem membros?

Novembro de 2015
Por autores convidados Christopher A. Emerling, PhD, NSF Postdoctoral Fellow, UC Berkeley Museum of Vertebrate Zoology e Stephanie Keep, Editor de Relatórios do National Center for Science Education e consultor de currículo de ciências para Keep Learning, LLC

"O falo amniótico e os membros diferem dramaticamente em suas morfologias ..." Assim começa um estudo recente publicado na revista Célula de Desenvolvimento. Embora você possa, sem dúvida, distinguir facilmente uma perna de um pênis, verifica-se que esses apêndices funcionalmente distintos compartilham caminhos genéticos semelhantes. Os cientistas fizeram essa descoberta de uma forma surpreendente & mdash examinando os genomas de várias espécies de cobras. É claro que as cobras não têm membros, então como poderiam ter sido a chave para um insight sobre o desenvolvimento dos membros?

Onde está a evolução?

As cobras surgiram há pelo menos 100 milhões de anos. Alguns especialistas afirmam que as cobras evoluíram em terra e perderam seus membros - primeiro os anteriores, depois os posteriores & mdash à medida que se adaptavam a um estilo de vida escavador. Outros preferem a hipótese de que evoluíram de um grupo de répteis aquáticos e perderam seus membros ao se adaptarem ao mar. De qualquer forma, as cobras provavelmente descendem de uma linhagem de lagartos totalmente patas com base em três linhas gerais de evidência. Primeiro, as cobras são geneticamente aninhadas nas profundezas do clado do lagarto (Squamata). Em segundo lugar, o registro fóssil de cobras inclui várias espécies que mantiveram os membros posteriores (por exemplo, Eupodophis, Pachyrhachis), com uma cobra putativa (e controversa!) descoberta recentemente que possuía todos os quatro membros (Tetrapodophis) Finalmente, alguns dos ramos anteriores da árvore filogenética da cobra, particularmente jibóias e pítons, incluem espécies que possuem botões de membros posteriores embrionários que não conseguem se desenvolver em membros totalmente formados.

Em um post anterior, discutimos como os genes podem ser completamente deletados de um genoma ou acumular mutações inativadoras, tornando o gene não funcional. Você pode imaginar que os genes que codificam os membros foram inativados ou perdidos nos genomas das cobras. Na realidade, entretanto, provavelmente não existem "genes de membros" verdadeiros. Em vez disso, os membros parecem se desenvolver com base nas contribuições de vários genes de desenvolvimento que têm funções múltiplas. Esses genes são chamados de pleiotrópicos, e os pesquisadores normalmente não esperam que os genes pleiotrópicos desapareçam ou se tornem "quebrados" durante a evolução, pois isso poderia ter efeitos deletérios generalizados no fenótipo de um organismo.

Se a seleção natural impede que os animais percam os genes que estão envolvidos no desenvolvimento de apêndices, como é que espécies como as cobras perderam seus membros? Um caminho provável é através da interrupção de regiões de DNA conhecidas como potenciadores. Os potenciadores não são genes, o que significa que não codificam uma proteína, mas regulam a atividade dos genes. Eles fazem isso por meio de proteínas conhecidas como fatores de transcrição, que se ligam aos potenciadores, levando à transcrição de um gene (geralmente) próximo. Múltiplos intensificadores podem ser associados a um único gene, e diferentes fatores de transcrição se ligam a intensificadores distintos, controlando quando e onde o gene é ativado. Os efeitos regulatórios dos fatores de transcrição e intensificadores ajudam a explicar como um organismo inteiro pode se desenvolver a partir de um único óvulo fertilizado indiferenciado. À medida que conjuntos de proteínas regulatórias interagem com intensificadores distintos, eles direcionam diferentes conjuntos de genes para se expressarem em vários locais. Isso permite que as células se especializem e se diferenciem, eventualmente formando tecidos e órgãos.

Se um potenciador for deletado, algumas funções de um gene podem ser perdidas, mas os potenciadores associados a outros conjuntos de fatores de transcrição & mdash e, portanto, outras funções do gene & mdash não seriam afetados. Assim, os pesquisadores ficaram curiosos: as cobras perderam seus membros porque os intensificadores específicos dos membros foram interrompidos durante a evolução da cobra? A equipe examinou os genomas de uma jibóia (jibóia), Píton birmanês (Python bivittatus), e cobra-rei (Ophiophagus hannah) e os comparou a parentes reptilianos de quatro patas, como o camaleão americano (Anolis carolinensis) e tartaruga pintada (Chrysemys picta) Embora eles tenham descoberto que alguns intensificadores de perna estavam faltando nos genomas das cobras, muitos foram mantidos, sugerindo que eles podem ter funções fora do desenvolvimento do membro.

Os pesquisadores mergulharam mais fundo nessa questão e descobriram que muito do DNA regulador associado ao desenvolvimento dos membros, incluindo os intensificadores, se sobrepõe ao tubérculo genital, o predecessor do desenvolvimento do falo. Eles então examinaram o Tbx4 gene, um fator de transcrição expresso durante a formação do membro posterior do camundongo e do tubérculo genital. Eles confirmaram que Tbx4 é expresso no membro posterior embrionário do camaleão e nos membros posteriores rudimentares da píton bola (Python Regius), bem como os falos de ambas as espécies e a cobra do milho (Pantherophis guttatus) Em seguida, eles examinaram HLEB, um potenciador associado com Tbx4. When the researchers transmitted the HLEB enhancer from the chameleon to the mouse, it retained its activity in both the hindlimbs and the genital tubercle, whereas when they transmitted HLEB from the Burmese python and king cobra to the mouse, it lost all hindlimb activity! Together, these data suggest that snakes have retained limb-development genes and the limb-associated enhancers involved in phallus development, though these have evolved in such a way that their limb-development function has been lost.

One of the incredibly useful aspects about evolution is that multiple lineages can independently evolve the same phenotype, allowing for multiple tests of the same hypotheses. As such, understanding how snake genomes evolved to lose their limb-building toolkit can be useful in informing how other lineages lost their limbs. As we have discussed in a previous article, numerous other lineages of lizards have reduced their limbs or eliminated them entirely, including skinks, geckos, and many others. Do these legless lizards show a similar pattern of limb enhancer loss? Or, did they evolve leglessness by another mechanism altogether? Further research is necessary to test these hypotheses.

Among mammals, whales appear to have descended from small hoofed mammals, with the earliest whales having fully intact hind limbs. In most modern species, however, the hindlimbs have disappeared, though some retain a small remnant. Nonetheless, there are multiple recorded examples of individual dolphins with hind flippers, suggesting they may retain some of the genomic toolkit to develop these structures, perhaps including many of the hind limb specific enhancers. By contrast, almost all whales have retained their pelvis bones, though not as the "nonfunctional vestiges" that they are so often portrayed as being. Whale pelvic bones have an important function, and it's one that broadens the hindlimb-phallus connection discovered in snakes: They are attachment sites for the muscles that control movement of the whale's penis. In fact, recent research suggests that the size and shape of these whale pelvic bones may be evolving under sexual selection.

Finally, the caecilians represent a group of amphibians that no longer have legs, and also do not have true phalluses. Though they have a structure with a similar function, true phalluses probably appeared in the lineage that gave rise to mammals, reptiles and birds. In fact, a paper published just within the last week showed that embryos of a very basal lineage of reptiles, the tuatara, have the same phallus precursors as other reptiles, birds and mammals, despite not having a phallus as an adult. Since caecilians independently evolved a phallus and lack limbs, they may provide a better understanding of how the development of limbs and phalluses became intertwined.

So what can we learn about our limbs from the limbless? Quite a bit it turns out, especially in regards to their relation to the penis! By studying the genomes evolution of other lineages of limbless animals, certainly many more answers about limb development can be gleaned.


If birds evolved from dinosaurs, would that make them reptiles too?

Yes, birds are reptiles, but let me explain a bit. Os biólogos usam dois tipos de sistemas de classificação, o linear e o filogenético. The Linnaean system was developed by Carolus Linnaeus in the 1730's. In the Linnaean system, organisms are grouped by characteristics regardless of their ancestry. So a reptile is an animal that is ectothermic and has scales, and birds would not be reptiles. In the 1940's, a biologist named Willi Hennig came up with another classification system that he called phylogenetics. In this system, organisms are grouped only by their ancestry, and characteristics are only used to discover the ancestry. So a reptile is any animal descended from the original group called reptiles. Both birds and mammals share ancestors sometimes referred to as reptile-like animals (Reptiliomorpha), but it's not very common for people to talk about mammals as reptiles. The situation is different for birds. Birds are part of the group Diapsida, which also includes all other living reptiles (crocodilians, turtles, tuataras, and squamates (mostly snakes and lizards)).

Usually what people mean when they say birds are reptiles is that birds are more closely related to reptiles than anything else, and this is true in a way, but there are many types of reptiles. Birds are most closely related to crocodiles. To understand this, we should look at some history. The first groups of reptile-like animals evolved about 320 million years ago. About 40 million years later, (very quickly by geologic standards), a group called therapsids branched off, which eventually became modern mammals. Other groups of reptiles split off over the next 120 million years, and one branch called the archosaurs were very successful.

Archosaurs were the ancestors of dinosaurs and crocodiles, but they were only distantly related to modern snakes, lizards, and turtles, groups that had split off at different times. Then, 65 million years ago there was a massive extinction event, and all dinosaurs were killed except for a single group of feathered dinosaurs. These evolved over the next 65 million years into modern birds. So birds aren't just closely related to dinosaurs, they really are dinosaurs! And they are most closely related to crocodiles, which also came from archosaurs. This is what most people mean when they say that birds are reptiles, although technically, according to the phylogenetic system, birds, reptiles, and mammals all share a reptile-like ancestor.

You may wonder why biologists have two systems of classification. One reason, of course, is the history behind them, but they are also both useful in their own ways. The phylogenetic system is useful for understanding the relationships between animals, while the Linnaean system is more useful for understanding how animals live. It's sort of like cooking. If you organized all your ingredients phylogenetically, you would put everything that was made from peanuts on the same shelf. Then you could see that peanut butter, peanut oil, and peanut brittle are related to each other. But when you really want to cook, you would use something like the Linnaean system and put all your oils together, all your dry goods together, etc. So both systems have their uses.


Assista o vídeo: Répteis - Aula 30 - Módulo VI: Zoologia. Prof. Gui (Junho 2022).


Comentários:

  1. Deavon

    Espero que você chegue à decisão correta. Não se desespere.

  2. Hien

    Eu compartilho totalmente o ponto de vista dela. Nisso nada há uma boa ideia. Concordo.



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