Soyu Tükenmiş Bir Yumuşakçanın Garip Kabuğuna Nasıl Sahip Olduğunu Çözmek

Bir ammonit gördüyseniz, hepsini gördüğünüzü düşünebilirsiniz. Soyu tükenmiş kafadanbacaklıların 10.000 türünün çoğu, kibar ağız dolusu dokunaçlarla sıkıca sarılmış kabukları spor etti.

Bir M.C. Escher tablosundan çıkmış bir ammonit türü olan Nipponites mirabilis’e girin. Klasik, sarmal yılan kabuğu tasarımının yerine, çok daha gülünç bir şeyi değiştirdi: belirgin bir başlangıcı veya sonu olmayan kendi içine kıvrılan kıvrımlı bir kabuk.

Utah Üniversitesi’nden paleoekolog Kathleen Ritterbush, “Birinin pencereden attığı bir ip parçasına benziyor” dedi.

Oxford Üniversitesi’nde matematikçi olan Derek Moulton, “İlk baktığınızda, sadece bu karışıklık,” dedi. “Ve sonra yakından bakmaya başlıyorsunuz ve ah, aslında orada bir düzenlilik var diyorsunuz. ”

Dr. Moulton ve meslektaşları, Nipponites’in şaşırtıcı kabuklarına ve diğer birçok yumuşakçaların kabuklarına etki eden kuvvetleri ortaya çıkardığını söyledikleri bir matematiksel model geliştirdiler. Araştırma, Ulusal Bilimler Akademisi Bildiriler Kitabı’nda Kasım ayında yayınlandı.

Modelleri, yumuşakçanın yumuşak gövdesi ile sert kabuğunun büyüme oranları arasında, vücudu büken ve asimetrik bir kabuğa neden olan mekanik kuvvetler yaratan bir uyumsuzluk olduğunu öne sürüyor. Araştırmacılar, modelin diğer salyangozların karakteristik spiral kabuklarını nasıl geliştirdiğini de açıkladığını söyledi.

Araştırmaya dahil olmayan Texas Tech Üniversitesi’nde uygulamalı bir matematikçi olan Katharine Long, “Bu güzel bir sonuç” dedi. Dr. Long, bir ammonit kabuğunun geleneksel sarmalına, bir salyangozun sarmal sarmalına ve Nipponitlerin kıvrımlı kıvrımlarına atıfta bulunarak, “Bu, muhtemelen üç biçimi de üretebilen en basit modeldir,” diye ekledi.

Makale, Dr. Moulton arasındaki en son işbirliğidir; Alain Goriely, Oxford’da matematiksel modelleme başkanı; ve Fransa’daki Lyon Üniversitesi’nde araştırmacı olan Régis Chirat. Üç bilim adamı, deniz kabuğu oluşumunun altında yatan fiziği anlamaya çalışıyor. Deniz salyangozlarının dikenli kabukları ve istiridyelerin iç içe geçmiş kabukları hakkında yayınlar yaptılar.

Ekibin ilk toplantılarından birinde, Dr. Moulton ve Dr. Goriely, Paris’te Dr. Chirat’ı ziyaret etti ve üçlü bir öğleden sonrayı Ulusal Doğa Tarihi Müzesi’ndeki Büyük Evrim Galerisi’ndeki mermilere ve ammonitlere hayranlıkla bakarak geçirdiler.

“Willie Wonka’nın fabrikasındaki çocuklar gibi,” dedi Dr. Goriely.

Ancak Nipponitlerin düğümleri kafa karıştırıcıydı.

Yüzlerce fosil ve deniz kabuğunun bulunduğu ofisinden yapılan Zoom çağrısı üzerine Dr. Chirat, “Nipponites benim için bir saplantı haline geldi” dedi.

Yumuşakçalar, etli bir dış organ olan mantolarını kullanarak kendi kabuklarını oluştururlar. Manto, kabukta sertleşen katmanlar halinde kalsiyum karbonat salgılar. Araştırmacılar, yumuşakçaların yumuşak gövdesi ile sertleşirken kabuğu arasındaki etkileşimleri yakalayan bir model tasarlamak istediler.

Yaklaşık 66 milyon yıl önce ammonitlerin nesli tükendiğinde, fosil kayıtlarında yumuşacık içlerine dair çok az iz bıraktılar. Ancak kanıtlar, yaşayan kalamar kuzenleri gibi ammonitlerin iki taraflı simetrik olduğunu gösteriyor; ortasından aşağı doğru bir çizgi çizmek simetrik yarılarla sonuçlanacaktır. Böylece araştırmacılar, modellerini ammonitlerin iki taraflı simetrik olduğu varsayımı üzerine kurdular.

Peki simetrik bir vücut nasıl asimetrik bir kabuk salgılayabilir? Dr. Moulton, “Vücudun büyüme şekli ile kabuğun büyüme şekli arasında bir uyumsuzluk olduğunu varsayalım” dedi. “Modelin tüm öncülü bu. ”

Gövde kabuktan daha hızlı büyürse, kabuk evi için çok büyük olacak ve gövdenin kabuk içinde bükülmesine neden olan mekanik stres üretecektir. Dr. Moulton bir benzetme önerdi: Ammonit kabuğunu, tüpten daha uzun iki yumuşak havuz eriştesi ile doldurulmuş uzun, sert bir tüp olarak hayal edin. Stresi azaltmak için erişteler (yumuşak gövde) tüpün (kabuk) içinde bükülür. Yumuşak gövde büküldükçe, kabuğu salgılayan mantonun kenarını döndürür ve asimetrik bir kabuğa neden olur.

Dr. Moulton, “Koşullar uygunsa, Nipponitler gibi bu anormal şekiller ortaya çıkar” dedi.

Araştırmacılar, modeldeki yumuşak gövdenin uyumsuzluk ve sertlik özelliklerinin seviyesini ayarlayarak, Didymoceras gibi diğer alışılmışın dışında ammonitlerin tuhaf kabuklarını ürettiler.

Didymoceras’ı anlatan Dr. Ritterbush, “Önce düz, sonra bir ataş, sonra baş aşağı bir dondurma külahı bobini ve sonra bir kanca şeklinde” dedi.

Ancak, böyle asimetrik bir kabuğa sahip olmanın biyolojik maliyetleri, faydaları ve takasları da dahil olmak üzere model tarafından cevaplanmayan başka sorular olduğunu söyledi.

Son araştırmalar, Nipponites’in vahşi kabuğunun, av arayışında ammonitin su sütununda yavaşça dönmesine yardımcı olduğunu gösteriyor. Almanya’daki Friedrich-Alexander-Universität Erlangen-Nürnberg’de paleobiyolog olan ve yeni çalışmaya dahil olmayan Kenneth De Baets, paleontologlar daha fazla fosilleşmiş yumuşak ammonit dokusu ortaya çıkardıkça modelin nasıl durduğunu merak ettiğini söyledi.

Dr. Ritterbush, “Bu hayvanlar tuhaf şeyler ve hatalar olarak göz ardı edildi” dedi. “Ama aslında mükemmel bir şekilde uygulanmış bir plan, sarmal bir denge bobini. ”

Ancak bu sorularla bile, Dr. Ritterbush, yeni modelin Didymoceras ve Nipponitler gibi görünüşte tuhaf şekillerin göründüklerinden çok sıradan ammonitlere ne kadar benzediğinin altını çizdiğini söyledi.

“Bir hayvanın böyle bir kabuk üretmesi için göğü ve dünyayı hareket ettirmeye gerek olmadığı fikrine inandırıcılık katıyor” dedi. “İnanılmaz derecede garip bir evrimsel sıçrama gerektirmez. ”