Ученые пришли к выводу, что плюсневые кости крупных тушканчиков срослись из-за веса животных. Произошло это из-за того, что эволюция не смогла вовремя остановиться. Данные, полученные при изучении движений грызунов, помогут создавать роботизированные ноги, способные выдерживать серьезные нагрузки. Исследование опубликовано в журнале Proceedings of the Royal Society B Biological Sciences.
Тушканчики — это пустынные грызуны, которые беспорядочно прыгают на двух ногах, спасаясь от хищников. Представители этого семейства могут заметно отличаться — их вес варьируется от 3 до 400 граммов. Более тяжелые виды имеют весьма необычные кости стоп (плюсневые кости) — они сращены между собой. Легкие же тушканчики похожи на большинство других млекопитающих, включая человека: их плюсневые кости отделены друг от друга. У тушканчиков со средним весом плюсна с внутренними остатками кости частично срослась, как пучок палочек.
Ученые из США решили выяснить, почему кости стоп срослись только у тяжелых тушканчиков. Чтобы изучить характеристики костей стоп у разных видов, исследователи провели микрокомпьютерную томографию музейных образцов и построили трехмерные модели плюсневых костей тушканчиков. Затем специалисты масштабировали их до равных размеров и подвергли стресс-тестированию: кости ударялись, сгибались и отскакивали от поверхности.
Исследователи обнаружили, что сросшиеся кости испытывают меньшее напряжение при высоких нагрузках по сравнению с полностью разделенными. Однако частично сросшиеся кости испытывают еще меньше нагрузки. Одна из гипотез ученых заключается в том, что полное сращивание плюсневых костей стало результатом эволюционного перекоса. Эволюция достигла наиболее выгодного этапа на частично сросшейся стопе. Но эволюционный импульс не затих, поэтому кости срослись полностью. А поскольку прочности таких костей все еще достаточно, чтобы не сломаться, не было эволюционного давления, которое могло бы остановить срастание.
Специалисты считают, что с помощью аналогичного анализа они смогли бы смоделировать, как кости стоп вымерших предков человека могли испытывать нагрузки во время ходьбы, бега или других видов передвижения.
Более того, эти данные о механике нагрузки на стопу тушканчиков со сросшимися костями могут стать основой для разработки роботизированных ног, которые будут способны выдерживать высокие нагрузки, связанные с быстрыми передвижениями.
Автор: Полина Ячменникова
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
