Hur en afrikansk elefant kommer ihop

innan min kärlek till dinosaurier sparkade in, älskade jag elefanter. Min fyra år gamla själv tillbringade timmar på soffan tittar elefant Dokumentärer, märg hjälm fast fäst vid mitt huvud och min trogna följeslagare Koba vid min sida. (En svart, plysch elefant större än jag var, Koba var fylld med en billig fyllning jag var allergisk mot. Jag hade kronisk bronkit i flera år innan någon räknade ut anslutningen och Koba försvann plötsligt från mitt sovrum.) Och när jag inte tittade på dem på uppsättningen, föreställde jag mig elefanter som strömmade över de glest vegeterade gränserna för min familjs förorts bakgård. Jag var herden av mina fiktiva elephantine avgifter, och, oskyldig till det faktum att elefanterna på TV kördes från skott av jägare, jag guidade min imaginära besättning från plats till plats genom att skjuta Min mer humana ”elefant mover.”

Jag har fortfarande en förkärlek för elefanter. Proboscideansna är underbart konstiga resultat anpassade av miljontals år av evolution – enorma, vandrande fermentationskärl med prehensile snouts, en stor grad av intelligens och intensiva känslomässiga liv. Om jag försökte förklara vad en elefant är för någon som aldrig sett en eller hört talas om en tidigare, kunde jag inte skylla på dem om de trodde att jag hade tagit några för många drag från flaskan. Elefanter är verkligen fantastiska varelser, gjorda desto mer underbara av det faktum att det fortfarande finns mycket om dem som vi inte vet. Hur ett litet elefantfoster växer till världens största landdäggdjur är en lapp av det fortfarande mystiska territoriet.

tidigare i veckan skrev jag en kort artikel för Nature News om en studie som uppskattade den minsta tid som krävs för att ett musstort däggdjur ska utvecklas till elefantstatus vid cirka 24 miljoner generationer. Det finns goda skäl för däggdjursinflationen att ta så lång tid. Att leva stort kräver en serie strukturella modifieringar, såsom kraftiga ben för att stödja en heftier kropp, under många, många generationer. Ändå, så magnifika som sådana evolutionära Omvandlingar kan vara, är den tidiga tillväxten av moderna elefanter lika spektakulär. Varje elefant som någonsin har levt började som en enda cell. Över 640 dagar eller mer går ett utvecklande afrikanskt elefantfoster från en mikroskopisk fläck till en 200 pund nyfödd, och om det barnet är lyckligt kommer det att växa att väga över 3 ton och stå mer än nio meter högt vid axeln som vuxen.

men hittills visste ingen hur skelett av de små elefanterna utvecklades i livmodern. Olika aspekter av elefantreproduktion har beskrivits tidigare, men serien av anatomiska förändringar elefantfoster går igenom har inte fått mycket uppmärksamhet. I en Proceedings of the Royal Society B-papper som publicerades i veckan, University of Cambridge zoolog Lionel Hautier och medförfattare beskriver äntligen hur skelett av fetala elefanter växer.

syftet med studien var att urskilja tidpunkten för benbildning hos afrikanska elefanter – när brosket som utgör deras utvecklande skelett ersätts av ben. Hautier och kollegor studerade och tog CT-skanningar av 17 ofödda afrikanska elefanter som varierade i storlek från lite mer än en tum till nästan en fot lång. De dramatiska förändringarna hos de ofödda elefanterna är lätta att se. I ett litet 99 dagar gammalt exemplar är endast delar av käftarna, överarmen och överbenen förbenade, men vid 118 dagar har en större del av skallen, många av revbenen och ytterligare delar av lemmarna förvandlats till ben. Två månader senare, cirka 176 dagar, är skelettet välutvecklat och de viktigaste kvarvarande broskområdena finns runt de olika lemmarna.

i detaljerna utvecklas dock afrikanska elefanter på subtilt olika sätt från många andra placenta däggdjur. När det gäller skallen är afrikanska elefanter som andra däggdjur när de utvecklar sina käkar först, men skiljer sig åt i de specifika skallelementen – det periodiska (ett element som omger öronöppningen) och basiokkopital (ett element som gränsar till hålet vid basen av skallen) – byt till ben relativt sent. Och, i resten av skelettet, afrikanska elefanter skiljer sig från andra moderkakor i att ha delar av höfterna, överarmarna, och bålen Kotor ossify tidigt medan halskotor och fingrar ossify sent.

när fostrets elefant är ungefär en tredjedel av vägen genom graviditetsperioden har nittio procent av skelettelementen åtminstone börjat byta till ben. Denna tidiga och snabba benbildning kontrasterar starkt med utvecklingsmönstret som ses hos vissa andra däggdjur. Hautier och medförfattare påpekar att möss, hamstrar och andra gnagare endast når samma grad av benbildning under den sista delen av graviditetsperioden, nära födseln, även om detta kan vara en särdrag hos gnagare. Denna osäkerhet beror på det faktum att endast ett fåtal placenta däggdjur har studerats tillräckligt bra för att veta hur deras skelett utvecklas i livmodern. I allmänhet verkar den nya studien dock stödja tanken att placental däggdjur med långa graviditetsperioder har unga vars skelett börjar ossify relativt tidigt.

den precocial natur baby elefanter kan tyckas vara en bra anledning till en sådan snabb utveckling. En nyfödd elefant måste snabbt gå och hålla jämna steg med besättningen – de slog nästan marken. Ett välutvecklat, robust skelett är en nödvändighet. Men Hautier och kollegor påpekar att skelett av vår art börjar ossify vid ungefär samma tid i dräktighet som fosterelefanter trots att vi är födda hjälplösa och kräver en lång tid innan vi ens kan börja flytta oss runt. Babyelefanter kräver verkligen ett välutvecklat skelett för att hålla jämna steg med sina mödrar, men den tidiga början av förbening kanske inte är kopplad till deras presociala liv. Nu när vi har en grundläggande förståelse för hur små elefanter börjar växa, kanske vi kan börja ta itu med några av dessa återstående pussel.