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Tous les mammifères sont-ils capables d'éternuer ?


Je ne connais que les chiens et les humains qui éternuent… alors les autres mammifères éternuent-ils aussi ? Est-ce peut-être un déclencheur immunologique déterminé par l'évolution ?


Ce poste géographique national traite de nombreux mammifères qui éternuent. Il ne sort pas tout de suite et dit tous, mais suggère que la plupart des mammifères ont un réflexe de toux et d'éternuement :

La toux et les éternuements des mammifères proviennent respectivement de la gorge et des voies nasales, explique Bill Milsom, physiologiste comparatif à l'Université de la Colombie-Britannique.

Les mammifères, dit-il, sont les seuls animaux qui transforment les aliments dans la bouche en les mâchant. Chez d'autres types d'animaux, comme les reptiles, « la nourriture est avalée entière ou par mastication, et la respiration est suspendue pendant l'événement ».

Le même expert parle des non-mammifères qui éternuent, des iguanes marins et des poissons.

Vous n'avez même pas besoin de nerfs ou de muscles pour éternuer, selon cet article de Cell Press

Les éponges « éternuent » sans le bénéfice des nerfs ou des muscles


Est-ce que tous les animaux éternuent ?

Salut,
J'ai fait quelques lectures sur le sujet et je n'ai pas pu tirer de conclusion.
Au début, je pensais que c'était la seule chose commune aux mammifères, mais j'ai ensuite lu que les iguanes éternuaient par exemple.

Donc, au cas où cela ne concernerait que les mammifères, et en supposant que plus de familles d'animaux éternuent - y a-t-il un caractère physique qui entraîne les éternuements ? Pourquoi certains animaux éternuent et d'autres non ?

Tout d'abord, seuls les tétrapodes ont besoin d'éternuer. L'éternuement est un moyen de nettoyer les voies respiratoires de la poussière, du mucus et d'autres obstructions - il est déclenché par une irritation nasale. Les animaux avec des branchies, des stigmates ou d'autres méthodes pour obtenir de l'oxygène n'éternuent pas en tant que tels (bien qu'ils aient d'autres méthodes pour garder leur appareil respiratoire dégagé de toute obstruction).

Les baleines sont un type de tétrapode qui n'éternue probablement pas (perdre soudainement une bouffée d'air alors que l'eau profonde peut s'avérer désavantageuse) - elles ont une configuration très différente de leurs voies nasales pour empêcher l'eau (ou d'autres irritants) d'entrer et elles ont un contrôle conscient sur l'expulsion rapide de grandes quantités d'air - je suppose que cela pourrait être considéré comme un éternuement contrôlé. À bien y penser, je m'attends à ce que la plupart des tétrapodes aquatiques n'éternuent probablement pas.

Cependant, je pense qu'il est probable que tous les tétrapodes terrestres aient probablement une sorte de mécanisme d'éternuement.


Les lézards adoptent souvent une position bipède pour fuir les prédateurs. Un exemple de ceci l'iguane à queue épineuse qui est connu comme le lézard le plus rapide du monde. Les archives fossiles montrent que le premier animal bipède sur Terre était un reptile connu sous le nom de Eudibamus qui vivait il y a environ 290 millions d'années.


L'image ci-dessus montre le premier animal bipède connu Eudibamus qui vivait il y a environ 290 millions d'années.


Gènes identifiés qui distinguent les mammifères des autres animaux

Qu'est-ce qui distingue l'Homo sapiens des autres êtres vivants ? Et le groupe des mammifères ? Qu'est-ce qui les rend différents ? Telles sont les questions auxquelles les chercheurs de l'Institut de recherche médicale Hospital del Mar (IMIM) ont tenté de répondre, en collaboration avec le Département des sciences expérimentales et de la santé de l'Universitat Pompeu Fabra (UPF). Pour ce faire, ils ont analysé les génomes déjà séquencés de 68 mammifères et identifié 6 000 familles de gènes que l'on ne trouve que chez ces animaux. Ce sont des gènes sans homologues en dehors des mammifères, c'est-à-dire qu'ils ne sont pas présents chez les autres espèces glabres.

Chez l'homme, on estime qu'ils représentent 2,5% des gènes qui codent pour les protéines. Le travail a été dirigé par le Dr José Luis Villanueva-Cañas, membre du groupe de recherche en génomique évolutive de l'IMIM et actuellement chercheur à l'Institut de biologie évolutive (UPF-CSIC), et le Dr Mar Albà, chercheur à l'ICREA à la fois IMIM et le Programme de recherche en informatique biomédicale (GRIB). L'étude a également impliqué le groupe du Dr David Andreu du Département des sciences expérimentales et de la santé de l'UPF. Il a été publié dans la revue Biologie et évolution du génome.

Le Dr Villanueva-Cañas explique que le but du travail était de "comprendre quels gènes définissent les mammifères en tant que classe, en d'autres termes, quels gènes ne se trouvent que dans ce groupe". Pour ce faire, il a conçu un ensemble de programmes permettant de comparer les génomes de 68 mammifères. Ceux-ci comprenaient Homo sapiens, ainsi que d'autres primates et représentants des principaux ordres de cette classe d'animaux, y compris le lynx ibérique. Avec ces données, il a généré un catalogue de gènes exclusifs aux mammifères, d'environ 6 000 familles de gènes. Parallèlement, il leur a attribué un âge d'origine possible selon l'espèce dans laquelle ils sont présents. Il a également essayé de comprendre ce que font ces gènes, en utilisant des données d'expression (séquençage d'ARN) de différents tissus, pour voir où et comment ils sont exprimés, et des données protéomiques pour vérifier s'ils sont traduits, en d'autres termes, produisent des protéines.

Certains de ces gènes ont une origine de novo et ne proviennent pas de la duplication de gènes préexistants. Les gènes de novo sont importants pour acquérir de nouvelles fonctions au cours de l'évolution, comme l'a démontré une autre étude dirigée par le Dr Albà (Origins of de novo genes in human and chimpanzee, publié dans Plos Genetics). La nouvelle étude a réussi à identifier les fonctions de certains de ces gènes, liées à la façon dont la peau est structurée et pourquoi elle est différente de celle des reptiles, par exemple, ainsi que d'autres gènes impliqués dans les glandes mammaires caractéristiques des mammifères. Ils ont également identifié des peptides antimicrobiens, qui participent à la défense de l'organisme contre les agents pathogènes.

Les chercheurs soulignent également que les gènes qu'ils ont trouvés sont courts et généralement exprimés uniquement dans un ou quelques tissus. Le Dr Albà souhaite souligner que "De telles études nous aident à comprendre comment de nouveaux gènes se forment au cours de l'évolution et s'ils jouent un rôle important dans l'adaptation des organismes à leur environnement." Pour cette raison, « cataloguer les gènes des mammifères est la première étape pour comprendre leurs fonctions » et « nous rapproche de la définition d'un ensemble de pièces qui ont pris naissance au début de leur évolution et qui sont communes à tous, ou à certains de leurs sous-groupes. ." Le Dr Villanueva-Cañas explique que "Nous ne connaissons toujours pas la fonction d'une partie importante de nos gènes, il est donc nécessaire de faire un effort pour les caractériser." C'est le cas de celui qui a été identifié au cours de l'étude (la neuronatine), qui joue un rôle jusqu'ici inconnu dans le développement du cerveau.


Lorsque les mammifères se sont mis à l'eau, ils avaient besoin de quelques astuces pour manger leurs proies sous-marines

Une baleine à fanons se nourrissant dans le golfe d'Hauraki, en Nouvelle-Zélande. Crédit : Dr Krista Hupman, auteur fourni

Avez-vous déjà vu un chien récupérer une balle lancée dans l'eau ? Sur terre, les chiens sont rapides et agiles, mais dans l'eau, ils deviennent lents et disgracieux.

Frappant sans relâche dans l'eau, ils claquent le ballon avec leurs mâchoires, seulement pour constater qu'ils le poussent plus loin. Après avoir finalement attrapé la balle, ils entrent inévitablement dans une quinte de toux et d'éternuements, alors qu'ils essaient de secouer l'eau de leur nez et de leur visage.

La plupart des autres mammifères ont des difficultés similaires dans l'eau. Pourtant, quelques privilégiés ont fini par dominer les rivières et les mers du monde, des pôles à l'équateur et de la surface de l'eau aux profondeurs des abysses.

Pour y parvenir, les mammifères ont dû apprendre à nager, à se réchauffer et à trouver, capturer et manipuler leurs proies dans l'eau.

Comment les mammifères aquatiques se sont adaptés pour se nourrir sous l'eau fait l'objet d'un nouvel article de recherche publié cette semaine dans Actes de la Royal Society B.

Dans cette étude, nous avons initialement entrepris d'examiner les comportements alimentaires de tous les mammifères aquatiques carnivores - des créatures aussi variées que les loutres élégantes, les phoques et les dauphins agiles et les baleines filtreurs. À notre grande surprise, nous avons découvert que tous ces animaux sont liés par un schéma évolutif simple.

Le besoin de se nourrir d'eau

Malgré leurs différences évidentes, lorsqu'ils se nourrissent dans l'eau, tous les mammifères semblent suivre seulement six stratégies bien définies, interdépendantes et de plus en plus spécialisées.

Les ancêtres des mammifères aquatiques ont commencé comme mangeurs terrestres, utilisant leurs dents et leurs griffes pour attraper et transformer leur nourriture entièrement sur terre.

Au fil du temps, certaines parties du processus d'alimentation ont commencé à se produire sous l'eau, tandis que d'autres se sont encore produites à la surface, donnant lieu à une alimentation semi-aquatique.

Séquence de stratégies d'alimentation de plus en plus aquatiques utilisées par les mammifères lorsqu'ils mangent sous l'eau. Crédit : Carl Buell

Par exemple, les loutres modernes chassent le poisson sous l'eau à l'aide de leurs mâchoires et de leurs pattes, mais elles ramènent ensuite leurs prises à la surface pour les traiter avec leurs dents.

Au fur et à mesure que les mammifères sont devenus plus aquatiques, ils ont commencé à se nourrir entièrement sous l'eau. Les phoques et les dauphins sont capables d'attraper, de manipuler et d'avaler de la nourriture sous les vagues. Comme leurs cousins ​​terrestres et semi-aquatiques, ces mangeurs rapaces comptent encore principalement sur leurs dents pour percer et retenir leurs proies.

Pour s'assurer que les proies capturées ne flottent pas avant d'avaler, ils aspirent ensuite leur nourriture plus profondément dans la bouche en tirant la langue en arrière.

S'appuyant sur ce besoin de générer de la succion, certaines espèces ont profité de la capacité de manipuler le débit d'eau et sont devenues des spécialistes de la succion.

Les animaux qui utilisent cette stratégie – y compris certains phoques, cachalots et baleines à bec – se débarrassent en grande partie des dents. Au lieu de cela, ils "aspirent" leurs proies directement dans leur bouche, souvent à une distance considérable, ou même depuis le fond marin.

Parce que l'alimentation par aspiration ne repose pas sur les dents pour percer les proies individuelles, elle permet la capture de proies relativement petites. Mais à mesure que les proies deviennent plus petites, il devient également plus difficile de les retenir à l'intérieur de la bouche.

Les filtreurs à succion résolvent ce problème en utilisant un filtre spécialisé, comme les dents élaborées des phoques crabiers et léopards, ou les fanons en forme de peigne des baleines grises. Ils filtrent ensuite de petites proies comme le krill de l'eau aspirée dans la bouche.

Les filtreurs à base de bélier, y compris les rorquals comme les baleines bleues et à bosse, conservent un filtre spécialisé mais suppriment l'aspiration. Ils filtrent les petites proies directement à partir de grandes bouchées d'eau de mer.

Lion de mer australien capturant un poisson dans ses dents pendant l'alimentation sous-marine. Crédit : David Hocking

Toutes ces stratégies sont flexibles dans la mesure où un seul animal peut basculer entre elles lorsqu'il se nourrit de différents types de proies. Par exemple, un phoque léopard peut utiliser une alimentation semi-aquatique ou de rapace lorsqu'il chasse les manchots, mais s'alimenter par filtre lorsqu'il s'attaque au krill.

Néanmoins, tout événement d'alimentation ne suivra qu'une seule stratégie d'alimentation à la fois : après tout, un phoque léopard ne peut pas filtrer un pingouin.

Le comportement informe l'évolution

Les six stratégies définies ici se complètent naturellement et forment ensemble une séquence qui rappelle la transition évolutive des mammifères vers la mer.

Certaines espèces peuvent franchir les frontières entre les stratégies, mais seulement lorsqu'une stratégie est dérivée de la suivante, comme semi-aquatique de terrestre, ou succion de l'alimentation des rapaces. Ainsi, par exemple, les otaries à fourrure peuvent basculer entre les stratégies semi-aquatique, rapace et d'aspiration lorsqu'elles ciblent des proies de différentes tailles.

Être capable de lire l'histoire de l'évolution à partir du comportement alimentaire des mammifères vivants nous permet d'expliquer et de faire des prédictions sur la façon dont les ancêtres fossiles de ces espèces modernes ont pu se comporter.

Par exemple, nous pourrions prédire que les baleines à fanons modernes doivent avoir évolué à partir d'ancêtres rapaces via un intermédiaire d'alimentation par succion. Des découvertes récentes, telles que celle d'une baleine à fanons fossile se nourrissant par aspiration, semblent le confirmer.

Alors imaginez encore un chien, se débattant avec la balle dans l'eau. Si nous voulions le concevoir pour qu'il soit plus performant la prochaine fois, voici les étapes que nous devrions franchir : apprendre à Rex à capturer la balle sous l'eau ensuite, lui apprendre à gérer l'excès d'eau de mer enfin, lui apprendre à aspirer la balle vers son museau, plutôt que de le repousser accidentellement.

Le même processus s'est produit pour de vrai au moins trois fois dans l'histoire évolutive des mammifères. Qui sait où cela pourrait aller ensuite – des loutres nourrissantes par aspiration, n'importe qui?


Contenu

Semelparité Modifier

Le mot sémelparité a été inventé par le biologiste évolutionniste Lamont Cole [4] et vient du latin semel "une fois, une seule fois" et pario 'engendrer'. Cela diffère de l'itéroparité en ce que les espèces itéropares sont capables d'avoir plusieurs cycles de reproduction et peuvent donc s'accoupler plus d'une fois au cours de leur vie. La sémelparité est également connue sous le nom de reproduction "big bang", car le seul événement reproducteur des organismes sémelpares est généralement important et mortel. [5] Un exemple classique d'organisme sémelpare est le saumon du Pacifique (Oncorhynchus spp.), qui vit pendant de nombreuses années dans l'océan avant de nager jusqu'au cours d'eau douce de sa naissance, de son frai et de sa mort. D'autres animaux sémelpares comprennent de nombreux insectes, notamment certaines espèces de papillons, de cigales et d'éphémères, de nombreux arachnides et certains mollusques tels que certaines espèces de calmars et de poulpes.

La sémelparité est également présente chez l'éperlan et le capelan, mais elle est très rare chez les vertébrés autres que les poissons osseux. Chez les amphibiens, il n'est connu que chez certains Hyla grenouilles dont la grenouille gladiateur [6] chez les reptiles seulement quelques lézards comme le caméléon de Labord du sud-ouest de Madagascar [7] Sceloporus bicanthalis des hautes montagnes du Mexique [8] et certaines espèces de Ichnotropis des zones de savane sèche d'Afrique. [9] Chez les mammifères seulement chez quelques marsupiaux didelphidés et dasyuridés. [10] Les plantes annuelles, y compris toutes les cultures céréalières et la plupart des légumes domestiques, sont sémelpares. Les plantes sémelpares à longue durée de vie comprennent la plante centenaire (agave), Lobelia telekii, et quelques espèces de bambou. [11]

Cette forme de mode de vie est compatible avec les stratégies de sélection r car de nombreux descendants sont produits et il y a une faible contribution parentale, car un ou les deux parents meurent après l'accouplement. Toute l'énergie du mâle est détournée vers l'accouplement et le système immunitaire est réprimé. Des niveaux élevés de corticostéroïdes sont maintenus sur de longues périodes de temps. Cela déclenche une défaillance du système immunitaire et inflammatoire et une hémorragie gastro-intestinale, ce qui conduit finalement à la mort. [12]

Itéroparité Modifier

Le terme itéroparité vient du latin itéro, pour répéter, et pario, engendrer. Un exemple d'organisme itéropare est un humain - les humains sont biologiquement capables d'avoir une progéniture plusieurs fois au cours de leur vie.

Les vertébrés itéropares comprennent tous les oiseaux, la plupart des reptiles, pratiquement tous les mammifères et la plupart des poissons. Parmi les invertébrés, la plupart des mollusques et de nombreux insectes (par exemple, les moustiques et les blattes) sont itéropares. La plupart des plantes vivaces sont itéropares.

Compromis Modifier

C'est un précepte biologique qu'au cours de sa vie, un organisme dispose d'une quantité limitée d'énergie/de ressources disponibles et doit toujours la répartir entre diverses fonctions telles que la collecte de nourriture et la recherche d'un partenaire. Le compromis entre la fécondité, la croissance et la survie dans sa stratégie d'histoire de vie est pertinent ici. Ces compromis entrent en jeu dans l'évolution de l'itéroparité et de la sémelparité. Il a été démontré à maintes reprises que les espèces sémelpares produisent plus de progéniture dans leur seul épisode de reproduction fatale que les espèces itéropares étroitement apparentées dans l'un des leurs. Cependant, la possibilité de se reproduire plus d'une fois dans la vie, et éventuellement avec un plus grand soin pour le développement de la progéniture produite, peut compenser cet avantage strictement numérique.

Modèles basés sur des compromis non-linéaires Modifier

Une classe de modèles qui tente d'expliquer l'évolution différentielle de la sémelparité et de l'itéroparité examine la forme du compromis entre la progéniture produite et la progéniture abandonnée. En termes économiques, la progéniture produite équivaut à une fonction de bénéfice, tandis que la progéniture abandonnée est comparable à une fonction de coût. L'effort de reproduction d'un organisme - la proportion d'énergie qu'il met dans la reproduction, par opposition à la croissance ou à la survie - se produit au point où la distance entre la progéniture produite et la progéniture abandonnée est la plus grande. [13] Le graphique ci-joint montre les courbes de progéniture produite et de progéniture abandonnée pour un organisme itéropare :

Dans le premier graphique, le coût marginal de la progéniture produite diminue (chaque progéniture supplémentaire est moins « chère » que la moyenne de toutes les progénitures précédentes) et le coût marginal de la progéniture abandonnée augmente. Dans cette situation, l'organisme ne consacre qu'une partie de ses ressources à la reproduction, et utilise le reste de ses ressources sur la croissance et la survie afin qu'il puisse se reproduire à l'avenir. [14] Cependant, il est également possible (deuxième graphique) que le coût marginal de la progéniture produite soit augmenter, et pour le coût marginal de la progéniture abandonnée à la baisse. Lorsque c'est le cas, il est favorable pour l'organisme de se reproduire une seule fois. L'organisme consacre toutes ses ressources à cet épisode de reproduction, alors il meurt. Ce modèle mathématique/graphique n'a trouvé dans la nature qu'un appui quantitatif limité.

Modèles de pari Modifier

Un deuxième ensemble de modèles examine la possibilité que l'itéroparité soit une protection contre une survie juvénile imprévisible (en évitant de mettre tous ses œufs dans le même panier). Encore une fois, les modèles mathématiques n'ont pas trouvé de support empirique dans les systèmes du monde réel. En fait, de nombreuses espèces sémelpares vivent dans des habitats caractérisés par une imprévisibilité environnementale élevée (et non faible), tels que les déserts et les habitats de début de succession.

Paradoxe de Cole et modèles démographiques Modifier

Les modèles les plus soutenus par les systèmes vivants sont démographiques. Dans l'article classique de Lamont Cole de 1954, il est arrivé à la conclusion que :

Pour une espèce annuelle, le gain absolu de croissance intrinsèque de la population qui pourrait être obtenu en passant à l'habitude de reproduction pérenne serait exactement équivalent à ajouter un individu à la taille moyenne de la portée. [15]

Par exemple, imaginez deux espèces : une espèce itéropare qui a des portées annuelles de trois petits en moyenne chacune, et une espèce sémelpare qui a une portée sur quatre, puis meurt. Ces deux espèces ont le même taux de croissance démographique, ce qui suggère que même un petit avantage de fécondité d'une progéniture supplémentaire favoriserait l'évolution de la sémelparité. C'est ce qu'on appelle le paradoxe de Cole.

Dans son analyse, Cole a supposé qu'il n'y avait pas eu de mortalité d'individus de l'espèce itéropare, même de semis. Vingt ans plus tard, Charnov et Schaffer [16] ont montré que des différences raisonnables dans la mortalité adulte et juvénile entraînent des coûts de sémelparité beaucoup plus raisonnables, résolvant essentiellement le paradoxe de Cole. Un modèle démographique encore plus général a été produit par Young. [17]

Ces modèles démographiques ont eu plus de succès que les autres modèles lorsqu'ils ont été testés avec des systèmes du monde réel. Il a été démontré que les espèces sémelpares ont une mortalité adulte attendue plus élevée, ce qui rend plus économique de consacrer tout l'effort de reproduction au premier (et donc au dernier) épisode de reproduction. [18] [19]

Sémelparité chez les mammifères Modifier

Dans Dasyuridae Modifier

Petits Dasyuridae Modifier

Les espèces sémelpares de Dasyuridae sont généralement petites et carnivores, à l'exception du quoll du nord (Dasyurus hallucatus), ce qui est grand. Les espèces avec cette stratégie de reproduction comprennent des membres du genre Antéchinus, Phascogale tapoatafa et Phascogale culura. Les mâles des trois groupes présentent des caractéristiques similaires qui les classent comme sémelpares. Premièrement, tous les mâles de chaque espèce disparaissent immédiatement après la saison des amours. De plus, les mâles capturés et isolés des autres vivent de 2 à 3 ans. [20] Si ces mâles capturés sont autorisés à s'accoupler, ils meurent immédiatement après la saison des amours, comme ceux dans la nature. Leur comportement change aussi radicalement avant et après la saison des amours. Avant l'accouplement, les mâles sont extrêmement agressifs et se battront avec d'autres mâles s'ils sont placés à proximité les uns des autres. Les mâles capturés avant d'être autorisés à s'accoupler restent agressifs pendant les mois d'hiver. Après la saison des amours, s'ils sont autorisés à s'accoupler, les mâles deviennent extrêmement léthargiques et ne retrouvent jamais leur agressivité même s'ils survivent jusqu'à la saison des amours suivante. [20] D'autres changements qui se produisent après l'accouplement incluent la dégradation de la fourrure et la dégénérescence testiculaire. Au cours de l'adolescence, la fourrure du mâle est épaisse et devient terne et fine après l'accouplement, mais retrouve son état d'origine si l'individu parvient à survivre au-delà de la saison des amours. La fourrure sur le scrotum tombe complètement et ne repousse pas, même si le mâle survit des mois après la première saison des amours. À mesure que le marsupial vieillit, ses testicules se développent jusqu'à atteindre une taille et un poids maximaux au début de la saison des amours. Après les partenaires individuels, le poids et la taille des testicules et du scrotum diminuent. Ils restent petits et ne produisent pas de spermatozoïdes plus tard dans la vie, s'ils sont maintenus en laboratoire. [20] L'étude Woolley de 1966 sur Antechinus spp. ont remarqué que les mâles ne pouvaient être maintenus qu'après l'accouplement en laboratoire et qu'aucun mâle sénile n'a été trouvé dans la nature, ce qui suggère que tous les mâles meurent peu de temps après l'accouplement. [20]

Concentration de corticostéroïdes et augmentation de la mortalité masculine Modifier

Des études sur Antechinus stuartii révèlent que la mortalité masculine est fortement corrélée au stress et à l'activité andrénocorticale. L'étude a mesuré la concentration de corticostéroïdes chez les mâles dans la nature, les mâles injectés de cortisol, les mâles injectés de solution saline et les femelles dans la nature. Alors que les mâles et les femelles présentent des niveaux élevés de concentration de corticostéroïdes dans la nature, cela s'avère fatal uniquement pour les mâles en raison des femelles ayant une capacité maximale de liaison aux corticostéroïdes de haute affinité (MCBC) plus élevée. [21] Ainsi, le corticostéroïde libre dans le plasma des hommes A. stuartii augmente fortement, alors qu'elle reste constante chez les femmes. Des niveaux élevés de corticostéroïdes libres, résultant de l'accouplement chez les mâles sauvages et du cortisol injecté chez les mâles de laboratoire, ont entraîné des ulcères d'estomac, des hémorragies gastro-intestinales et des abcès du foie, qui ont tous augmenté la mortalité. Ces effets secondaires n'ont pas été trouvés chez les hommes ayant reçu une injection de solution saline, [21] renforçant l'hypothèse selon laquelle des corticostéroïdes libres élevés entraînent une mortalité plus élevée chez les hommes. Dasyurides. Une étude similaire sur Phascogale calura a montré que des changements similaires du système endocrinien se produisent dans P. calura comme A. stuartii. [22] Cela soutient la mortalité induite par le stress comme une caractéristique des petits Dasyurid sémelparité.

Grand Dasyuridae Modifier

Dasyurus hallucatus, le quoll du nord, est un grand dasyuridé et présente une mortalité accrue des mâles après la saison des amours. Contrairement aux dasyuridés plus petits, la mort des mâles D. hallucatus n'est pas due à des modifications du système endocrinien et il n'y a eu aucun échec spermatogène après la fin de la saison des amours. [12] Si homme D. hallucatus survivre au-delà de leur première saison d'accouplement, ils peuvent être en mesure de s'engager dans une deuxième saison d'accouplement. Alors que les individus dans une étude de 2001 sont principalement morts de véhicules ou de prédation, les chercheurs ont trouvé des preuves de dégradation physiologique chez les mâles, similaire à la dégradation physiologique chez les petits dasyuridés. Cela inclut la perte de fourrure, les infestations de parasites et la perte de poids. Au fur et à mesure de la période d'accouplement, les mâles sont devenus de plus en plus anémiques, mais l'anémie n'était pas due à une ulcération ou à une hémorragie gastro-intestinale. [12] Absence de niveaux élevés de cortisol pendant les périodes d'accouplement chez D. hallucatus signifie qu'il n'y a pas d'explication universelle actuelle pour le mécanisme derrière l'augmentation de la mortalité masculine chez les Dasyuridae. La sénescence post-reproductive a également été proposée comme explication. [23]

Dans les opossums Modifier

Opossum de souris mince gris (Marmosops incanus) Éditer

L'opossum de la souris grise et mince présente une stratégie de reproduction sémelpare chez les mâles et les femelles. Les mâles disparaissent de leur zone d'endémie après la saison de reproduction (février-mai). Les mâles trouvés des mois plus tard (de juin à août) ont un poids corporel plus léger et les molaires sont moins usées, ce qui suggère que ces mâles appartiennent à une génération différente. Il y a une baisse de la population féminine, mais pendant les mois de juillet et août, preuve d'un écart entre les générations comme l'écart masculin. On observe également un poids corporel plus faible et une usure molaire moindre chez les femelles trouvées après août. Ceci est encore corroboré par la preuve que les femelles qui se reproduisent ne sont pas observées l'année suivante. [24] Cette espèce a été comparée à une espèce apparentée, Marmosa robinsoni, afin de répondre à ce qui se passerait si une femelle qui s'est reproduite survivait jusqu'à la prochaine saison d'accouplement. M. robinsoni a un cycle de reproduction monoestrus, comme M. incanus, et les femelles ne sont plus fertiles après 17 mois, il est donc peu probable que les femelles qui survivent au-delà de la baisse des populations de femelles soient capables de se reproduire une deuxième fois. [24]

Autres opossums de souris Modifier

Gracilinanus microtarse, ou l'opossum gracile du Brésil, est considéré comme partiellement sémelpare car la mortalité des mâles augmente considérablement après la saison des amours, mais certains mâles survivent pour s'accoupler à nouveau au cours du prochain cycle de reproduction. Les mâles présentent également une dégradation physiologique similaire démontrée dans Antéchinus et d'autres marsupiaux sémelpares tels que la perte de fourrure et l'augmentation de l'infection par les parasites. [25]

Semelparité dans le poisson Modifier

Saumon du Pacifique Modifier

Des niveaux de cortisol très élevés médient la mort après la ponte des sémelpares Oncorhynchus saumon du Pacifique en provoquant une dégénérescence des tissus, en supprimant le système immunitaire et en altérant divers mécanismes homéostatiques. [26] Après avoir nagé sur une si longue distance, les saumons dépensent toute leur énergie pour se reproduire. L'un des facteurs clés de la sénescence rapide du saumon est que ces poissons ne se nourrissent pas pendant la reproduction, de sorte que le poids corporel est extrêmement réduit. [27] En plus de la dégradation physiologique, le saumon du Pacifique devient plus léthargique à mesure que l'accouplement se poursuit, ce qui rend certains individus plus sensibles à la prédation car ils ont moins d'énergie pour éviter les prédateurs. [28] Cela augmente également les taux de mortalité des adultes après l'accouplement.

Semelparité chez les insectes Modifier

Traditionnellement, la sémelparité était généralement définie dans un délai d'un an. Les critiques de ce critère notent que cette échelle est inappropriée pour discuter des modèles de reproduction des insectes, car de nombreux insectes se reproduisent plus d'une fois au cours d'une période annuelle, mais des temps de génération inférieurs à un an. Selon la définition traditionnelle, les insectes sont considérés comme sémelpares en raison de l'échelle de temps plutôt que de la répartition de l'effort de reproduction sur leur durée de vie adulte. [29] Afin de résoudre cette incohérence, Fritz et. Al définissent les insectes sémelpares comme "Les insectes qui pondent une seule couvée d'œufs au cours de leur vie et les déposent à un endroit sont clairement des reproducteurs sémelpares ou big bang. Tout leur effort de reproduction est engagé à un moment donné et ils meurent peu de temps après la ponte". [29] Les insectes sémelpares se trouvent dans les lépidoptères, les éphéméroptères, les dermaptères, les plécoptères, les strepsipères, les trichoptères et les homoptères.

Exemples chez les lépidoptères Modifier

Les femelles de certaines familles de lépidoptères, comme la spongieuse de Psychidés, ont une mobilité réduite ou aptères, de sorte que la dispersion des insectes se fait au stade larvaire, par opposition au stade adulte. Chez les insectes itéropares, la dispersion majeure se produit au stade adulte. Tous les lépidoptères sémelpares partagent des caractéristiques similaires : les larves ne se nourrissent que pendant des périodes restreintes de l'année en raison de l'état nutritionnel de leurs plantes hôtes (par conséquent, elles sont univoltines), l'approvisionnement alimentaire initial est prévisiblement abondant et les plantes hôtes larvaires sont abondantes et adjacentes. . [29] La mort survient le plus souvent par famine. Dans le cas de la spongieuse, les adultes ne possèdent pas de système digestif actif et ne peuvent pas se nourrir, mais peuvent boire de l'humidité. L'accouplement se produit assez rapidement après que les adultes sortent de leur forme nymphal et, sans moyen de digérer la nourriture, les papillons adultes meurent après environ une semaine. [30]

Hypothèse des avantages évolutifs actuels Modifier

L'évolution de la sémelparité chez les deux sexes s'est produite à plusieurs reprises chez les plantes, les invertébrés et les poissons. Il est rare chez les mammifères car les mammifères ont des soins maternels obligatoires en raison de la fécondation interne et de l'incubation de la progéniture et de l'allaitement des jeunes après la naissance, ce qui nécessite un taux de survie maternelle élevé après la fécondation et le sevrage de la progéniture. De plus, les mammifères femelles ont des taux de reproduction relativement faibles par rapport aux invertébrés ou aux poissons, car elles investissent beaucoup d'énergie dans les soins maternels. Cependant, le taux de reproduction des mâles est beaucoup moins limité chez les mammifères car seules les femelles portent des petits. Un mâle qui meurt après une saison d'accouplement peut encore produire un grand nombre de descendants s'il investit toute son énergie dans l'accouplement avec de nombreuses femelles. [31]

Évolution chez les mammifères Modifier

Les scientifiques ont émis l'hypothèse que la sélection naturelle a permis à la sémelparité d'évoluer chez les Dasyuridae et les Didelphidae en raison de certaines contraintes écologiques. Les mammifères femelles ancestrales de ces groupes peuvent avoir raccourci leur période d'accouplement pour coïncider avec le pic d'abondance des proies. Parce que cette fenêtre est si petite, les femelles de ces espèces présentent un modèle de reproduction où l'œstrus de toutes les femelles se produit simultanément. La sélection favoriserait alors les mâles agressifs en raison d'une compétition accrue entre les mâles pour l'accès aux femelles. Étant donné que la période d'accouplement est si courte, il est plus avantageux pour les mâles de dépenser toute leur énergie à l'accouplement, d'autant plus s'il est peu probable qu'ils survivent jusqu'à la prochaine saison d'accouplement. [32]

Évolution chez les poissons Modifier

La reproduction est coûteuse pour les salmonidés anadromes car leur cycle de vie nécessite une transition des cours d'eau salée aux cours d'eau douce et de longues migrations, ce qui peut être physiologiquement éprouvant. La transition entre les eaux océaniques froides et les eaux douces chaudes et les changements d'altitude abrupts dans les rivières du Pacifique Nord pourraient expliquer l'évolution de la sémelparité car il serait extrêmement difficile de retourner dans l'océan. Une différence notable entre les poissons sémelpares et les salmonidés itéropares est que la taille des œufs varie entre les deux types de stratégies de reproduction. Des études montrent que la taille des œufs est également affectée par la migration et la taille du corps. Le nombre d'œufs, cependant, montre peu de variation entre les populations sémelpares et itéropares ou entre les populations résidentes et anadromes pour les femelles de la même taille corporelle. [33] L'hypothèse actuelle derrière cette raison est que les espèces itéropares réduisent la taille de leurs œufs afin d'améliorer les chances de survie de la mère, puisqu'elle investit moins d'énergie dans la formation des gamètes. Les espèces sémelpares ne s'attendent pas à vivre au-delà d'une saison d'accouplement, les femelles investissent donc beaucoup plus d'énergie dans la formation de gamètes, ce qui donne de gros œufs. Les salmonidés anadromes peuvent également avoir évolué en sémelparité pour augmenter la densité nutritionnelle des frayères. Les frayères de saumon du Pacifique les plus productives contiennent le plus grand nombre de carcasses d'adultes reproducteurs. Les cadavres des saumons adultes se décomposent et fournissent de l'azote et du phosphore aux algues pour se développer dans l'eau pauvre en nutriments. Le zooplancton se nourrit alors d'algues et les saumons nouvellement éclos se nourrissent de zooplancton. [34]

Évolution chez les insectes Modifier

Un trait intéressant a évolué chez les insectes sémelpares, en particulier chez ceux qui ont évolué à partir d'ancêtres parasites, comme chez tous les hyménoptères aculés sous-sociaux et eusociaux. This is because larvae are morphologically specialized for development within a host's innards and thus are entirely helpless outside of that environment. Females would need to invest a lot of energy in protecting their eggs and hatched offspring. They do this through such behaviours as egg guarding. Mothers that actively defend offspring, for example, risk injury or death by doing so. [35] This is not beneficial in an iteroparous species because the female risks dying and not reaching her full reproductive potential by not being able to reproduce in all reproductive periods in her lifetime. Since semelparous insects only live for one reproductive cycle, they can afford to expend energy on maternal care because those offspring are her only offspring. An iteroparous insect does not need to expend energy on the eggs of one mating period because it is likely that she will mate again. There is ongoing research in maternal care in semelparous insects from lineages not descended from parasites to further understand this relationship between semelparity and maternal care.


Biology of Mammals, EEB 451

3. combined with incredible conservation,
concentrated urine, excellent kidneys.
problem with concentrated urine is waste products of making and metabolizing proteins are toxic concentrating them can poison system.
but camel forage low protein.

-Highly specialized snouts or beaks
-Different reproductive strategies
-Adult monotremes have no teeth
-Ancestors had teeth
-single bone in lower jaw
-3 bones in ear
-Italicized latin words = genera

<-- indicates family you need to be able to
recognize in lab

2. Marsupials have not equaled the functional radiation of placental mammals (e.g. no flying or marine marsupials)

3. Marsupials are not as structurally diverse (e.g. no wings or fins) nor is there the range of size among extant species as there is in placental mammals (e.g. the largest marsupial, the red kangaroo, is 1/1,300 the size of the largest placental mammal (blue whale)

2. Extended gestation in placentals produces young that are more endothermic - allowing for better exploitation of colder climates


Leaving the nest

When animals produce self-sufficient young, it's for a number of reasons related to both biology and behavior, according to John Dumbacher, a curator of ornithology and mammalogy at the California Academy of Sciences. [The 10 Wildest Pregnancies in the Animal Kingdom]

Some animals need their young to be mobile as quickly as possible — in water or on land — because adults are constantly on the move and the young need to keep up (or keep away from predators). Other species that don't roam as widely hunker down with helpless young in their nests or burrows.

And there can be a lot of variation among animals from the same group.

Take birds, for example. "Songbirds — robins, bluebirds — those tend to be born more or less naked, with their eyes closed, and they can't do much more than lifting up their heads and getting a meal from their parents," Dumbacher told Live Science.

Newly hatched chickens, on the other hand, are much more capable of taking care of themselves. "They have downy feathers they can walk around they can peck at the ground," Dumbacher said. And ducks, he added, can hop into the water shortly after hatching and swim after their mother.

The variety and the hatchling's ability can be partly explained by the size of the adult bird, Dumbacher said, which translates into the maximum size of the egg it can lay. Bigger-bodied ducks, chickens and geese can lay larger eggs that hold more nutrients, so an embryo can spend more time developing inside. Songbird eggs are already as large as they can be relative to the parents' body size, so their young are born in a less-developed state and require more time under the parents' wings, Dumbacher added. [That's Incredible! 9 Brainy Baby Abilities]


Humans Are Animals, Too: A Whirlwind Tour of Cognitive Biology

Straddling the bridge between evolutionary biology and cognitive science, University of Vienna cognitive biologist W. Tecumseh Fitch demonstrated that studying our more distant animal relatives is vital to understanding human cognition.

“The core message I want to get across to you today is that in a sense, both of these sides are correct,” Fitch emphasized during his keynote speech at the 2017 International Convention of Psychological Science in Vienna. “And from a modern biological point of view, we really need to turn these ideas on their head and recognize a very simple biological fact: It’s a truism, but people are animals, too.”

A Biology of Shared Fundamentals

The basis of humans’ biology contains an immense amount of shared fundamentals: Every living thing from bacteria to daffodils shares our basic genetic code, and our nervous system structure is shared with lower-order animals such as flies and worms as well as closer relatives such as bonobos. But of course every species is unique.

In Fitch’s field of cognitive biology, researchers attempt to make connections between basic evolutionary biology (e.g., Darwin) and the cognitive sciences (e.g., Noam Chomsky and B. F. Skinner). But cognitive biology is not the same field as evolutionary psychology, Fitch clarifies. While evolutionary psychology focuses on the human mind over the relatively short evolutionary period of the last 6 million years, cognitive biology adopts a more expansive approach that goes back much earlier in human evolution.

Along with this highly comparative approach, cognitive biologists break down complex traits, such as language or music, into multiple basic components, some of which may be shared among humans and other animals, and some which may be unique to a particular species. Cognitive biologists call this the “divide and conquer” or multicomponent approach, Fitch explained. Based on the presence or absence of these components, we can map a phylogenetic tree that allows researchers to rebuild the evolutionary past of particular cognitive abilities.

Homologs and Analogs

Humans share many traits with our nearest relatives, the great apes. We share large brains, large body size, long lives, and prolonged childhoods because our common ancestor, which was not a chimp or a gorilla or a human, also had those characteristics. This evolutionary process is called homology: Different species share a set of common traits because they were inherited from a common ancestor. The beauty of homology, Fitch said, is that we can use it to rebuild the past by looking at living species.

In contrast is the process of convergent evolution, in which different species independently adapt similar features. For example, humans and birds are both bipedal, but not because we shared a common two-legged ancestor. Humans and birds adapted to walking on two legs for different reasons at different points in time.

Fitch also pointed out that evolution is often circuitous rather than linear, with adaptations arising and disappearing multiple times across a single given species. For example, most humans and some other primates are trichromats — we possess color vision thanks to three different types of cone cells in our eyes. Most other mammals, on the other hand, are dichromats lacking color vision. If we examined only mammals, it would appear that trichromacy is a highly advanced adaptation that humans share with only a few other highly evolved species. But broadening the comparative net beyond mammals shows that birds not only have trichromacy, but actually possess four different cones — tetrachromacy, he explained.

Fish, reptiles, and amphibians also have tetrachromacy, suggesting that that the common ancestor of all living vertebrates was in fact tetrachromatic, and that over time mammals lost the adaptation of color vision. Somewhere along the way, primates — at least some of us — regained back a sort of partial color vision, Fitch said.

Tool use is another adaptation that has evolved multiple times in different clades of animals. Chimps, our nearest living relatives, use tools to fish for termites and crack open nuts. Six million years ago, our common ancestor with chimps also probably used simple tools to perform similar tasks. Through homology, we can imagine the cognitive capabilities of our extinct ancestors.

But primates aren’t the only animals capable of tool use. New Caledonian crows use sharp straight objects in their environment to dig hard-to-reach grubs out of tree trunks. Researchers at the University of Oxford have found that in the lab, these crows will make their own tools by bending pieces of wire into hooked shapes for scooping food out of containers.

“These are very smart animals, and they do have the capacity to solve tasks and to go beyond whatever their biological predispositions are in the same way that we can as humans. That’s how we can drive cars and make power drills,” Fitch said.

Of course, Fitch added, our common ancestor with crows was not likely a tool user, but this analogous adaptation allows us to start asking important questions: Why does tool use evolve? And why has it evolved all these different times, and in all these different ways, across such distinct organisms?

Signals, Syntax, and Semantics

Along with tool use, humans share many cognitive abilities with other species, including the formation of memories, categories, basic emotions such as anger, planning and goal-setting, and rule learning. These kinds of basic nonverbal concepts likely predicated language by many millions of years of evolution. Unlike tool use, language appears to be a trait that only humans possess. However, most of the component parts of language are shared with other species, Fitch said.

“The main difference that we have from other species is not that we have something to think about, but that we can communicate what we think about,” he said.

Although some chimps and bonobos have learned to sign or communicate with a keyboard, none have ever learned to say “hello” or to sing “Happy Birthday.” This is not because chimps aren’t smart or aren’t able to imitate, but because they have a very limited ability to control their vocalizations and mimic sounds from their environments.

One long-running hypothesis for primates’ inability to speak is that they (and other animals) lack the descended larynx that humans possess. Most of the information about animal larynxes, however, has come from dissections of dead animals. As a postdoc, Fitch became interested in the way that living animals communicate. So far, all of the mammals he’s examined lower their larynx to a human-like position while making loud vocalizations when a dog barks, the larynx retracts down just for the moment of the bark and then it pops back up.

“What’s unusual about us is not that we have a descended larynx, just that it’s down all the time,” Fitch explained.

This research suggests it’s not the vocal anatomy that is crucial for language, but rather something in the brain. One long-standing hypothesis is that most mammals have only indirect connections from their motor cortex to the neurons that control the vocal tract, larynx, and tongue. Humans, too, have those neural connections, but also have direct connections from the motor cortex to motor neurons that control the larynx. This is the key that gives humans the control over our vocal tracts that chimps lack.

However, humans aren’t the only animals capable of learning complex vocalizations vocal learning has independently evolved in bats, elephants, seals, cetaceans, and several different clades of birds. By studying the neural correlates of vocal learning in a broad variety of species, researchers can test for this direct-neural-connections hypothesis. So far, studies have examined two clades of birds — song birds and parrots — and in both cases, the hypothesis held up. Birds with vocal-learning abilities have these direct connections, while birds that aren’t vocal learners, such as doves or chickens, do not.

“My general conclusion here is that by taking a very broad comparative perspective on a wide range of different species, this really gives us a powerful tool to both develop hypotheses and also to test those hypotheses,” Fitch explained. “We can test both mechanistic and functional evolutionary hypotheses.”

Syntax: The Heart of Language

Delving deeper into the subject of communication, Fitch said that syntax, the set of rules that determines the meaning of a sentence, is really at the heart of language. Beyond the spoken word, humans are able to use language in many forms: sign language and writing, for example, are possible because of our ability to use advanced syntax. Apes may not be able to talk, but they can learn and express hundreds of words through signs or keyboards. Despite mastering a large vocabulary, however, the level of syntax they obtain is approximately that of a 2-year-old child — basically, they have the ability to put two words together. Although it’s a very limited level of syntax, it’s still syntax, so there is something there in common with human language.

Humans don’t interpret language as just a string of words in a sequence crucially, we are able to interpret these sequences as having a higher-order hierarchical structure. Fitch and colleagues are trying to determine which language components different organisms possess by examining their ability to learn simple grammar structures versus more complex ones.

So far, comparative experiments have shown that this ability to use hierarchical syntax may be unique to humans. In one series of experiments, researchers attempted to teach hierarchical grammar to two different species of birds: pigeons and keas. Keas are a type of parrot native to New Zealand, and they’re known for being extremely clever. Rather than using recordings of speech, the researchers trained the birds to recognize different visual patterns of abstract shapes. Even the pigeons — not the smartest birds — were able to master the simple sequential patterns, but although they underwent weeks of intensive training, both groups of birds failed to learn the more complex grammar.

“So where this leaves us right now is: lots of different species have been shown to do very finite-state grammars [and] simpler sequential grammars, but right now, the only good evidence of going beyond that to the hierarchical grammar is for human beings,” Fitch said.

What exactly allows humans to take this linguistic leap? Fitch suspects that humans have developed a cognitive proclivity for inferring tree-like structures from sequences that are difficult or impossible for other animals. According to his dendrophilia hypothesis, humans’ unique aptitude with syntax comes from automatically interpreting sequences into branching hierarchical chunks. To get to this next level of grammar, humans may have evolved an additional form of abstract memory that allows us to keep track of phrases even after they’re over, Fitch suggested. To enable this new adaptation, human brains may have beefed up the requisite neutral structures for processing language. Fitch pointed out that Broca’s area is seven times larger in humans relative to chimps, making it the most expanded area of the human brain compared with chimps that we know about. In addition, it is far more interconnected to other brain structures in humans than in other primates.

“For me, the most exciting possibility is again in syntax,” Fitch concluded. “We share a lot, but a relatively small difference in terms of brain architecture made a big difference in cognitive ability.”


Can Men Lactate?

Unlike female nipples, male nipples appear to be purely decorative. But can they also be functional and secrete milk — that is, can men lactate?

Short answer: Yes, under certain circumstances.

To start, male lactation has been observed in a few domesticated animals, including cats, goats and guinea pigs, on rare occasions. However, male lactation seems to be common only in dayak fruit bats, though it's not yet clear why males of this species have the biology to spontaneously produce milk.

Importantly, human biology also makes male lactation a possibility.

For both women and men, breast tissue contains hollow cavities called alveoli, which are lined with milk-secreting cells. But the critical determinant of lactation is prolactin, a hormone that's produced by the pituitary gland and stimulates the mammary glands to produce milk. [11 Surprising Facts About the Endocrine System]

Normally, non-pregnant women can have almost double the amount of prolactin circulating in their body than men, according to the National Institutes of Health. This concentration can spike by nearly tenfold during and after pregnancy.

Research has shown that male prolactin levels can also surge, according to a 2008 review on male lactation published in the journal Trends in Ecology and Evolution.

For instance, scientists documented lactation in male WWII prison camp survivors, who had suffered months of starvation. After receiving adequate nutrition, their hormone-producing glands rebounded far quicker than their livers (which normally metabolize hormones), resulting in hormonal spikes that caused lactation.

Similarly, a condition called liver cirrhosis can cause lactation by disrupting the organ's normal, hormone-metabolizing function.

Health issues that affect the pituitary gland or the hypothalamus, which normally inhibits the release of prolactin, can also cause male milk production.

For example, a 2010 study published in the Canadian Medical Association Journal documented lactation in a man with a pituitary tumor.


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