Door gedetailleerde dissecties en overeenkomstige onderzoeken van de embryologische ontwikkeling uit te voeren, onderzoekers van de Midwestern University, onder leiding van Margaret Hall, doctoraat en Jeffrey Plockocki, doctoraat, laten zien dat de spieren die de unieke perineale structuren van zoogdieren besturen, een verrassend oud patroon volgen.

De perineale structuur van zoogdieren afgeleid van septatie van de cloaca is een belangrijke evolutionaire innovatie die talloze anatomische configuraties mogelijk maakt, verschillende reproductieve strategieën, en nauwkeurige excretiecontrole die alleen beschikbaar is voor zoogdieren. De onderzoekers waren verrast om te ontdekken dat, ondanks de structurele complexiteit van het perineum, de spieren van het perineum van zoogdieren tonen een hernieuwde opkomst van een eenvoudig patroon van lichaamswandlagen dat meer dan 360 miljoen jaar geleden dateert - tijdens de oorsprong van tetrapoden, de eerste gewervelde dieren die uit het water op het land kwamen. Basale gewervelde dieren, zoals vissen, organiseren hun lichaamswand in twee spierlagen die belangrijk zijn voor het zwemmen. Echter, met de overgang van water naar land, de lichaamswand van de meeste tetrapoden breidde zich uit tot vier spierlagen om hun stammen tegen de zwaartekracht te stabiliseren en de meer complexe bewegingen van de ledematen tijdens terrestrische voortbeweging te vergemakkelijken. Amnioten, gewervelde dieren die zich op het land en buiten het water kunnen voortplanten, hebben vier spierlagen in de thorax en de buik, maar behouden nog steeds de oorspronkelijke twee spierlagen in het bekken en het perineum. Zoogdieren, net als andere amniotes, hebben vier spierlagen in de thoracale en abdominale lichaamswand. In tegenstelling tot andere amniotes, zoogdieren breidden de vier spierlagen uit naar het perineum. Hierdoor kunnen zoogdieren hun nieuw afgeleide structuren die verband houden met de uitwendige genitaliën en de anus controleren.

Wat definieert placentale zoogdieren als een groep?

Zoogdieren zijn een zeer succesvolle groep gewervelde dieren die traditioneel wordt gedefinieerd door de aanwezigheid van haar, het vermogen om melk te produceren met behulp van borstklieren, en gespecialiseerd gehoor versterkt door speciale middenoorbotten. Onder zoogdieren, placenta, de groep die mensen omvat, is de enige groep gewervelde dieren die de gespecialiseerde reeks perineale kenmerken heeft ontwikkeld, waaronder de erectiele weefsels van de penis en de clitoris, de urinebuis, het distale rectum, de anus, evenals de willekeurige spieren die deze structuren controleren. De meeste gewervelde dieren hebben slechts een enkele opening die zowel de voortplanting als de uitscheiding dient, de cloaca. De cloaca vereist relatief eenvoudige spiercontrole, dat is waarschijnlijk de reden waarom de meeste gewervelde dieren slechts twee perineale spierlagen hebben. Scheiding van de cloaca in verschillende en complexere perineale structuren vereiste dat zoogdieren dienovereenkomstig complexere en preciezere mechanismen van spiercontrole voor deze structuren ontwikkelden.

Onderzoekers gebruiken vaak embryologische ontwikkeling om belangrijke aanwijzingen te vinden over hoe evolutionaire processen hebben plaatsgevonden. Moderne zoogdieren ontwikkelen embryologisch een cloaca, die zich vervolgens splitst in een urogenitale helft - die de urethra en de erectiele weefsels van de penis en clitoris blijft vormen, en een anorectale helft die zich ontwikkelt tot het distale rectum en het anale kanaal. De auteurs ontdekten bewijs voor herstructurering van de spierlagen van de lichaamswand tijdens de ontwikkeling van de foetus die cloaca-scheiding in verschillende structuren ondersteunt en behouden blijft tot in de volwassenheid.

Deze studie, uitgevoerd door een team van de Midwestern University, is de eerste keer dat de vier serieel homologe wandlagen van het romplichaam in het perineum van zoogdieren worden gedefinieerd. Deze spierlagen ondersteunen een unieke perineale structuur van zoogdieren die is afgeleid van de scheiding van de cloaca, een belangrijke evolutionaire innovatie die verschillende reproductieve strategieën en nauwkeurige excretiecontrole mogelijk maakt die alleen beschikbaar zijn voor zoogdieren.