Jamie Maclaren postdoc mandaat FWO

Onderzoek Jamie Maclaren

Onderzoeksgroep

Het gebruik van multi-body statische simulaties om het macro-evolutionaire landschap van de voortbeweging bij onevenhoevigen te onderzoeken. 01/11/2021 - 31/10/2024

Abstract

Paardachtigen zijn één van de meest herkenbare hedendaagse zoogdiergroepen. Toch worden ze gekenmerkt door opvallende morfologische aanpassingen, vooral in de voorpootmorfologie die in de loop van de evolutie van vier- naar één-tenig veranderde. Om deze evolutie volledig te begrijpen moeten we de paardachtigen in de context van de andere Perissodactyla (onevenhoevigen) bestuderen. Tapirs zijn hedendaagse verwanten van paarden die, net zoals de uitgestorven voorouder, de vier tenen op de voorpoten hebben behouden. Tapirs en paarden vertegenwoordigen zo de twee uiterste pootmorfologieën binnen Perissodactyla. Van hieruit kan het onderzoek naar de transitie van vier- naar één-tenigheid worden aangevat. Gedurende miljoenen jaren bleven immers, naast één-, ook drie-tenige soorten bestaan. Het hier voorgestelde project zal, gebruikmakend van multi-lichaam-modellering en steunend op musculaire informatie van recente soorten, de functionaliteit van de 'tenen' van de voorpoot doorheen de evolutie bestuderen. Met statische musculo-skeletale optimisatie-modellen van de voorpoot van vier-, drie en één-tenige Perissodactlya zal de musculaire output worden geminimaliseerd waarna kan worden nagegaan welke 'tenen' betrokken zijn in voortbeweging. Via deze aanpak zal worden getracht om de voortbeweging van uitgestorven paardachtigen te reconstrueren en zullen de evolutionaire veranderingen van de paarden-voorpoot in een macroevolutionair landschap worden gepositioneerd.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

  • Onderzoeksproject

Vergelijkende functionele en ecologische morfologie van de perissodactyl ledemaat: inzicht in de adaptieve evolutie van de paardachtigen. 01/10/2016 - 30/09/2018

Abstract

Dit project betreft fundamenteel kennisgrensverleggend onderzoek gefinancierd door het Fonds voor Wetenschappelijk Onderzoek-Vlaanderen. Het project werd betoelaagd na selectie door het bevoegde FWO-expertpanel.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

  • Onderzoeksproject

Vergelijkende functionele en ecologische morfologie van de perissodactyl ledemaat: inzicht in de adaptieve evolutie van de paardachtigen. 01/10/2014 - 30/09/2016

Abstract

Dit project betreft fundamenteel kennisgrensverleggend onderzoek gefinancierd door het Fonds voor Wetenschappelijk Onderzoek-Vlaanderen. Het project werd betoelaagd na selectie door het bevoegde FWO-expertpanel.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

  • Onderzoeksproject

Biomechanische analyse van hedendaagse Perissodactyli soorten: inzage in de evolutie van de morfologie van de poot van paardachtigen. 01/10/2013 - 30/09/2014

Abstract

Een van de meest bekende evolutielijnen is deze van de paardachtigen. Deze wordt dikwijls voorgesteld als een opeenvolging van overgangsfossielen van een viertenig dier ter grootte van een hond tot het huidige gedomesticeerde paard. Echter, deze reeks van overgangsfossielen zit verspreid over de fylogenetische boom. De huidige hypothese is dat de reductie van het aantal tenen voordelig is voor een cursoriale (lopend) levenswijze. De verlenging van de distale pootsegmenten en het lopen op de tip van de tenen zorgen voor grotere staplengtes met grotere loopsnelheden tot gevolg. Om de langere poten lichter te maken zodat ze gemakkelijker naar voren kunnen worden gebracht, werd het aantal tenen gereduceerd. De middelste teen werd versterkt om stabiliteit te behouden. Nadelen van het lopen op de middelste teen is een afname in behendigheid en in de mogelijk tot het lopen over zachte substraten. Dit project stelt voor om het beschreven scenario te doorgronden via een gedetailleerde vergelijkende studie op paarden en hun nog levende verwanten. Door de anatomie en bewegingen van ezels, zebra's, paarden en de verwante tapirs en neushoorns te bestuderen krijgen we inzicht in de mechanismen verantwoordelijk voor de reductie in het aantal tenen. De pootbewegingen zullen worden geregistreerd met behulp van twee hoge snelheidscameras. Tegelijkertijd worden de krachten en de drukken onder de hoeven gemeten. Deze informatie kan dan vervolgens gecombineerd worden met massadistributie-data in een zogenaamde inverse dynamische analyse. Dit geeft voor elk gewricht het verloop van het netto moment en vermogen in de tijd, een indicatie voor de motor controle verantwoordelijk voor de beweging. Deze patronen kunnen we dan vergelijken tussen de soorten waarna we een link tussen de anatomie en de motor controle leggen. De experimenten op de levende dieren zullen gebeuren in samenwerking met Europese zoos. Een ander luik is de anatomie van de poot. Gedetailleerde informatie over gewrichtsoppervlakken en rotatieassen zullen worden geëxtraheerd uit 3D scans van de botten van de poten van de soorten waarvan we ook bewegingsanalyses hebben. De experimenten op de osteologische specimens zullen gebeuren in samenwerking met Europese musea. Evolutionare modellen zullen worden gebruikt om na te gaan hoe pootanatomie en motor controle binnen de Perissodactyli zijn gelinkt. Dit werk zal een basis vormen voor toekomstig werk op de fossiele voorouders van het genus Equus.

Onderzoeker(s)

Onderzoeksgroep(en)

Project type(s)

  • Onderzoeksproject