رازگشایی از قدمت ایستادن: پستانداران خیلی زودتر از آنچه فکر میکردیم چهار دست و پا بودند!
برای بیش از یک قرن، دانشمندان مجذوب این معما بودهاند که چگونه پستانداران از موجودات خزنده شبیه به مارمولکها، به موجودات خوشخرام و راستقامتی که امروزه میبینیم، تکامل یافتهاند. این تغییر اساسی در وضعیت بدن، از حالت خزنده به وضعیت راست قامت و کارآمدتر، نقطه عطفی در تاریخ پستانداران به شمار میرود. اما یک مطالعه جدید، جزئیات شگفتانگیزی را آشکار کرده است.
یک سفر تکاملی غیرخطی
تحقیقات پیشگامانهای که توسط دکتر رابرت براکلهورست (Robert Brocklehurst) در دانشگاه هاروارد انجام شده، نشان میدهد که مسیر رسیدن به وضعیت راستقامتی در پستانداران، فرآیندی ساده و خطی نبوده است. بلکه، پستانداران اولیه به جای یک سیر مستقیم از خزیدن به نیمه راستقامتی و در نهایت راستقامتی کامل، مجموعهای از پیچیدگیهای تکاملی غیرمنتظره را پشت سر گذاشتهاند. براکلهورست، محقق فوق دکترای سابق در بخش زیستشناسی تکاملی و اندامشناسی (OEB) دانشگاه هاروارد، تأکید کرد که «تکامل پستانداران قبلاً به صورت مجموعهای از گامها از خزیدن، به نیمه خزیدن و سپس راستقامتی توصیف شده بود»، اما یافتههای آنها، تاریخچهای پیچیدهتر و غیرخطی را نشان میدهد.
این مطالعه به جای کشف یک تغییر تدریجی از یک وضعیت بدنی به وضعیت دیگر، «جرقههایی از نوآوری» را در طول تکامل پستانداران یافته است، جایی که گروههای اصلی نیاکان، وضعیتهای مختلفی را تجربه کردهاند – برخی نزدیکتر به حرکت راستقامت امروزی و برخی دیگر همراستاتر با خزیدن. این نتایج نشان میدهد که تکامل پستانداران بسیار تجربیتر از آن چیزی بوده است که قبلاً تصور میشد.
روشهای انقلابی برای یک کشف پیشگامانه
برای رسیدن به این نتیجه، تیم تحقیقاتی از یک رویکرد نوآورانه برای تجزیه و تحلیل استخوانهای فسیلشده استفاده کرد. آنها با تمرکز بر استخوان بازو (humerus)، بیش از ۶۰ سیناپسید غیرپستاندار (synapsids، نیاکان اولیه پستانداران) و ۱۴۰ حیوان زنده، از جمله پستانداران، خزندگان و دوزیستان را مورد بررسی قرار دادند. با نقشهبرداری از سطح هر استخوان، آنها توانستند اطلاعات مهمی در مورد طول استخوان، توزیع جرم، اهرم عضلانی و پیچش (میزان پیچش استخوان در طول خود) جمعآوری کنند. این ویژگیها نقش مهمی در حرکت ایفا میکنند و به محققان اجازه میدهند تا حرکت و وضعیت بدنی موجودات باستانی را بازسازی کنند.
این تیم به تکنیکهای پیشرفتهای که در آزمایشگاه پروفسور استفانی پیرس (Stephanie Pierce) در OEB ابداع شده بود، تکیه کرد تا این ویژگیها را نقشهبرداری کرده و درک کند که چگونه استخوانهای هر گونه برای حالتهای خاصی از حرکت بهینه شدهاند. محققان با مقایسه قابلیتهای عملکردی فسیلها با حیوانات مدرن، نشان دادند که تکامل وضعیت بدنی پستانداران، آن فرآیند گام به گام سادهای که قبلاً تصور میشد نبوده است. در عوض، آنها دریافتند که تغییر به سمت راه رفتن راستقامت، رویدادی بسیار دیرتر در تاریخ پستانداران بوده است که پیشتر باور میشد.
(تصویر از اسکلتهای تکامل راه رفتن راستقامت، منبع: PLOS Biology)
سیناپسیدهای اولیه بسیار منحصربهفردتر از آن چیزی بودند که فکر میکردیم
یکی از مهمترین یافتههای این مطالعه این بود که سیناپسیدهای اولیه – که اغلب تصور میشد مانند خزندگان میخزند – در واقع عملکرد اندامی منحصربهفردی در مقایسه با مارمولکها یا کروکودیلهای امروزی داشتهاند. این مطالعه، این تصور دیرینه را به چالش میکشد که وضعیت اندام سیناپسیدهای اولیه شبیه به خزندگان امروزی بوده است.
به گفته کنت آنگیلچیک (Kenneth Angielczyk)، نویسنده همکار این تحقیق از موزه فیلد شیکاگو، این تحقیق نشان میدهد که «بیشتر اندامهای سیناپسیدها عملکردی متفاوت از اندامهای خزندگان مدرن داشتهاند. آنها صرفاً کپیهای خزندگان نیستند، بلکه حیوانات متمایزی هستند که کمی با هر چیزی که امروزه زنده است، فرق دارند.»
یک نوآوری تکاملی دیررس
یکی از شگفتانگیزترین یافتهها از فسیلی به دست آمد که ارتباط نزدیکی با کیسهداران و جفتداران امروزی دارد. ساختار استخوانی این فسیل نشان میداد که راه رفتن کاملاً راستقامت، یا وضعیت پاراساژیتال (parasagittal)، بسیار دیرتر از آنچه دانشمندان قبلاً تصور میکردند، توسعه یافته است. این یافته با فرضیههای قبلی که فرض میکردند راه رفتن راستقامت، از همان ابتدا یک ویژگی تعیینکننده در تبار پستانداران بوده، مغایرت دارد.
پروفسور پیرس، که متصدی دیرینهشناسی مهرهداران در موزه جانورشناسی تطبیقی (Museum of Comparative Zoology) نیز هست، میگوید: «وضعیت و حرکت راستقامت، یک نوآوری تکاملی دیررس بوده است.» این مطالعه شواهد قانعکنندهای ارائه میدهد که این تغییر عمده در وضعیت بدن، به طور قابل توجهی دیرتر از آن چیزی که بسیاری از متخصصان باور داشتند، رخ داده است.
