فسیل های ۵۶۷ میلیون ساله و بازنویسی آغاز جانوران

آن‌ها در گوشه‌ای دورافتاده از کوه‌های مکنزی پدیدار شدند: نقش‌هایی عجیب و نرم‌تن در سنگ‌های باستانی، از همان نوع فسیل‌هایی که خط زمانی تاریخ حیات را بازنویسی می‌کنند. قدمت برخی از این نمونه‌ها به حدود ۵۶۷ میلیون سال پیش می‌رسد و در کنار هم نشان می‌دهند که حرکت، تولیدمثل جنسی و دیگر ویژگی‌های شاخص حیات جانوری، زودتر از آنچه دانشمندان تصور می‌کردند شکل گرفته بودند.

بازسازی یک جامعه دیرینه‌زیستی فرضی در آب‌های عمیق از محل فسیلی تازه در قلمروهای شمال‌غربی کانادا، بر پایه فسیل‌هایی که پژوهشگران به دست آورده‌اند.

کشفی که روایت ساده را پیچیده‌تر می‌کند

در بخش بزرگی از تاریخ آغازین زمین، حیات میکروبی فرمانروایی می‌کرد. سپس، در چشم‌برهم‌زدنی زمین‌شناختی، جاندارانی که با چشم غیرمسلح دیده می‌شدند در شواهد فسیلی ظاهر شدند. دیرینه‌شناسان بخش بزرگی از این جانوران شگفت‌انگیز را ادیاکاران می‌نامند. محل تازه کشف‌شده در کانادا که توسط گروه‌هایی از موزه تاریخ طبیعی آمریکا و دارتموث شناسایی و در ساینس ادونسز توصیف شده است، بیش از ۱۰۰ فسیل و چندین گونه را در خود دارد که پیش‌تر در آمریکای شمالی ثبت نشده بودند.

اهمیت این محل فقط به تعداد فسیل‌ها محدود نیست، بلکه به زمینه زمین‌شناختی آن نیز مربوط می‌شود. این مجموعه به چیزی تعلق دارد که پژوهشگران آن را جامعه دریای سفید می‌شناسند، یعنی گروهی از جانداران که پیش‌تر از اروپا، آسیا و استرالیا شناخته شده بودند. قدمت آن فسیل‌ها حدود ۵۵۹ تا ۵۵۰ میلیون سال پیش برآورد شده بود. نمونه‌های کانادایی برخی فسیل‌های هم‌سنخ دریای سفید را ۵ تا ۱۰ میلیون سال عقب‌تر می‌برند و بخشی از آن‌ها را در بازه قدیمی‌تر آوالون قرار می‌دهند. این آشفتگی زمانی، از بهترین نوع چالش‌های علمی است، زیرا پژوهشگران را وادار می‌کند دوباره بیندیشند که ویژگی‌های پیچیده جانوری چه زمانی پدید آمدند و چگونه در اقیانوس‌های باستانی گسترش یافتند.

فسیل‌ها درباره حیات جانوری اولیه چه می‌گویند

برخی جانداران ادیاکاران به‌راستی گیج‌کننده‌اند. دیسک‌های تخت. شاخه‌های برگ‌مانند. بیضی‌های شیاردار. بسیاری از آن‌ها فاقد بخش‌های سختی هستند که معمولا فسیل‌های رایج را می‌سازند، بنابراین حفظ‌شدنشان به شرایط ویژه‌ای نیاز دارد. با این حال، در همین نقش‌ها می‌توان رفتار و طرح‌های بدنی را دید.

فسیلی از دیکینسونیا، جانداری تخت که روی بستر دریا حرکت می‌کرد، دهان نداشت و به جای آن باکتری‌ها و جلبک‌ها را از سراسر سطح زیرین بدن خود جذب می‌کرد. 

در محل کانادایی، پژوهشگران چند آرایه کلیدی را ثبت کردند که زیست‌شناسی جانوران اولیه را روشن‌تر می‌کند. از جمله:

• دیکینسونیا: جانداری تخت و بندبند که به نظر می‌رسد روی بستر دریا حرکت می‌کرده و با جذب پوشش‌های میکروبی از سطح زیرین بدن خود تغذیه می‌کرده است. می‌توان آن را نوعی چراگر متحرک و باستانیِ لایه‌های میکروبی دانست.
• فونیسیا: جانداری لوله‌ای و خوشه‌ای که ساختار جمعیتی آن به تولیدمثل جنسی اشاره دارد، احتمالا تخم‌ریزی همزمانی شبیه رهاسازی گامت‌ها در آب که در بسیاری از بی‌مهرگان دریایی امروزی دیده می‌شود.
• کیمبرلا: جانوری با پای عضلانی که برای خراشیدن بستر به کار می‌رفت، معمولا به‌عنوان خویشاوندی اولیه از نرم‌تنان تفسیر می‌شود و نامزدی برای قدیمی‌ترین طرح بدنی شناخته‌شده دوطرفه است، با جهت‌گیری مشخص جلو و عقب و تقارن چپ و راست.
• ائوآندرومدا: احتمالا خویشاوندی از شانه‌داران، با مجموعه‌ای از بازوهای مارپیچی که از آزمایش‌های اولیه در شکارگری و جابه‌جایی خبر می‌دهد.

فسیلی از ائوآندرومدا، شانه‌داری احتمالی با هشت بازوی مارپیچی. 

این فسیل‌ها صرفا کنجکاوی‌های علمی خاموش نیستند. حرکت و تولیدمثل جنسی رفتارهایی پیچیده‌اند که به سامانه‌های فیزیولوژیک یکپارچه نیاز دارند. اگر دیکینسونیا واقعا حرکت می‌کرده و فونیسیا واقعا تخم‌ریزی گروهی داشته است، پس عناصر مهم حیات جانوری زودتر از آنچه خط زمانی پذیرفته‌شده جامعه دریای سفید نشان می‌داد، وجود داشته‌اند.

چرا آب‌های عمیق اهمیت دارند

یکی از جنبه‌های چشمگیر مجموعه مکنزی، محیطی است که برای آن استنباط شده است. رسوب‌شناسی و فسیل‌های همراه نشان می‌دهند این جانداران به جای فلات‌های ساحلی کم‌عمقی که بسیاری از مجموعه‌های فسیلی در آن‌ها شکل می‌گیرند، در محیط‌های نسبتا عمیق و دور از ساحل زندگی می‌کردند. این نکته از مدلی پشتیبانی می‌کند که بر اساس آن نوآوری‌های تکاملی نخست در زیستگاه‌های دریایی عمیق‌تر و پایدارتر ریشه گرفتند و سپس این شکل‌های زیستی به سوی ساحل مهاجرت کردند.

آب عمیق به معنای بی‌حیاتی نیست. چنین محیطی می‌تواند در برابر نوسان‌های کوتاه‌مدت دما و سطح اکسیژن پایدارتر باشد. در گذر میلیون‌ها سال، این پایداری می‌توانست فضای بوم‌شناختی لازم را برای پدید آمدن و دوام یافتن طرح‌های بدنی و راهبردهای تولیدمثلی تازه فراهم کند. پس از تثبیت، این الگوها می‌توانستند وارد محیط‌های کم‌عمق‌تر و متغیرتر شوند، جایی که تنوع‌یابی و رقابت‌های بعدی شدت گرفت.

در این مطالعه، پژوهشگران شواهد روشنی از مجموعه دریای سفید را در سنگ‌های باستانی کوه‌های مکنزی کانادا در قلمروهای شمال‌غربی یافتند، در سرزمین‌های سنتی مردم ساتو دنه و متیس که با راهنمایی و اجازه دسترسی به محل، از گروه پژوهشی پشتیبانی کردند.

زمینه علمی و پیامدها

دانشمندان حیات ادیاکاران را به سه مجموعه گسترده تقسیم می‌کنند که بازتاب‌دهنده دگرگونی‌هایی در حدود ۵۷۵ تا ۵۳۸ میلیون سال پیش هستند. مجموعه آوالون بازه قدیمی‌تر را در بر می‌گیرد، مجموعه دریای سفید پس از آن می‌آید و مجموعه ناما در ادامه قرار دارد. هر یک از این گروه‌بندی‌ها تغییراتی در تنوع، ریخت‌شناسی و تعاملات بوم‌شناختی را ثبت می‌کند.

یافتن آرایه‌های دریای سفید در آمریکای شمالی، شکاف جغرافیایی موجود در شواهد فسیلی را کوچک‌تر می‌کند. همچنین مدل‌های ساده و خطی درباره چگونگی تکامل ویژگی‌های جانوری را پیچیده‌تر می‌سازد. فسیل‌های کانادایی در جایگاهی چینه‌شناختی زیر صدها فوت سنگ جوان‌تر قرار دارند که ممکن است مواد فسیلی بیشتری را حفظ کرده باشند. به بیان دیگر، این کشف شاید فقط نخستین نوک آشکار آرشیوی بسیار بزرگ‌تر باشد.

جاستین اشتراوس که حدود ۱۵ سال در این منطقه کار کرده است، اشاره کرد که این کشف مسیرهای تازه‌ای برای بازسازی محیط‌ها و خط‌های زمانی ادیاکاران می‌گشاید. ترکیب زمین‌شناسی دقیق منطقه‌ای با مواد فسیلی غیرمعمول و غنی، فرصتی نادر در اختیار پژوهشگران می‌گذارد تا فرضیه‌های مربوط به زمان و مکان تثبیت نخستین پیچیدگی در سطح جانوران را بیازمایند.

دیدگاه کارشناس

«وقتی جاندارانی با چنین قدمتی پیدا می‌کنید که تولیدمثل هماهنگ یا حرکت فعال را نشان می‌دهند، ناچار می‌شویم مدل‌های تکامل اولیه جانوران را دوباره تنظیم کنیم.» دکتر لنا مورتی، دیرینه‌زیست‌شناسی که اکوسیستم‌های پیشاکامبرین را مطالعه می‌کند، می‌گوید: «محیط‌های دریایی عمیق می‌توانند مانند انکوباتورهای تکاملی عمل کنند. آن‌ها پایدار و محافظت‌شده‌اند و اجازه می‌دهند تاریخچه‌های زیستی شکننده، بدون همان بی‌ثباتی محیطیِ نزدیک‌تر به ساحل، شکل بگیرند. محتمل است که بسیاری از نوآوری‌های کلیدی در دور از ساحل آغاز شده باشند و تنها بعدها به زیستگاه‌های کم‌عمق راه یافته باشند.»

مشاهده دکتر مورتی بازتاب‌دهنده دیدگاهی رو به رشد در دیرینه‌شناسی است: زمینه به اندازه ریخت‌شناسی اهمیت دارد. جدول‌های زمانی که از محل‌های پراکنده به دست می‌آیند شکننده‌اند، مگر آنکه شبکه‌ای جهانی و متراکم‌تر از مناطق به‌خوبی تاریخ‌گذاری‌شده بسازیم.

گام بعدی چیست

گام‌های فوری بعدی هم روش‌شناختی‌اند و هم لجستیکی. گروه‌ها به برونزدهای مکنزی بازخواهند گشت تا چینه‌شناسی را با جزئیات بیشتر نقشه‌برداری کنند، از افق‌های بیشتری برای زمین‌گاه‌شناسی نمونه بردارند و کاوش‌های نظام‌مند را گسترش دهند. تاریخ‌گذاری با وضوح بالا حیاتی خواهد بود. یک چارچوب سن‌سنجی مطلق و استوار می‌تواند مشخص کند که آیا این فسیل‌ها واقعا از دیگر محل‌های دریای سفید قدیمی‌ترند یا اینکه زمین‌ساخت منطقه‌ای و دفن‌شدگی، توالی ظاهری را تغییر داده است.

پژوهشگران همچنین ریخت‌شناسی و ساختارهای جمعیتی را با دیگر محل‌های کلاسیک ادیاکاران مقایسه خواهند کرد. آیا افراد دیکینسونیا در کانادا همان الگوهای رشدی نمونه‌های استرالیا را نشان می‌دهند؟ آیا بوم‌شناسی تولیدمثلی استنباط‌شده برای فونیسیا با ساختارهای جمعیتی در جاهای دیگر همخوان است؟ مقایسه میان محل‌ها می‌تواند نشان دهد که با تکامل همگرا، گسترش دامنه زیستی یا جانورگانی گسترده و به‌هم‌پیوسته در مقیاس جهانی روبه‌رو هستیم.

محلی در قلمروهای شمال‌غربی کانادا که پژوهشگران در آن تنوع گسترده‌ای از فسیل‌های نماینده زیست‌مندان ادیاکاران را کشف کرده‌اند. 

جمع‌بندی

فسیل‌های کوهستان مکنزی یادآوری می‌کنند که شواهد فسیلی ثابت و تغییرناپذیر نیست. این شواهد مانند تکه‌دوزی بزرگی است که گاهی قطعه‌ای تازه و چنان روشن در اختیار ما می‌گذارد که ناچار می‌شویم نقشه‌ها و خط‌های زمانی را از نو ترسیم کنیم. اگر مجموعه کانادایی در بررسی‌های بعدی نیز اعتبار خود را حفظ کند، نشانگرهای کلیدی در داستان خاستگاه جانوران را جابه‌جا خواهد کرد: نه فقط اینکه رفتارهای پیچیده چه زمانی پدیدار شدند، بلکه اینکه نخستین بار در کجا جای پای محکمی پیدا کردند. برای دیرینه‌شناسان، این کشف دعوتی است برای نگریستن عمیق‌تر به گذشته و آماده بودن برای امر غیرمنتظره.