فسیل سگ بالارونده؛ فصل تازه ای در تکامل سگ سانان

درون بلوکی پر از سنگ، برای بیش از سه دهه، اسکلت تقریبا کاملی در یکی از مجموعه‌های اورگن خاموش مانده بود تا اینکه دستانی دقیق و نگاهی تازه، فصلی گمشده از تکامل سگ‌سانان را روشن کرد. این فسیل آن چیزی نبود که گردآورندگان اولیه انتظار داشتند. با سگی روبه‌رو بودند که مانند سگ‌سانان امروزی نمی‌دوید. این جانور توانایی بالا رفتن داشت.

هویتی شگفت‌انگیز در مخزن موزه

وقتی گروه‌های میدانی نخستین بار در اواخر دهه ۱۹۸۰ این بلوک را در نزدیکی یادمان ملی بسترهای فسیلی جان دی پیدا کردند، نمونه آن‌قدر آشنا به نظر می‌رسید که در رده‌ای نادرست بایگانی شد. استخوان‌ها به یک اورئودونت شباهت داشتند، علف‌خواری منقرض‌شده و تنومند که زمانی در سراسر آمریکای شمالی فراوان بود. همین داوری اولیه سال‌ها باقی ماند. سپس پژوهشگران جمجمه را برای نمایش جدا کردند و جمجمه چیز دیگری گفت. این یک سگ‌سان بود.

این جانور با قدمتی بیش از ۳۰ میلیون سال، به گونه‌ای به نام مزوسیون کوریفائوس تعلق دارد؛ گونه‌ای که در سال ۱۸۷۹ نام‌گذاری شد، اما تا امروز بیشتر از روی جمجمه‌های جداافتاده شناخته می‌شد. آن کورت، دیرینه‌شناس دانشگاه میشیگان، کل بدن جانور را برای شماره ویژه مجله دیرینه‌شناسی به مناسبت پنجاهمین سالگرد یادمان ملی بسترهای فسیلی جان دی بررسی کرد. نتیجه، یکی از کامل‌ترین اسکلت‌های سگ پیش از عصر یخبندان است که تاکنون در این قاره پیدا شده است.

کائوری چمبرز، دانشجوی تحصیلات تکمیلی دانشگاه میشیگان در رشته بوم‌شناسی و زیست‌شناسی تکاملی، بازنمایی هنری مزوسیون کوریفائوس را خلق کرده است. آن کورت، دیرینه‌شناس دانشگاه میشیگان، این فسیل را به عنوان یکی از کامل‌ترین نمونه‌های مزوسیون کوریفائوس شناسایی‌شده تاکنون معرفی کرد. این نمونه، سگ فسیلی به اندازه یک کایوت بود.

اسکلت درباره رفتار و طرح بدنی چه می‌گوید

اسکلت‌های کامل کمیاب‌اند و وقتی پیدا می‌شوند، داستان‌هایی را روایت می‌کنند که استخوان‌های جداگانه به‌ندرت قادر به بیان آن هستند. این مزوسیون تقریبا همه بخش‌ها را حفظ کرده است، جز قسمت‌هایی از دم و بخش‌هایی از دست‌ها و پاها. این بخش‌های ازدست‌رفته اهمیت کمتری دارند، زیرا آنچه باقی مانده بسیار گویاست: سگ‌سانی کوتاه‌دست‌وپا و تنومندتر که ویژگی‌های کالبدشناختی مرتبط با بالا رفتن و درگیر شدن با اندام‌های جلویی را حفظ کرده بود، نه ویژگی‌های لازم برای دویدن طولانی و پیوسته.

مفصل آرنج برای تعقیب با سرعت بالا شکل نگرفته است. این مفصل درجه‌ای از چرخش ساعد را ممکن می‌کند که سگ‌های دونده امروزی فاقد آن هستند. انگشت نخست بزرگ است، بسیار شبیه به ناخن شبنم در سگ‌های امروزی، و نسبت‌های اندام‌ها نشان می‌دهد که مزوسیون می‌توانسته گاهی پاشنه خود را روی زمین بگذارد، به جای آنکه فقط روی پنجه‌ها راه برود. به زبان ساده، این جانور برای زندگی کاملا دونده تخصص‌یافته نبود.

آن کورت، دیرینه‌شناس دانشگاه میشیگان، این فسیل را به عنوان یکی از کامل‌ترین نمونه‌های مزوسیون کوریفائوس شناسایی‌شده تاکنون معرفی کرد. به گفته کورت، این نمونه که سگ فسیلی به اندازه یک کایوت بود، مفصل آرنجی داشت که نشان می‌دهد توانایی بالا رفتن و درگیر شدن با اندام‌های جلویی را داشته است. 

نشانه‌ای موروثی: استئوکندروما

یکی از روشن‌ترین شواهدی که این اسکلت را به سگ‌های اولیه پیوند می‌دهد، وجود استئوکندروماست؛ رشد استخوانی موروثی در انتهای مچ. این نشانه آسیب‌شناختی در حدود ۶۰ درصد از کهن‌ترین فسیل‌های شناخته‌شده سگ دیده می‌شود. این سرنخی کوچک اما قانع‌کننده است که شناسایی نمونه را فراتر از شکل جمجمه و دندان‌ها تقویت می‌کند.

جزئیات شخصی دیگری نیز وجود دارد. این نمونه استخوان آلت نری را حفظ کرده است؛ استخوانی که به پژوهشگران امکان داد بدون تکیه بر حدس‌های ناشی از ویژگی‌های مبهم اسکلتی، نر بودن جانور را تعیین کنند. همین نکات کوچک در بازسازی تاریخچه زندگی و ساختار جمعیت‌ها در ژرفای زمان تفاوتی بزرگ ایجاد می‌کنند.

چرا این مزوسیون برای تکامل سگ‌سانان مهم است

خاستگاه سگ‌ها به حدود ۴۰ میلیون سال پیش در آمریکای شمالی بازمی‌گردد. نیای مشترک آن‌ها، هسپروسیون، احتمالا در چشم‌اندازهای جنگلی انبوه زندگی می‌کرد و بر پایه بسیاری از بررسی‌ها، توانایی بالا رفتن داشت. با سردتر شدن اقلیم و جایگزین شدن جنگل‌ها با جنگل‌زارهای باز و علفزارها در حدود ۱۰ میلیون سال بعد، بسیاری از تبارهای سگ‌سانان به سوی سرعت و استقامت تکامل یافتند. اندام‌ها بلندتر شدند. آرنج‌ها سخت‌تر و قفل‌شونده‌تر شدند. وضعیت پا به سمت راه رفتن فقط روی پنجه‌ها تغییر کرد؛ الگویی که کارایی دویدن را افزایش می‌دهد.

مزوسیون در همین بازه گذار قرار می‌گیرد. این فسیل نشان می‌دهد که همه سگ‌سانان مسیر یکسانی را دنبال نکردند. در اینجا، طرح بدنی همچنان ویژگی‌های مناسب برای بالا رفتن را حفظ کرده بود، حتی زمانی که جهان به سوی زیستگاه‌های بازتر حرکت می‌کرد. این گونه به اندازه کایوت بود، اما بدنی فشرده داشت. استخوان‌هایی نیرومند. اندام‌های جلویی قوی که برای دست‌کاری و احتمالا حرکت روی درختان ساخته شده بودند. تصویری که به دست می‌آید، بوم‌شناسی نوعی سگ است که دیگر در جهان امروز نمی‌بینیم.

فسیلی از مزوسیون کوریفائوس در دهه ۱۹۸۰ در زمین‌های اداره مدیریت اراضی، نزدیک یادمان ملی بسترهای فسیلی جان دی پیدا شد. 

این غیبت چیزی فراتر از یک کنجکاوی علمی است. انقراض فقط گونه‌ها را از میان نمی‌برد، بلکه نقش‌های بوم‌شناختی آن‌ها را نیز حذف می‌کند. وقتی یک تبار ناپدید می‌شود، ترکیب رفتارها، زیستگاه‌ها و ریخت‌شناسی‌های آن نیز همراهش از میان می‌رود. تکامل نسخه‌های دقیقا مشابه تولید نمی‌کند. تکامل راه‌حل‌های کارآمد می‌سازد. مزوسیون نماینده راه‌حلی کارآمد بود که از دست رفت.

زمینه علمی و پیامدها

این اسکلت داده‌هایی ارائه می‌کند که برای چند مسیر پژوهشی اهمیت دارند: سرعت سازگاری حرکتی در سگ‌سانان، انعطاف‌پذیری ریخت‌شناختی در پاسخ به تغییر زیستگاه، و فراوانی و اثر آسیب‌های موروثی در جمعیت‌های پستانداران اولیه. برای دیرین‌بوم‌شناسان، مزوسیون تصویری لحظه‌ای از جانوری فراهم می‌کند که میان آشیان‌های جنگلی و جنگل‌زارهای باز قرار داشت. برای زیست‌شناسان تکاملی، یادآوری می‌کند که ویژگی‌های اجدادی می‌توانند بیش از آنچه روایت‌های خطی نشان می‌دهند، دوام بیاورند و در ترکیب‌های متنوع‌تری باقی بمانند.

پیش از کار کورت روی این نمونه، مزوسیون بیشتر شبحی از قطعات جمجمه و آرواره‌های ناقص بود. اکنون با در دسترس بودن مواد پساجمجمه‌ای، پژوهشگران می‌توانند مدل‌های زیست‌مکانیکی اجرا کنند، فرضیه‌های مربوط به وضعیت پا و شیوه راه رفتن را بیازمایند و مقاطع عرضی استخوان‌های اندام را برای استنباط سطح فعالیت و الگوهای فشار مقایسه کنند. این همان نوع فسیلی است که پرسش‌ها را به تحلیل‌های قابل اندازه‌گیری تبدیل می‌کند.

آن کورت، دیرینه‌شناس دانشگاه میشیگان، این فسیل را به عنوان یکی از کامل‌ترین نمونه‌های مزوسیون کوریفائوس شناسایی‌شده تاکنون معرفی کرد. کورت گفت این سگ که تقریبا به اندازه یک کایوت بود، احتمالا دست‌کم گاهی از پاشنه تا پنجه راه می‌رفت و برای دویدن سازگار نشده بود؛ در حالی که سگ‌های امروزی روی نوک پنجه‌های خود راه می‌روند و برای دویدن سازگار شده‌اند. 

دیدگاه کارشناس

دکتر لورا مندس، دیرینه‌شناس مهره‌داران که در این مطالعه مشارکت نداشته است، می‌گوید: «نمونه‌های کامل مانند این، پنجره‌هایی کمیاب به سوی ریخت‌شناسی کارکردی هستند. نبود تنها یک اسکلت می‌تواند نگاه ما را به کل یک شاخه تکاملی منحرف کند. این مزوسیون به اصلاح آن سوگیری کمک می‌کند. به ما یادآوری می‌کند که تکامل اولیه سگ‌سانان حالتی آزمون‌گرانه داشت. برخی شاخه‌ها دویدند، برخی بالا رفتند. هر دو رویکرد برای مدتی با محیط‌هایشان سازگار بود.»

این نقل‌قول نشان می‌دهد که چگونه یک کشف واحد می‌تواند فرض‌های پیشین را دگرگون کند. همچنین مسیر پژوهش‌های آینده را روشن می‌کند. کار میدانی بیشتر در منطقه جان دی و بازبینی تازه مجموعه‌های موزه‌ای می‌تواند افراد دیگری از مزوسیون یا شکل‌های خویشاوند را آشکار کند. هر نمونه، تصویری را که هنوز کامل نیست دقیق‌تر خواهد کرد.

جمع‌بندی

این فسیل هم‌زمان یک معمای کالبدشناختی و پیامی درباره فقدان است. مزوسیون کوریفائوس نیای مستقیم سگ‌های امروزی نیست. تبار آن پایان یافت. اما بدن این جانور راهبردهایی را حفظ کرده که در میان سگ‌سانان زنده دیده نمی‌شود. همین موضوع برای شیوه تفکر ما درباره سازگاری، تخصص‌یافتگی و قطعیت انقراض اهمیت دارد. وقتی یک نقش بوم‌شناختی منحصربه‌فرد ناپدید می‌شود، بعید است با همان شکل دوباره بازگردد.

گام‌های بعدی روشن است. پژوهشگران اندازه‌گیری‌های اندام این نمونه را در مجموعه‌داده‌های مقایسه‌ای ادغام خواهند کرد، ظرفیت‌های حرکتی آن را مدل‌سازی می‌کنند و در بایگانی‌ها به دنبال بلوک‌های سنگی فسیل‌دار مشابهی می‌گردند که شاید به‌اشتباه شناسایی شده باشند. موزه‌ها بسیاری از این شگفتی‌ها را در خود نگه داشته‌اند. این بار، ترکیبی خوش‌اقبالانه از حفظ‌شدگی و کنجکاوی به دیرینه‌شناسان اجازه داد داستان گمشده‌ای از سگ‌سانان را از استخوان‌های حفظ‌شده بخوانند.

تد فرمد، دیرینه‌شناس جان دی، در ابتدا این فسیل را پیدا کرد، بازیابی آن را در اولویت قرار داد و نخستین کار آماده‌سازی را که جمجمه را آشکار کرد، به پایان رساند. جاشوا ساموئلز، دیرینه‌شناس جان دی، در سال ۲۰۱۱ کاوین را مأمور کرد تا باقی‌مانده اسکلت را از پوشش محافظ آن خارج کند. نیکلاس فاموسو، که اکنون دیرینه‌شناس ارشد جان دی است، بعدها پیشنهاد کرد کورت این نمونه را مطالعه کند. شیائومینگ وانگ از موزه تاریخ طبیعی شهرستان لس‌آنجلس نیز از نویسندگان همکار این پژوهش است.