10 دقیقه
کشف یک فسیل بسیار کوچک از دوره تریاس میانه که جمجمه‌اش تنها حدود ۱.۵ سانتی‌متر طول دارد، تصویری تازه و غیرمنتظره از تکامل اولیه لپیدوزورها ارائه میدهد. این نمونه که از سازند هلسبی در دِوُن کشف شده، با استفاده از تصویربرداری سینکروترونی و بازسازی سهبعدی، ویژگیهای ساختاری را نشان میدهد که فرضیات رایج درباره شکل‌گیری جمجمه و دندان‌ها در سوسماران اولیه را به پرسش می‌کشد.
یافتنِ فسیل و شرح نمونه
نمونه، که بعدها به عنوان هولوتایپ Agriodontosaurus helsbypetrae ثبت شد، کوچک اما اطلاعاتی کلیدی در خود دارد. پیش از این، بسیاری از دیرین‌شناسان گمان می‌کردند که لپیدوزورها در همان مراحل اولیه تکامل خود ترکیبی از ویژگیهای مشخص را نشان می‌دادند: جمجمه تا حدی جنبشی که اجازه دهان‌گشادی وسیع را می‌داد، از بین رفتن بند استخوانی گونه در ناحیه تحتانیِ تمپورال، و حضور دندانهای سقفی یا پالیتال. این سه ویژگی در بسیاری از مارها و سوسماران امروزی دیده می‌شود و با استراتژی‌های تغذیهای متنوع مرتبط است.
اما Agriodontosaurus helsbypetrae برخلاف این انتظارات فاقد دندانهای سقفی است و هیچ مدرکی از کینزیس مفصلی شبیه لولایی در جمجمه نشان نمی‌دهد. در عین حال، ترکیبِ باز بودن نوار تمپورال تحتانی در آن دیده می‌شود، حالتی که بسیاری از سوسماران و مارهای امروزی را توصیف میکند. یکی دیگر از نکات بارز این نمونه، دندانهای بزرگ و مثلثی شکل در حاشیه آرواره است که نسبت به گونه‌های هم‌عصرش بسیار بزرگ‌تر به نظر می‌رسد؛ نشانه‌ای از سازگاری تغذیهای برای فرو کردن و برش دادن بدنه سختِ بی‌مهرگان.
نام گونه، به معنای تحت‌الفظی «سوسماری با دندانهای تیز از سنگ هلسبی»، نشان‌دهنده ترکیبی از ویژگیهای ابتدایی و مشتق در داخل لپیدوزوریا است. همین ترکیب نشان میدهد که صفات جمجمه‌ای و دندانی عمدتاً به صورت موزاییکی پدید آمدهاند، نه به شکل یک الگوی یکپارچه و همزمان.
چطور تصویربرداری رازها را آشکار کرد
به دلیل اندازه کوچک و ظرافت فسیل، تیم تحقیقاتی از آمادهسازی فیزیکی پرخطر خودداری کرد و به تصویربرداری پیشرفته متوسل شد. سینکروترون ایکس ری توموگرافی، که نوعی سی‌تی اسکن با وضوح فوق‌العاده است، در دو مرکز بزرگ علمی به کار گرفته شد تا فسیل به صورت غیرمخرب تصویر برداری شود. این اسکن‌ها اجازه دادند تا جزئیات میکروسکوپی استخوان‌ها و شکل دندان‌ها تفکیک و بازسازی دیجیتالی شوند.
بازسازی سهبعدی به محققان امکان داد تا استخوان‌های جداگانه جمجمه و چینش دندانی را به صورت مجازی جدا کنند و بدون ریسک آسیب به نمونه، آناتومی داخلی را مطالعه کنند. از این طریق نبود دندانهای پالیتال، چینش و مورفولوژی دندانهای حاشیه‌ای و دیگر ویژگیهای ریز آناتومیک مشخص شد. این روش اکنون به سرعت در حال تغییر دادنِ مطالعات فسیل‌ها است، زیرا بسیاری از ساختارهای ریز که در رادیوگرافی‌های معمولی یا زیر میکروسکوپ پنهان می‌مانند، با وضوح بالا قابل مشاهده می‌شوند.
مزایای سینکروترون توموگرافی برای فسیل‌های کوچک
- دقت بسیار بالا در جداسازی استخوان‌های نازک و تراکم‌های کوچک
- قابلیت بازسازی سهبعدی بدون کوچک‌ترین دستکاری فیزیکی نمونه
- تشخیص ویژگی‌هایی که در نمونههای صیقل‌یافته یا آسیب‌دیده از بین رفته‌اند
- ذخیره و به اشتراک‌گذاری مدل‌های دیجیتال برای بررسی‌های مقایسه‌ای بین‌المللی
چه چیزهایی درباره تکامل لپیدوزورها تغییر میکند
یافته‌های مربوط به Agriodontosaurus helsbypetrae از مدل «تکامل موزاییکی» پشتیبانی میکند. به عبارت ساده‌تر، صفات متفاوت جمجمه و دندان‌ها در شاخه‌های مختلف و در دوره‌های زمانی متفاوت پدید آمدهاند، و نیاز به بازاندیشی در فرضیه‌هایی دارد که یک «الگوی سوسماری» یکتا را برای لپیدوزورها در مراحل ابتدایی قائل می‌شدند. این دیدگاه موزاییکی برای درک تنوع زیستی و استراتژی‌های تغذیهای گروه اهمیت دارد؛ زیرا هر یک از ویژگی‌ها به صورت مجزا مزایای تغذیهای متفاوتی فراهم می‌آورد.
برای مثال، دندانهای پالیتال می‌توانند در نگه‌داشتن یا خرد کردنِ طعمه‌های کوچک مفید باشند، در حالی که دندانهای بزرگ و تیزِ مثلثی برای فروکردن و پاره‌کردنِ زره یا اسکلت خارجیِ بی‌مهرگان مفیدترند. همچنین درجات مختلف کینزیس جمجمه به گونه‌ای عمل میکنند که توانایی بلعیدنِ طعمه‌های بزرگ یا افزایش کارایی جویدن را ممکن می‌سازند. زمانی که این ویژگی‌ها به صورت جداگانه یا ترکیبی در خطوط تکاملی مختلف ظاهر شوند، مجموعاً می‌توانند توضیح‌دهنده تنوع اکولوژیکی گسترده لپیدوزورها در دوران‌های بعد باشند.
این یافته دیدگاهِ ما دربارهٔ تواتعِ سرده تواتارا را نیز تعدیل میکند. تواتارا امروز تنها یک گونه زنده دارد، ولی شواهد فسیلی نشان میدهد که شاخهٔ تواتارا در گذشته متنوع‌تر بوده و برخی صفات ابتدایی را حفظ کرده است. Agriodontosaurus نمونه‌ای از آن شاخه‌های اولیه است که برخی صفاتِ مدرن را ندارد اما برخی دیگر را داراست، و به این ترتیب تصویر پیچیده‌تری از رابطه‌های فیلوژنتیک اولیه ارائه میدهد.
زمینه‌های اکولوژیک و شکل‌گیری رژیم غذایی
تحلیل مورفولوژی دندان‌ها و ساختار آرواره در Agriodontosaurus سرنخ‌هایی درباره نوع رژیم غذایی میدهد. دندانهای مثلثی بزرگ با لبه‌های برنده نشان میدهد که این جانور احتمالاً روی بی‌مهرگان زره‌دار یا سخت‌پوش تمرکز داشته است. چنین دندان‌هایی برای نفوذ و سپس پاره‌کردن بافت‌های سخت مناسبند و با وجود فقدان دندانهای پالیتال، ترکیب مؤثر دیگری برای پردازش طعمه فراهم میکنند.
در همان زمان، نبود کینزیس لولایی و فقدان دندانهای سقفی احتمال میدهد که راه‌های تغذیهای دیگری نسبت به مارهای امروزی و برخی سوسماران وجود داشته است. یعنی همان ویژگیهای جنبی که در برخی شاخه‌ها قوت گرفت، در شاخه‌های دیگر یا به شکل دیگری تکامل یافت یا حفظ نشد. چنین موزاییکی از نوآوری‌ها و ریز‌تکامل‌ها، میتواند دلیل تنوع عملکردی و تخصص‌های تغذیهای در لپیدوزورها باشد.
چرا این نکات برای زیست‌بوم‌های دیرینه مهم هستند
- تنوع شکل دندان و جمجمه به ما اجازه میدهد تا نقش انواع کوچک گوشتخوار و حشره‌خوار را در زنجیره غذایی بازسازی کنیم
- درک نوآوری‌های تغذیهای کمک میکند تا پاسخ گروه به تغییرات محیطی و منابع غذایی را در فواصل زمانی طولانی بسنجیم
- مطالعه این نوآوری‌ها نشان میدهد که تنوع امروز لپیدوزورها ریشه در آزمایش‌های اکولوژیک و تکاملی در گذشته‌های دور دارد
اهمیت میدانی و ذخیره‌سازی نمونه
نمونه BRSUG 29950-14 از سواحل دِوُن بیرون زده بود، محلی که دهه‌هاست نمونههای فسیلی با ارزش آشکار میکند. تنها بخش کوچکی از اسکلت در ابتدا قابل مشاهده بود، از همین رو کند‌وکاو دقیق و تصویربرداری دیجیتال برای حفظ و شناسایی نمونه حیاتی بود. این فسیل اکنون ثبت، شماره‌گذاری و در مجموعه‌ای نگهداری می‌شود که به سایر پژوهشگران امکان دسترسی مجدد و بازتحلیل را میدهد، به ویژه با پیشرفت‌های آتی در متدهای تصویربرداری و آنالیز.
اهمیت چنین ذخایری نه تنها در حفظ نمونه فیزیکی است، بلکه در ایجاد بانک‌های داده دیجیتال و مدل‌های سهبعدی که می‌توانند آزادانه به اشتراک گذاشته شوند نیز تبلور می‌یابد. این مدل‌ها به محققان سراسر جهان اجازه می‌دهند بدون نیاز به جابه‌جایی نمونههای شکننده، بررسی‌های تطبیقی و آزمون‌های فیلوژنتیک را انجام دهند.
دیدگاه متخصصان و پیام‌های علمی
دکتر النا روییز، دیرین‌شناس مهره‌داران، اشاره کرده است که این فسیل نمونه‌ای عالی از تأثیرگذاری نمونههای کوچک است. نبود دندانهای سقفی و فقدان کینز در جمجمهٔ یک لپیدوزور ۲۴۲ میلیون ساله نشان میدهد که تکامل یک مسیر خطی را دنبال نمی‌کند. هر صفت باید در بسترِ اکولوژیک و فیلوژنتیک خاص خود ارزیابی شود. این جمله خلاصه‌ای از این نکته است که ترکیب فناوری تصویربرداری دقیق و آناتومی تطبیقی میتواند بازسازیهای دقیق‌تری از زندگی باستانی ارائه دهد.
متخصصان همچنین تأکید میکنند که کشف Agriodontosaurus helsbypetrae نشان میدهد بسیاری از پیش‌فرض‌ها دربارهٔ زمانبندی پدیدار شدن ویژگی‌ها نیاز به بازنگری دارند. مطالعات آینده باید به دنبال نمونههای بیشتری با وضوح بالا و شامل داده‌های میکروسکوپی از بافت‌های دندانی و استخوانی باشند تا شبکه پیچیده تحولِ ویژگی‌ها در لپیدوزورها بهتر روشن شود.
جهت‌های پژوهشی آینده
- جستجوی نمونههای همزمان از مناطق دیگر اروپا و جهان برای بررسی پخش جغرافیایی صفات
- آنالیز بیش‌تر از بافت‌های دندانی با روش‌هایی مانند میکروسکوپ الکترونی و آنالیز ایزوتوپی جهت بازسازی رژیم غذایی
- بازسازیهای فیلوژنتیک گستردهتر با گنجاندن داده‌های مورفولوژیک جدید از فسیل‌های کوچک
- ایجاد بانک‌های دیجیتال سهبعدی برای دسترسی و تحلیل بین‌المللی
این مسیرها می‌توانند به بازتعریف زمانبندی و ترتیب ظهور ویژگیهای کلیدی مانند باز شدن نوار تمپورال، ظهور یا از دست رفتن دندانهای پالیتال و توسعه درجات مختلف کینزیس جمجمه کمک کنند. به بیان دیگر، داده‌های جدید فسیلی همراه با فناوری‌های تصویربرداری می‌توانند نقشهٔ کاملی از چگونگی به‌وجودآمدن تنوع امروز لپیدوزورها را ترسیم کنند.
یک داستان میدانی: از ساحل تا آزمایشگاه
کشف اولیه این نمونه در سال ۲۰۱۵ روی صخره‌های ساحلی دِوُن اتفاق افتاد. یکی از کاشفان می‌گوید که در همان لحظهٔ پیدایش، تنها بخش کوچکی از نمونه دیده می‌شد و تشخیص ماهیت آن دشوار بود. این نوع کشفیات، نمونهٔ بارزی از شانس و دقت در دیرین‌شناسی است؛ جایی که یک قطعه کوچک سنگ میتواند دریچه‌ای به دنیایی باز کند که ۲۴۲ میلیون سال پیش وجود داشته است. از آن زمان تا کنون، کار دقیق آمادهسازی دیجیتال، اسکن سینکروترونی و مقایسهٔ جامع آناتومیک انجام شده تا داستان کامل‌تری شکل گیرد.
در نهایت، مطالعهٔ این جمجمهٔ کوچک نشان میدهد که چگونه فناوری‌های نوین امکان میدهد از کوچک‌ترین قطعات فسیلی اطلاعات بزرگ به‌دست آید، و این اطلاعات میتواند فرضیات دیرین و کلیشه‌ای دربارهٔ چگونگی تکامل ویژگیهای کلیدی را به چالش بکشد.
مدل سهبعدی جمجمهٔ Agriodontosaurus helsbypetrae که با توموگرافی سینکروترونی بازسازی شده، نمایی از عناصر جداشدهٔ حفظ‌شده در هولوتایپ را نشان میدهد. اعتبار عکس‌ها و مدل‌ها به تیم‌هایی مانند Dan Marke نسبت داده شده تا شفافیت و دسترسی دادهها حفظ شود.
با افزایش تعداد نمونه‌ها و بهبود روشهای تصویربرداری، تصویر ما از چگونگی رسیدن لپیدوزورها به تنوع چشمگیر کنونی‌شان پیچیده‌تر و دقیق‌تر خواهد شد. هر جمجمهٔ کوچک که از دلِ سنگ بیرون می‌آید، یک قطعهٔ مهم دیگر را به پازل تاریخ حیات اضافه میکند؛ پازلی که هر قطعه‌اش توانِ بازنویسیِ بخش‌هایی از داستانِ دیرینِ زندگی را دارد.
منبع: scitechdaily
ارسال نظر