شواهد هیستولوژیک: نانوتیرانوس گونه ای بالغ و متمایز

شواهد هیستولوژیک تازه یک مناقشه دیرینه را دگرگون کرده‌اند: جمجمه بحث‌برانگیزی که با نام نانوتیرانوس شناخته می‌شد، هیچ‌گاه یک تی‌رکس جوان نبوده، بلکه یک تیرانوزور بالغ و کوچک‌جثه است که در اواخر کرتاسه جایگاه زیست‌محیطیِ خاص خود را داشته است. این یافته‌های جدید با استفاده از آنالیز بافت‌شناسی استخوان، برداشت‌های قبلی درباره رشد و طبقه‌بندی تیرانوزورها را بازنویسی می‌کنند و بر درک ما از تنوع جانوران در اکوسیستم‌های انتهای کرتاسه تأثیر می‌گذارند.

یک جمجمه کوچک، پرسشی بزرگ در دیرینه‌شناسی

دهه‌هاست که دیرینه‌شناسان بر سر این اختلاف نظر داشته‌اند که آیا آن یک جمجمه نسبتاً کوچک تیرانوزور که نام نانوتیرانوس براساس آن پیشنهاد شد، نماینده یک گونه متمایز است یا صرفاً مرحله‌ای از رشد Tyrannosaurus rex. این پرسش پیامدهای گسترده‌ای دارد: اگر این جمجمه تنها یک تی‌رکس جوان بود، تفاوت‌های ظاهریِ دیده‌شده می‌بایست ناشی از مراحل رشد و تغییرات سنی تفسیر شوند، نه نشانگر گونه‌های جداگانه. اما اگر نانوتیرانوس یک تاکسون مستقل باشد، آنگاه تنوع تیرانوزورها و پیچیدگی اکوسیستم‌های آمریکای شمالی در کرتاسه پایانی به مراتب بیشتر از آنچه پیش‌تر تصور می‌شد، بوده است.

این مناقشه اکنون به طور قاطع بازتعریف شده است. تیمی چندمؤسسه‌ای با انتشار نتایج جدید در نشریه Science از تحلیل‌های میکروسکوپی بافت استخوانی برای تعیین سن و تاریخچه رشد هولو‌تایپ نانوتیرانوس استفاده کردند. نتیجه این بررسی‌ها نشان داد که نمونه مورد نظر در آستانه بلوغ کامل بوده است و نه یک نوزاد یا نوجوان تی‌رکس که به سرعت رشد می‌کند. این یافته نانوتیرانوس را به عنوان یک تیرانوزور واقعی و کوچک‌جثه بازمی‌نشاند و نحوه بازسازی جوامع شکارچیان پیش از انقراض کرتاسه را دگرگون می‌کند؛ به ویژه بازسازی‌هایی که بر پایه تفاوت‌های سنی بین اسکلت‌ها بنا شده بودند.

مجموعه رشد تی‌رکس در تالار دایناسورها Jane G. Pisano موزه تاریخ طبیعی شهرستان لس‌آنجلس (Natural History Museum of Los Angeles County) تنها نمایشگاه از این نوع در جهان است. این سری رشد—که نمونه‌های نوزاد، نوجوان و زیر بالغ را در بر می‌گیرد—به عنوان مرجعی کلیدی برای سنجش و تفسیر بافت‌شناسی به کار رفته است. Courtesy of the Natural History Museum of Los Angeles County. Credit: Stephanie Abramowicz

خواندن استخوان گلو: چگونه هیستولوژی به بلوغ اشاره کرد

بسیاری از دیرینه‌شناسان سن دایناسورها را با بریدن و بررسی مقاطع نازک از استخوان‌های بلند—مانند دنده‌ها، فمور (استخوان ران) و هومروس (استخوان بازو)—تعیین می‌کنند و به دنبال الگوهایی در رسوبات استخوانی هستند که به نحوی شبیه حلقه‌های رشد در درختان عمل می‌کنند. با این حال، هولو‌تایپ نانوتیرانوس عمدتاً یک جمجمه است که شامل عناصر ظریف و پرهوا (پریوستال) زیادی می‌شود و بنابراین منابع معمول برای نمونه‌برداری هیستولوژیک محدودند. در این وضعیت، تیم پژوهشی فرصتی نادر را در استخوان هیوئید—یک استخوان کوچک گلو که زبان و بافت‌های نرم اطراف آن را حمایت می‌کند—شناسایی کرد.

مطلب مرتبط

ادامه مطلب

تأیید نانوتیرانوس؛ بازنگری در تنوع تیرانوسورها

دهه‌ها مناقشه در زمین‌شناسی و دیرین‌شناسی بالاخره ممکن است در حال فروکش کردن باشد: فسیلی که...

استخوان‌های هیوئید به ندرت در مطالعات رشد به کار می‌روند و قابلیت آنها در حفظ نشانگرهای سنی قابل اتکا پیش‌تر به طور کامل اثبات نشده بود. برای اعتبارسنجی این روش، نویسندگان مجموعه‌دادهٔ مقایسه‌ای از جانداران زنده (سوسماران، کروکودیل‌ها و پرندگان)، دایناسورهای فسیلی و به‌ویژه یک سری رشد استثنایی از اسکلت‌های Tyrannosaurus rex نگهداری‌شده در NHMLAC گردآوری کردند. این سری رشد تی‌رکس—که شامل نمونه‌های جوان، نوجوان و زیر بالغ می‌شود—به‌عنوان معیار داخلی برای آزمایش این موضوع به کار رفت که آیا میکروساختار هیوئید با استخوان‌های بلند در ردیابی رشد همساز است یا خیر.

در زیر میکروسکوپ، میکروساختار استخوان نرخ رشد و وقفه‌های رسوبی را ثبت می‌کند. هیوئید نانوتیرانوس نشانگر حلقه‌های رشدِ بیشتر و با فاصله‌های فشرده‌تری بود—که حاکی از تاریخچه‌ای از کندی‌های دوره‌ای رشد و تضعیف بلندمدت نرخ رشد است—در مقایسه با نمونه‌های به‌روشنی نابالغ تی‌رکس. به عبارت ساده‌تر: هولو‌تایپ نانوتیرانوس یک نشانگر هیستولوژیکِ نزدیک به بلوغ را نشان می‌دهد، نه امضای یک جوان به‌شدت در حال رشد.

«هویت نمونه هولو‌تایپ، قطعه کلیدی در این مناقشه بود. کشف اینکه این جمجمه کوچک در واقع بالغ بوده است، آشکارا نشان می‌دهد که با Tyrannosaurus rex متفاوت است»، دکتر Christopher Griffin، نویسنده ارشد و استادیار علوم زمین در دانشگاه پرینستون، چنین اظهار کرد. این جمله اهمیت تعیین دقیق سن نمونه‌های فسیلی را در پیش‌بینی تمایزهای گونه‌ای و بازسازی‌های اکولوژیک نشان می‌دهد.

دکتر Morris در حال بررسی هیوئید، یا استخوان گلو، «توماس» در مجموعه‌های مؤسسه دایناسورها. Credit: Stephanie Abramowicz

اعتبارسنجیِ یک ابزار نو: چرا هیوئید اهمیت دارد

پذیرفتن هیوئید به‌عنوان یک نشانگر هیستولوژیک قابل اعتماد نیازمند اعتبارسنجی دقیق بود. پژوهشگران نخست نشان دادند که هیستولوژی هیوئید در تاکسون‌های زنده منعکس‌کنندهٔ سن‌ها و الگوهای رشدِ شناخته‌شده است؛ به‌عبارت دیگر، سیگنال‌های هیوئید با داده‌های سنی مطابقت داشت. سپس با مقایسهٔ هیستولوژی هیوئید و هیستولوژی استخوان‌های بلند در سری رشد تی‌رکسِ NHMLAC، سیگنال‌های همخوانی را تأیید کردند: تی‌رکس‌های نابالغ بافت‌های استخوانی در حال رشد را هم در اندام‌ها و هم در هیوئید نشان می‌دهند، در حالی که افراد بالغ‌تر ویژگی‌هایی نشان می‌دهند که حاکی از کند شدن یا توقف رشد است.

دکتر Zach Morris، پژوهشگر پسا دکتری مؤسسه دایناسورها و یکی از اعضای مرکزی پروژه، نمونه‌برداری از نمونه‌های سری رشد NHM را رهبری کرد. کار او نشان داد حتی در شکارچیان عظیمی که نسبت به بیشتر مهره‌داران زندۀ امروزی با سرعت بسیار زیاد رشد می‌کردند، هیوئید می‌تواند رکوردی از مرحلهٔ رشدی را حفظ کند. این امکان را فراهم آورد تا مقایسهٔ مستقیم و همسان (apples-to-apples) بین هولو‌تایپ نانوتیرانوس و نمونه‌های نوجوان/زیر بالغ تی‌رکس انجام شود و بدین‌ترتیب نتیجه‌گیری‌ها از نظر هیستولوژیک استحکام یابند.

مطلب مرتبط

ادامه مطلب

کشف بی نظیر یک خزنده افسانه ای از دوران دایناسورها

کشفی افسانه‌ای از خزندگان دوران دایناسورها گروهی از دیرینه‌شناسان موفق به شناسایی گونه‌ای منحصر به فرد...

«تی‌رکس نوجوان ما در هر دو بخش اندام‌ها و هیوئید نابالغ به‌نظر می‌رسد، در حالی که توماس شبیه حیوانی بالغ‌تر، اما هنوز نه کاملاً بالغ، است. جالب آنکه توماس هرچند بسیار بزرگ‌تر است، حتی به اندازهٔ هولو‌تایپ نانوتیرانوس بالغ نیست»، موریس توضیح داد و به این نکته اشاره کرد که اندازه و بلوغ همیشه در تیرانوزورها هم‌راستا نیستند. این نکته به درک بهتر تفاوت‌های سنی و نگریستن دقیق‌تر به طبقه‌بندی گونه‌ها کمک می‌کند.

مقایسهٔ اندازهٔ هیوئید در تی‌رکس‌های نوجوان و زیر بالغ با نانوتیرانوس (بالا). در حالی که نانوتیرانوس احتمالاً کمی کوچک‌تر از تی‌رکس نوجوان موجود در NHM بود، نشانه‌های بلوغ زیر میکروسکوپ کاملاً روشن است (پایین). تعداد بیشتر و فاصله‌های فشرده‌تر حلقه‌های رشد (۸ حلقه در مقابل ~۲ در تی‌رکس نوجوان!) نشان می‌دهد که هولو‌تایپ نانوتیرانوس هم بالغ کامل بوده و هم گونه‌ای متمایز. Credit: Dr. Zach Morris

پیامدها برای تنوع تیرانوزورها و اکوسیستم‌های اواخر کرتاسه

شناخت نانوتیرانوس به‌عنوان یک تاکسون بالغ فقط یک بحث تاکسونومیک را حل نمی‌کند؛ بلکه بازسازی‌های اکولوژیک را هم دگرگون می‌سازد. اگر چندین گونهٔ تیرانوزور هم‌زیستی داشتند، احتمالاً آنها منابع طعمه را بر اساس اندازهٔ بدن، استراتژی شکار یا ترجیحات زیستگاه تفکیک می‌کردند. مطالعهٔ تازه با سایر مجموعه‌داده‌های مستقل هم‌راستا است و به این نتیجه رسیده که چندین گونهٔ تیرانوزور در آمریکای شمالیِ اواخر کرتاسه می‌زیسته‌اند.

چنین تنوعی نشانگر پیچیدگی بیشتر اکوسیستم‌هاست، جایی که چندین شکارچی رأس و درمیانه زنجیره غذایی با هم تعامل، رقابت و نقش‌های اکولوژیکی متفاوتی را اشغال می‌کردند. برای نمونه، یک نانوتیرانوس بالغ و کوچک‌تر ممکن است به‌طور مستقیم با تی‌رکس‌های جوان بر سر طعمه‌های مشابه رقابت می‌کرده یا روی طعمه‌های متفاوتی تخصص پیدا کرده باشد که با اندازهٔ بدن و مکانیک تغذیه‌اش سازگارتر بوده‌اند. بازسازی این تعاملات به درک بهتر شبکه‌های غذایی، پویایی شکارچی-شکار و چگونگی واکنش این جوامع به فشارهای محیطی منجر می‌شود که نهایتاً به انقراض پایان کرتاسه انجامید.

از منظر تکاملی، پذیرش نانوتیرانوس به عنوان یک گونهٔ متمایز همچنین سوالاتی را دربارهٔ چگونگی پراکندگی جغرافیایی، تمایز نیش‌ها و ساختارهای جمجمه‌ای، و تطابق رفتاری مطرح می‌کند. مطالعات آینده می‌توانند با استفاده از تحلیل‌های بیومکانیکی، ردیابی ایزوتوپ‌ها و مطالعات آثاری (trace fossils) به بررسی رژیم غذایی، محدودهٔ زیستی و نحوهٔ رقابت میان تیرانوزورها بپردازند تا تصویر جامع‌تری از تنوعِ شکارچیان بزرگ در اواخر کرتاسه فراهم شود.

مطلب مرتبط

ادامه مطلب

رازهای عملکرد و رفتار شکارگری دایناسورهای شکارچی غول پیکر؛ واقعیت زیستی متفاوت از اسطوره ها

مقدمه: اسطوره در برابر بیومکانیک در فرهنگ عامه، بزرگ‌ترین دایناسورهای گوشتخوار اغلب به‌عنوان غول‌های شکست‌ناپذیر و...

دکتر Zach Morris، پژوهشگر پسا دکتری مؤسسه دایناسورها، یک قالب از جمجمهٔ نانوتیرانوس را با اسکلت‌های نوجوان (چپ) و نوجوان-زیر بالغ (راست) از سری رشد تی‌رکس در تالار دایناسورها مقایسه می‌کند. این نوع مقایسه‌های مجموعه‌ای در موزه‌ها برای درک بهتر تفاوت‌های مورفولوژیک و هیستولوژیک حیاتی است. Credit: Stephanie Abramowicz

تعادل میان حفاظت و کشف

نمونه‌برداری هیستولوژیک اغلب مستلزم تحلیل‌های مخرب است و موزه‌ها باید در برابر منافع علمی و حفظ یک نمونهٔ کم‌نظیر تصمیم‌گیری دقیق انجام دهند. تیم پژوهشی برای کاهش آسیب ناشی از نمونه‌برداری از روش‌های حفاظتی بهره گرفت: پیش از هرگونه برش، هیوئید با اسکن سه‌بعدی، قالب‌گیری و کست‌گیری مستندسازی شد تا داده‌های آناتومیکی برای مطالعات آتی حفظ شود و در عین حال داده‌های هیستولوژیک لازم برای آزمون فرضیه استخراج گردید.

«بسیاری از تکنیک‌های دیرینه‌شناسی مدرن نیازمند مقداری تحلیل مخرب هستند، و من به عنوان یک کیوریتور همواره در تلاش برای یافتن تعادلی میان حفاظت و کشف علمی هستم»، دکتر Caitlin Colleary از موزه تاریخ طبیعی کلیولند اظهار داشت. نویسندگان گزارش می‌دهند که منافع علمی حاصل از نمونه‌برداری دقیق و محافظه‌کارانه در این مورد، توجیه‌کنندهٔ اقدام بود. چنین رویکردهایی مدل خوبی برای مطالعات آینده فراهم می‌کنند که در آن حفظ اطلاعات آناتومیک و دسترسی به شواهد میکروسکوپی به‌طور همزمان تضمین می‌شود.

دیدگاه کارشناسان

«این مطالعه نمونهٔ بارزی است از اینکه چگونه مجموعه‌های موزه‌ای می‌توانند دهه‌ها پس از ثبت اولیهٔ نمونه‌ها، علم نوینی را ممکن سازند»، دکتر Laura Benton، دیرینه‌زیست‌شناس در دانشگاه ادینبرا، می‌گوید. «با اعتبارسنجی یک استخوان غیرمتداول—هیوئید—به‌عنوان نشانگر رشد، تیم ابزارهای ما برای تعیین سن مهره‌داران فسیلی را گسترش داده است. این امر اهمیت دارد زیرا برآوردهای دقیق‌تر سنی می‌تواند انتساب گونه‌ها، مدل‌های اکولوژیک و در نهایت تصویر ما از تنوع زیستیِ گذشته را تغییر دهد.»

این مطالعه برای تحقیقات آینده چه معنایی دارد

تأیید اینکه نانوتیرانوس یک گونهٔ بالغ است، بررسی دوبارهٔ دیگر فسیل‌های تکه‌تکهٔ تیرانوزورها و بازتفسیر ساختار جوامع در کرتاسهٔ بالا را به دنبال خواهد داشت. این نتایج درهای تازه‌ای را به‌سوی نظرسنجی‌های هیستولوژیک هدفمند با استفاده از عناصر غیرمتداول می‌گشاید و ممکن است امکان استخراج داده‌های سنی از جمجمه‌ها و اسکلت‌هایی را فراهم سازد که پیش‌تر برای مطالعات رشد نامناسب قلمداد می‌شدند.

علاوه بر این، رویکرد حاضر بر ارزشِ مجموعه‌داده‌های مشارکتی و بین‌رشته‌ای تأکید می‌کند؛ مجموعه‌هایی که آناتومی مقایسه‌ای، آنالوگ‌های زندهٔ مدرن، سری‌های رشد موزه‌ای و تصویربرداری پیشرفته را ترکیب می‌کنند. هنگامی که چندین خط شواهد—مورفولوژی، میکروساختار استخوان و تحلیل‌های آماری گسترده—همگرا می‌شوند، استنتاج‌های تاکسونومیک و اکولوژیک بسیار مقاوم‌تر و قابل اتکا می‌گردند. این رویکرد می‌تواند به تولید چارچوبی استاندارد برای تعیین سن و نسبت دادن گونه‌ها در گروه‌های مختلف مهره‌داران فسیلی بینجامد.

مطلب مرتبط

ادامه مطلب

کشف فسیل هیفالوسوروس دو سر: نگاهی به یک جهش نادر در دوران کرتاسه

کشف و شرح ویژگی‌ها هیفالوسوروس، خزنده‌ای آب‌زی و کوچک متعلق به دوره کرتاسه ابتدایی است که...

نتیجه‌گیری

با نشان دادن اینکه هولو‌تایپ نانوتیرانوس در آستانه بلوغ کامل بوده است، مطالعهٔ هیستولوژیک جدید یک بحث جنجالی را خاتمه می‌دهد و جایگاه نمونه را به‌عنوان یک تیرانوزور کوچک‌تر و متمایز بازمی‌گرداند. فراتر از مسائل تاکسونومیک، این پژوهش دید ما نسبت به جوامع شکارچی اواخر کرتاسه را بازنگری می‌کند و نشان می‌دهد چگونه علم موزه‌ای دقیق همراه با روش‌های نوآورانه می‌تواند پرسش‌های کلان دربارهٔ تنوع و تکامل دایناسورها را تصحیح و پالایش نماید. یافته‌ها اهمیت هیستولوژی استخوان، کاربرد عناصر غیرسنتی مانند هیوئید، و نیاز به همکاری میان موزه‌ها، دانشگاه‌ها و مؤسسات تحقیقاتی را در مطالعهٔ diversidad تیرانوزورها برجسته می‌سازند.