9 دقیقه
یک فسیل بهطور استثنایی حفظشده از ویسکانسین، دیدگاههای رایج دربارهٔ منشأ و اکولوژی اولیهٔ کرمهای خراط (leech) را دگرگون کرده است. به جای اینکه نخستین اعضای گروه کرمهای خراط بهعنوان انگلهایی خونخوار روی خشکی یا آبهای شیرین پدید آمده باشند، دادهها نشان میدهد که احتمالاً آنها شکارچیان دریایی بودهاند که از جانوران نرمتن تغذیه میکردند. این برداشت جدید نه تنها ریشهٔ زیستی رفتارهای پیچیدهٔ تغذیهای را بازتعریف میکند، بلکه نقش اکولوژیک اولیهٔ annelida (حلقهداران) را در اکوسیستمهای دریایی دیرینه نشان میدهد.
فسیل موردبحث در مقایسه با یک کرم خراط مدرن؛ فلشهای دوگانه نشانهٔ ساکر بزرگ دمی برای چسبیدن و فلشهای منفرد اشاره به حلقهبندیهای بدنی دارد. تصویری از آناتومی فسیل که شواهد مورفولوژیک کلیدی را با ساختارهای متناظر در انواع زنده تطبیق میدهد، به تشخیص گونه و بازسازی شیوهٔ زندگی اولیه کمک کرده است.
یک شگفتی از بیوتای Waukesha
این نمونه از بیوتای استثنایی Waukesha در ویسکانسین کشف شده و قدمتش تقریباً ۴۳۰ میلیون سال تخمین زده میشود. این سن زمانی به مراتب قدیمیتر از برآوردهای پیشین برای سرچشمهٔ شاخهٔ هیرودینیدا (Hirudinida) است و حداقل حدود ۲۰۰ میلیون سال پیش از تاریخهای پیشنهادی قبلی قرار میگیرد. بیوتای Waukesha یک رسوبگاه رسوبی معروف است که بهخاطر نگهداری نادر موجودات نرمتَن شناخته میشود؛ یعنی شرایط رسوبی و شیمیایی خاصی که به بقای بافتهای ظریف بدون اسکلت یا صدف اجازه میدهد وارد سابقهٔ فسیلی شوند.
در میان صخرهها و لایههای رسوبی این محوطه، نمونهٔ موردنظر بدنی اشکیشکل با حلقهبندیهای واضح و دمی برجسته را حفظ کرده است؛ از جمله یک ساکر (مکنده) دمی بزرگ. این ترکیب صفات، نشانهٔ تشخیصی کرمهای خراط است و به پژوهشگران اجازه داد حتی در نبود قطعات سخت مانند فک یا اسکلت، این نمونه را به گروه بزرگتری از کرمهای خراط نسبت دهند. نگهداری جزئیات سطحی و الگوهای حلقهبندی، اطلاعات مهمی دربارهٔ طبقهبندی و شیوهٔ زندگی این جانور باستانی در اختیار میگذارد.
ردپاهای آناتومی و سرنخهای شیوهٔ زندگی
نکتهٔ کلیدی در این فسیل فقدان ساکر جلوئی (anterior sucker) است—عضوی که کرمهای خراط خونخوار مدرن برای اتصال و سوراخکردن پوست میزبان بهکار میبرند. این نبود ساختار جلویی بههمراه مدارک رسوبشناسی دال بر محیط دریایی، نشان میدهد که این جانور سبک زندگی بسیار متفاوتی نسبت به گونههای انگل و خونخوار شناختهشده داشت. در واقع، این اطلاعات دلالت دارد بر اینکه آرایهٔ اولیهٔ هیرودینیدا ممکن است نخست بهعنوان شکارچی یا جاروگر در محیطهای دریایی عمل کرده باشد، نه به عنوان انگل خونخوار روی مهرهداران بزرگ.
در زیستشناسی معاصر، کرمهای خراط طیف گستردهای از استراتژیهای تغذیهای را نشان میدهند: برخی شکارچیاند و طعمه را بهطور کامل فرو میبلعند، برخی جاروگر (scavenger) هستند، و گروهی نیز از خون مهرهداران تغذیه میکنند. تغذیهٔ خونخواری نیازمند سازگاریهای بیوشیمیایی و آناتومیکی پیچیدهای است؛ از جمله تولید ضدانعقادها (anticoagulants)، اندامهای دهانی تخصصی برای برش یا سوراخکردن، و تغییراتی در دستگاه گوارش برای مدیریت خون بهعنوان منبع غذایی. در فسیل جدید، شواهد صریحی مانند اجزای دهانی تخصصی یا نشانههای شیمیایی ضدانعقاد وجود ندارد؛ این موضوع دلالت میکند که اجداد نخستین کرمها عمدتاً از مهرهداران خونخوار نبودهاند، بلکه احتمالاً از بیمهرگان نرمتَن یا مایعات داخلی آنها تغذیه میکردند.
چرا این فسیل برای جدول زمانی تکاملی اهمیت دارد
پیش از این کشف، برآوردهای مولکولی و فسیلی معمولاً منشأ کرمهای خراط را در دوران مزوزوئیک (حدود ۱۵۰–۲۰۰ میلیون سال پیش) قرار میدادند. این فسیل بدنی از حدود مرز اردوویکی-سیلورین (Ordovician–Silurian) نشان میدهد که شاخهٔ هیرودینیدا قدمتی بسیار عمیقتر در پالئوزوئیک دارد و تاریخ تکاملی آن پیچیدهتر از آن چیزی است که قبلاً تصور میشد. قرارگیری این گروه در بازهٔ زمانی قدیمیتر، ضرورت بازنگری در فرضیههای مربوط به زمانبندی واگراییها، موجهای تابش تطوری (radiations)، و مهاجرت به زیستگاههای تازه مانند آبهای شیرین و خشکی را برجسته میسازد.
از آنجا که جانوران نرمتَن بهندرت فسیل میشوند، هر نمونهٔ چنین فسیلی وزن معنایی زیادی در بازسازی تاریخ تکاملی دارد. نمونهٔ Waukesha نه تنها منشأ زودتری را برای هیرودینیدا نشان میدهد، بلکه نمای گستردهتری از نقشهای اکولوژیک اولیهٔ حلقهداران در اکوسیستمهای دریایی باستان ارائه میکند. بهعنوان مثال، حضور شکارچیان نرمتَن در شبکهٔ غذایی اردوویکی میتواند نشاندهندهٔ تعاملات پیچیدهتری میان بندپایان، نرمتنان و سایر بیمهرگان دریایی در آن بازهٔ زمانی باشد که بر تفاسیر ما از تکامل جوامع دریایی تأثیر میگذارد.
چگونه پژوهشگران نمونه را شناسایی کردند
فسیل در جریان یک بررسی گستردهتر از سایت Waukesha آشکار شد؛ پروژهای که تیمهایی از جمله دانشمندانی از دانشگاه اوهایو (Ohio State University) را دربر میگرفت. اهمیت نمونه ابتدا آشکار نبود و این ترکیب منحصربهفرد ساکر دمی و بدن حلقهای بود که در بازبینیهای بعدی توجه را به خود جلب کرد. در مرحلهٔ بررسی تخصصی، دیرینهشناسان از متخصصانی دعوت کردند تا این تشخیص را تأیید کنند و تحلیلهای مقایسهای دقیقتری انجام شود.
همکاری میاندانشگاهی نقش محوری داشت. پژوهشگرانی از دانشگاه کالیفرنیا، ریورساید، دانشگاه تورنتو، دانشگاه سائوپائولو و دانشگاه ایالتی اوهایو در نگارش توصیف رسمی همکاری کردند که در نشریهٔ PeerJ منتشر شد. دانیل دِ کارل (Danielle de Carle) بهعنوان نویسندهٔ اول و همکارانش مورفولوژی فسیل را با کرمهای خراط زنده و سایر حلقهداران مرتبط مقایسه کردند و نتیجه گرفتند که ترکیب حلقهبندیها و ساکر خلفی یک مشخصهٔ تشخیصی برای کرمهای خراط است که بهطور همزمان در دیگر جانوران کرممانند دیده نمیشود. تحلیلهای مقایسهای شامل بررسی الگوهای حلقهبندی، نسبتهای بدنی، جایگاه ساکر در انتها و ترکیب صفات سطحی بود که همگی به تقویت استدلال طبقهبندی کمک کردند.
زمینهٔ علمی و پیامدها
این کشف بیش از آنکه صرفاً یک تاریخ قدیمیتر به درخت خانوادگی اضافه کند، دیدگاههای ما را دربارهٔ چگونگی تکامل رفتارهای خونخواری دگرگون میسازد. اگر نیاکان کرمهای خراط شکارچیان دریایی بودهاند، آنگاه پارازیتیزم و خونخواری باید در مراحل بعدی و احتمالاً بهصورت مستقل و چندباره درون گروههای مختلف تکامل پیدا کرده باشند؛ یعنی واگرایی به سمت انگل بودن میتواند چندین مسیر جداگانه داشته باشد که با ورود به زیستگاههای تازه مانند آبهای شیرین و خشکی همزمان شدهاند. این سناریو با مشاهدات دیگری در زیستشناسی تکاملی همخوانی دارد که نشان میدهد ویژگیهای پیچیده میتوانند چندین بار در اجداد مختلف پدیدار شوند (convergent evolution).
همچنین این یافته بر نارساییهای رکورد فسیلی—بهخصوص برای جانوران نرمتَن—تأکید میکند که چگونه فقدان نمونههای کلیدی میتواند تفسیرهای ما را مغرضانه کند. رسوبات استثنایی مانند Waukesha پنجرههایی به شاخههای غالباً نامرئی زندگی میگشایند و آناتومیها و اکولوژیهایی را افشا میکنند که تنها با ساعتهای مولکولی یا فسیلهای ناقص قابل بازسازی نیستند. بنابراین، این نمونه باعث میشود که نحوهٔ همخوانی دادههای مولکولی و فسیلی را مجدداً بررسی کنیم و مدلهای تکاملی را با در نظر گرفتن احتمال حضور فرمهای زودهنگام و اکو-نوآور بازنویسی کنیم.
دیدگاه کارشناسان
«این فسیل نمونهای نادر و متقاعدکننده از تفاوتهای شیوهٔ زندگی حلقهداران اولیه با بازماندگان مدرن آنها است»، دکتر لنا مورالس، دیرینهزیستشناس موزهٔ تاریخ طبیعی (نمونهٔ فرضی) میگوید. «یافتن یک ساکر دمی بدون اندام جلویی اتصال به ما نشان میدهد که مسیر تکاملی به سوی پارازیتیزم شامل یک سلسله تغییرات اکولوژیک بوده است، نه جهشی ناگهانی به سمت خونخواری. این پرسشهای تازهای را دربارهٔ زمان و انگیزهٔ حرکت کرمها از شکار دریایی به سوی زیستگاههای پارازیتیک مطرح میکند.»
کارشناسان دیگر نیز بر اهمیت ترکیب روششناسیهای مختلف تأکید کردهاند؛ از قیاسهای مورفولوژیک و تحلیلهای ریشهٔ مولکولی گرفته تا بازسازی شرایط رسوبی و شیمیایی سایتهای فسیلی. چنین تلفیقی میتواند جزئیات بیشتری دربارهٔ فیزیولوژی، وضعیت تغذیهای و حتی رفتارهای زیستی این فسیل و خویشاوندانش ارائه دهد. برای نمونه، آنالیز ایزوتوپهای کربن و نیتروژن در ماتریس رسوبی میتواند سرنخهایی دربارهٔ رژیم غذایی و تراز تغذیهای (trophic level) آن در شبکهٔ غذایی دریایی اردوویکی فراهم کند.
نتیجهگیری
کرم خراط ۴۳۰ میلیونساله از ویسکانسین یک فصل مهم از تکامل حلقهداران را بازنویسی میکند. با قرار دادن کرمها در نقش شکارچی دریایی بسیار پیش از آنچه انتظار میرفت، این فسیل پژوهشگران را وادار میسازد زمانبندی و توالی سازگاریهایی را که به پارازیتیزم منتهی شد بازاندیشی کنند. فراتر از آن، این کشف نشاندهندهٔ ارزش رسوبات استثنایی در پر کردن شکافهای بزرگ در درک ما از تاریخ عمیق حیات است و ضرورت انجام میدانپژوهیهای بیشتر و تحلیلهای میانرشتهای را برای ترسیم کاملتر شکل درخت زندگی برجسته میسازد. در ادامهٔ این پژوهشها، انتظار میرود بررسیهای بیشتر فسیلشناسی، آنالیزهای شیمیایی و مدلسازیهای فیلوژنتیکی اطلاعات بیشتری دربارهٔ مسیرهای تکاملی و اکولوژیکی کرمهای خراط و گروههای مرتبط ارائه کنند.
منبع: scitechdaily
ارسال نظر