دراسة جديدة تدحض إيمانًا عمره 75 عامًا بتطور الزواحف

إن تحدي فكرة عمرها 75 عامًا حول كيف ومتى تطورت الزواحف خلال 300 مليون سنة الماضية يتضمن الكثير من أعمال التصوير ، وأحمال التصوير المقطعي ، والأهم من ذلك كله ، آلاف الأميال من السفر. ما عليك سوى التحقق من الطوابع في جواز سفر Tiago R. Simões.

سيميس هو زميل ألكسندر أغاسيز لما بعد الدكتوراه في مختبر ستيفاني بيرس عالمة الحفريات بجامعة هارفارد. من عام 2013 إلى عام 2018 ، سافر إلى أكثر من 20 دولة وأكثر من 50 متحفًا مختلفًا لأخذ صور بالأشعة المقطعية وصور لما يقرب من 1000 حفرية من الزواحف ، يبلغ عمرها مئات الملايين من السنين. لقد بلغ حوالي 400 يوم من التجميع النشط ، مما ساعد على تشكيل ما يُعتقد أنه أكبر جدول زمني متاح لتطور مجموعات الزواحف الحية والمنقرضة.

الآن ، يساعد التحليل الإحصائي لقاعدة البيانات الضخمة هذه العلماء على فهم تطور هذه الفقاريات ذوات الدم البارد بشكل أفضل من خلال تناقض نظرية واسعة الانتشار مفادها أن التحولات الرئيسية في التطور تحدث دائمًا في دفعات كبيرة وسريعة (من الناحية الجيولوجية) ، ناجمة عن التحولات البيئية الرئيسية . تم وصف النتائج في ورقة نشرت مؤخرًا في اتصالات الطبيعة.

في ذلك ، أظهر الباحثون أن تطور السلالات المنقرضة للزواحف منذ أكثر من 250 مليون سنة قد حدث من خلال العديد من التدفقات الصغيرة للتغيرات المورفولوجية ، مثل تطوير مخططات الجسم المدرعة أو أجنحة الانزلاق ، على مدى 50 مليون سنة بدلاً من خلال حدث تطوري رئيسي واحد ، كما كان يعتقد سابقًا. كما أظهروا أن التطور المبكر لمعظم أنساب السحالي كان عملية أبطأ باستمرار وأكثر تدريجيًا مما كان يُفهم سابقًا.

قال سيميس: “لم تكن قفزة مفاجئة من هذا النوع تثبت التنوع الواسع الذي نراه اليوم في الزواحف”. “كانت هناك قفزة أولية ، لكنها صغيرة نسبيًا ، ثم زيادة مطردة بمرور الوقت في هذه المعدلات [of evolution] وقيم تنوع مختلفة “.

وقد شوهدت أدلة على ذلك في أنواع أخرى من الحيوانات ، ولكن هذه هي المرة الأولى التي شوهدت فيها الزواحف – واحدة من أكثر الحيوانات تنوعًا على هذا الكوكب ، مع أكثر من 10000 نوع مختلف ومجموعة متنوعة مذهلة من القدرات والسمات. ضع في اعتبارك كيف يمكن لبعض أنواع السحالي أن تتجمد طوال الليل ثم تذوب في صباح اليوم التالي ، أو كيف تنمو السلاحف الدروع الواقية.

النتائج تتعارض مع النظرية التطورية لـ الإشعاع التكيفي الذي نشره عالم الحفريات في جامعة هارفارد جورج جي سيمبسون في الأربعينيات من القرن الماضي ، والذي سعى إلى شرح أصول التنوع البيولوجي للكوكب. لقد كان الإشعاع التكيفي محورًا للتحقيق المكثف لعقود من الزمن ، ولكن لم تكن التكنولوجيا والأساليب والبيانات موجودة حتى السنوات الأخيرة لقياس معدلات التطور السريعة في السجل الأحفوري بدقة من حيث الأنواع الحيوانية المختلفة ، والتشكيلات ، و في ال المستوى الجزيئي باستخدام الحمض النووي.

ومن بين الباحثين في هذه الدراسة بيرس ، الأستاذ المساعد توماس دي كابوت في علم الأحياء العضوية والتطوري وأمين علم الحفريات الفقارية في متحف علم الحيوان المقارن. أوكسانا فيرنيجورا ، طالبة دراسات عليا من جامعة ألبرتا في كندا ؛ والبروفيسور مايكل واين كالدويل في ألبرتا.

سافر Simões إلى جميع متاحف التاريخ الطبيعي الكبرى في العالم تقريبًا لجمع البيانات من أجل الدراسة ، بما في ذلك متاحف التاريخ الطبيعي الوطنية في لندن وباريس وبرلين وأوتاوا وبكين وطوكيو. في الولايات المتحدة ، زار متحف سميثسونيان الوطني للتاريخ الطبيعي ، ومتحف كارنيجي للتاريخ الطبيعي ، ومتحف هارفارد لعلم الحيوان المقارن.

يعتقد العلماء أنه من خلال فهم كيفية تطور الحيوانات على مدى فترات زمنية أطول ، يمكنهم استخلاص عدد من الدروس حول البيئة وكيف تتأثر الكائنات الحية بالتغيرات البيئية. باستخدام قاعدة البيانات ، يمكن للباحثين تحديد متى نشأت سلالات الزواحف الرئيسية أو الأشكال الأشكال ، ومعرفة كيف أثرت هذه التغييرات على الحمض النووي للزواحف ، وتعلم دروس مهمة حول كيفية تأثر الأنواع بالأحداث التاريخية.

الزواحف ، على سبيل المثال ، نجت من ثلاثة أحداث انقراض جماعي كبرى. كان أكبرها هو الانقراض الجماعي الذي حدث في العصر البرمي والترياسي قبل حوالي 250 مليون سنة والذي قتل حوالي 90٪ من أنواع الكوكب ، مما جعله يطلق عليه اسم “الموت العظيم”. يُعتقد أنه نتج عن تراكم غازات الدفيئة الطبيعية.

وجد الباحثون في الجدول الزمني أن المعدلات التي كانت تتطور بها الزواحف والاختلافات التشريحية بينها قبل الموت العظيم كانت مرتفعة تقريبًا كما كانت بعد الحدث. ومع ذلك ، فقد أصبحت الزواحف مهيمنة في العديد من النظم البيئية ومتنوعة للغاية من حيث عدد الأنواع المختلفة فقط بعد الموت العظيم.

عززت هذه النتيجة أن المعدلات السريعة للتغير التشريحي لا تحتاج إلى أن تتزامن مع التنوع الجيني أو وفرة الأنواع (يسمى التنوع التصنيفي) ، ودحض المزيد من الإشعاع التكيفي باعتباره التفسير الوحيد لأصل مجموعات الحيوانات الجديدة وخطط الجسم. لاحظ الباحثون أيضًا أن الزواحف استغرقت ما يقرب من 10 ملايين سنة للتعافي إلى المستويات السابقة من التنوع التشريحي.

“يخبرك هذا النوع من المخطط العام للأشياء وعلى نطاق عالمي بمدى التأثير المفاجئ على مدار تاريخ الحياة التغيرات البيئية قال سميس.

تضمنت الأدلة الأخرى التي تناقضت مع الإشعاع التكيفي نتائج مماثلة ولكنها مفاجئة حول أصول الثعابين ، والتي حققت الجوانب الرئيسية لخطط أجسامها النحيلة والمطولة في وقت مبكر من تطورها منذ حوالي 170 مليون سنة (ولكنها لم تفقد أطرافها بالكامل لمدة 105 أخرى) ملايين السنوات). لقد خضعوا أيضًا لتغييرات سريعة في جماجمهم منذ حوالي 170 إلى 165 مليون سنة ، مما أدى إلى أفواه قوية ومرنة بحيث يمكنهم اليوم ابتلاع فريسة كاملة أكبر من حجمها. ولكن بينما شهدت الثعابين أسرع معدلات التغيير التشريحي في تاريخ تطور الزواحف ، فإن هذه التغييرات لم تتزامن مع زيادة في التنوع التصنيفي أو ارتفاع معدلات الجزيئات. تطور كما تنبأ الباحثون بالإشعاعات التكيفية.

لم يتمكن العلماء من تحديد سبب حدوث هذا عدم التطابق ، واقترحوا أن هناك حاجة إلى مزيد من البحث. على وجه الخصوص ، يريدون فهم كيفية تطور مخططات الجسم وكيف ترتبط التغييرات في الحمض النووي بها.

“يمكننا الآن أن نرى بشكل أفضل ما هي التغييرات الكبيرة في تاريخ الحياة وخاصة في تاريخ الزواحف قال سيميس: “الحياة على الأرض. سنواصل الحفر”.