یکی از اولین حیواناتی که وارد زمین شد مستقیماً به داخل آب رفت

تقریباً ۳۶۵ میلیون سال پیش، یک گروه از ماهی ها آب را ترک کردند تا در خشکی زندگی کنند.

این حیوانات اولیه چهارپایان، دودمانی که شامل هزاران گونه از جمله دوزیستان، پرندگان، مارمولک ها و پستانداران می شود. انسان ها از نوادگان آن چهارپایان اولیه هستند و ما میراث انتقال آب به خشکی آنها را به اشتراک می گذاریم.

اما اگر به جای جسارت به سواحل، به عقب برگردند چه؟ چه می‌شد اگر این حیوانات، درست در اوج خروج از آب، عقب نشینی کرده و دوباره در آب‌های آزادتر زندگی کنند؟

یک فسیل جدید نشان می دهد که یک ماهی در واقع این کار را انجام داده است. برخلاف سایر حیوانات نزدیک به هم، که از باله‌های خود برای نگه داشتن بدن خود در کف آب استفاده می‌کردند و شاید گاهی اوقات به خشکی می‌رفتند، این موجود تازه کشف‌شده باله‌هایی داشت که برای شنا ساخته شده بودند.

تام استوارت فسیل Qikiqtania را در اختیار دارد. (Stephanie Sang/CC BY-ND)

در مارس ۲۰۲۰، من در دانشگاه شیکاگو و عضو زیست شناس آزمایشگاه نیل شوبین. من با جاستین لمبرگ، محقق دیگری در گروهمان کار می‌کردم تا فسیلی را پردازش کنیم که در سال ۲۰۰۴ در طی یک سفر به قطب شمال کانادا جمع‌آوری شد.

از سطح سنگی که در آن جاسازی شده بود، ما می توانست تکه هایی از آرواره ها را به طول حدود ۲ اینچ (۵ سانتی متر) و با دندان های نوک تیز ببیند. همچنین تکه هایی از فلس های سفید با بافت ناهموار وجود داشت. آناتومی به ما نکات ظریفی داد که فسیل یک چهارپایان اولیه است. اما ما می‌خواستیم داخل سنگ را ببینیم.

بنابراین از فناوری به نام سی‌تی اسکن استفاده کردیم که اشعه‌های ایکس را از داخل نمونه می‌گیرد تا به دنبال هر چیزی که ممکن است در داخل آن پنهان باشد بگردیم. ، خارج از دید.

در ۱۳ مارس، یک تکه سنگ ساده را که چند فلس در بالا داشت اسکن کردیم و متوجه شدیم که حاوی یک باله کامل است که در داخل آن مدفون شده بود. آرواره هایمان افتاد. چند روز بعد، آزمایشگاه و محوطه دانشگاه تعطیل شدند و COVID-19 ما را به قرنطینه فرستاد.

باله آشکار شد

یک باله مانند این بسیار ارزشمند است. این می تواند سرنخ هایی در مورد چگونگی تکامل چهارپایان اولیه و چگونگی زندگی آنها در صدها میلیون سال پیش به دانشمندان بدهد. برای مثال، بر اساس شکل استخوان‌های خاصی در اسکلت، می‌توانیم پیش‌بینی کنیم که آیا حیوانی در حال شنا یا راه رفتن است.

اگرچه اولین اسکن از باله امیدوارکننده بود، اما ما نیاز به دیدن اسکلت داشتیم. در وضوح بالا به محض اینکه اجازه بازگشت به محوطه دانشگاه را گرفتیم، یکی از استادان بخش علوم ژئوفیزیک دانشگاه به ما کمک کرد تا بلوک را با استفاده از اره سنگی برش دهیم.

این باعث شد که بلوک باله‌های بیشتری داشته باشد، سنگ کمتری داشته باشد، و این امکان را به ما می‌دهد برای اسکن بهتر و نمای نزدیک تر باله.

وقتی گرد و غبار پاک شد و ما تجزیه و تحلیل داده‌های فک‌ها، فلس‌ها و باله‌ها را به پایان رساندیم، متوجه شدیم که این حیوان یک گونه جدید است. نه تنها این، بلکه به نظر می رسد که این یکی از نزدیک ترین خویشاوندان شناخته شده به مهره داران اندام – آن موجودات با انگشتان دست و پا است.

ما نام آن را Qikiqtania wakei گذاشتیم. نام جنس آن، که “kick-kiq-tani-ahh” تلفظ می‌شود، به واژه‌های اینوکتیتوت Qikiqtaaluk یا Qikiqtani اشاره دارد، نام سنتی منطقه ای که فسیل در آن یافت شد.

زمانی که این ماهی زنده بود، صدها میلیون سال پیش، این یک محیط گرم بود. با رودخانه ها و نهرها نام گونه آن به افتخار دیوید ویک، دانشمند و مربی فقید الهام بخش بسیاری از ما در زمینه زیست شناسی تکاملی و تکاملی است.

اسکلت ها نحوه زندگی یک حیوان را بیان می کنند

Qikiqtania چیزهای زیادی را در مورد یک دوره حساس در تاریخ تبار ما نشان می دهد. مقیاس های آن به طور واضح به محققان می گوید که در زیر آب زندگی می کرد. آن‌ها کانال‌های حسی را نشان می‌دهند که به حیوان اجازه می‌دهد جریان آب را در اطراف بدنش تشخیص دهد.

آرواره‌های آن به ما می‌گویند که به‌عنوان یک شکارچی در حال جستجوی غذا بوده، طعمه‌ها را گاز می‌گیرد و با یک سری دندان‌های نیش و نگه داشتن آن شکار می‌کند. کشیدن غذا با مکش به داخل دهان.

اما این باله سینه‌ای Qikiqtania است که بسیار شگفت‌آور است. این استخوان استخوان بازو دارد، درست مانند بازوی فوقانی ما. اما Qikiqtania شکل بسیار عجیبی دارد.

چهارپایان اولیه، مانند Tiktaalik، هومری دارند که دارای یک برآمدگی برجسته در قسمت زیرین و مجموعه مشخصی از برجستگی‌ها هستند که در آن ماهیچه‌ها می‌چسبند. این برجستگی‌های استخوانی به ما می‌گویند که چهارپایان اولیه در کف دریاچه‌ها و نهرها زندگی می‌کردند و از باله‌ها یا بازوهای خود برای بالا بردن خود استفاده می‌کردند، ابتدا در زیر آب و سپس در خشکی.

Qikiqtania<.> استخوان بازو متفاوت است. فاقد آن خطوط و فرآیندهای علامت تجاری است. در عوض استخوان بازو نازک و بومرنگی شکل است و بقیه باله بزرگ و پارو مانند است. این باله برای شنا ساخته شده است.

در حالی که سایر چهارپایان اولیه در لبه آب بازی می‌کردند و می‌دانستند که زمین چه چیزی را ارائه می‌دهد، Qikiqtania کار متفاوتی انجام می‌داد. استخوان بازو آن واقعاً شبیه سایر شناخته شده‌ها نیست.

من و همکارانم فکر می‌کنیم نشان می‌دهد که Qikiqtania از لبه آب برگشته و تکامل یافته و دوباره از روی زمین زندگی می‌کند. و در آبهای آزاد.

تکامل یک راهپیمایی در یک جهت نیست

تکامل یک فرآیند ساده و خطی نیست. اگرچه ممکن است به نظر برسد که چهارپایان اولیه به طور اجتناب ناپذیری به سمت زندگی در خشکی گرایش داشتند، Qikiqtania دقیقاً محدودیت‌های چنین دیدگاه جهت‌داری را نشان می‌دهد.

تکامل نردبانی به سوی انسان‌ها ایجاد نکرد. این مجموعه پیچیده ای از فرآیندهاست که با هم درخت درهم تنیده زندگی را رشد می دهند. گونه های جدید شکل می گیرند و متنوع می شوند. شعب می توانند در هر جهتی حرکت کنند.

(Neil Shubin/CC BY-ND)

بالا: نیل شوبین، که فسیل را پیدا کرد و در آن سوی دره به سمت سایتی که در آن Qikiqtania در جزیره Ellesmere کشف شد.

این فسیل به دلایل زیادی خاص است. این فقط معجزه آسا نیست که این ماهی صدها میلیون سال قبل از کشف توسط دانشمندان در قطب شمال در جزیره Ellesmere. این فقط این نیست که به طور قابل توجهی کامل است، آناتومی کامل آن در اوج یک همه‌گیر جهانی آشکار شده است. .

همچنین برای اولین بار، نگاهی اجمالی به تنوع گسترده‌تر و طیف وسیع‌تر سبک زندگی ماهی‌ها در انتقال آب به خشکی ارائه می‌کند. این به محققان کمک می‌کند چیزی بیش از یک نردبان ببینند و آن درخت درهم پیچیده و جذاب را درک کنند.

اکتشافات به جامعه بستگی دارد

Qikiqtania در زمین اینویت یافت شد و آن را یافت. متعلق به آن جامعه است من و همکارانم تنها به دلیل سخاوتمندی و حمایت افراد در دهکده‌های Resolute Bay و Grise Fiord، شکارچیان Iviq و تله‌گذاران Grise Fiord، و اداره میراث و فرهنگ، Nunavut، توانستیم این تحقیق را انجام دهیم.

به آنها، از طرف کل تیم تحقیقاتی ما، “nakurmiik”. متشکرم. سفرهای دیرینه شناسی به سرزمین آنها واقعاً نحوه درک ما از تاریخ حیات روی زمین را تغییر داده است.

COVID-19 بسیاری از دیرینه شناسان را از سفر و بازدید از مکان های میدانی در سراسر جهان در چند سال اخیر باز داشته است. ما مشتاقیم که برگردیم، با دوستان قدیمی دیدار کنیم و دوباره جستجو کنیم.

چه کسی می‌داند چه حیوانات دیگری پنهان شده‌اند و منتظرند تا در داخل بلوک‌های سنگی بی ادعا کشف شوند.

توماس استوارت، استادیار زیست شناسی، Penn State

این مقاله از مکالمه بازنشر شده است تحت مجوز Creative Commons. مقاله اصلی.