کشف فسیل Jianfengia و بازنویسی درخت تکاملی بندپایان

1

بیش از نیم میلیارد سال پیش، اجداد بسیار کوچک بندپایان امروزی بر کف دریای کم‌عمقی در منطقه‌ای که امروز «یون‌نان» چین است، می‌خزیدند. این موجود دارای بازوهای قوی برای گرفتن شکار، چشم‌های ساقه‌دار و مغزی شگفت‌انگیز و مدرن بود که در سری کوچک‌تر از نوک مداد جای گرفته بود.

امروز، نگاه تازه‌ای به این فسیل باستانی – Jianfengia multisegmentalis – دانشمندان را وادار کرده تا برداشت خود از نحوه تقسیم نخستین شاخه‌های تکاملی بندپایان را بازنگری کنند.

بندپایان؛ فرمانروایان جهان

حشرات، عنکبوت‌ها، خرچنگ‌ها، هزارپایان – همه آن‌ها به گروه بندپایان تعلق دارند. این گروه عظیم شامل بیش از یک میلیون گونه شناخته‌شده است.

بندپایان همه جا یافت می‌شوند: در اقیانوس، روی خشکی، در هوا، حتی درون بدن حیوانات دیگر. اسکلت خارجی سخت، بدن قطعه‌قطعه و پاهای مفصلی باعث شده تا آن‌ها بیش از ۵۰۰ میلیون سال زنده بمانند و رشد کنند.

اما یک معما باقی مانده است: دو شاخه اصلی بندپایان دقیقاً از کجا آمده‌اند؟

• ماندیبولات‌ها (Mandibulates): شامل حشرات، سخت‌پوستان و میلی‌پدها هستند. آن‌ها آنتن دارند و برای خوردن از آرواره استفاده می‌کنند.
• کیلیسرات‌ها (Chelicerates): شامل عنکبوت‌ها، عقرب‌ها و خرچنگ‌های نعل‌اسبی هستند. آن‌ها به جای آرواره، نیش یا چنگک دارند.

تا پیش از کشف Jianfengia، زمان و نحوه جدایی این دو گروه ناشناخته بود.

فسیلی که داستانی متفاوت روایت می‌کند

ابتدا گمان می‌رفت Jianfengia به گروهی به نام مگاچیران‌ها (Megacheirans) تعلق دارد. این واژه به معنای «دست‌های بزرگ» در یونانی است.

این جانوران منقرض‌شده اندام‌های چنگک‌مانند بلندی داشتند که از سرشان بیرون می‌آمد – شبیه به چنگک خرچنگ‌های نعل‌اسبی امروزی. به همین دلیل، دانشمندان آن‌ها را در شاخه کیلیسرات‌ها قرار دادند.

اما بررسی مغز فسیل Jianfengia نتایج متفاوتی نشان داد.

بازسازی مغز باستانی

تیمی از دانشگاه آریزونا سیستم عصبی Jianfengia را بر اساس چهار نمونه سالم بازسازی کرد.

نتیجه غیرمنتظره بود: مغزی که به طرز قابل توجهی شبیه مغز میگو یا خرچنگ‌های امروزی بود. حتی نشانه‌هایی مشابه سخت‌پوستان ساده آب شیرین مانند «میگوی آب نمک» داشت.

«این مگاچیران‌ها آنتن‌های کوچک یا آنتنول نداشتند، اما اندام‌های سری محکم و عجیبی داشتند که برای گرفتن و قاپیدن تخصصی شده بود.»
— نیکلاس اشتراوسفلد، استاد نوروساینس دانشگاه آریزونا

این یافته نشان داد که چنگک‌های بزرگ در واقع نیاکان آنتن‌های امروزی بوده‌اند، نه نیش‌های عنکبوتی.

دیدن با چشمان باستانی

سر Jianfengia تنها حدود ۰.۰۸ اینچ (۲ میلی‌متر) پهنا داشت اما توان حسی زیادی در خود جای داده بود.

• چشم‌های مرکب ساقه‌دار، شبیه به حشرات و خرچنگ‌ها
• دست‌کم سه چشم ساده با لنز منفرد، مانند بسیاری از بندپایان مدرن

در یک نمونه، پژوهشگران حتی سلول‌های مخروطی فسیل‌شده داخل چشم مرکب را مشاهده کردند.

دو مسیر تکاملی متفاوت

فسیل دیگری به نام Alalcomenaeus نیز به گروه مگاچیران‌ها تعلق داشت. این موجود در ظاهر شبیه Jianfengia بود اما مغزش بیشتر شبیه خرچنگ نعل‌اسبی (یک کیلیسرات) عمل می‌کرد.

یعنی این دو موجود باستانی، هرچند ظاهری مشابه داشتند، در واقع پایه‌گذار دو شاخه متفاوت بندپایان شدند:

• یکی به حشرات و سخت‌پوستان مدرن منتهی شد.
• دیگری مسیر عنکبوت‌ها و عقرب‌ها را شکل داد.

«مقایسه‌های مکرر نشان داد Jianfengia در ریشه ماندیبولات‌ها جای دارد، در حالی که Alalcomenaeus در ریشه شاخه کیلیسرات‌ها قرار گرفته است.»
— دیوید اندرو، دانشگاه لیکامینگ

ابزارهای مشابه، نتایج متفاوت

اندام‌های چنگک‌مانند سر، کلید اصلی این تحول بودند.

• در کیلیسرات‌ها، این اندام‌ها کوچک شدند و به نیش عنکبوت‌ها تبدیل شدند.
• در ماندیبولات‌ها، تکامل آن‌ها را به آنتن‌های قطعه‌قطعه تبدیل کرد.

برخی سخت‌پوستان دریایی امروزی به نام استراکودها همچنان آنتن‌هایی با سرگیره دارند و گواهی زنده بر این گذار تکاملی‌اند.

بندپایان از درون

مطالعه پوسته یا اندام‌های حرکتی تنها بخشی از داستان را روشن می‌کند. برای شناخت جایگاه واقعی یک جانور در درخت تکاملی، باید به مغز آن نگاه کرد.

«نتایج ما نشان می‌دهد بررسی دقیق بقایای عصبی فسیل‌شده می‌تواند روابط تکاملی‌ای را آشکار کند که از ظاهر بیرونی امکان‌پذیر نیست.»
— نیکلاس اشتراوسفلد

فرانک هیرث از کینگز کالج لندن نیز افزود:

«سازمان مغزهای فسیل‌شده با مغز بندپایان زنده هماهنگ است و نشان می‌دهد که اجداد آن‌ها بسیار مقاوم و در عین حال متنوع بوده‌اند.»

همین ویژگی شاید دلیل موفقیت بی‌نظیر بندپایان در تسخیر سیاره زمین باشد.

جمع‌بندی

فسیل کوچک Jianfengia با مغزی به‌طور شگفت‌انگیز مدرن، توانست یکی از قدیمی‌ترین رازهای تکامل جانوری را روشن کند: نقطه‌ای که درخت خانواده بندپایان به دو شاخه بزرگ تقسیم شد.

نتایج این پژوهش در مجله Nature Communications منتشر شده است.

اگر به شگفتی‌های تکامل جانوران و کشف‌های علمی علاقه‌مند هستید، این دستاورد تازه را با دیگران به اشتراک بگذارید و دیدگاه خود را درباره رازهای فسیل‌های باستانی مطرح کنید.