کشف شواهد ۵۰۰ میلیون ساله از تکامل عنکبوت ها

بررسی دو فسیل بسیار کوچک ۵۰۰ میلیون ساله که دارای بافت عصبی هستند، دانشمندان را به شواهد جالب توجهی رسانده که می‌تواند مسیر تکاملی حشرات مدرن امروزی همچون عنکبوت‌ها و عقرب‌ها را توضیح دهد.

این دو موجود حشره مانند که متعلق به دوره کامبرین هستند، بافت عصبی فسیل شده‌ای را در خود حفظ کردند که می‌تواند نمودار درختی تکامل بندپایان را کامل کند. دانشمندان می‌گویند برخی از ویژگی‌ها مانند چشم‌ها و طناب‌های عصبی این موجودات را می‌توان به وضوح در فسیل‌ها شناسایی کرد، اما سایر بخش‌های سیستم عصبی به راحتی قابل تشخیص نیست. در واقع، به‌طور خاص، هنوز مشخص نیست که آیا این موجودات یک دسته اعصاب مغز مانند به نام «سنگانگلیون» را حمل می‌کنند یا خیر، و بدون این شواهد کلیدی، رابطه آن‌ها با موجودات دیگر، مبهم باقی می‌ماند.

نیکلاس استراوسفلد، استاد گروه علوم اعصاب دانشگاه آریزونا که در این مطالعه شرکت نداشت، گفت: «هنوز دقیقاً مشخص نیست این فسیل‌ها که هر دو از گونه Mollisonia symmetrica هستند، در کجای نمودار درختی تکاملی بندپایان قرار می‌گیرند. اما خاویر اورتگا-هرناندز، نویسنده اول و دیرین‌بیولوژیست بی مهرگان دانشگاه هاروارد و متصدی موزه جانورشناسی تطبیقی هاروارد، می‌گوید: «شبکه پیچیده‌ای در وسط سر این جانوان وجود دارد که به طور معمول محل قرار گیری سنگانگلیون است. ما می‌توانیم بگوئیم که این پیچیدگی، یک بافت عصبی است، اما نمی‌توانیم سازماندهی دقیق آن را تشخیص دهیم.» وی افزود؛ درست است که ما تک تک ویژگی‌های سیستم عصبی این حیوان را ترسیم نکرده‌ایم، اما این فسیل‌ها چیز‌های زیادی می‌توانند به ما بگویند.

یک کشف توأم با خوشانسی

این محققان در گزارش جدید خود که در ۲۰ ژانویه در مجله Nature Communications منتشر شد، این عدم قطعیت را تصدیق کردند و چند ایده متفاوت در مورد ارتباط این فسیل‌های باستانی با موجودات امروزی ارائه کردند. آن‌ها مدعی شدند که اگر M.symmetrica فسیل شده بیشتری در آینده کشف شود، ممکن است بتوان به طور دقیق تری آن‌ها را در نمودار تکاملی بندپایان قرار داد و بدین شکل بتوان سیر تکامل موجوداتی مانند عنکبوت‌ها و عقرب‌ها را دریافت.

اورتگا-هرناندز گفت، یافتن بافت عصبی فسیل شده از دوره کامبرین، که بین ۵۴۳ میلیون تا ۴۹۰ میلیون سال پیش رخ داده است، بسیار «نادر» است و این اتفاق واقعاً یک خوش شانسی محض است. طبق گزارشی که در سال ۲۰۱۲ در مجله Nature Communications منتشر شد، دانشمندان اولین شواهد از مغز بندپایان فسیل شده از دوره کامبرین را در حدود یک دهه پیش کشف کردند. بندپایان جانوران بی مهره‌ای هستند که شامل حشرات مدرن، سخت پوستان و عنکبوت‌ها می‌شود. اورتگا هرناندز گفت از آن زمان، بافت عصبی حفظ شده در بیش از ۱۲ فسیل کامبرین، که بیشتر آن‌ها بندپایان هستند، یافت شده است.

با این حال، فسیل‌های نشان داده شده در مطالعه جدید نه در یک مکان صحرایی، بلکه در اعماق مجموعه‌های موزه جانورشناسی تطبیقی دانشگاه هاروارد در کمبریج، و موسسه اسمیتسونیان در واشنگتن دی سی، یافت شدند. فسیل هاروارد حدود ۰.۵ اینچ (۱۳ میلی متر) طول و ۰.۱ اینچ (۳.۵ میلی متر) عرض در پهن‌ترین نقطه خود دارد. جهت گیری فسیل به گونه‌ای است که شما از بالا به آن نگاه می‌کنید. در سمت دیگر، فسیل اسمیتسونین نمای کناری M. symmetrica را ارائه می‌دهد. این نمونه تنها ۰.۳ اینچ (۷.۵ میلی متر) طول و ۰.۰۶ اینچ (۱.۷ میلی متر) ارتفاع دارد.

اورتگا-هرناندز گفت، با چشم غیرمسلح، هیچ یک از فسیل‌ها چیز خاصی به نظر نمی‌رسند. M. symmetrica دارای یک اسکلت بیرونی ساده است که از یک محافظ سر، تنه تقسیم شده و سپر خلفی تشکیل شده است که تا حدودی شبیه اسکلت بیرونی یک ساس می‌باشد، اما بلند و لاغرتر. محققان گمان می‌کنند که این بندپا دارای هفت جفت زائده کوچک، دو دندان نیش و شش جفت اندام کوچک بوده است. این بر اساس یک مطالعه در سال ۲۰۱۹ است که در مجله Nature منتشر شده است و فسیلی از گونه‌های مختلف در جنس Mollisonia را توصیف می‌کند که دارای چنین زائده‌هایی هستند.

با این حال، اورتگا-هرناندز خاطرنشان کرد، یافتن فسیل‌های مولیسونیا با اندام سالم بسیار غیرمعمول است و هر دو فسیل مورد استفاده در مطالعه جدید فاقد چنین زائده‌هایی هستند. وی افزود، علیرغم ظاهر معمولی فسیل‌ها، وقتی فسیل اسمیتسونین M. symetrica را زیر میکروسکوپ قرار دادیم، چیز جالبی را مشاهده کردیم. ما متوجه شدیم که چیز جالب توجهی در درون فسیل وجود دارد. او دریافت که در داخل هر دوی این بندپایان، سیستم عصبی به خوبی حفظ شده است. اعصاب فسیل‌شده مانند لکه‌های سیاه رنگ به نظر می‌رسند، زیرا فرآیند فسیل‌کردن، بافت را به لایه‌های کربن آلی تبدیل کرده است.

در فسیل اسمیتسونین، یک چشم پیازی در سر بندپا دیده می‌شود و یک طناب عصبی به وضوح در طول شکمش دیده می‌شود که برخی از اعصاب از قسمت زیرین آن بیرون می‌آیند. در نمونه هاروارد نیز می‌توان دو چشم بزرگ و گوی مانند را روی سر مشاهده کرد، و کمی از طناب عصبی که از زیر دستگاه گوارش حیوان بیرون می‌آید، که بقیه بند ناف را پنهان می‌کند. در هر دو فسیل، نویسندگان مطالعه گزارش دادند که اعصاب بینایی را مشاهده کرده‌اند که از چشم بندپا به بدن اصلی می‌روند، اما استراوسفلد گفت که شواهد مربوط به این اعصاب «مبهم» است.

رسانه‌های علمی داخلی نوشتند؛ همچنین در هر دو نمونه، نویسندگان مقاله خاطرنشان کردند که نوعی بافت عصبی در سر وجود دارد، اما مشخص نیست که آیا این ساختار یک سنگانگلیون مغز مانند است یا چیز دیگری. اورتگا هرناندز گفت: «ما می‌توانیم ببینیم چیزی در آنجا وجود دارد، اما وضوح کافی نداریم که بتوانیم بگوییم این ساختار دقیقاً چیست.»

عدم قطعیت در داده‌ها

اورتگا-هرناندز گفت: این عدم قطعیت در پیشینه فسیلی به این معنی است که رابطه دقیق M. symmetrica با سایر حیوانات نیز مبهم باقی می‌ماند، اما بر اساس ویژگی‌های موجود در این بندپایان، می‌توان گفت که این دو از دو گونه تکاملی متفاوت هستند. هر دو گونه نشان می‌دهند که M. symmetrica و chelicerates یک جد مشترک دارند و این بدان معناست که سیستم عصبی نسبتا ساده این حیوان باستانی در مسیر تکامل خود به مغز پیچیده جانوران امروزی این گروه، مانند عقرب‌ها، عنکبوت‌ها، خرچنگ‌های نعل اسبی و کنه تبدیل شده است.

بسته به جایی که این گروه‌های مختلف روی درخت تکاملی خود می‌نشینند، محل قرارگیری آن‌ها نشان می‌دهد که مغز‌های آن‌ها یا به صورت پلکانی در طول زمان تکامل یافته‌اند، یا اشاره می‌کند که چنین سیستم‌های عصبی به طور مستقل و در زمان‌های مختلف در برخی از بندپایان کامبرین و کیلیسرات‌های مدرن تکامل یافته‌اند. استراسفلد گفت که با داده‌های موجود، در مورد تلاش برای قرار دادن M. symmetrica در هر نقطه‌ای از نمودار درختی تکامل، باید «احتیاط» شود. او گفت برای انجام این کار به شواهد واضح تری از نحوه ساختار اعصاب بینایی و سنگانگلیون بندپایان (یا فقدان آن) و همچنین شواهدی مبنی بر گسترش اعصاب تا ریشه‌های اندام حیوان نیاز است.