کشف دندان میمون ۱۷ میلیون‌ساله

زمان و شدت فصول زندگی را در اطراف ما شکل می‌دهد از جمله استفاده از ابزار توسط پرندگان، تنوع تکاملی زرافه‌ها، و رفتار خویشاوندان نزدیک ما نخستی سانان.

برخی از دانشمندان معتقدند که انسان‌های اولیه و اجدادشان نیز به دلیل تغییرات سریع در محیط خود تکامل یافته اند. با این وجود، شواهد فیزیکی برای آزمایش این ایده تاکنون مبهم بوده اند. پس از بیش از یک دهه کار دانشمندان رویکردی را توسعه داده‌اند که از شیمی و رشد دندان برای استخراج اطلاعات در مورد الگو‌های بارش فصلی از فک‌های نخستی سانان استفاده می‌کند.

آنان یافته‌های خود را در یک مطالعه مشترک که در مجموعه مقالات آکادمی ملی علوم منتشر شده به اشتراک گذاشته اند.

دندان‌ها ماشین‌های زمان محیطی هستند

در دوران کودکی دندان‌های ما در لایه‌های میکروسکوپی شبیه به حلقه‌های رشد موجود در درختان رشد می‌کنند. تغییرات فصلی در دنیای اطراف ما مانند خشکسالی و باران‌های موسمی بر شیمی بدن ما تاثیر می‌گذارد. شواهد چنین تغییراتی در دندان‌های ما ثبت شده اند.

دلیل این موضوع آن است ترکیب ایزوتوپ اکسیژن آب آشامیدنی به طور طبیعی بر اساس دما و چرخه بارش متفاوت می‌باشد. در آب و هوای گرم یا خشک آب‌های سطحی ایزوتوپ‌های سنگین اکسیژن بیش‌تری را جمع می‌کنند. در دوره‌های سرد یا مرطوب ایزوتوپ‌های سبک‌تر رایج‌تر می‌شوند.

این سوابق زمانی و اقلیمی در داخل مینای فسیل شده دندان اصطلاحا قفل شده است که می‌تواند ثبات شیمیایی را برای میلیون‌ها سال حفظ کند. با این وجود، لایه‌های رشد عموما به قدری کوچک هستند که اکثر تکنیک‌های شیمیایی نمی‌توانند آن را اندازه گیری کنند. برای حل این مشکل «ایان ویلیامز» ژئو شیمیدان در دانشگاه ملی استرالیا که نهاد پیشرو در جهان میکرو کاوشگر یونی حساس با وضوح بالا (SHRIMP) را اداره می‌کند در پژوهش صورت گرفته همکاری کرد.

در مطالعه صورت گرفته سوابق دقیقی از شکل گیری دندان و شیمی مینا از برش‌های چندین دندان پستانداران وحشی از آفریقای استوایی (حاره‌ای) جمع آوری شدند. هم چنین، دو دندان آسیاب فسیلی از یک میمون بزرگ جثه غیرمعمول به نام «آفروپیتکوس ترکاننسیس» Afropithecus turkanensis که ۱۷ میلیون سال پیش در کنیا زندگی می‌کرد مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. گروه‌های مختلفی از میمون‌ها در این دوره، تقریباً ۱۰ میلیون سال قبل از تکامل اجداد اولیه ما، انسان‌ها، در آفریقا ساکن بودند.

چندین جنبه از این تحقیق برای درک ارتباط میان الگو‌های محیطی و تکامل پستانداران مفید است. نخست آن که یک رابطه مستقیم بین الگو‌های بارندگی تاریخی آفریقا و شیمی دندان پستانداران مشاهده شد. این اولین آزمایش یک ایده بسیار تاثیرگذار در علوم باستان‌شناسی و زمین است که در مورد نخستی سانان وحشی انجام می‌شود: دندان‌ها می‌توانند جزئیات دقیق تغییرات محیطی فصلی را ثبت کنند. ما می‌توانیم فصل‌های بارانی سالانه غرب آفریقا را مستند سازیم و پایان خشکسالی‌های شرق آفریقا را شناسایی نماییم. به عبارت دیگر، ما می‌توانیم طوفان‌ها و فصولی را که در اوایل زندگی یک فرد رخ می‌دهد را مشاهده کنیم.

رسانه‌های علمی به نقل از کانورسیشن، این مشاهدات منجر به یک جنبه مهم دیگر می‌شود. پژوهش صورت گرفته بزرگترین رکورد اندازه گیری ایزوتوپ اکسیژن پستانداران را ارائه کرده که تاکنون از محیط‌های مختلف آفریقا که ممکن است شبیه محیط اجداد انسان‌ها بوده باشند جمع آوری شده است. در نهایت آن که این پژوهش موفق شد چرخه‌های آب و هوایی سالانه و نیمه سالانه و تغییرات محیطی مشخص را از اطلاعات موجود در دندان‌های دو میمون فسیلی بازسازی نماید.

مشاهدات این پژوهش از این فرضیه پشتیبانی می‌کند که آفروپیتکوس ویژگی‌های خاصی را برای انطباق با آب و هوای فصلی و چشم‌انداز چالش برانگیز توسعه داده است. برای مثال، ویژگی‌های دندانی ویژه‌ای برای تغذیه با اجسام سخت در مقایسه با میمون‌ها بوزینه‌های قبلی در آفروپیتکوس وجود داشت که با این ایده سازگار است که غذا‌های متفاوت فصلی بیش‌تری مصرف کرده بود.

این پژوهش با مقایسه داده‌های آفروپیتکوس‌ها با مطالعات قبلی روی انسان‌ها و میمون‌های فسیلی از همان منطقه در کنیا به پایان رسید. ریز نمونه برداری دقیق پژوهشگران این پژوهش نشان داد که شیمی دندان تا چه اندازه نسبت به تغییرات آب و هوایی حساس است.

مطالعات پیشین صورت گرفته روی بیش از ۱۰۰ دندان فسیلی جالب‌ترین بخش ترکیبات ایزوتوپ اکسیژن در دندان‌ها را از دست داده است: تغییرات فصلی عظیم در چشم انداز.

این رویکرد تحقیقاتی جدید همراه با یافته‌های میمون‌های فسیلی و داده‌های جدید نخستی سانان برای مطالعات آینده تکامل انسان‌ها به ویژه در حوضه معروف تورکانا در کنیا حیاتی خواهد بود.

برای مثال، برخی از پژوهشگران اشاره کرده‌اند که تفاوت‌های فصلی در جستجوی غذا و استفاده از ابزار سنگی به تکامل انسان‌ها و همزیستی در آفریقا کمک کرده است. اثبات یا رد این ایده دشوار بوده است تا حدی بدان خاطر که فرآیند‌های آب و هوایی فصلی به سختی از سوابق فسیلی حذف می‌شوند.