معمای دیرینه تکامل مهره داران با استفاده از اشعه ایکس قدرتمند حل شد

آزمایشگاه مورفولوژی تکاملی به رهبری شیگرو کوراتانی در خوشه RIKEN برای تحقیقات پیشگامانه (CPR) در ژاپن، به همراه همکارانش، شواهدی پیدا کرده اند که مهره داران اسرارآمیز ماهی مانند Palaeospondylus  احتمالاً یکی از اولین اجداد حیوانات چهار دست و پا بوده است. از جمله انسان ها منتشر شده در مجله علمی Nature منتشر شده است ، نقاب این حیوان عجیب را از گذشته عمیق باز می کند و موقعیت آن را در درخت تکاملی تعیین می کند.

Palaeospondylus  یک مهره‌دار کوچک ماهی‌مانند به طول حدود 5 سانتی‌متر بود که بدنی شبیه به مارماهی داشت و در دوره دوون در حدود 390 میلیون سال پیش زندگی می‌کرد. اگرچه فسیل‌ها فراوان هستند، اما اندازه کوچک آن و کیفیت پایین بازسازی جمجمه – توسط سی‌تی اسکن و مدل‌های مومی – از زمان کشف آن در سال 1890، قرار دادن آن روی درخت تکاملی را دشوار کرده است. تصور می‌شود که این درخت دارای ویژگی‌های مشترک فکی و فکی است. ماهی بی آرواره و بدن آن دانشمندان تکاملی را به عنوان یک راز معرفی کرده است. در میان چندین ویژگی غیرمعمول، گیج کننده ترین آنها فقدان دندان یا استخوان های پوستی در پرونده فسیلی است.

برای حل برخی از این مشکلات، محققان از سینکروترون بسیار قدرتمند RIKEN SPring-8 برای تولید اسکن‌های میکرو سی‌تی با وضوح بالا با استفاده از اشعه ایکس تابش سنکروترون استفاده کردند. علاوه بر این، برخلاف بسیاری از مطالعاتی که از سرهای فسیلی حفاری شده استفاده می‌کنند، مطالعه جدید از فسیل‌هایی که با دقت انتخاب شده‌اند استفاده می‌کند که در آن سرها کاملاً در سنگ جاسازی شده‌اند. تاتسویا هیراساوا، نویسنده اصلی این مقاله، می‌گوید: «انتخاب بهترین نمونه‌ها برای اسکن‌های میکروسی‌تی و برش دقیق صخره‌های اطراف جمجمه فسیل‌شده به ما امکان داد وضوح اسکن‌ها را بهبود ببخشیم.» اگرچه فناوری کاملاً پیشرفته نیست، اما این آماده‌سازی‌ها قطعاً کلیدهای دستیابی ما بودند.»

اسکن های با وضوح بالا چندین ویژگی مهم را نشان دادند. ابتدا، محققان سه کانال نیم دایره ای پیدا کردند که به وضوح مورفولوژی گوش داخلی مهره داران فک دار را نشان می دهد. این یک مشکل را حل کرد زیرا مطالعات قبلی نشان می داد که Palaeospondylus از نظر تکاملی به مهره داران بدون آرواره اولیه نزدیک تر است. سپس، آن‌ها ویژگی‌های کلیدی جمجمه‌ای را یافتند که Palaeospondylus را در دسته چهارپایان (tetrapodomorphs) قرار می‌دهد، که از چهارپایان – حیوانات چهار دست و پا – و نزدیک‌ترین خویشاوندان باستانی آنها ساخته شده‌اند. چندین تحلیل این را نشان داد Palaeospondylus بیشتر با چهارپایان دست و پا نسبت به بسیاری از چهارپایان شناخته شده دیگر که هنوز باله ها را حفظ کرده بودند، مرتبط است.

با این حال، برخلاف تتراپودومورف ها به طور کلی، دندان ها، استخوان های پوستی و زائده های جفت شده هرگز با پالئوسپوندیلوس همراه نبوده اند. مرتبط نبوده‌اند ، اگرچه این ویژگی‌ها به آسانی در فسیل‌های جانوران دیگری که در همان زمان و در همان مکان در بستر ماهی Achanarras زندگی می‌کردند، یافت می‌شود. در اسکاتلند. فقدان این ویژگی‌ها را می‌توان با تقسیم مجموعه‌ای از ویژگی‌های رشدی و در نتیجه بدنی شبیه لارو توضیح داد. هیراساوا می‌گوید: «این ویژگی‌ها از نظر تکاملی از بین رفته‌اند یا اینکه رشد طبیعی در نیمه راه در فسیل‌ها منجمد شده است، ممکن است هرگز مشخص نشود. “با این وجود، این تکامل ناهمسان ممکن است توسعه ویژگی های جدیدی مانند اندام ها را تسهیل کند.”

کوراتانی و گروه تحقیقاتی او مطالعه خود را در مورد تکامل اولیه مهره داران به سابقه فسیلی محدود نمی کنند. آنها همچنین از زیست شناسی مولکولی و ژنتیک برای مطالعه رویان های در حال رشد مهره داران کلیدی مدرن استفاده می کنند. هیراساوا می گوید: «مورفولوژی عجیب Palaeospondylus ، که با لارو چهارپایان قابل مقایسه است، از نظر ژنتیکی رشدی بسیار جالب است. با در نظر گرفتن این موضوع، ما به مطالعه ژنتیک تکاملی که باعث این تغییرات مورفولوژیکی و سایر تغییرات مورفولوژیکی که در انتقال آب به خشکی در تاریخ مهره‌داران رخ داده است، ادامه خواهیم داد.

– این بیانیه مطبوعاتی در ابتدا در وب سایت RIKEN منتشر شد