أحفورة عمرها 520 مليون سنة تكشف عن تطور المفصليات

أكمل فريق دولي من العلماء تحليلًا جديدًا لتشريح أحفورة يرقة دودة عاشت قبل 520 مليون سنة، خلال العصر الكامبري البعيد بشكل لا يصدق (منذ 540 إلى 485 مليون سنة).

تأتي هذه العينة النادرة للغاية من نوع منقرض منذ فترة طويلة من مفصليات الأرجل (المفصليات البدائية) المعروفة باسم يوتي يوانشيوهو أحد أقدم أسلاف المفصليات الحديثة (الحشرات والعناكب والمئويات والسرطانات) التي تم اكتشافها على الإطلاق. إن السمات التشريحية الفريدة لليرقة، والتي تم الحفاظ عليها بأعجوبة على الرغم من مرور الوقت الهائل، تقدم للعلماء لمحة غير مسبوقة عن التاريخ التطوري البعيد لفئة الحياة الحيوانية الأكثر شيوعًا على الأرض.

عينة صغيرة مليئة بالبيانات

هذه العينة الدقيقة ليست أكبر من بذرة زهرة. بعد Y. يوانشي تم انتشال الحفرية بنجاح من داخل تكوين صخري في حالة سليمة تقريبًا. وقد كشف التحليل الأخير عن التفاصيل الدقيقة لهياكله الداخلية والخارجية، مما سمح للعلماء بتحديده باعتباره سلفًا واضحًا لعائلة المفصليات الحديثة.

تمثل اليرقة بشكل أساسي نموذجًا قديمًا لمجموعة الأنواع التي تشكل حاليًا حوالي 80% من جميع أنواع الحيوانات التي تعيش على هذا الكوكب. وبما أن القوى الدافعة للتطور أثرت على الشكل والبنية التأسيسية للكائن Y. يوانشي لإنتاج الحشرات والعناكب والمئويات والسرطانات في نهاية المطاف، تمنح هذه الحفرية النادرة للغاية الباحثين الخبراء نقطة انطلاق مثالية لبدء الغوص العميق في القصة التطورية لفئة حيوانية ناجحة بشكل غير عادي.

صورة مجهرية إلكترونية للجانب الأيسر من Youti Yuanshi، توضح التشريح الخارجي. (يانغ جي / تشانغ شيغوانغ /طبيعة)

مسافر عبر الزمن مجهري منذ 520 مليون سنة

وقد نشر باحثون من قسم علوم الأرض بجامعة دورهام في المملكة المتحدة، بدعم من زملاء من جامعة يوننان في الصين، مؤخرًا نتائج تحليلهم ليرقة الدودة في المجلة. طبيعة.

وكتبوا في ورقتهم البحثية: “يمكن أن يُعزى الإشعاع الكامبري لدى حقيقيات الأرجل إلى خطة الجسم القابلة للتكيف”.

يلخص هذا البيان الموجز اكتشافهم أن شكل وبنية الأنواع القديمة المعروفة باسم Y. يوانشي تتميز بمرونة مدمجة من شأنها أن تسمح لها بالتطور في الاتجاه المناسب في أي بيئة تقريبًا. على الأرض، في البحر، أو حتى داخل الأرض، كان من الممكن أن تتطور أنواع مختلفة من المفصليات، وكانت قادرة على الازدهار.

لا تزال أحفورة يرقة الدودة محفوظة بشكلها الكامل ثلاثي الأبعاد، وقد تم انتشالها من ضفة من الصخور الصخرية في تكوين يوانشان الغني بالحفريات في الصين. تم استخلاصه بعناية باستخدام حمض الأسيتيك، ثم تم شحنه لاحقًا إلى مختبر خاص في المملكة المتحدة حيث يمكن تحليله باستخدام معدات التصوير المقطعي المحوسب بالأشعة السينية. باستخدام الصور التي تم الحصول عليها، تمكن الباحثون من إنشاء عمليات إعادة إنشاء ثلاثية الأبعاد لدماغ اليرقة (كان معقدًا ومتقدمًا بشكل مدهش)، وأجهزتها الهضمية والدورة الدموية، ومجموعات من الأعصاب التي تربط الدماغ بـ “أرجلها” و”عينيها” البدائيتين.

لقد أثبتت هذه الحفرية أنها قديمة للغاية ومعقدة للغاية، وهي نادرة ورائعة لكل من هذه الأسباب.

“عندما اعتدت أن أحلم بأحلام اليقظة بشأن الحفرية الوحيدة التي أرغب في اكتشافها، كنت أفكر دائمًا في يرقة مفصلية، لأن البيانات التطورية أساسية جدًا لفهم تطورها،” المؤلف الرئيسي للدراسة مارتن آر سميث، وقال أستاذ مشارك في علم الإنسان القديم من جامعة دورهام في بيان صحفي. “لكن اليرقات صغيرة جدًا وهشة، وفرص العثور على متحجرة واحدة تكاد تكون معدومة – أو هكذا اعتقدت!”

وبقدر ما كان هذا الاكتشاف مثيرًا، فإن ما وجده تحليله تجاوز خيالات سميث الأكثر جموحًا.

“كنت أعلم بالفعل أن هذه الحفرية البسيطة التي تشبه الدودة كانت شيئًا مميزًا، ولكن عندما رأيت الهياكل المذهلة المحفوظة تحت جلدها، سقط فكي للتو – كيف يمكن لهذه الميزات المعقدة أن تتجنب الاضمحلال وتظل موجودة هنا لرؤية نصف مليار سنة؟” لاحقاً؟”

ومع ذلك، فقد تم الحفاظ على يرقة الدودة لفترة طويلة في حالة شبه بدائية، وهو ما كان من حسن حظ العلماء مثل سميث الذين يدركون أهمية ما تمثله.

نظرة تشريحية يوتي يوانشي. (إيما جيه لونج/طبيعة)

حل لغز الانفجار التطوري الكمبري

ومن خلال عملية التحليل المقارن، سيتمكن العلماء المشاركون في هذه الدراسة الجديدة من تتبع بعض الخطوات التطورية التي يجب أن تحدث Y. يوانشي لتتحول في النهاية إلى عدة ملايين من الأنواع المتنوعة في المستقبل البعيد.

وقد تم بالفعل تنفيذ بعض من هذا العمل. على سبيل المثال، وُجد أن الأحفورة تمتلك منطقة في دماغها ستتحول لاحقًا إلى رأس مفصلي مجزأ، والذي سيشمل الزوائد المألوفة التي تظهر على الحشرات والمفصليات الأخرى اليوم (أي قرون الاستشعار، والعيون المميزة، وأجزاء مختلفة من الفم). ساعدت هذه الحركة نحو التعقيد الأكبر في شكل الرأس أقدم أنواع المفصليات على التكيف مع بيئات مختلفة، مما أدى إلى الكثير من التنوع المبكر لدرجة أن المفصليات أصبحت أشكال الحياة السائدة في محيطات الكامبري الشاسعة.

يتم حاليًا تخزين هذه الحفرية الفريدة في جامعة يوننان. ويأمل الباحثون أن يتم في نهاية المطاف اكتشاف عينات أخرى من يرقات العصر الكامبري، لأنها تقدم الكثير من المعلومات المفيدة حول التطور المبكر للحيوانات. خلال ما يسمى “الانفجار الكامبري” بدأت الحياة الحيوانية من مختلف الفئات تتطور بكثرة، ولا يزال هناك الكثير من الأسرار للتعرف على كيفية وسبب حدوث ذلك.

الصورة العليا: أعلى؛ رأس Youti Yuanshi، يُظهر (من اليسار) منظرًا خارجيًا من الأسفل؛ الأعضاء الداخلية، مع حذف الأعضاء البطنية؛ الأعضاء الداخلية (يمين) منظر مائل يوضح التشريح الداخلي. قاع؛ صورة مركبة توضح أنظمة الأعضاء الداخلية في الجزء الأمامي والوسطى والخلفي من Youti yuanshi. المصدر: إيما جيه لونج/طبيعة

بقلم ناثان فالدي