کارما نانگلو می‌گوید حیوان مورد علاقه‌اش هر کدام است که روی آن کار می‌کند. اما موضوع اخیر او ممکن است برای مدتی جایگاه اول را حفظ کند: فسیلی 500 میلیون ساله از گروه عجیب و غریب بی مهرگان دریایی، تونیکاتورها.

نانگلو، محقق فوق دکتری در دپارتمان زیست شناسی ارگانیسمی و تکاملی گفت: “این حیوان به اندازه چیزهایی که هنگام آویزان شدن از صخره کوه یا بیرون پریدن از هلیکوپتر پیدا کردم، یک کشف هیجان انگیز است. به همان اندازه جالب است.” در دانشگاه هاروارد

در یک مطالعه جدید در Nature Communications، Nanglu و همکارانش فسیل جدیدی به نام Megasiphon thylakos را توصیف می‌کنند و نشان می‌دهند که تونیک‌های اجدادی به‌عنوان بزرگسالان ثابت و با فیلتر تغذیه می‌زیستند و احتمالاً از لارو قورباغه‌مانند دگردیسی شده‌اند.

تونیکات ها واقعا موجودات عجیبی هستند که در اشکال و اندازه های مختلف با سبک های زندگی بسیار متنوعی هستند. شکل اصلی تونیکاتور بالغ معمولاً بشکه مانند است و دو سیفون از بدن آن بیرون می زند. یکی از سیفون ها از طریق مکش آب را با ذرات غذا جذب می کند و به حیوان اجازه می دهد با استفاده از یک دستگاه فیلتر داخلی سبد مانند تغذیه کند. پس از تغذیه حیوان، سیفون دیگر آب را خارج می کند.

دو دودمان اصلی تونیکاتور وجود دارد، آسیدیوس ها (اغلب به آنها “پیچ های دریایی” می گویند) و آپاندیکولاریاها. اکثر آسیدیاس ها زندگی خود را شبیه به قورباغه و متحرک شروع می کنند، سپس با دو سیفون به یک انسان بالغ بشکه ای شکل دگرگون می شوند. آنها زندگی بزرگسالی خود را در کنار بستر دریا می گذرانند. در مقابل، آپاندیکولارها ظاهر یک بچه قورباغه را حفظ می کنند، زیرا در بزرگسالان رشد می کنند و آزادانه در آب های بالا شنا می کنند.

این ایده که آنها به صورت لارو قورباغه ای شروع می شوند که وقتی آماده رشد می شوند، اساساً با سر به سنگی ضربه می زند، به آن می چسبد و با جذب مجدد دم خود برای تبدیل شدن به این موجود با دو سیفون شروع به دگردیسی می کند، فقط حیرت انگیز است. ننگلو می گوید.

جالب اینجاست که تونیکاتورها نزدیک ترین خویشاوندان مهره داران هستند که شامل ماهی، پستانداران و حتی انسان می شود. تصور اینکه چگونه این موجود عجیب و غریب می‌تواند با مهره‌داران مرتبط باشد، اگر شروع آن قورباغه نبود، سخت است. رابطه نزدیک تونیکیت با مهره داران، مطالعه آنها را برای درک منشاء تکاملی خود حیاتی می کند. متأسفانه، انجام این کار آسان نیست زیرا تونیکاتورها تقریباً به طور کامل در کل سابقه فسیلی وجود ندارند و تنها تعداد انگشت شماری از فسیل ها به طور قانع کننده ای به عنوان اعضای گروه ظاهر می شوند.

با تعداد اندک فسیل‌ها، دانشمندان عمدتاً بر آنچه می‌توان از گونه‌های تونیکیتی مدرن آموختند، تکیه کردند. از آنجایی که هیچ کس مورفولوژی و بوم شناسی آخرین جد مشترک تونیکاتورها را نمی دانست، دانشمندان فقط می توانستند این فرضیه را مطرح کنند که یا یک حیوان اعماق دریا با دو سیفون، مانند آسیدیاها، یا یک حیوان شناگر آزاد مانند آپاندیکولارها است.

M.thylakos تمام علائم بارز تونیک آسیدیاس، بدن بشکه ای شکل و دو رشد سیفون مانند برجسته را داشت. اما ویژگی که برای تیم برجسته بود، نوارهای تیره ای بود که روی بدن فسیل بالا و پایین می رفتند.

تصاویر پرقدرت M. thylakos به محققان این امکان را داد تا مقایسه ای کنار هم با یک آسیداسه مدرن انجام دهند. محققان برای شناسایی ماهیت نوارهای تاریک Megasiphon از بخش‌های جدا شده از تونیکاتور مدرن Ciona استفاده کردند . این مقایسه ها شباهت های قابل توجهی را بین ماهیچه های سیونا نشان داد که به تونیکیت اجازه می دهد سیفون های خود را باز و بسته کند و نوارهای تیره مشاهده شده در فسیل 500 میلیون ساله.

نانگلو گفت : ” مورفولوژی Megasiphon به ما نشان می دهد که سبک زندگی اجدادی تونیک ها شامل یک فرد بالغ غیر متحرک است که با سیفون های بزرگش تغذیه می شود.” بسیار نادر است که نه فقط یک فسیل تونیکی پیدا کنیم، بلکه فسیلی که نمای منحصر به فرد و بی نظیری از منشاء تکاملی اولیه این گروه مرموز ارائه دهد، وجود دارد.

M. thylakos تنها فسیل قطعی تونیکاتور با حفظ بافت نرم است که تا به امروز کشف شده است. این قدیمی ترین در نوع خود است که از سازند مرجوم کامبرین میانی در یوتا سرچشمه می گیرد. این فسیل توسط همکار پژوهشی، رودی لروسی-اوبریل، و پروفسور خاویر اورتگا-هرناندز (هر دو در بخش زیست شناسی ارگانیسمی و تکاملی) هنگام بازدید از موزه تاریخ طبیعی یوتا (UMNH) در سال 2019 به عنوان یک تونیک شناخته شد.

اورتگا-هرناندز گفت: “فسیل فورا توجه ما را به خود جلب کرد، اگرچه ما بیشتر روی بندپایان کامبرین مانند تریلوبیت ها و بستگان نرم بدن آنها کار می کنیم، شباهت مورفولوژیکی نزدیک Megasiphon با تونیکاتورهای مدرن به سادگی بیش از حد قابل توجه بود که نمی توان نادیده گرفت . بلافاصله فهمید که این فسیل داستان جالبی برای گفتن دارد.”

فسیل‌های سازند مرجوم به مدت کوتاهی پس از انفجار کامبرین، یکی از مهم‌ترین رویدادهای تکاملی در تاریخ زمین که تقریباً 538 میلیون سال پیش رخ داد، مربوط می‌شوند. در طول این مدت، عمده ترین گروه های جانوری برای اولین بار در فسیل ها ظاهر شدند که اکوسیستم های دریایی را به شدت تغییر می دهند. با این حال، تونیکات ها به طور قابل توجهی در سنگ های کامبرین وجود ندارند، حتی اگر در اقیانوس های مدرن متنوع و فراوان باشند.

بسیاری از مکان‌های فسیلی کامبرین با حفاظت استثنایی در ایالات متحده وجود دارد، اما این مکان‌ها در مقایسه با مکان‌های شیل Burgess در کانادا و Chengjiang در چین اغلب نادیده گرفته می‌شوند. Lerosey-Aubril گفت : “کشف Megasiphon به خوبی نشان می دهد که چرا من و خاویر در ده سال گذشته در یوتا کار میدانی انجام داده ایم.” اقشار مرجم در حال حاضر تمام توجه ما را به خود جلب کرده است زیرا می دانیم که فسیل های گروه های جانوری مانند تونیکات یا ژله های شانه ای را که تقریباً به طور کامل در پرونده فسیلی کامبرین وجود ندارد، حفظ می کند.

تخمین های ساعت مولکولی نشان می دهد که آسیدیوس ها 450 میلیون سال پیش به وجود آمده اند. با این حال، M. thylakos با 500 میلیون سال قدمت، واضح ترین دیدگاه را در مورد آناتومی تونیکاتورهای باستانی و اولین تاریخ تکامل آنها ارائه می دهد. به طور قابل توجهی، M. thylakos شواهدی ارائه می دهد که بیشتر طرح بدنه مدرن تونیکیت ها بلافاصله پس از انفجار کامبرین ایجاد شده است.

نانگلو گفت: «با توجه به کیفیت استثنایی حفاظت و قدمت فسیل، ما در واقع می‌توانیم در مورد تاریخچه تکاملی تونیکاتورها صحبت کنیم.» “این یک یافته باورنکردنی است زیرا ما تقریباً هیچ مدرک قطعی برای شیوه های زندگی اجدادی این گروه قبل از این نداشتیم.”

پس از جمع‌آوری صدها فسیل جدید در بهار امسال، محققان متقاعد شده‌اند که سازند مرجم تنها شروع به افشای اسرار خود کرده است.

نویسندگان مایلند تشکر ویژه ای از سی. لویت-بوسیان و RB Irmis برای کمک آنها در طول بازدید از موزه تاریخ طبیعی یوتا (NHMU) و برای تسهیل مطالعه نمونه های نگهداری شده در این موسسه داشته باشند. و به دفتر مدیریت زمین، به ویژه SE Foss و G. McDonald، به دلیل سپرده گذاری Holotype Megasiphon در NHMU و ارائه کمک سرپرستی.