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.

در آزمایش مواد ژنتیکی جمعیت‌های کنونی در آفریقا و مقایسه با شواهد فسیلی موجود از جمعیت‌های اولیه انسان‌های هوموساپین ها در آنجا، محققان مدل جدیدی از تکامل انسان را کشف کرده‌اند که باورهای قبلی مبنی بر اینکه یک جمعیت آفریقایی منفرد باعث پیدایش همه انسان‌ها شده است، را زیر سوال می‌برد. تحقیقات جدید امروز، 17 می، در مجله Nature منتشر شد .

برنا هن، پروفسور انسان شناسی و مرکز ژنوم در دانشگاه کالیفرنیا دیویس، نویسنده مسئول این تحقیق، گفت: اگرچه به طور گسترده درک شده است که انسان خردمند در آفریقا سرچشمه گرفته است، اما عدم قطعیت در مورد چگونگی واگرایی شاخه های تکامل انسان و نحوه مهاجرت مردم به سراسر قاره وجود دارد .

او گفت: «این عدم قطعیت به دلیل محدود بودن داده‌های فسیلی و ژنومی باستانی است، و به این دلیل که سابقه فسیلی همیشه با انتظارات مدل‌هایی که با استفاده از DNA مدرن ساخته شده‌اند، مطابقت ندارد. این تحقیق جدید منشا گونه ها را تغییر می دهد.

تحقیقاتی که توسط هن و سایمون گراول از دانشگاه مک گیل انجام شد، طیفی از مدل‌های رقیب تکامل و مهاجرت را در سراسر آفریقا که در ادبیات دیرینه‌انتروپولوژی و ژنتیک پیشنهاد شده‌اند، آزمایش کردند و داده‌های ژنوم جمعیت را از جنوب، شرق و غرب آفریقا ترکیب کردند.

نویسندگان ژنوم‌هایی را که به تازگی توالی‌یابی شده‌اند از 44 فرد مدرن Nama از جنوب آفریقا، یک جمعیت بومی که دارای سطوح استثنایی از تنوع ژنتیکی در مقایسه با سایر گروه‌های مدرن هستند، وارد کردند. محققان داده های ژنتیکی را با جمع آوری نمونه های بزاق از افراد مدرنی که بین سال های 2012 تا 2015 در روستاهایشان به تجارت روزمره خود مشغول بودند، تولید کردند.

این مدل نشان می‌دهد که اولین انشعاب جمعیت در بین انسان‌های اولیه که در جمعیت‌های معاصر قابل تشخیص است، ۱۲۰،۰۰۰ تا ۱۳۵،۰۰۰ سال پیش رخ داده است، پس از اینکه دو یا چند جمعیت همو با تمایز ژنتیکی ضعیف برای صدها هزار سال با هم مخلوط شده‌اند. پس از تقسیم جمعیت، مردم همچنان بین جمعیت های ساقه مهاجرت کردند و یک ساقه با ساختار ضعیف ایجاد کردند. نویسندگان پیشنهاد می‌کنند که این توضیح بهتری از تنوع ژنتیکی در بین انسان‌ها و گروه‌های انسانی نسبت به مدل‌های قبلی ارائه می‌دهد.

هن درباره این تحقیق گفت: «ما چیزی را ارائه می‌دهیم که مردم قبلاً هرگز آن را آزمایش نکرده بودند. “این علم انسان شناسی را به طور قابل توجهی به جلو می برد.”

تیم ویور، یکی از نویسندگان این مقاله، استاد مردم شناسی دانشگاه کالیفرنیا دیویس، می گوید: «مدل های پیچیده قبلی کمک هایی از انسا ن های باستانی پیشنهاد می کردند، اما این مدل چیز دیگری را نشان می دهد. او در مورد ظاهر فسیل های اولیه انسان تخصص دارد و تحقیقات مقایسه ای را برای این مطالعه ارائه کرده است.

نویسندگان پیش‌بینی می‌کنند که طبق این مدل، 1-4 درصد از تمایز ژنتیکی در میان جمعیت‌های انسانی معاصر را می‌توان به تنوع در جمعیت‌های ساقه نسبت داد. این مدل ممکن است پیامدهای مهمی برای تفسیر سوابق فسیلی داشته باشد. به گفته نویسندگان ، به دلیل مهاجرت بین شاخه‌ها، این دودمان‌های چندگانه احتمالاً از نظر مورفولوژیکی مشابه بودند، به این معنی که فسیل‌های مورفولوژیکی واگرا (مانند هومو نالدی ) بعید است شاخه‌هایی را نشان دهند که در تکامل انسا ن خردمند نقش داشته‌اند.

نویسندگان دیگر عبارتند از آرون راگزدیل، دانشگاه ویسکانسین، مدیسون. الیزابت اتکینسون، کالج پزشکی بیلور؛ و آیلین هول و مارلو مولر، دانشگاه استلنبوش، آفریقای جنوبی.