این ماهی برای راه‌رفتن در خشکی تکامل پیدا کرد؛ اما بعداً دوباره به آب بازگشت

یکی از بزرگ‌ترین افسانه‌های تکامل این است که این پدیده راهپیمایی بی‌وقفه‌ای از پیشرفت است. تکامل مسیری خطی نیست؛ بلکه درختی است که شاخه‌های زیادی دارد. گونه‌های جدید به‌عنوان بخشی از هدفی طولانی‌مدت ظاهر نمی‌شوند؛ بلکه با فرصت‌های جدیدی که در اطراف آن‌ها وجود دارد، سازگار می‌شوند.

به‌تازگی گروهی از دیرینه‌شناسان فسیلی رونمایی کرده‌اند که پادزهر قدرتمندی برای افسانه راهپیمایی پیشرفت محسوب می‌شود. این ماهی حدود ۳۷۵ میلیون سال پیش زندگی می‌کرد. در آن زمان، اجداد ما موجودات فلس‌دار با ظاهری شبیه مارماهی‌های بزرگ بودند که به‌کمک آرنج و زانو و مچ دست‌و‌پا روی زمین‌های گِلی راه می‌رفتند.

فسیل تازه کشف‌شده که Qikiqtania wakei نام گرفته است، به این تبار تعلق دارد؛ اما آناتومی آن نشان می‌دهد که اجداد او برخلاف اجداد ما حرکت به‌سمت خشکی را ادامه ندادند. درعوض، راه‌رفتن را رها کردند و دوباره به شنا مشغول شدند. نیل شوبین، دیرین زیست‌شناس دانشگاه شیکاگو می‌گوید: «غالباً فکر می‌کنیم تکامل جهت مشخصی دارد؛ اما این‌طور نیست. برخی گونه‌ها به خشکی آمدند و برخی واقعاً به آب برگشتند.»

بازسازی هنرمند از کیکیکتانیا ویکی (Qikiqtania wakei) به رنگ سبز و پسرعموی بزرگش، تیکتالیک (Tiktaalik roseae)

در سال ۲۰۰۴، دکتر شوبین و همکارانش حین جست‌وجوی فسیل‌ها در نوناووت، یکی از قلمروهای شمالگان کانادا، به کشف برجسته‌ای دست پیدا کردند. آن‌ها ماهی بزرگ ۳۷۵ میلیون ساله‌ای را پیدا کردند که ارتباط نزدیکی با مهره‌داران خشکی داشت. این موجود تیکتالیک نام گرفت. بارزترین تشابه آن‌ها در چهار باله شبیه پا بود. دو باله جلویی تیکتالیک استخوان‌هایی داشت که با استخوان بازو، زند زبرین، زند زیرین و استخوان مچ دست ما مطابقت داشت. این ترکیب به ماهی اجازه می‌داد که روی زمین‌های گلی و کف مرداب‌ها راه برود.

زمانی تیکتالیک به‌شدت در کانون توجه قرار گرفت که دانشمندان آن را روی درخت تکاملی درکنار مهره‌داران خشکی (چهاراندامان) و دیگر ماهی‌های شبیه چهاراندامان قرار دادند. دانشمندان با نگاه‌کردن به این شاخه‌ها می‌توانستند نحوه تکامل بدن چهاراندامان را قدم به قدم ببینند. ماهی ابتدا استخوان‌های بلندی در پاهای خود تکامل داد و سپس مچ دست‌و‌پا به آن اضافه شد. بعدها، انگشتان دست و پا ظاهر شدند.

اکنون دکتر شوبین و همکارانش به‌کمک فسیلی که در نوناووت حتی پیش از پیدا‌کردن تیکتالیک کشف شده بود، شاخه دیگری را به درخت تکاملی ما اضافه کرده‌اند. این گروه پژوهشی اولین‌بار در سال ۱۹۹۸ به نوناووت رفتند و مجذوب سنگ‌هایی شدند که به‌نظر می‌رسید ممکن است حاوی فسیل‌هایی از دوران اولین چهاراندامان باشد؛ اما بررسی‌های میدانی یکی پس از دیگری با ناامیدی به‌پایان رسید.

وقتی پژوهشگران در سال ۲۰۰۴ به آن منطقه برگشتند، چیز امیدوارکننده‌ای را روی تپه کوچکی نزدیک چادرهایشان پیدا کردند. دکتر شوبین گفت: «روزی در این نقطه مشغول ناهارخوردن بودم و به پایین نگاه کردم و میدانی پوشیده از فلس‌های سفید را روی سنگ‌های تیره دیدم.»

بازسازی سر Qikiqtania wakei

فلس‌ها الگوی لوزی‌مانند خاصی داشتند که فقط در ماهی‌هایی یافت می‌شود و ارتباط نزدیکی با چهاراندامان دارد. دکتر شوبین در نزدیکی صخره تیره متوجه فسیل آرواره یک ماهی شد. در نزدیکی آن، سنگی به‌اندازه فریزبی (نوعی وسیله بازی که از صفحه‌ای مدوّر به قطر ۲۰ تا ۲۵ سانتی‌متر و وزن ۱۷۰ گرم ساخته شده است) قرار داشت که آثاری شبیه استخوان‌ روی سطح آن دیده می‌شد.

دکتر شوبین همه‌چیز را در کیسه‌ای جمع کرد تا آن‌ها را به آزمایشگاهش ببرد؛ اما چهار روز بعد پژوهشگران اولین فسیل‌های تیکتالیک را در محوطه دیگری در یک مایلی کمپ پیدا کردند. آن‌ها فوراً متوجه منحصر‌به‌فرد‌بودن آن فسیل شدند و وقتی به شیکاگو برگشتند، آنچه دکتر شوبین حین ناهار پیدا کرده بود، به‌دست فراموشی سپرده شد. پژوهشگران آن را در کشو قرار دادند و به‌شدت روی تیکتالیک تمرکز کردند.

پژوهشگران در فصل‌های بررسی‌های میدانی بعدی خود، حداقل ۱۰ نمونه تیکتالیک را پیدا کردند که برخی خُردسال و برخی بالغ بودند. آنان توانستند نمودار رشد این حیوان را در طول عمرش رسم کنند و نشان دهند که طول آن به ۹ فوت (۲/۷۴ متر) می‌رسیده است. این فسیل‌ها به دانشمندان اجازه داد تا روش راه‌رفتن تیکتالیک را بازسازی کنند که نشان می‌داد شبیه وسیله نقلیه چهارچرخ حرکت می‌کرد. آن‌ها دریافتند که این حیوانات دندان نیش بلند خود را در گلوی شکار خود فرومی‌کردند. در سال ۲۰۱۹ پژوهشگران توجه خود را به سنگ فریزبی معطوف کردند. دانشگاه شیکاگو اسکنری خریده بود که برای تولید تصاویر باوضوح از فسیل‌ها، حتی زمانی که هنوز در سنگ‌ها هستند، طراحی شده بود.

توماس استوارت پژوهشگر فوق‌دکتری در آزمایشگاه دکتر شوبین پس از اسکن فک و فلس‌ها سراغ اسکن سنگ رفت. سنگ مذکور حاوی یک باله نسبتاً کامل بود. باله مذکور اگرچه شبیه باله تیکتالیک بود، تفاوت‌های مهمی داشت که حاکی از دومین گونه از ماهی شبیه چهاراندامان بود که در نوناووت پیدا می‌شد. دکتر شوبین شگفت‌زده شده بود.

نیل شوبین تپه‌ای را در نوناووت نشان می‌دهد که فسیل‌ها در آن پیدا شد.

در مواقع عادی، پژوهشگران با هیجان در آزمایشگاه دورهم جمع می‌شوند تا کشف خود را تفسیر کنند؛ اما دکتر استوارت باله پنهان را در ۱۳ مارس ۲۰۲۰ کشف کرد. در مدت چند روز، با تعطیلی دانشگاه به‌علت دنیاگیری کووید ۱۹، دانشمندان آزمایشگاه را ترک کردند. در ژوئن ۲۰۲۰، آنان توانستند دوباره به آزمایشگاه بروند و البته هربار یک نفر می‌توانست به آزمایشگاه بیاید. پژوهشگران موفق شدند مقداری از سنگ را بتراشند تا اسکن بهتری از استخوان‌های درون آن تهیه کنند. سپس، آنان این تصاویر را به‌مدت چند ماه به دقت بررسی کردند.

دانشمندان فسیل مذکور را Qikiqtania نامیدند که برگرفته از نام‌های محلی منطقه‌ای است که فسیل در آن پیدا شد (Qikiqtaaluk و Qikiqtani). بخش دوم نام آن یعنی wakei برگرفته از نام دیوید ویک، زیست‌شناس تکاملی دانشگاه کالیفرنیا در برکلی است که یکی از استادان مشاور دکتر شوبین بود که سال گذشته از دنیا رفت.

مقایسه دقیق آناتومی آن تأیید کرد که کیکیکتانیا ارتباط نزدیکی با چهاراندامان داشته و ممکن است نزدیک‌ترین خویشاوند شناخته‌شده تیکتالیک باشد؛ اما وقتی کیکیکتانیا از تیکتالیک جدا شد، تکامل آن در مسیر کاملاً متفاوتی قرار گرفت. نکته مهم اینکه اندازه آن بسیار کوچک‌تر شد و شاید طول آن به حدود ۳۰ اینچ (۷۶ سانتی‌متر) رسید. تغییر چشمگیرتری در باله‌های کیکیکتانیا رخ داد.

در تیکتالیک و دیگر ماهی‌های شبیه چهاراندامان، استخوان بازو برجستگی‌ها و شیارهایی داشت که عضلات قدرتمندی که برای راه‌رفتن از آن‌ها استفاده می‌شد، بر آن تکیه می‌کردند؛ اما استخوان بازوی کیکیکتانیا صاف بود که نشان می‌دهد حمایت چندانی از عضلات نمی‌کرد. پژوهشگران تفاوت چشمگیر دیگری را در آرنج پیدا کردند. تیکتالیک برای راه‌رفتن به آرنج خود متکی بود و عضو حرکتی خود را با زاویه ۹۰ درجه خم می‌کرد و در موقعیت شنا قرار می‌داد. آرنج کیکیکتانیا متحرک نبود و به‌گفته دکتر شوبین، مانند پارو بود.

بازسازی باله سینه‌ای Qikiqtania wakei

کیکیکتانیا چتر بزرگ‌تری از شعاع‌ها را در انتهای باله خود نیز داشت که شاید در شناکردن به او کمک می‌کرد. این ساختار کمکی به راه‌رفتن نمی‌کرد. دکتر شوبین حدس می‌زند که کیکیکتانیا عادت راه‌رفتنی را ترک کرد که اجدادش اخیراً تکامل داده بودند و به‌جای آن مانند پوزه‌پارویی‌های مدرن به شنا در آب‌های آزاد پرداخت.

دکتر شوبین برای درک تغییر تکاملی چشمگیر کیکیکتانیا به چهاراندامانی اشاره می‌کند که میلیون‌ها سال بعد به آب بازگشتند. برای مثال، حدود ۵۰ میلیون سال پیش، پستانداران خشکی به شکل حیوانات آبزی درآمدند و درنهایت، به نهنگ‌ها و دلفین‌ها تبدیل شدند. کشف کیکیکتانیا نشان می‌دهد برخی از خویشاوندان باستانی ما به‌محض تکامل راه‌رفتن، آن را کنار گذاشتند.

بااین‌حال، کیکیکتانیا به‌سادگی و با بازگشت به حالت بدن اجداد شناگر خود به آب برنگشت. این جانور احتمالاً روش جدید حمله گازگرفتن و مکیدن را تکامل داد که ماهی‌های شبیه چهاراندامان آن را تکامل دادند. استفانی پیرس، دیرین‌زیست‌شناس دانشگاه هاروارد گفت:

بسیار عالی است که ببینیم درخت زندگی در این‌جا پر می‌شود. هر فسیل جدیدی که بتواند به ما کمک کند تا درک کنیم طی اولین مراحل تکامل طرح بدن چهاراندامان چه اتفاقی افتاده است، بسیار مهم است؛ زیرا فسیل‌های کمی داریم که این دوره را مستند کنند.

با‌این‌حال، دکتر پیرس گفت برای آزمایش فرضیه دکتر شوبین به فسیل‌های بیشتری از کیکیکتانیا نیاز است. برای مثال، او هنوز متقاعد نشده است باله این ماهی به‌شکل پارویی انعطاف‌ناپذیر و ثابت بوده باشد. دکتر شوبین و همکارانش در حال بررسی دوباره برخی از فسیل‌های تیکتالیک هستند تا ببینند که آیا آن‌ها واقعاً از کیکیکتانیا نشئت گرفته‌اند یا خیر. آنان کنجکاو هستند که آیا فسیل اسرارآمیزی از جانوری شبیه چهاراندامان که در دهه ۱۹۹۰ در اسکاتلند کشف شد، نیز ممکن است به تبار کیکیکتانیا تعلق داشته باشد.

سال آینده، دکتر شوبین و همکارانش دوباره به نوناووت برمی‌گردند. آنان قصد دارند به محل صرف ناهار دکتر شوبین برگردند و به‌دنبال فسیل‌های بیشتری بگردند. این امکان وجود دارد که آن‌ها ماهی‌های شبیه چهاراندامان بیشتری را پیدا کنند که سازگاری‌های عجیبی را کسب کرده باشند.