کشف بزرگی که احتمالا کتاب های علوم را تغییر می دهد - وبلاگ کارآفرین

به گزارش وبلاگ کارآفرین، فسیل یک موجود دریایی کوچک که بیش از نیم میلیارد سال پیش مرده است، ممکن است نویسندگان کتاب های علوم را وادار کند تا موضوع چگونگی تکامل مغز را بازنویسی نمایند.

مطالعه ای در مجله Science به سرپرستی نیکلاس استراوسفلد، پروفسور گروه علوم اعصاب دانشگاه آریزونا، و فرانک هیرث خواننده علوم اعصاب تکاملی در کینگز کالج لندن، اولین توصیفات دقیق درباره Cardiodictyon catenulum را ارائه کردند. این فسیل کرم مانند که برای اولین بار در سال 1984 و در صخره های جنوبی استان یوننان چین پیدا شده و میزان آن کمتر از 1.5 سانتی متر است، تا به امروز راز مهمی را با خود پنهان نموده بود: یک سیستم عصبی که به خوبی حفظ شده و شامل مغز نیز می باشد.

به گزارش فیزدات اورگ؛ استراوسفلد می گوید: بر اساس اطلاعات ما، این قدیمی ترین مغز فسیل شده ای است که می شناسیم.

Cardiodictyon متعلق به گروهی از حیوانات منقرض شده است که با نام لوبوپودیا (lobopodia) زره پوش شناخته می شوند. این موجودات در اوایل دوره کامبریان (Cambrian) فراوان بودند، تا اینکه تقریبا تمام گونه های آن ها بین 500 تا 540 میلیون سال پیش پدیدار شدند. لوبوپودیا ها احتمالا با استفاده از چندین جفت پا های نرم و پرزدار خود در کف دریا حرکت می کردند؛ بر خلاف بچه هاشان ارتروپود ها (euarthropods) - واژه یونانی برای مفصل داران واقعی - که مفصل نداشتند. نزدیک ترین خویشاوندان زنده امروزی لوبوپودیان ها کرم های مخملی هستند که عمدتا در استرالیا، نیوزلند و آمریکای جنوبی زندگی می نمایند.

مباحثی که به اوایل قرن نوزدهم برمی شود

فسیل های یافت شده از Cardiodictyon ها حیوانی را نشان می دهد که بدن آن تقسیم بندی شده و در هر قسمت آرایش های تکراری ساختار های عصبی به نام گانگلیون وجود دارد. این بخش بندی ها به شدت با سر و مغز این حیوان در تضاد است. زیرا در سر و مغز این موجودات مدرکی مبنی بر تقسیم بندی وجود ندارد.

استراوسفلد می گوید: این آناتومی کاملا غیرمنتظره بود، زیرا سر و مغز بندپایان مدرن و بعضی از اجداد فسیل شده آن ها بیش از صد سال است که به عنوان موجوداتی تکه ای و بندبند در نظر گرفته می شدند.

طبق گفته نویسندگان این تحقیق، این یافته ها مباحث داغ و طولانی در خصوص منشاء و ترکیب سر در بندپایان، که بزرگترین گونه های جانوری در قلمرو حیوانات در دنیا محسوب می شوند را حل می نماید. بندپایان شامل حشرات، سخت پوستان، عنکبوت ها و دیگر عنکبوتیان (رده ای از جانوران بی مهره و از بندپایان)، به علاوه بعضی از خانواده های دیگر جانوران مانند هزارپا ها و صدپا ها (لب پاها- centipede) می شوند.

هیرث می گوید: از دهه 1880، زیست شناسان به ظاهر بخش بندی شده بدن بندپایان اشاره می کردند و این بخش بندی ها را به سر نیز تعمیم می دادند؛ و سر را امتداد قدامی بدن بخش بندی شده این موجودات می دانستند.

استراوسفلد می گوید: اما Cardiodictyon نشان می دهد که سر و بعلاوه مغز آن ها به عنوان قطعه ای در امتداد بدن آن ها نبوده، و این نشان می دهد که مغز و سیستم عصبی بدنه آن ها احتمالا به طور جداگانه تکامل یافته اند.

مغز ها فسیل می شوند

Cardiodictyon بخشی از جانداران شهر چنگ جیانگ (Chengjiang) بودند، ذخیره گاه معروفی از فسیل ها در استان یوننان که به وسیله دیرینه شناس شیان گوآنگ هو کشف شدند. بدن نرم و ظریف لوبوپودیان ها به خوبی در فسیل ها حفظ شده اند، اما به غیر از Cardiodictyon سر و مغز هیچ کدام از آن ها مورد آنالیز قرار نگرفته اند، و احتمالا دلیل آن این است که لوبوپودیان ها عموما کوچک هستند.

برجسته ترین بخش بدن Cardiodictyon مجموعه ای از سازه های مثلثی و به شکل زین اسب بود که هر بخش را کاملا تعیین می کرد و به عنوان نقطه اتصال برای هر جفت پا عمل می کرد. این فسیل ها در صخره های قدیمی تری پیدا شده اند که قدمت آن ها به دوران کامبرین (یکی از دوره های زمین شناسی در دوران دیرینه زیستی) بر می شود.

به گفته استراوسفلد: این جریان به ما می گوید که لوبوپودی های زره دار احتمالا از اولین بندپایان بوده اند. حتی قبل از تریلوبیت ها (trilobites)، گروه متنوعی از بندپایان دریایی زندگی می کردند که حدود 250 میلیون سال پیش منقرض شده اند.

کتاب های علوم در اشتباه بوده اند؟

هیرث می گوید: تا همین اواخر، این تفکر رایج بود که مغز ها فسیل نمی شوند؛ بنابراین اولا انتظار ندارید که فسیلی پیدا کنید که مغز آن حفظ شده باشد؛ و دوم اینکه این حیوان آنقدر کوچک است که حتی جرات نمی کنید به امید یافتن مغز به آن نگاه کنید.

با این حال، با کاری که در 10 سال گذشته و بیشتر آن به وسیله استراوسفلد اجرا شده است، تعدادی از مغز های حفظ شده در انواع فسیل های بندپایان شناسایی شده اند.

فسیل سر Cardiodictyon

یک طرح پایه ژنتیکی مشترک برای ساختن مغز

نویسندگان این مقاله، در مطالعه تازه خود نه تنها توانستند مغز Cardiodictyon را شناسایی نمایند، بلکه آن را با مغز فسیل های شناخته شده و بندپایان زنده از جمله عنکبوت ها و صدپا ها مقایسه نموده اند. با ترکیب مطالعات تشریحی دقیق از فسیل های لوبوپودین و با تجزیه و تحلیل الگو های ژنتیکی در بچه ها زنده این موجودات، آن ها به این نتیجه رسیدند که از دوران کامبرین تا به امروز یک طرح مشترک از سازماندهی مغزی در آن ها حفظ شده است.

هیرث می گوید: با مقایسه الگو های ژنتیکی شناخته شده در گونه های زنده، ما به یک طرح ثابت مشترک در همه مغز ها و نحوه تشکیل آن ها رسیدیم

در Cardiodictyon نیز سه حوزه مغزی وجود دارد. هیرث در این باره اضافه نمود: ما متوجه شدیم که بدون در نظر گرفتن گونه این موجودات، هر حوزه از مغز و ویژگی های مربوط به آن، به وسیله ژن های ترکیبی یکسانی تعیین می شوند. این موضوع یک طرح پایه ژنتیکی مشترک برای ساختن مغز را پیش روی ما قرار می دهد.

درس هایی در خصوص تکامل مغز مهره داران

هیرث و استراوسفلد می گویند اصولی که در مطالعه آن ها به آن پرداخته شده است احتمالا در خصوص سایر موجودات به غیر از بندپایان و هم خانواده های نزدیک آن ها نیز صدق خواهد نمود.

آن ها می گویند این موضوع زمانی که می خواهیم سیستم عصبی بندپایان را با مهره داران که ساختار تعیینا مشابهی دارند، مقایسه کنیم مهم است؛ زیرا می بینیم که آن ها نیز از نظر ژنتیکی دارای قسمت جلویی و میانی مغز بوده و این قسمت ها به شکل تکامل یافته ای از بخش نخاعی متمایز هستند.

به گفته استراوسفلد این یافته ها حامل پیامی از تداوم و پیوستگی را در طول زمان ارائه می دهند، زمانی که سیاره به طور چشمگیری تحت تاثیر تغییرات اقلیمی در حال تغییر است.

او گفت: زمانی که رویداد های بزرگ زمین شناسی و اقلیمی در حال تغییر دادن شکل سیاره ما بودند، حیوانات دریایی ساده ای مانند Cardiodictyon باعث پیدایش متنوع ترین گروه از موجودات دنیا-زمین پایان- شدند که نهایتا به هر زیستگاه تازهی که روی زمین ایجاد شد راه پیدا نموده و توسعه یافتند.