المخلوقات المنقرضة تملأ الفجوة المحيرة في السجل الأحفوري

يكشف البحث عن yunnanozoans كأقدم الفقاريات الجذعية المعروفة.

النتائج الجديدة تجيب على أسئلة في سجل الحفريات.

إن الفجوة المحيرة في السجل الأحفوري والتي من شأنها أن تفسر تطور اللافقاريات إلى الفقاريات قد حيرت العلماء لفترة طويلة. تشترك الفقاريات في ميزات فريدة ، مثل العمود الفقري والجمجمة ، وتشمل الأسماك والبرمائيات والزواحف والطيور والثدييات والبشر. من ناحية أخرى ، فإن اللافقاريات حيوانات ليس لها عمود فقري.

كانت العملية التطورية التي حركت اللافقاريات نحو أن تصبح فقاريات – وما كانت تبدو عليه تلك الفقاريات المبكرة – لغزًا للعلماء لعدة قرون.

أجرى فريق من العلماء الآن دراسة على yunnanozoans ، وهي مخلوقات منقرضة من أوائل العصر الكمبري (قبل 518 مليون سنة) ، واكتشفوا أدلة على أنها أقدم الفقاريات الجذعية المعروفة. الفقاريات الجذعية هي مصطلح يشير إلى تلك الفقاريات المنقرضة ، ولكنها مرتبطة ارتباطًا وثيقًا بالفقاريات الحية.

نشر العلماء ، من معهد نانجينغ للجيولوجيا وعلم الحفريات ، والأكاديمية الصينية للعلوم ، وجامعة نانجينغ ، النتائج التي توصلوا إليها في 7 يوليو 2022 ، في المجلة. علوم.

يونانوزوان الفقاريات الجذعية. الائتمان: Fangchen Zhao

على مر السنين ، بينما درس الباحثون كيفية تطور الفقاريات ، كان التركيز الرئيسي للبحث هو الأقواس البلعومية. هذه هي الهياكل التي تنتج أجزاء من الوجه والرقبة ، مثل العضلات والعظام والنسيج الضام. افترض العلماء أن القوس البلعومي قد تطور من قضيب غضروفي غير متصل في أسلاف الفقاريات ، مثل السُّهيمات الحبليّة ، وهي أحد أقرباء اللافقاريات من الفقاريات. ومع ذلك ، ما إذا كان مثل هذا التشريح موجودًا بالفعل في الأسلاف القدماء لم يكن معروفًا على وجه اليقين.

في محاولة لفهم دور القوس البلعومي في الفقاريات القديمة بشكل أفضل ، درس فريق البحث أحافير اليونانوزان الرخوة التي عثر عليها في مقاطعة يونان بالصين. لسنوات ، درس الباحثون اليانانوزوان ، مع استنتاجات مختلفة حول كيفية تفسير تشريح المخلوق. تمت مناقشة تقارب yunnanozoans منذ حوالي ثلاثة عقود ، مع نشر العديد من الأوراق البحثية التي تدعم آراء مختلفة ، بما في ذلك أربعة في طبيعة سجية و علوم.

شرع فريق البحث في فحص عينات أحافير yunnanozoan التي تم جمعها حديثًا بطرق لم يتم استكشافها سابقًا ، وإجراء دراسة تشريحية وبنية تحتية عالية الدقة. تحتوي العينات الـ 127 التي درسوها على بقايا كربونية محفوظة جيدًا والتي سمحت للفريق بإجراء ملاحظات البنية التحتية والتحليلات الجيوكيميائية التفصيلية.

قام الفريق بتطبيق التصوير المجهري بالأشعة السينية ، والفحص المجهري الإلكتروني ، والمجهر الإلكتروني للإرسال ، ومطياف رامان ، والتحليل الطيفي بالأشعة تحت الحمراء لتحويل فورييه ، والتحليل الطيفي للأشعة السينية المشتت للطاقة على العينات الأحفورية. أكدت دراستهم بطرق متعددة أن yunnanozoans لها غضاريف خلوية في البلعوم ، وهي ميزة تعتبر خاصة بالفقاريات. تدعم النتائج التي توصل إليها الفريق أن yunnanozoans من الفقاريات الجذعية. تظهر نتائج دراستهم أن اليونانوزان هم الأقارب الأقدم والأكثر بدائية للفقاريات من مجموعة التاج.

خلال دراستهم ، لاحظ الفريق أن جميع الأقواس البلعومية السبعة في أحافير يونانوزوان متشابهة مع بعضها البعض. تحتوي جميع الأقواس على شرائح وخيوط تشبه الخيزران. جميع الأقواس المجاورة متصلة بقضبان أفقية ظهرية وبطنية تشكل سلة. الهيكل العظمي البلعومي الذي يشبه السلة هو ميزة موجودة اليوم في الأسماك الحية الخالية من الفك ، مثل الجلكيات وأسماك الهاg.

يوجد نوعان من الهياكل العظمية البلعومية – تشبه السلة والأنواع المعزولة – في الكمبري والفقاريات الحية. قال تيان تشينغيي ، المؤلف الأول للدراسة ، من جامعة نانجينغ ومعهد نانجينغ للجيولوجيا وعلم الحفريات ، الأكاديمية الصينية للعلوم ، إن هذا يعني أن شكل الهياكل العظمية البلعومية له تاريخ تطوري مبكر أكثر تعقيدًا مما كان يعتقد سابقًا.

قدم بحثهم للفريق رؤى جديدة حول الهياكل التفصيلية للأقواس البلعومية. تدعم الملاحظات التشريحية الجديدة التي حققها الفريق في دراستهم الوضع التطوري لليونانوزوان في الجزء الأساسي جدًا من شجرة الحياة الفقارية.

المرجع: “البنية الأساسية تكشف عن هيكل عظمي فقاري أسلاف في yunnanozoans” بقلم تشينغي تيان وفانغتشين تشاو وهان تسنغ وماويان تشو وباويو جيانغ ، 7 يوليو 2022 ، علوم.
DOI: 10.1126 / science.abm2708

يضم فريق البحث تشينغيي تيان من جامعة نانجينغ (NJU) ومعهد نانجينغ للجيولوجيا وعلم الأحافير ، الأكاديمية الصينية للعلوم (NIGPAS). Fangchen Zhao و Han Zeng من NIGPAS ؛ Maoyan Zhu من NIGPAS وجامعة الأكاديمية الصينية للعلوم ؛ و Baoyu Jiang من NJU.

قام برنامج البحوث ذات الأولوية الاستراتيجية (B) التابع للأكاديمية الصينية للعلوم والمؤسسة الوطنية للعلوم في الصين بتمويل هذا البحث.