“لم أر شيئًا كهذا من قبل” – أحفورة غير عادية عمرها 550 مليون سنة تحل مفارقة الحفريات

يقدم البحث رؤى جديدة حول التطور المبكر للحيوانات.

اكتشف الباحثون بقيادة شوهاي شياو في جامعة فرجينيا للتكنولوجيا حفرية إسفنجية بحرية عمرها 550 مليون سنة، مما يسلط الضوء على فجوة قدرها 160 مليون سنة في السجل الأحفوري. توفر هذه الحفرية، التي تشير إلى أن الإسفنج المبكر كان يفتقر إلى الهياكل العظمية المعدنية، رؤى جديدة حول تطور أحد أقدم الحيوانات وتؤثر على كيفية بحث علماء الحفريات عن الإسفنج القديم.

للوهلة الأولى، لا تبدو إسفنجة البحر البسيطة مخلوقًا غامضًا. لا دماغ. لا القناة الهضمية. لا توجد مشكلة في أن يعود تاريخها إلى 700 مليون سنة. ومع ذلك، فإن الحفريات الإسفنجية المقنعة تعود إلى حوالي 540 مليون سنة فقط، مما يترك فجوة قدرها 160 مليون سنة في السجل الأحفوري.

في ورقة صدرت في 5 يونيو في المجلة طبيعة، أبلغ عالم الأحياء الجيولوجية في جامعة فرجينيا للتكنولوجيا شوهاي شياو ومعاونوه عن إسفنجة بحرية عمرها 550 مليون عام من “السنوات الضائعة” واقترحوا أن الإسفنج البحري الأقدم لم يطور بعد هياكل عظمية معدنية، مما يوفر معايير جديدة للبحث عن الحفريات المفقودة.

يتمحور سر اختفاء الإسفنج البحري حول مفارقة. تشير تقديرات الساعة الجزيئية، التي تتضمن قياس عدد الطفرات الجينية التي تتراكم مع مرور الوقت، إلى أن الإسفنج يجب أن يكون قد تطور منذ حوالي 700 مليون سنة. ومع ذلك، لم يتم العثور على حفريات إسفنجية مقنعة في الصخور القديمة إلى هذا الحد.

لسنوات عديدة، كان هذا اللغز موضوع نقاش بين علماء الحيوان وعلماء الحفريات.

يملأ هذا الاكتشاف الأخير شجرة العائلة التطورية لأحد أقدم الحيوانات، موضحًا غيابها الواضح في الصخور القديمة ويربط النقاط بأسئلة داروين حول متى تطورت.

اكتشاف شياو الرائد

شياو، الذي تم تعيينه مؤخرًا في الأكاديمية الوطنية للعلوم، رأى الحفرية لأول مرة قبل خمس سنوات، عندما أرسل له أحد المتعاونين صورة لعينة تم التنقيب عنها على طول نهر اليانغتسى في الصين. قال شياو، عضو هيئة التدريس في كلية العلوم: “لم أر شيئًا كهذا من قبل”. “على الفور تقريبًا، أدركت أنه كان شيئًا جديدًا.”

بدأ شياو وزملاؤه من جامعة كامبريدج ومعهد نانجينغ للجيولوجيا وعلم الحفريات في استبعاد الاحتمالات واحدًا تلو الآخر: لا يوجد بخاخ بحري، ولا شقائق النعمان البحرية، ولا مرجان. وتساءلوا، هل يمكن أن تكون إسفنجة بحرية قديمة بعيدة المنال؟

أعلن شوهاي شياو، عالم الأحياء الجيولوجية في جامعة فرجينيا للتكنولوجيا، وزملاؤه عن حفرية إسفنجية بحرية عمرها 550 مليون عام، مما ملأ فجوة في شجرة العائلة التطورية لواحدة من أقدم الحيوانات. تصوير سبنسر كوبيج لجامعة فرجينيا للتكنولوجيا. الائتمان: سبنسر Coppage لجامعة فرجينيا للتكنولوجيا

وفي دراسة سابقة نشرت عام 2019، اقترح شياو وفريقه أن الإسفنج المبكر لم يترك أي حفريات لأنه لم يطور القدرة على توليد الهياكل الصلبة التي تشبه الإبرة، والمعروفة باسم الشويكات، التي تميز الإسفنج البحري اليوم.

تتبع أعضاء فريق شياو تطور الإسفنج من خلال السجل الأحفوري. ومع عودتهم إلى الوراء في الزمن، أصبحت شويكات الإسفنج أكثر عضوية في تكوينها وأقل تمعدنا.

وقال شياو: “إذا قمت بالاستقراء، فربما كانت الكائنات الأولى عبارة عن مخلوقات ذات أجسام رخوة ذات هياكل عظمية عضوية بالكامل ولا تحتوي على معادن على الإطلاق”. “إذا كان هذا صحيحًا، فلن يتمكنوا من النجاة من التحجر إلا في ظل ظروف خاصة جدًا حيث يتفوق التحجر السريع على التحلل”.

في وقت لاحق من عام 2019، عثر فريق شياو البحثي الدولي على حفرية إسفنجية محفوظة في مثل هذه الظروف: طبقة رقيقة من صخور الكربونات البحرية المعروفة بأنها تحافظ على وفرة من الحيوانات ذات الأجسام الرخوة، بما في ذلك بعض الكائنات الحية الدقيقة. أقدم الحيوانات المتنقلة.

وقال شياو: “في أغلب الأحيان، يتم فقدان هذا النوع من الحفريات في السجل الأحفوري”. “إن الاكتشاف الجديد يوفر نافذة على الحيوانات المبكرة قبل أن تتطور إلى أجزاء صلبة.”

الاكتشاف الأحفوري الجديد وآثاره

سطح الحفرية الإسفنجية الجديدة مرصع بمجموعة معقدة من الصناديق العادية، كل منها مقسم إلى صناديق أصغر متطابقة.

“يشير هذا النمط المحدد إلى أن الإسفنج البحري المتحجر لدينا هو الأكثر ارتباطًا بنوع معين صِنف وقال شياو بينج وانج، باحث ما بعد الدكتوراه في معهد نانجينغ للجيولوجيا وعلم الحفريات وجامعة كامبريدج: “إنها مصنوعة من الإسفنج الزجاجي”.

هناك جانب آخر غير متوقع في أحفورة الإسفنج الجديدة وهو حجمها. وقال أليكس ليو، أحد المتعاونين من جامعة كامبريدج: “عند البحث عن حفريات الإسفنج المبكر، توقعت أن تكون صغيرة جدًا”. “يبلغ طول الحفرية الجديدة حوالي 15 بوصة مع مخطط جسم مخروطي معقد نسبيًا، وهو ما يتحدى العديد من توقعاتنا بشأن ظهور الإسفنج المبكر.”

في حين أن الحفرية تملأ بعض السنوات المفقودة، فإنها توفر أيضًا للباحثين إرشادات مهمة حول كيفية البحث عن هذه الحفريات – والتي نأمل أن توسع فهم تطور الحيوانات المبكر في وقت لاحق.

وقال شياو: “يشير الاكتشاف إلى أن الإسفنج الأول ربما كان إسفنجيًا ولكنه ليس زجاجيًا”. “نحن نعلم الآن أننا بحاجة إلى توسيع نطاق رؤيتنا عند البحث عن الإسفنج المبكر.”

مرجع: “حيوان إسفنجي من مجموعة التاج الإدياكاري المتأخر” بقلم شياو بينج وانج، وألكسندر ج. ليو، وزهي تشن، وتشنجكسي وو، ويارونج ليو، وبن وان، وكي بانج، وتشوانمينج تشو، وشونلاي يوان، وشوهاي شياو، 5 يونيو 2024، طبيعة.
DOI: 10.1038/s41586-024-07520-y