پستانداران چگونه پس از پایان عصر دایناسورها به موجوداتی بزرگ تبدیل شدند؟

تقریباً ۶۲ میلیون سال پیش، فقط چهار میلیون سال پس از برخورد سیارکی به اندازه کوه اورست به زمین و پایان عصر دایناسورها، موجوداتی عجیب با پاهای دارای قسمت‌های انگشت‌مانند به‌عنوان نخستین پستانداران بزرگ پرسه‌زن روی سیاره ظاهر شدند. این حیوانات که تقریباً هم‌اندازه سگ‌های بزرگ بودند، از پستانداران کوچک شبیه به حشره‌خوار و صاریغ که قبل از برخورد سنگ فضایی وجود داشتند، بسیار بزرگ‌تر شدند.

اکنون دانشمندان فکر می‌کنند سرانجام فهمیده‌اند که چگونه آن موجودات، جثه‌ای بسیار بزرگ‌تر از خویشاوندان کوچک خود پیدا کردند. پژوهشگران در مطالعه جدیدی که ۳۱ اوت در نشریه نیچر منتشر شد، دندان‌ها و استخوان‌های فسیل‌شده‌ی «پانتولامدا باتمودون»، یک پستاندار تنومند و منقرض‌شده را که هنگام رسیدن به بلوغ ۴۲ کیلوگرم وزن داشت، تجزیه‌وتحلیل کردند.

گریگوری فانستون، نویسنده اصلی مطالعه و پژوهشگر سابق دانشگاه ادینبرو که اکنون در موزه سلطنتی انتاریو مشغول به کار است، به نقل از لایوساینس می‌گوید آن موجودات احتمالاً از نمونه‌ی بررسی‌شده کمی بزرگ‌تر بودند؛ درنتیجه وزنشان از ۴۵ کیلوگرم فراتر می‌رفت. وقتی به این واقعیت فکر کنید که آن پستانداران فقط چهار میلیون سال پس از انقراض تی‌رکس زندگی می‌کردند، همین ۴۵ کیلوگرم بسیار زیاد به‌نظر می‌آید. فانستون می‌افزاید: «پستانداران در کل دوران مزوزوئیک [۲۵۲ تا ۶۶ میلیون سال پیش]، از گورکن بزرگ‌تر نشده بودند؛ درنتیجه جثه پانتولامدا دو یا سه برابر این اندازه بود.»

اما راز اندازه چشمگیر آن‌ها چه بود؟ براساس مطالعه جدید، پی باتمودون احتمالاً برای به‌دنیا آوردن نوزدان بزرگ و بسیار رشدیافته، شبیه به نوزادان زرافه‌ها و اسب‌های آبی امروزی که با بیرون‌آمدن از رحم آماده راه‌رفتن هستند، تکامل یافت. فرزندان پی باتمودون به‌منظور آنکه بتوانند به سرعت آماده راه‌رفتن شوند، احتمالاً ابتدا به مدت تقریباً هفت ماه در رحم مادرشان حمل می‌شدند و از جفت تغذیه می‌کردند.

جما لوئیز بنونتو، پژوهشگر پسادکترا در حوزه دیرینه‌زیست‌شناسی کلان‌تکاملی در مرکز تحقیقات اقلیمی و تنوع زیستی زنکنبرگ در آلمان که در مطالعه اخیر مشارکت نداشت، می‌گوید: «امروزه ظاهراً پستانداران جفت‌دار از نظر داشتن دوره‌های بارداری طولانی‌تر که به شکل‌گیری نوزاد بزرگ‌تر و رشدیافته‌تر منجر می‌شود، درمیان گروه‌های پستانداران منحصربه‌فرد هستند؛ اما معلوم نیست که پستانداران جفت‌دار چه زمانی در تاریخ تکاملی‌شان برای داشتن بارداری طولانی‌تر تکامل یافتند.»

بنونتو به لایوساینس می‌گوید براساس شواهد ارائه‌شده در پژوهش جدید، ۶۲ میلیون سال پیش، پی باتمودون می‌توانست بارداری چندماهه داشته باشد. این راهبرد تولید مثلی احتمالاً به انواع پستانداران جفت‌دار کمک کرده است تا پس از انقراض دایناسورهای غیرپرنده، از نظر اندازه بسیار بزرگ شوند.

این عکس‌ها جمجمه پانتولامدا را نشان می‌دهند. تصویر سمت راست، نشان‌دهنده دندان‌های حیوان و برآمدگی‌ها و شیارهای تیز آن است که برای جویدن مواد گیاهی به‌کار می‌رفتند.

از نظر فیزیکی، پی باتمودون شبیه ترکیبی از چندین پستاندار مدرن بود که امروزه هم وجود دارند. فانستون می‌گوید: «از جهاتی به سگ و از جهاتی دیگر به خرس شباهت داشت.» این حیوان دارای دم و پاهای بلند و باریکی بود که تا حدی به دستان انسان شباهت داشتند و با انگشتان و ناخن‌ها کامل می‌شدند. به‌طرز درخورتوجه، پی باتمودون سر نسبتاً بزرگی نداشت که با بدن حجیمش مطابقت داشته باشد؛ خصوصیتی که نشان می‌دهد اندازه بدن اجدادش پیش از افزایش اندازه مغزشان بزرگ شده بود. پژوهش تازه حاکی از آن است که این الگوی تکاملی «تنومندی پیش از بزرگ‌شدن مغز» را می‌توان در بسیاری از پستانداران جفت‌داری که از پس از پایان انقراض کرتاسه پدید آمدند، مشاهده کرد.

فانستون و همکارانش برای به‌دست‌آوردن اطلاعات بیشتر درباره تاریخچه زندگی پی باتمودون، ۱۲ نمونه از این پستاندار عجیب‌وغریب را که درمجموع شامل ۲۳ استخوان و ترکیبی از ۲۲ دندان متعلق به افراد بالغ و نابالغ بود، تجزیه‌وتحلیل کردند. منشأ تمام فسیل‌ها، حوضه سان خوان در نیومکزیکو است؛ جایی که دیرینه‌شناسان پیش‌تر بستری استخوانی یا لایه‌ای سنگی مملو از فسیل‌ها را در آن کشف کردند. اغلب این فسیل‌ها به پی باتمودون تعلق دارند.

فانستون می‌گوید نمونه‌برداری از تمام فسیل‌های یک سنگ بستر مجزا، دارای اندکی مزیت است؛ زیرا جامعه‌ای واحد در یک زمان را نشان می‌دهد. تیم پژوهشی با برداشت نمونه از تک‌تک حیوانات که در زمان مرگ از تقریباً ۲ تا ۱۱ سال سن داشتند، توانست تخمین بزند که این جانوران چقدر سریع رشد و چقدر عمر کردند.

علاوه‌براین، نویسندگان مطالعه با جست‌وجوی آثار شیمیایی خاص در دندان‌ها و استخوان‌های حیوانات، حتی توانستند مدت حمل هر جانور در رحم، زمان تولد و مدت دریافت شیر از مادر را تعیین کنند. این نوع تجزیه‌وتحلیل‌های دندانی پیش‌تر فقط روی حیوانات مدرن و برخی فسیل‌های پستانداران با قدمت ۲٫۶ میلیون سال انجام شده بود؛ اما هیچ‌کس هرگز این روش را روی حیوانی به قدمت پی باتمودون نیازموده بود.

تکنیک به‌کاررفته از این واقعیت بهره می‌برد که با رشد دندان‌ها، مینای سخت بیرونی و بافت عاج زیرین، روزانه در لایه‌هایی شبیه به خطوط رشد درخت، متراکم می‌شوند. علاوه‌براین، سمنتوم، بافت سختی که ریشه دندان را می‌پوشاند، هر سال لایه‌ای جدید به‌دست می‌آورد. در میان این حلقه‌های رشد، یک «خط تولد» متمایز وجود دارد که با وجود داشتن موقعیت کمی متفاوت در ساختار دندان، هم در دندان‌های بزرگسال و هم دندان‌های شیری ظاهر می‌شود.

خط تولد حاوی غلظت بالایی از روی است؛ زیرا اندکی پس از تولد، مادران پستاندار شیر خاصی غنی از مواد مغذی به نام کُلستروم تولید می‌کنند که حاوی مقدار زیادی از این ماده معدنی است. سپس بعد از آنکه مادر تولید کلستروم را متوقف و شروع به تولید شیر طبیعی کند، خط تولد جای خود را به لایه‌هایی از بافت دندان می‌دهد که آغشته به مقدار زیادی باریم است؛ عنصری که درطول دوره شیردهی به روشی مشابه کلسیم به دندان‌ها و استخوان‌ها افزوده می‌شود.

پژوهشگران با گرفتن برش‌های نازک از دندان‌های پی باتمودون (به اندازه کافی نازک برای عبور نور)، توانستند این خطوط متمایز از روی و باریم را تشخیص دهند. تجزیه‌وتحلیل نشان داد که پی باتمودون به مدت کمی بیش از هفت ماه، بارداری را تجربه می‌کرد و نوزادان آن‌ها فقط یک تا دو ماه شیر می‌خوردند. فانستون می‌گوید براساس تجزیه‌وتحلیل استخوان‌ها، در پایان دوره شیردهی وزن توله‌ها به تقریباً ۹ کیلوگرم می‌رسید.

این عکس مکان دقیقی را نشان می‌دهد که نمونه‌های تجزیه‌وتحلیل‌شده در آن پیدا شدند. این محوطه همان چیزی است که دیرینه‌شناسان بستر استخوانی می‌نامند؛ جایی که افراد زیادی از یک یا چند گونه در لایه‌ای یکسان یافت می‌شوند. نمونه‌های این محوطه شامل پی باتمودون‌های بسیار جوان و بسیار مسن است.

فانستون می‌گوید نوزاد پی باتمودون هنگام تولد احتمالاً دارای تحرک بوده است. احتمالاً تمام بدنش خز داشته، چشمانش باز بوده و دهانی مملو از دندان داشته است. اندکی پس از تولد، سرعت رشد حیوان، همان‌طور که در استخوان‌هایش ثبت شده، چنان سریع بود که احتمالاً در سال اول زندگی به بلوغ جنسی می‌رسید. براساس مطالعه، اکثر پی باتمودون‌ها بین سنین ۲ تا ۵ سالگی می‌مردند؛ هرچند مسن‌ترین فرد تا ۱۱ سالگی زنده مانده بود.

فانستون می‌گوید: «بیشتر نمونه‌هایی که داریم، درحدود ۳ یا ۴ سالگی مردند؛ درنتیجه وقتی با طول عمر پستانداران وحشی با اندازه مشابه مقایسه کنیم، بسیار سریع است.»

اگر این ترکیب عجیب سگ و خرس، فرزندان خود را برای مدتی طولانی حمل می‌کرد و سپس نوزادان بزرگی به دنیا می‌آورد، سایر پستانداران جفت‌دار نیز ممکن است درحال انجام همین کار بوده باشند. فانستون می‌گوید این شیوه تولید مثل می‌تواند توضیح دهد که پستانداران چگونه پس از برخورد سیارک قاتل دایناسورها به زمین، به‌طور ناگهانی از نظر اندازه بزرگ شدند.

به‌گفته بنونتو تجزیه‌وتحلیل دندانی استفاده‌شده در مطالعه در صورت به‌کارگیری برای فسیل‌های بیشتر می‌تواند نور تازه‌ای بر حیات ماقبل‌تاریخ بتاباند.

بنونتو می‌افزاید: «نویسندگان نشان داده‌اند که می‌توان تغییرات در دندان‌های پستانداران باستانی با قدمت بیش از ۶۰ میلیون سال را به‌طور مستقیم اندازه گرفت و از این داده‌ها، طول بارداری، سن از شیرگرفتن و زمان مرگ افراد را استنباط کرد. دندان‌ها در فسیل‌های پستانداران به وفور یافت می‌شوند و درنتیجه استفاده از این تکنیک در فسیل‌های پستانداران مزوزوئیک و سنوزوئیک [۶۶ میلیون سال پیش تا اکنون]، فرصت‌های جدید و هیجان‌انگیز فراهم می‌کند.»

بنونتو می‌گوید: «امیدوارم در آینده در صورت امکان استفاده از این تکنیک را روی گروه‌های پستاندار باستانی‌تر از مزوزوئیک مشاهده کنم.»