فسیل‌های ماهی باستانی عجیب‌بودن اجداد مهره‌دار ما را آشکار می‌کنند

گنجینه‌ی جدیدی از فسیل‌های ماهی‌های باستانی در جنوب چین پیدا شده است که دریچه‌‌ی تازه‌ای رو به تاریخ اولیه‌ی مهره‌داران آرواره‌دار می‌گشاید. این گروه دربرگیرنده‌ی ۹۹ درصد از کل مهره‌داران روی زمین ازجمله انسان‌ها می‌شود. محوطه‌ی فسیلی چونگ‌چینگ که به ۴۳۹ تا ۴۳۶ میلیون سال پیش مربوط است، انواعی از گونه‌های ماهی‌های کوچک استخوانی دندان‌داری را شامل می‌شود که قبلاً دیده نشده‌ بودند.

نمونه‌های ماهی آرواره‌دار زره‌پوشی به نام شیوشانوستئوس میرابیلیس (Xiushanosteus mirabilis) در گنجینه‌ی جدیدی از فسیل‌ها در جنوب چین فراوان بوده و مربوط به دوران پیدایش مهره‌داران آرواره‌دار است. پژوهشگران ۲۹ سپتامبر در مجله‌ی Nature گزارش کردند که تنوع فسیل‌ها در محوطه‌ی فسیلی چونگ‌چینگ شکاف زیادی را در سوابق فسیلی پر می‌کند. مایکل کپتس، دیرین زیست‌شناس دانشگاه شیکاگو می‌گوید: «این اکتشافات چیزی را تأیید می‌کند که سال‌ها برپایه‌ی قطعات کوچکی از فسیل‌ها درباره آن استدلال می‌کردیم.»

تجزیه‌و‌تحلیل‌های ژنتیکی گذشته به این دوره‌ی زمانی که به دوره‌ی آغازین سیلورین معروف است، به‌عنوان عصر گوناگون‌شدن مهره‌داران دارای آرواره اشاره کرده بود؛ اما به‌نظر می‌رسید ماهی‌های دندان‌دار آثار کمی در سوابق فسیلی برجای گذاشته باشند. درعوض، در سوابق فسیلی آن زمان ماهی‌های بدون آرواره فراوان بودند. علاوه‌براین، ماهی‌های آرواره‌داری که حفظ شده بودند، به‌ندرت استخوانی بودند و بیشتر آن‌ها از گروه غضروف‌ماهیانِ اجداد عضروفی کوسه‌ها و پرتوماهیان امروزی بودند.

یوآنژو، دیرین‌شناس آکادمی علوم چین و همکارانش در مطالعه‌شان می‌نویسند محوطه‌ی فسیلی چونگ‌چینگ اساساً تصویر تکاملی را تغییر می‌دهد. این محوطه مملو از ماهیان استخوانی دندان‌دار خصوصاً ماهیان زره‌پوش است؛ اما فقط یک عضروف‌ماهی در آن پیدا شده است

در محوطه‌ی فسیلی چونگ‌چینگ که به ۴۳۹ تا ۴۳۶ میلیون سال پیش مربوط است، مجموعه‌ای از فسیل‌های تازه کشف شده است که برخی از اولین ماهی‌های آرواره‌دار را در خود جای داده است. این قطعه حاوی دو گونه ماهی تازه نام‌گذاری شده است: کوسه‌ی باستانی شناکانتوس ورمیفورمیس (1a و 1b) و ماهی آرواره‌دار زره‌پوشی به نام شیوشانوستئوس میرابیلیس (2a و 2b).

اولین موجوداتی که ستون فقرات در آن‌ها ایجاد شد، ماهی‌ها بودند و آن‌ها این کار را حدود ۴۸۰ میلیون سال پیش انجام دادند. تجزیه‌و‌تحلیل‌های ژنتیکی نشان داده است که حدود ۴۵۰ میلیون سال پیش آن ماهی‌ها آرواره نیز حاصل کردند تا بهتر بتوانند همدیگر را خُرد کنند. اولین فسیل‌های کامل چنین ماهی آرواره‌داری نسبتاً دیر در سوابق فسیلی و درحدود ۴۲۵ میلیون سال پیش ظاهر می‌شود. در دوره‌ی دوونین که از ۴۱۹ تا ۳۵۹ میلیون سال پیش طول کشید، ماهی‌های آرواره‌دار پدیده‌ای جهانی بودند؛ به‌طوری‌که به آن دوران «عصر ماهی‌ها» گفته شده است.

درادامه، نگاهی دقیق‌تر به چند نمونه از ماهی‌های کشف‌شده در محوطه‌ی فسیلی چونگ‌چینگ می‌اندازیم.

حدود ۲۰ نمونه‌ی جداگانه از ماهی کوچکی که پژوهشگران آن را شیوشانوستئوس میرابیلیس نامیده‌اند، در محوطه‌ی چونگ‌چینگ پیدا شده است. این ماهی فراوان‌ترین نوع ماهی در این مجموعه‌ی فسیلی است. شیوشانوستئوس میرابیلیس، تنها حدود ۳۰ میلی‌متر طول داشت و تقریباً به‌اندازه‌ی گیره کاغذ بود؛ اما شباهت زیادی به ماهیان زره‌پوشی داشت که در آینده ظاهر می‌شوند. این ماهی سپر سر استخوانی پهن و بدنی داشت که با فلس‌های کوچک و لوزی‌شکلی پوشیده شده بود.

فسیل‌های حفظ‌شده‌ی شیوشانوستئوس میرابیلیس به پژوهشگران این امکان را داده است تا آناتومی این ماهی را به‌طوردقیق بازسازی کنند.

فراوانی چشمگیر این نوع ماهی در محوطه‌ای که مربوط به اوایل سیلورین است، احتمال دارد به‌دلیل شرایط مناسب فسیل‌شدن باشد. حفظ استخوان‌های کوچک و ظریف شیوشانوستئوس میرابیلیس و دیگر ماهی‌های آرواره‌دار که در محوطه‌ی چونگ‌چینگ پیدا شده است، درمقایسه‌با نمونه‌های بدون آرواره‌ی بزرگ‌تر آن زمان یا ماهی‌های استخوانی دندان‌دار محکم‌تری که بعداً در دوره‌ی دوونین ظاهر شدند، سخت‌تر است. بااین‌حال، احتمال دیگر آن است که این محوطه در زمان خود از این نظر استثنا بوده است و ماهی‌های زره‌پوش در آن فراوان بوده‌اند.

دو نوع ماهی آرواره‌دار درحدود ۴۵۰ میلیون سال و هر دو در محوطه‌ی چونگ‌چینگ پیش ظاهر شدند. محوطه‌ی جدید به‌دلیل تنوع ماهیان استخوانی آواره‌داری نظیر شیوشانوستئوس میرابیلیس مهم است؛ اما غضروف‌ماهی Shenacanthus vermiformis نیز مدتی را در این محیط سپری کرد.

شناکانتوس ورمیفورمیس ماهی عضروفی کوچک، اما زره‌پوشی بود که درکنار همسایگان استخوانی خود در محوطه‌ی فسیلی جدید چین پیدا شده است.

ماهی S. vermiformis تنها در یک نمونه در چونگ‌چینگ پیدا شده است؛ اما مانند شیوشانوستئوس میرابیلیس از سر تا دُم به‌خوبی حفظ شده است. این ماهی نیز کوچک بود و فقط ۲۲ میلی‌متر طول داشت. اگرچه طرح بدنی آن شبیه عضروف‌ماهیان دیگر بود، از یک جهت فرق می‌کرد: شناکانتوس ورمیفورمیس مانند شیوشانوستئوس میرابیلیس زره‌پوش بود.

محوطه‌ی فسیلی چینی فقط درزمینه‌ی ماهی‌های آرواره‌دار باستانی به دانش موجود اضافه نمی‌کند؛ بلکه پنجره‌ای رو به تحول تکاملی از ویژگی‌های بدنی گونه‌های بدون آرواره به گونه‌های آرواره‌دار می‌گشاید. پژوهشگران در مقاله‌ی جداگانه‌ای در همان شماره‌ی مجله‌ی Nature گزارش کردند که یکی از موجودات بدون آرواره تازه‌کشف‌شده که توجیاسپیس ویویدوس نام گرفته است، به‌نظر می‌رسد ارتباط نزدیکی با گروهی از ماهی‌های آرواره‌دار به نام کلاه‌خودسپران داشته باشد.

نمونه‌ی به‌خوبی حفظ‌شده‌ی ماهی بدون آرواره Tujiaaspis vividus بینش‌های جدیدی درباره‌ی تکامل باله‌ها در خویشاوندان آرواره‌دار او که در آینده ظاهر می‌شوند، ارائه می‌دهد.

مت فریدمن، دیرینه‌شناس دانشگاه میشیگان، در تفسیری در همان شماره از مجله‌ی Nature می‌نویسد فسیل‌های به‌خوبی حفظ‌شده‌ی T. vividus فرصت‌های جدیدی برای درک این موضوع فراهم می‌کنند که نحوه‌ی تکامل آرایش خاص باله‌ها در خویشاوندان آینده‌ی آن چگونه بوده است.

کلاه‌خودسپران سپرهای سر متمایزی دارند؛ اما دانشمندان قبلاً نتوانسته بودند آناتومی پنهان زیر این سپرهای فسیل‌شده را بررسی کنند. به‌لطف این خویشاوندان نزدیک، پژوهشگران چگونگی تکامل باله‌های جفت را در ماهی‌های بدون آرواره و شکل‌گرفتن باله‌های سینه‌ای و باله‌های لگنی در خویشاوندان آرواره‌دار بعدی آن‌ها را بررسی کردند. چنین باله‌هایی پیش‌سازهای دست‌ها و پاها در چهاراندامان هستند که بعداً ظاهر می‌شوند.