چرا تمساح‌ها به مدت ۲۰۰ میلیون سال بدون تغییر مانده‌اند؟

یکی از ماندگارترین استعاره‌ها در مورد تمساح‌، توصیف آن‌ به‌عنوان «فسیل‌ زنده» است. آن‌ها خونسرد هستند، حرکتی آهسته دارند و فلس‌دار هستند، بنابراین مانند چیزی به ‌نظر می‌رسند که می‌توان در مورد دایناسور تجسم کرد. مانند بسیاری از کلیشه‌ها، در این مقایسه عنصری از حقیقت یافت می‌شود. تمساح‌های ۲۰۰ میلیون سال پیش به طرز شگفت‌آوری شبیه تمساح‌هایی بوده‌اند که امروزه می‌شناسیم. اما چرا تمساح‌سانان امروزی از جمله تمساح، الیگیتور (تمساح پوزه پهن) و کایمن طی چنین بازه زمانی گسترده‌ای اینقدر کم تغییر کرده‌اند؟

در پژوهشی که به‌تازگی منتشر شده و The Conversation به آن پرداخته شده است، پژوهشگران تلاش کرده‌اند با استفاده از مدل‌سازی پیشرفته تکاملی به این سؤال پاسخ دهند.

همه‌ی اشکال امروزی تمساح‌ها دارای پوزه‌ی بلند، دم‌ قوی، پوست زره‌پوش و راه رفتن خاص هستند و بسیاری از اشکال فسیلی شباهت بسیاری به هم دارند. تغییر نکردن این موجودات در این مدت طولانی خصوصا با توجه به تنوع بسیار زیاد حیوانات امروزی که در فواصل زمانی بسیار کوتاه‌تری تحقق یافته، بسیار غیر معمول است. برای مثال، پرندگان حقیقی برای اولین‌ بار، میلیون‌ها سال پس از اولین تمساح‌ها در رکوردهای فسیلی ظاهر ‌شدند؛ اما امروزه حدود ۱۰ هزار گونه پرنده‌ی مختلف از مگس مرغ‌ تا شترمرغ وجود دارد.

تمساح‌سانان فقط ۲۵ گونه دارند و به‌جز برخی تفاوت‌ها در شکل جمجمه، کاملا شبیه هستند. این یکنواختی غلط‌انداز است و بستگان غیر عادی و ناآشنای بیشتری در رکوردهای فسیلی شناسایی شده است که شامل دوندگان سریع، شناگران اقیانوس‌پیما، گودال‌کن‌ها، دوپایان و گیاهخواران می‌شود.

تمساح فیلیپین یکی از ۲۴ گونه‌ی تمساح‌سان است که امروزه زندگی می‌کند

پژوهشگران با مقایسه داده‌های اندازه بدن فسیل‌های تمساح، مدل تکاملی برای تجزیه‌و‌تحلیل خود ایجاد کردند. این داده‌ها همراه‌با روابط تکاملی گونه‌ها آن‌ها را قادر ساخت روند تکامل اندازه بدن را در طول زمان مشخص کنند. سپس آن‌ها توانستند این مسیر را با تاریخ فسیل‌ها تطابق بدهند و سنجه‌ای از تغییر اندازه بدن به ازای واحد زمان یعنی نرخ تکاملی آن‌ها به دست آوردند. حاصل این محاسبات، سنجه‌ای از نرخ تکاملی برای هرگونه مورد مطالعه بود و توزیع این نرخ‌ها نشان‌دهنده‌ی بینش جدیدی در مورد نحوه‌ی تکامل تمساح‌ها فراهم کرد.

اکثر گونه‌هایی که مورد بررسی قرار گرفتند، با سرعت بسیار کمی در حال تکامل بودند و تعداد انگشت‌شماری از آن‌ها سرعت تکامل بیشتری داشتند. گونه‌های دارای سرعت تکامل بالاتر به‌طور مستقل ظاهر نمی‌شدند؛ بلکه معمولا همراه‌با هم و در شرایط اقلیمی گرم‌تر ظاهر می‌شدند.

تمساح‌های ناآشنای دوران ماقبل تاریخ

الگویی که در آن نرخ‌های تکاملی پایین در موارد نادر در پی بروز تغییرات تکاملی زیاد می‌شود، «تعادل نقطه‌ای» نام دارد. این همان چیزی است که وقتی تکامل به‌ جای عوامل درونی مانند انتخاب جنسی یا رقابت تسلیحاتی شکارچی‌ و شکار، با عوامل خارجی نظیر انقراض‌ جمعی یا تغییرات اقلیمی هدایت می‌شود، انتظار داریم ببینیم. تعادل نقطه‌ای به این معنا است که ارگانیسم‌ها وضعیت بهینه‌ای پیدا می‌کنند و در آن حالت باقی می‌مانند تا زمانی‌که محیط آن‌ها را وادار می‌کند با شرایط جدیدی سازگار شوند. این امر منجر به الگوی «توقف-شروع» می‌شود.

مشخص نیست چرا برخی از جانوران از مدل تعادل نقطه‌ای پیروی می‌کنند و برخی دیگر نه. ممکن است عوامل متفاوتی در این زمینه نقش داشته باشد. تمساح‌سانان امروزی نمی‌توانند دمای بدن خود را کنترل کنند؛ بنابراین ممکن است از موجوداتی مانند پستانداران یا پرندگان در برابر تغییرات اقلیمی حساس‌تر باشند. برعکس، این موجودات می‌توانند برای مدت‌زمان طولانی بدون خوردن غذا زنده بمانند که موجب می‌شود در شرایط کمبود منابع مقاوم‌تر باشند.

مدل تعادل نقطه‌ای قطعا خاص تمساح‌ها نیست و پژوهشگران می‌توانند آن را در گروه‌های باستانی دیگری مانند لاک‌پشت‌ها مورد مطالعه قرار دهند. پژوهشگران مطالعه‌ی جدید می‌گویند مطالعه‌ی آن‌ها با قاطعیت نشان می‌دهد که تمساح‌سانان برای مدت‌زمان طولانی بدون تغییر مانده‌اند؛ زیرا در حالت تعادلی قرار گرفته‌اند که نیازی نیست زیاد تغییر کنند. وقتی تکامل تمساح‌سانان با سرعت بالایی اتفاق می‌افتد، احتمالا به این دلیل است که محیط تغییر کرده و آن‌ها را مجبور به سازگاری کرده است. این مسئله ممکن است توضیح دهد که چرا بستگان غیر معمول‌تر تمساح‌سانان منقرض شدند.

به ‌نظر می‌رسد دما مهم بوده باشد؛ اما احتمالا عوامل محیطی دیگر نیز در این زمینه نقش داشته‌اند. گام بعدی پژوهشگران این است که بررسی کنند چگونه نرخ تکامل اندازه بدن با متغیرهای دیگری غیر از دما، مانند بارندگی یا سطح دریا ارتباط دارد. آن‌ها همچین می‌خواهند به این موضوع بپردازند که آیا ویژگی‌هایی به‌جز اندازه بدن مثلا شکل جمجمه نیز از همین الگوی تعادل نقطه‌ای پیروی می‌کند.