قم بالتسجيل في النشرة الإخبارية للعلوم Wonder Theory على قناة CNN. استكشف الكون بأخبار الاكتشافات الرائعة والتقدم العلمي والمزيد.
كان مخلوق بحري منقرض يشبه الشريط، بحجم يد الإنسان تقريبًا، واحدًا من أقدم الحيوانات التي تطورت لسلائف العمود الفقري. حدد العلماء مؤخرًا الحبل العصبي للحيوان باستخدام الالتواء المقلوب رأسًا على عقب. لقد قلبوا حفرياتها رأسًا على عقب.
اكتشف عالم الحفريات تشارلز دوليتل وولكوت حفريات البيكايا لأول مرة في رواسب بورغيس شيل في كولومبيا البريطانية، والتي يرجع تاريخها إلى 508 مليون سنة مضت، ووصفها في أطروحة عام 1911. يبلغ طول الحيوان حوالي 6.3 بوصة (16 سم) وكان له جسم مسطح ومتعرج ورأس صغير، مزود بمخالب ومهدب بخياشيم خارجية. كان يُعتقد في الأصل أن هذه الأرجل بدائية، لذلك تم وضع الحيوان بحيث تكون هذه الهياكل متجهة للأسفل.
في عام 2012، بعد عقود من دراسة حفريات البيكايا، وصف الباحثون هياكلها الداخلية المتحجرة بتفصيل كبير. حددوا خيطًا طويلًا بالقرب من البطن على أنه وعاء دموي، وأطلقوا على الهيكل ثلاثي الأبعاد على شكل النقانق الذي يمتد أسفل ظهر الحيوان اسم العضو الظهري، ربما يستخدم للدعم الداخلي، على الرغم من أن هذا العضو كان مختلفًا من الناحية التشريحية عن أي شيء شوهد في الحفريات أو في الكائنات الحية. الحيوانات.
ومع ذلك، فإن التحليل الأخير لحفريات البيكايا الذي أجراه فريق آخر من العلماء، والذي نُشر في 11 يونيو في مجلة Current Biology، قد قلب هذا الرأي وجميع الدراسات السابقة الأخرى حول البيكايا.
ووفقا للباحثين، فإن التفسيرات التشريحية السابقة وضعت الحيوان في الجانب الخطأ للأعلى. كان ما يسمى بالعضو الظهري موجودًا بالفعل في البطن وكان بمثابة أمعاء بيكايا. كان الوعاء الدموي المفترض عبارة عن حبل عصبي، وهي سمة مرتبطة بالمجموعة الحيوانية المعروفة باسم الحبليات، في شعبة الحبليات.
تمتلك جميع الحبليات، مثل الفقاريات، والحرابات التي تشبه ثعبان البحر، والغلايات، أو النافورات البحرية، في مرحلة ما من حياتها بنية عصبية مرنة على شكل قضيب تسمى الحبل الظهري في ظهورها.
كان يُعتقد في البداية أن البيكايا هي دودة، ثم تم ترقيتها لاحقًا إلى نوع مبكر من الحبليات، بناءً على ميزات مثل أشكال عضلات معينة وموضع فتحة الشرج. لكن الخبراء لم يكونوا متأكدين من المكان الذي ينتمي إليه البيكايا بالضبط في شجرة عائلة الحبليات.
ومع وصف الحبل العصبي، يمكن اعتبار البيكايا الآن جزءًا من النسب التأسيسي لجميع الحبليات، على الرغم من عدم وجود أحفاد مباشرين على قيد الحياة اليوم، حسبما أفاد مؤلفو الدراسة.
وقال عالم الأحياء التطورية الدكتور جون مالات، الأستاذ السريري في جامعة أيداهو، إن قلب البيكايا “يوضح الأمور كثيرا”. نشر مالات، الذي لم يشارك في البحث الجديد، ورقة بحثية عن البيكايا في عام 2013، حيث يعمل من وضع الجسم الثابت (والمقلوب).
وقال مالات إنه عند النظر إلى الماضي، كانت الحقيقة “مختبئة على مرأى من الجميع”، والعكس في التوجه يحل أسئلة حول سبب اصطدام الأوعية الدموية المزعومة لبيكايا والبنية الظهرية مع السمات التشريحية الراسخة في الحبليات الأخرى.
قال: “أصبح بيكايا فجأة أقل غرابة”.
التوجه الجديد
وقال الدكتور جاكوب فينثر، المحاضر في علم التطور الكبير في جامعة بريستول بالمملكة المتحدة، إن إعادة تقييم الطريق الذي اتبعه بيكايا قد بدأ منذ سنوات مع مؤلف مشارك في الدراسة الجديدة. قسم علوم الأرض بجامعة كامبريدج بالمملكة المتحدة.
وقال موسيني لشبكة CNN إن هناك عدداً من الأسباب لإعادة النظر في التفسيرات السابقة للحفريات. أولاً، كان هناك لغز ما كان العلماء يعتقدون أنه موضع العضو الظهري. يبدو أن موضعه – بالقرب مما يفترض أنه ظهر بيكايا – يستبعد احتمال أن يكون العضو عبارة عن أمعاء.
ومع ذلك، بمجرد قلب البيكايا رأسًا على عقب، أصبح موقع العضو وميزاته أكثر منطقية من الناحية التشريحية. وقد اتسعت وامتدت إلى بلعوم الحيوان، وهي منطقة الحلق حيث تتصل الأمعاء عادة بالفم. يمكن تفسير حالتها ثلاثية الأبعاد من خلال وجود أنسجة متفاعلة كيميائيًا، وهي السمات المميزة للأمعاء. وفي حفريات بورغيس شيل الأخرى، تتسبب الأيونات الوفيرة والمركبات التفاعلية التي توجد عادة في أنسجة الأمعاء في تمعدن الهياكل الهضمية بسرعة أكبر من بقية الجسم، وبالتالي الاحتفاظ بمزيد من أشكالها الأصلية. ومن المحتمل أن تكون الهياكل الموجودة داخل عضو بيكايا عبارة عن بقايا طعام تم ابتلاعه، وفقًا للدراسة.
في البيكايا المقلوبة، أصبحت الخياشيم الخارجية التي كانت تشير للأسفل في السابق مائلة للأعلى، كما هو الحال مع الخياشيم الخارجية في نطاط الطين وقنافذ البحر الحديثة.
أدى تقليب البيكايا أيضًا إلى تغيير اتجاه مجموعات العضلات التي تتجمع معًا في شكل موجة. تُسمى هذه العضلات بالعضلات، وهي سمة أساسية في الفقاريات. في الوضع الجديد لبيكايا، تكون أقوى نقطة انثناء لهذه العضلات على طول ظهرها، وهو ما ينطبق أيضًا على ترتيب العضلات العضلية في الحيوانات الأخرى ذات العمود الفقري.
وقال موسيني: “إنها تجعل حركة بيكايا متسقة مع ما نراه في الحبليات الحديثة”.
العثور على العصب
كانت الأوعية الدموية المفترضة لبيكايا أيضًا محيرة من الناحية التشريحية، لأنها كانت تفتقر إلى الفروع الموجودة عادةً في الأوعية الدموية للفقاريات.
وقال موسيني: “إنه خط واحد يمر عبر معظم الجسم حتى الرأس، حيث يتشعب إلى هذين الشريطين في اللوامس”.
وأضاف موسيني أن جزءًا مهمًا من التعرف على الهيكل باعتباره حبلًا عصبيًا هو الأجهزة العصبية المتحجرة في حيوانات أخرى من العصر الكامبري (منذ 541 مليون إلى 485.4 مليون سنة) والتي تم اكتشافها خلال العقد الماضي.
وقال: “لدينا فهم أفضل لكيفية تحجر الأحبال العصبية والأنسجة الأخرى لأننا كنا محظوظين بما فيه الكفاية للعثور على عدد لا بأس به من الأجهزة العصبية الكامبرية المحفوظة في رواسب أخرى، معظمها من الحفريات الصينية التي ظهرت إلى النور في السنوات الأخيرة”. بضع سنوات.”
كانت العديد من هذه الحفريات عبارة عن مفصليات – لافقاريات ذات هياكل خارجية – ولها أقارب أحياء مثل الحشرات والعناكب والقشريات. ساعدت مقارنة الحفريات مع المفصليات الحديثة علماء الحفريات على تحديد الأنسجة الداخلية المحفوظة. وقال موسيني إن أحد الأمثلة على ذلك هو عينة أحفورية لمفصليات الأرجل الكامبرية Mollisonia، والتي أظهرت تنظيمًا دماغيًا مشابهًا لتلك الموجودة في العناكب الحية والعقارب وسرطانات حدوة الحصان.
على الرغم من عدم وجود نظائر حية لبيكايا، فإن بيانات المفصليات الأحفورية أعطت العلماء إطارًا مرجعيًا أكثر تفصيلاً للحبل العصبي لبيكايا. مثل الأنسجة العصبية المتحجرة الأخرى، كان الحبل العصبي في البيكايا داكنًا وغنيًا بالكربون وهشًا نسبيًا مقارنة بالأنسجة المتحجرة الأخرى.
وقال مالات إن هذا الحبل العصبي يعزز مكانة البيكايا باعتباره حبليًا، ويضعه “إلى حد كبير في قاعدة ما يمكن أن نعتبره حبليًا تقليديًا”.
وقال موسيني إن الكثير حول تشريح بيكايا لا يزال لغزا، لكن النظر إليه من زاوية جديدة يمكن أن يقدم رؤى جديدة حول مجموعة ميزاته المحيرة.
وأضاف موسيني: “لقد ظهرت الكثير من هذه التفاصيل إلى النور فقط في السنوات العشر أو الـ 12 الماضية”. “من المؤكد أنه يمكن عذر مؤلفي ورقة عام 2012 لعدم ذكر هذه التفاصيل في المحادثة، لأنها عمل قيد التقدم”.
ميندي وايزبرجر كاتبة علمية ومنتجة إعلامية ظهرت أعمالها في مجلة Live Science وScientific American ومجلة How It Works.
لمزيد من الأخبار والنشرات الإخبارية لـ CNN، قم بإنشاء حساب على CNN.com