هرکسی که تا به حال هنگام جرمگیری دندان ترسیده یا درد را تجربه کرده، میداند که دندانهای ما چقدر حساس هستند. این درد در واقع مفید است و به ما کمک میکند تا هنگام جویدن فشار، دما و سایر حسها را تشخیص دهیم. اما این حساسیت اصلاً در دهان ما شروع نشده است لایه داخلی دندانها که به آن عاج (دنتین) گفته میشود، در ابتدا برای هدفی کاملاً متفاوت تکامل یافته بود: کمک به ماهیان باستانی برای حس کردن محیط اطرافشان.
دندانها از زره شروع شدند و اولین دندانهای مهرهداران
محققان دانشگاه شیکاگو کشف کردهاند که عاج نخستین بار در اسکلتهای زرهپوش ماهیان باستانی ظاهر شده است. مطالعه آنها بر روی فسیلهایی به قدمت حدود ۴۶۵ میلیون سال پیش، یعنی دوره اردوویکان، متمرکز بود در آن زمان، این بافت برای جویدن استفاده نمیشد. بلکه به ماهیان کمک میکرد تا حرکت و تغییرات آب را حس کنند مهارتی حیاتی برای بقا در محیطی پر از شکارچی.
محققان تأیید کردند که ماهیان مهرهدار اولیه ساختارهای پوشیده از عاج در زره بیرونی خود داشتند که دندان نبودند بلکه ابزارهای حسی بودند. این ساختارها به ماهی کمک میکردند تا به محیط اطراف واکنش نشان دهد شبیه به پوست یا شاخک در حیوانات امروزی محققان همچنین فسیل دندانهایی قدیمیتر از دوره کامبرین (بین ۴۸۵ تا ۵۴۰ میلیون سال پیش) را بررسی کردند که تصور میشد قدیمیترین نمونههای دندان مهرهداران باشند.
اما وقتی این فسیلها را با پوسته و زره بیمهرگان مانند خرچنگها و میگوها مقایسه کردند، شباهتهای زیادی یافتند. ظاهراً هر دو گروه بیمهرگان و مهرهداران به طور مستقل زرههای حسی را توسعه دادهاند نیل شوبین، نویسنده ارشد این مطالعه گفت: «وقتی به حیوانات اولیهای فکر میکنید که زره به تن دارند، باید بتوانند محیط را حس کنند. این محیط پر از شکارچی بود و توانایی درک ویژگیهای آب اطراف بسیار مهم بود.» او افزود: «بیمهرگانی مانند خرچنگ اسبنعلی هم باید محیط را حس کنند و به طور جالبی به همان راهکار رسیدند.»
جستجو برای قدیمیترین مهرهدار
یارا هاریدی، پژوهشگر پسادکتری دانشگاه شیکاگو، پروژه را با هدف یافتن قدیمیترین مهرهدار آغاز کرد او از موزههای سراسر آمریکا خواست فسیلهای دوره کامبرین را برای اسکن ویژگیهای مهرهداران در اختیارش بگذارند. یکی از ویژگیهایی که جستجو میکرد، وجود عاج در برآمدگیهای کوچک زرهای به نام اودونتودها بود.
بسیاری از نمونهها بسیار کوچک بودند به اندازهای که روی نوک خلال دندان مینشستند. برای مطالعه دقیق، او آنها را به آزمایشگاه ملی آرگون برد تیم تحقیقاتی یک شب کامل با استفاده از سینکروترون قدرتمند در مرکز پیشرفته فوتون، این فسیلها را اسکن کردند یک فسیل به نام Anatolepis، امیدبخش بود اسکنها نشان دادند که زیر زره آن، لولههایی پر از مادهای شبیه عاج وجود دارد.
در نگاه اول، این فسیل شبیه یک مهرهدار به نظر میرسید. اگر این فرض تأیید میشد، رکورد قدیمیترین مهرهدار را دهها میلیون سال به عقب میبرد یارا هاریدی گفت: «وقتی این علائم دندانی را دیدیم، خیلی خوشحال شدیم. فکر کردیم اولین ساختار دندانی مهرهداران در دوره کامبرین را پیدا کردهایم.»
اما Anatolepis مهرهدار نبود برای اطمینان، تیم تحقیقاتی Anatolepis را با حیوانات قدیمی و امروزی دیگر، از کوسه و ماهی سفرهماهی گرفته تا بارناکل، حلزون و حتی ماهی گربهای که یارا در آکواریوم نگه میداشت، مقایسه کردند این مقایسه منجر به کشف شگفتانگیزی شد: ساختارهای Anatolepis تقریباً شبیه اندامهای حسی بسیار کوچک به نام سنسیلا بودند که در پوسته سخت بندپایان امروزی مثل خرچنگ و میگو یافت میشود.
بنابراین، مشخص شد Anatolepis مهرهدار نبود، بلکه احتمالاً یک بندپا بود یارا هاریدی با هیجان گفت: «این نشان میدهد که ‘دندانها’ میتوانند حسی هم باشند، حتی وقتی در دهان نیستند. پس این ماهیان و بندپایان زره حساس دارند.»فسیل دیگری، مهرهدار بود یک فسیل دیگر به نام Eriptychius، که مهرهدار است، هم ساختارهای مشابهی داشت که نشان میدهد زره حساس در مهرهداران واقعی نیز وجود داشته است.
زره، دفاع و منشاء دندانها
این مطالعه دیدگاه جدیدی درباره تکامل دندانها ارائه میدهد، که احتمالاً از نوعی زره دفاعی که توسط نخستین مهرهداران استفاده میشد، نشأت گرفته است امروزه کوسهها، سفرهماهیها و ماهیهای گربهای ساختارهای دندانی شکل روی پوست خود دارند که دنتیکل نامیده میشوند وقتی هاریدی ماهی گربهای خود را بررسی کرد، دید که این دنتیکلها به اعصاب متصل هستند درست مانند دندانهای واقعی.
او توضیح داد: «ما فکر میکنیم اولین مهرهداران، این ماهیان بزرگ و زرهپوش، ساختارهایی مشابه داشتند. آنها از نظر مورفولوژیکی شبیه ساختارهای بندپایان باستانی و مدرن هستند، چون همه اینها لایهای معدنی روی بافت نرمشان میسازند که بهشان کمک میکند محیط را حس کنند.»دو نظریه اصلی درباره منشاء دندانها وجود دارد: یکی میگوید دندانها ابتدا در داخل دهان تکامل یافته و بعد روی زره بدن ظاهر شدند. نظریه دیگر معتقد است که دندانها ابتدا ساختارهای حسی خارجی بودند که بعد به دندان تبدیل شدند. این مطالعه از نظریه دوم حمایت میکند.
نتیجهگیری
اگرچه محققان قدیمیترین ماهی مهرهدار را پیدا نکردند، اما کشفی مهم انجام دادند شوبین گفت: «برخی از این فسیلها که فکر میکردیم اولین مهرهداران هستند، در واقع نیستند. اما این ما را به سمت چیزی خیلی جالبتر برد.» تیم پژوهشی در نهایت موفق نشد قدیمیترین ماهی مهرهدار را که به دنبال آن بودند، پیدا کند، اما در جریان این تحقیقات به کشفی بسیار مهم و غیرمنتظره دست یافت. به گفته دکتر نیل شوبین، زیستشناس تکاملی و نویسنده ارشد این مطالعه، برخی از فسیلهایی که پیش از این تصور میشد متعلق به نخستین مهرهداران هستند، پس از بررسیهای دقیقتر، مهرهدار نبودند و در واقع به دستهی بیمهرگان تعلق داشتند.
شوبین توضیح داد: «ما در ابتدا فکر میکردیم این فسیلها شواهد قطعی از اولین مهرهداران روی زمین هستند، اما نتایج بررسیها نشان داد که این تصور نادرست بوده است. البته این باعث ناامیدی ما نشد، بلکه در واقع ما را به سوی کشفی حتی جالبتر و شگفتانگیزتر هدایت کرد.»وی ادامه داد: «گرچه هدف اولیه ما یافتن قدیمیترین مهرهدار بود، اما در این مسیر متوجه شدیم که ساختارهای حسی شبیه به دندانها، نه فقط در مهرهداران بلکه در برخی از بیمهرگان باستانی نیز وجود داشتهاند. این کشف افقهای تازهای را در درک ما از چگونگی تکامل دندانها و ساختارهای حسی در جانوران گشود.»
به این ترتیب، این تحقیق نه تنها دیدگاههای پیشین دربارهی زمان و نحوهی پیدایش دندانها در مهرهداران را به چالش کشید، بلکه نشان داد که مسیر تکامل این ساختارها بسیار پیچیدهتر و جالبتر از آن چیزی است که پیشتر تصور میشد.
بیشتر بدانیم: درمان ریشه (اندودنتیکس): نجات دندانهای در معرض کشیده شدن
لینک منبع: earth
نظرات کاربران