إعادة بناء الحياة في dicynodont Dicynodon. بصرف النظر عن الأنياب الموجودة في الفك العلوي ، كان لدى معظم dicynodonts منقار يشبه السلحفاة اعتادوا عليه لمضغ طعامهم. صورة مارلين هيل دونيلي. الائتمان: مارلين هيل دونيلي
يتخيل معظم الناس فيلًا عند تخيل الحيوانات ذات الأنياب. لكن العديد من الحيوانات الأخرى لديها أنياب بما في ذلك الخنازير ، وأفراس النهر ، وحيوانات الفظ التي تعيش في القطب الشمالي ، وحتى حيوان خنزير غينيا يبلغ وزنه خمسة أرطال ، يسمى حيوان الوبر. على الرغم من أن حجم الحيوان وأنيابه يمكن أن يختلف ، إلا أنهما يشتركان جميعًا في شيء واحد فريد مشترك في أنهما موجودان فقط في الثدييات - لا توجد أسماك أو زواحف أو طيور ذات أنياب معروفة. على الرغم من كونها سمة مميزة للثدييات الحديثة والأحفورية ، إلا أن لغز الخطوات التطورية التي أدت إلى تطور هذه الظاهرة السنية ولماذا الثدييات هي الحيوانات الوحيدة اليوم ذات الأنياب؟
في ورقة بحثية جديدة نُشرت في 27 أكتوبر 2021 ، في وقائع الجمعية الملكية B يتتبع الباحثون الأنياب الأولى بالعودة إلى أقارب الثدييات القديمة الذين عاشوا قبل الديناصورات ويسلطون الضوء على تطور أنياب الثدييات من خلال تحديد ما الذي يجعل الناب نابًا.
قال المؤلف الرئيسي ميجان ويتني Megan Whitney ، زميل ما بعد الدكتوراه في قسم الأحياء العضوية والتطورية بجامعة هارفارد: "الأنياب هي هذا التشريح المشهور جدًا ، ولكن حتى بدأت العمل في هذه الدراسة ، لم أفكر أبدًا في كيفية اقتصار الأنياب على الثدييات".
قال كينيث أنجيلتشيك ، مؤلف مشارك وأمين متحف فيلد في شيكاغو: "لقد تمكنا من إظهار أن الأنياب الأولى كانت تنتمي إلى الحيوانات التي جاءت قبل الثدييات الحديثة ، والتي تسمى dicynodonts". "إنها حيوانات غريبة للغاية."
الجانب الأيسر من جمجمة dicynodont Dolichuranus (NMT RB554) من تنزانيا. يظهر الناب الكبير في أسفل يسار العينة. الائتمان: كين أنجيلتشيك
Dicynodonts ، على الرغم من أنها ليست ثدييات ، هي أقارب بعيدون وترتبط ارتباطًا وثيقًا بالثدييات أكثر من الديناصورات والزواحف الأخرى. عاشت Dicynodonts منذ 270 - 201 مليون سنة وتضمنت مجموعة متنوعة من الحيوانات من dicynodonts الصغيرة التي تشبه الفئران إلى dicynodonts الضخمة بحجم الفيل. ومن المعروف أن لديهم ترتيبًا غريبًا جدًا للأسنان. السمة المميزة لهذه الحيوانات ، التي تم اكتشافها لأول مرة منذ 176 عامًا ، هي الأنياب البارزة في فكها العلوي. كان لمعظمهم أنياب علوية نزلت من وضع الكلاب ، لكن نادرًا ما كان لديهم أسنان إضافية. بدلاً من ذلك ، كان لدى dicynodonts منقار في مقدمة أفواههم مصنوع من الكيراتين ويشبه منقار السلاحف.
كان الباحثون يأخذون استراحة غداء أثناء التنقيب عن الحفريات عندما توصلوا إلى فكرة الدراسة. يتذكر ويتني: "كنا نجلس في الحقل في زامبيا ، وكانت هناك أسنان ثنائية الأسنان في كل مكان". "أتذكر كين أخذهم وسألهم عن سبب تسميتهم بالأنياب ، لأن لديهم ميزات لا تمتلكها الأنياب."
لا تزال جمجمة dicynodont في الأرض مكسورة للكشف عن جذور أنيابها / أسنانها (الهياكل الدائرية البيضاء). الائتمان: تصوير K. Angielczyk
ليست كل الأسنان البارزة من الناحية الفنية أنيابًا. قال ويتني: "بالنسبة لهذه الورقة ، كان علينا تحديد الناب ، لأنه مصطلح غامض بشكل مدهش". قرر الباحثون أنه لكي يكون السن نابًا ، يجب أن يمتد من الفم ، وأن يكون مصنوعًا بالكامل من العاج - تفتقر إلى المينا الموجودة في أسنان معظم الثدييات ، وهي تنمو باستمرار.
أجرى الباحثون علم الأحياء القديمة (دراسة الأنسجة الأحفورية) على شرائح رقيقة من الورق من الأسنان المتحجرة من 19 عينة dicynodont ، تمثل عشرة أنواع مختلفة. استخدموا التصوير المقطعي المحوسب الدقيق لفحص كيفية تعلق الأسنان بالجمجمة ولمعرفة ما إذا كان هناك أي دليل على النمو المستمر.
لا يبدو أن بعض أنياب dicynodont التي لاحظها الفريق في زامبيا تناسب تعريف الناب أيضًا - فقد كانت مطلية بالمينا بدلاً من العاج. قال ويتني: "هناك العديد من الأنواع المختلفة من dicynodonts ويبدو أنها تحتوي في الغالب على أنياب ، ومع ذلك ، عندما تنظر إلى التفاصيل الهيكلية الدقيقة ، فإنها مختلفة تمامًا في تلك المجموعات." تعتبر أسنان المينا أكثر صلابة من العاج ، ولكن بسبب هندسة كيفية نمو الأسنان في الفك ، إذا كنت تريد أسنانًا تستمر في النمو طوال حياتك ، فلا يمكنك الحصول على غطاء كامل للمينا. طورت الحيوانات مثل البشر أسنانًا متينة ولكن يصعب إصلاحها - لا يوجد بديل لفقدان الأسنان البالغة. الأنياب أقل متانة من الأسنان المطلية بالمينا ، لكنها تنمو باستمرار ، حتى في حالة تلفها. "الأسنان المطلية بالمينا هي استراتيجية تطورية مختلفة عن الأنياب المكسوة بعاج الأسنان ، إنها مقايضة" ، كما يقول ويتني.
تمتلك أشكال الكلاب المتضخمة في Diictodon مينا يجعلها تشبه الأسنان أكثر من الأنياب. يكشف المقطع العرضي عن حلقة من المينا حول الجزء الخارجي من الناب مضاءة تحت الضوء المستقطب. الائتمان: صورة م. ويتني
من خلال تحليل المقاطع النسيجية الرقيقة لعينات dicynodont من جنوب إفريقيا والقارة القطبية الجنوبية وزامبيا وتنزانيا ، وجد الباحثون أن هذه الحيوانات ، مثلها مثل أسنان الإنسان ، بدت وكأنها تقلل من كمية الأسنان البديلة في وضعية الكلاب ولديها نسيج رخو متصل بالأسنان. فك. ومن المثير للاهتمام ، أن هذا مزيج من الميزات التي تنفرد بها الثدييات. الثدييات ، مثل البشر ، تستبدل أسنان الطفل بأسنان بالغة مرة واحدة فقط على عكس معظم الفقاريات الأخرى - على سبيل المثال أسماك القرش لديها إنتاج مستمر للأسنان. تُلصق أسنان الثدييات بالفك عن طريق التملُّم وهو عبارة عن نسيج رخو أو رباط ملتصق. ومع ذلك ، ترتبط معظم أسنان الفقاريات بالفك عن طريق التصلب ، وهو عبارة عن اندماج نسيج صلب من العظام إلى الأسنان.
"إذا كان لديك هذين الشيئين ، كمية قليلة من استبدال الأسنان وملحق بالأنسجة الرخوة ، فإن السن المتنامي باستمرار يسمح للحيوان بالتغلب على حقيقة أنه لا يمكنه استبدال السن. وقال ويتني ، بدلا من ذلك ، فإنه يتطور لإيداع نفس أنسجة الأسنان باستمرار. "ومع استمرار الحيوان في ترسيب الأنسجة ، تبدأ السن في التحرك خارج الفم لتعمل."
مثال على ناب حقيقي دائم النمو في dicynodont Lystrosaurus. عندما قطع الباحثون وجه Lystrosaurus ، يتكون جذر الأنياب من تجويف لب مفتوح واسع يشير إلى أن العاج كان يترسب باستمرار. الائتمان: صورة م. ويتني
وجد الباحثون أن تطور الأنياب الحقيقي لم يحدث إلا في مرحلة لاحقة من التطور في هذه المجموعة - كان لدى الأعضاء الأوائل في هذه المجموعة سن كبير بدلاً من ناب حقيقي. في وقت متأخر من تاريخها التطوري ، طورت dicynodonts نابًا حقيقيًا كان ينمو باستمرار ، ومن المدهش أن تفعل ذلك بشكل متقارب في أنواع متعددة مختلفة من dicynodonts. قال ويتني: "لقد توقعت نوعًا ما أن تكون هناك نقطة واحدة في شجرة العائلة حيث بدأت جميع dicynodonts في الحصول على أنياب ، لذلك اعتقدت أنه من المذهل أن نرى أنيابًا تتطور بشكل متقارب". "هذه قصة مشابهة لما نراه في تطور الأفيال من حيث أنها تعكس الكثير من الأنماط التي تمت دراستها حول كيفية حصول الأفيال على أنيابها."
"كانت Dicynodonts هي الفقاريات الأكثر وفرة وتنوعًا على الأرض قبل عصر الديناصورات مباشرةً ، وهي مشهورة بـ" أنيابها ". حقيقة أن القليل فقط في الواقع لديهم أنياب حقيقية ، والبقية لديهم أسنان كبيرة ، هي مثال جميل للتطور يمكننا توثيقه. يمكننا أن نرى كيف نبني ناب! " قال المؤلف المشارك براندون بيكوك ، أمين متحف أيداهو للتاريخ الطبيعي.
المقطع العرضي من خلال كلاب dicynodont تحت ضوء مستقطب. قلب عاج السن باللون الرمادي ومينا السد مظللة باللون الأزرق / الأرجواني. يشير غطاء المينا هذا إلى أن هذا السن الكلبي يشبه الأسنان العادية أكثر من الناب الحقيقي المتنامي باستمرار. الائتمان: تصوير م. ويتني
يقول الباحثون إن الدراسة ، التي تُظهر أقدم مثال معروف للأنياب الحقيقية ، يمكن أن تساعد العلماء على فهم كيفية عمل التطور بشكل أفضل.
"لقد تطورت الأنياب عدة مرات ، مما يجعلك تتساءل كيف ولماذا؟ لدينا الآن بيانات جيدة عن التغييرات التشريحية التي يجب أن تحدث لتطور أنياب dicynodonts. قال المؤلف المشارك كريستيان سيدور ، أمين المتحف جامعة واشنطن متحف بورك.
يمكن للأنواع المختلفة من أسنان الحيوانات التي تطورت أن تخبر العلماء عن الضغوط التي واجهتها تلك الحيوانات والتي يمكن أن تكون قد أنتجت تلك الأسنان. على سبيل المثال ، يمكن أن تعمل الأنياب بعدة طرق بما في ذلك الدفاع ، والمنافسة ، والاختباء ، والاختيار الجنسي ، وحتى المساعدة في الحركة - كما هو الحال في الفظ الذي يستخدم أنيابه لرفع نفسه إلى الجليد من الماء. قد يكون الناب المتنامي باستمرار قد سمح لهذه dicynodonts بالتغلب على تحديات الحصول على مجموعة واحدة فقط من الأسنان البديلة طوال حياتهم.
قال ويتني: "نحن لا نعرف حقًا الوظائف التي ربما كانت تمتلكها أنياب الأسنان لأننا لا نستطيع مراقبتها ومعرفة ما كانت تفعله بها". "هذا سؤال عالق حول dicynodonts ، حتى أكثر من ذلك الآن."
يقول أنجيلشيك: "يمكن أن تخبرنا أنياب Dicynodont بالكثير عن تطور أنياب الثدييات بشكل عام". "على سبيل المثال ، تظهر هذه الدراسة أن انخفاض معدلات استبدال الأسنان والرباط المرن الذي يربط السن بالفك ضروريان لتطور الأنياب الحقيقية. كل هذا سلالم يمنحنا فهمًا أفضل للأنياب التي نراها في الثدييات اليوم ".
المرجع: "تطور الناب المشبكي: رؤى من أنسجة أنياب dicynodont Therapsid tusk" 27 أكتوبر 2021 ، وقائع الجمعية الملكية B.
DOI: 10.1098 / rspb.2021.1670
