دندان کوسه چگونه به وجود آمده است؟

فرادید | وقتی صحبت از ریشه‌یابی بخش‌ها و سیستم‌های مختلف بدن در پستانداران و سایر موجودات می‌شود، دانشمندان فرگشتی با شماری از معما‌های بی‌پایان و پیچیده روبه‌رو می‌شوند. یکی از این معما‌های جالب منشا پیدایش دندان است. در این مطلب به بررسی دو نظریه‌ی اصلی در باب منشا پیدایش دندان می‌پردازیم که کارشناسان معتبر هر دو را تایید کرده‌اند.

به گزارش فرادید، نخستین نظریه که به فرضیه‌ی outside-in (بیرون به درون) مشهور است بر این اساس است که دندان از پوسته‌ها یا فلس‌های روی بدن که به مرور زمان به سمت دهانِ موجودات نزدیک و نزدیک‌تر شدند فرگشت یافته است. در برخی مواقع، این پوسته‌ها مستقیماً به دهان حیوانات منتقل شدند و مدتی پس از آن برای خوردن سازگار شدند.

دومین نظریه فرضیه‌ی inside-out (درون به بیرون) نامیده شده که بر اساس آن دندانِ اولیه در حیوانات باستانی در عمقِ حفره‌ی دهان فرگشت یافته، به فک رسیده و در نهایت در همان مکان ثابت شده است.

طبیعتاً دانشمندانِ علاقمند به کشفِ منشا واقعی دندان تلاش کرده‌اند روش‌های تحقیقی ابداع کنند که به آن‌ها اجازه‌یِ یافتنِ مدل‌های فرگشتی بهتر را بدهد. با این حال در علم برخی از جالب‌ترین اکتشافات به طور تصادفی رخ می‌دهند. این اتفاقی است که برای تیم متخصصان دیرینه‌شناسیِ دانشگاه پِن اِستِیت هم رخ داد. سناریوی بیرون به درونِ آن‌ها در مورد فرگشت دندان جالب توجه است، چون اهداف اصلیِ تحقیقاتی آن‌ها کاملاً متفاوت بودند.

(خار‌های منقاریِ Ischyrhiza mira leidy، یک اره‌ماهیِ پسینِ اسکلرورینشید کرتاسه که به تازگی در نظریه‌ی پیشنهاد‌شده‌ی «بیرون به درونِ» دندان‌ها و فرگشت دندان‌ها به طور کلی استفاده شده است.)

نقش تغییراتِ پولک ماهی‌ها در جابجایی تدریجی دندان‌ها

همان‌طور که تاد کوک نویسنده‌ی این پژوهش و دیرینه‌شناسِ مهره‌داران می‌گوید، او و همکارانش در پی یافتنِ پاسخِ پرسش‌ها درباره‌ی چگونگیِ فرگشت دندان‌ها نبودند، بلکه ساختارِ بافتِ دندانه‌ی نوک‌دار موضوع بررسی آن‌ها بود یا همان خار‌های دندانه‌دار که روی پوزه‌ی بلندِ اره‌ماهی (یا کوسه‌ی نجار) ردیف شدند. به رغم شکل و ظاهرِ یکسان با دندان، این خار‌ها دندان نیستند و کاربرد آن‌ها جستجوی خوراک و دفاع از خود است.

دانشمندانِ دانشگاه پِن‌اِستِیت با نگاه عمیق به سوابق فسیلی، دندانه‌های فسیل‌شده‌ی متصل به بقایای اسکلتیِ شکلی باستانی و هم‌اکنون منقرض‌شده از اره‌ماهی که به Ischyrihiza mira معروف است را تحلیل کردند. این گونه‌ها در دریاچه‌های بزرگ آمریکای شمالی در دوره‌ی کرتاسه بین ۱۰۰ تا ۶۵ میلیون سال پیش شنا می‌کردند. نمونه‌های فسیلی که دانشمندان به دست آوردند همگی متعلق به یک ساختار سنگی در نیوجرزی هستند که فرصتی منحصر بفرد برای مطالعه‌ی نمونه‌های باکیفیت از گذشته‌های بسیار دور را فراهم کرده‌اند.

تصور می‌شود دندانه‌های منقاری پیش از حرکت به درون دهان از پوسته‌ها فرگشت یافته باشند. کوک در این باره می‌گوید: «این باور وجود دارد که دندانه‌های منقاری به خاطر موقعیت‌شان روی پوزه‌ی دراز، پوسته‌های اصلاح‌شده باشند. آن‌ها یک ریخت‌شناسی بیرونی و الگوی رشد مشابه پوسته‌ها دارند. ما اطلاعات اندکی درباره‌ی سازماندهی بافت‌هایی داریم که دندانه‌های منقاری را درست می‌کنند، به ویژه سخت‌ترین لایه‌ی بیرونی که به اناملویید معروف است. با در نظر گرفتن اینکه دندانه‌های منقاری احتمالاً پوسته‌های خاص بدن هستند، فرض ما بر اینست که اناملوییدِ دندانه‌های منقاری ساختار مشابهی مانند اناملوییدِ پوسته‌های بدن دارد که متشکل از ساختار‌های میکروکریستالی ساده است.»

دانشمندان برای تاییدِ رابطه‌ی بین لایه‌های اناملویید بیرونیِ دندانه‌ها و پوسته‌های اره‌ماهی از میکروسکوپ اسکن الکترونی استفاده کردند تا بخش‌هایی از دندانه‌های فسیل‌شده را بررسی کنند. چیزی که آن‌ها حین این پروسه کشف کردند کاملاً غیرمنتظره بود. کوک درباره این یافته می‌گوید: «با کمال تعجب، اناملوییدِ دندانه‌های منقاریِ Ischyrhiza mira به هیچ وجه ساده نبود، بلکه به طور قابل‌توجهی پیچیده‌تر از اناملوییدِ پوسته‌های بدن بود. در واقع، سازماندهیِ کلیِ اناملوییدِ در این اره‌ماهیِ باستانی شبیهِ اناملوییدِ دندانِ کوسه‌های مدرن بود که به خوبی مشخص شده‌اند.» این اکتشاف بسیار مهم بود، زیرا اره‌ماهی‌ها و کوسه‌ها گونه‌های نزدیک به هم هستند.

بررسی کامل‌ترِ دندانه‌های Ischyrhiza mira موجب یافتنِ شباهت‌های واضح میان ساختار، طرح و عملکردِ پوششِ اناملوییدِ آن با دندان‌های کوسه شد. چیزی که کوک به عنوان «بسته‌های میکروکریستال» توصیف کرد، در هر دو نمونه به صورت لایه لایه چیده شده بودند و در مورد دندان کوسه مشخص شد این لایه‌های سختِ میکروکریستال به متعادل کردنِ تنش‌های مکانیکی روی دندان که حین خوردنِ طعمه تجربه می‌شود کمک می‌کنند. کوک در حالی که هیجانِ دانشمندان از فهمیدنِ مسیر تکاملیِ مشترک میان دندانه‌های اره‌ماهی و دندان‌های کوسه را توضیح می‌داد اشاره کرد: «این احتمال وجود دارد که آرایشِ میکروکریستالِ دسته‌ایِ اناملوییدِ دندانه‌های منقاریِ Ischyrhiza mira نیز راهی برای مقاومت در برابر نیرو‌های مکانیکی بوده باشد.»

از آنجا که دانشمندان نسبتاً اطمینان دارند که دندانه‌های منقاری از پوسته‌های اصلاح‌شده فرگشت یافتند، این کشف جدید مفاهیم فوق‌العاده مهمی دارد.

(چقدر عجیب است که دندان‌های مخوف کوسه‌های قاتل و دندان‌های ما به شکل کاملاً متفاوتی به وجود آمدند.)

آیا فرضیه‌ی بیرون به درون برنده است؟

دانشمندان در پی یافتنِ معمای منشا دندان نبودند. اما به طور ناخواسته به شواهدی دست یافتند که نشان می‌دهد یکی از این دو گزینه بدون‌شک شدنی‌ست. کوک می‌گوید: «این یافته شواهد مستقیمی را ارائه می‌کند که فرضیه‌ی بیرون به درون را تایید می‌کند چرا که نشان می‌دهد پوسته‌ها ظرفیتِ فرگشت یافتن به یک اناملوییدِ دندان‌شکلِ پیچیده بیرون از دهان را دارند. بهترست بگوییم پوسته‌ها ریزساختارهایِ دسته‌ایِ رشد یافته هستند.»

دانشمندان می‌دانند برای ردیابیِ رابطه‌ی تکاملی میان پوسته‌ها و دندانه‌های منقاریِ اره‌ماهی دلایل خوبی دارند. پوسته‌هایی که تکامل یافتند تا سخت‌تر شوند در حالی که به سمت پوزه‌ی این موجودات دریایی حرکت کردند، شاید در مورد کوسه‌ها سفرشان را کامل کرده‌اند، چون در کوسه تبدیل نهایی آن‌ها به دندان کامل شده است.

ناگفته نماند که این کشف اثباتِ درستیِ فرضیه‌ی «درون به بیرون» نیست. اما شواهد جمع‌آوری‌شده توسط دانشمندانِ پِن‌اِستِیت با آن فرضیه مطابقت دارد.

منبع: ancient-origins.net

مترجم: زهرا ذوالقدر