وجدت أسماك القرش القديمة طريقة بديلة للتغذية


قبل وقت طويل من الأسماك الأخرى ، وجدت أسماك القرش القديمة طريقة بديلة للتغذية
استخدم باحثون من جامعة شيكاغو أدوات مطورة لاستكشاف الحركات ثلاثية الأبعاد والميكانيكا لفكوك الأسماك الحديثة لتحليل الأسماك الأحفورية لأول مرة. بالاقتران مع تقنية التصوير بالأشعة المقطعية القادرة على التقاط صور الأحفوري بينما لا تزال مغطاة في الصخور ، تكشف النتائج أن القرش البالغ من العمر 335 مليون سنة لديه فكوك متطورة قادرة على نوع من التغذية الشفطية الشائعة للأسماك العظمية مثل البص ، جثم ، سمك الشبوط وكذلك أسماك القرش الممرضة في العصر الحديث.

ومن اللافت للنظر ، أن فكوك أسماك القرش القديمة هذه يزيد عمرها عن 50 مليون عام عن أول دليل على وجود فكوك مماثلة تم تكييفها لتغذية شفط الأسماك العظمية. هذا يوضح كلاً من التنوع التطوري لأسماك القرش ، وكيف استجابت أسماك القرش بسرعة للفرص الإيكولوجية الجديدة في أعقاب واحدة من الانقراضات الخمسة الكبرى في تاريخ الأرض.

وقال مايكل كوتس ، أستاذ الدكتوراه في علم الأحياء والتشريح الحيوي بجامعة شيكاغو: "بين الفقاريات المائية اليوم ، فإن التغذية بالشفط منتشرة على نطاق واسع ، وغالبًا ما يتم الاستشهاد بها كعامل رئيسي يسهم في النجاح التطوري المذهل للأسماك ذات الزعانف". مؤلف أقدم للدراسة الجديدة. "لكننا نظهر هنا أن التغذية بالشفط المائي عالية الأداء ظهرت أولاً في واحدة من أقدم أسماك القرش المعروفة."

طقم بناء كامل لإعادة بناء سمك القرش

تصف الدراسة ، التي نُشرت هذا الأسبوع في Science Advances ، حفرية Tristychius arcuatus ، وهي سمكة قرش طولها قدمان تشبه سمكة الكلب. تم اكتشافه لأول مرة من قبل عالم الأحياء السويسري لويس أغاسيز في عام 1837 ، ووصفها لاحقًا بالتفصيل جون ديك ، زميل سابق في كوتس ، في عام 1978. تم العثور على تريستشيوس ، وأسماك قرش أخرى من العصر الديفوني مثلها ، في عقيدات صخرية من الحجر الحديدي على طول الشواطئ من فيرث الرابع بالقرب من ادنبره ، اسكتلندا.

أحافير سمك القرش نادرة لأن هيكلها الغضروفي عادة ما يفسد قبل أن يكون هناك أي فرصة للتحجر. منذ عقود ، ظل الباحثون الذين يدرسون أسماك القرش القديمة مقتصرين على الأسنان المعزولة والعمود الفقري. حتى إذا عثروا على هيكل عظمي أكثر اكتمالا ، فإنه عادة ما يكون بالارض ، أو ، إذا كان محاطًا بأحد هذه الأحجار ، فإنه ينهار عندما يحاولون إزالته.

كان كوتس ومختبره رائدين في مجال تطبيق تكنولوجيا التصوير الحديثة والبرمجيات لدراسة هذه الأحافير الصعبة. يتيح لهم التصوير المقطعي المحوسب إنشاء صور ثلاثية الأبعاد لأي غضروف متحجر والانطباعات التي تركها أثناء تغطيته بالحجر. ثم ، باستخدام برنامج نمذجة متطور تم تطويره في الأصل لدراسة التركيب والوظائف في الأسماك الحديثة ، يمكنهم إعادة إنشاء شكل الهيكل العظمي الكامل ، وكيف تتلاءم القطع مع بعضها البعض ، وما الذي يعنيه كيف عاشت أسماك القرش هذه.

وقال كوتس "هذه الأساليب الجديدة للتصوير المقطعي المحوسب ستصدر عن المركز الرئيسي للبيانات التي لم يكن من الممكن الوصول إليها في السابق".

بدأ فريقه إعادة النظر في بعض الأحافير نفسها التي درسها ديك ، وكذلك العينات التي تركتها في أبحاث سابقة. "بعض من هذا هو الحفاظ عليها بشكل رائع" ، وقال كوتس. "لقد أدركنا أنه عندما أخرجنا جميع الأجزاء [تقريبًا] ، كان لدينا مجموعة البناء الكاملة لإعادة بناء أسماك القرش لدينا في شكل ثلاثي الأبعاد."

ضرب الفيزياء تحت الماء

كما سمحت لهم مجموعة البناء الافتراضية هذه بإنشاء مطبوعات بلاستيكية ثلاثية الأبعاد للغضاريف التي تبني جمجمة قرش. هذه بدورها سمحت لـ Coates وفريقه بنمذجة الحركات والتواصل ، جسديًا وعمليًا ، لمعرفة كيفية عمل الجمجمة.

الأسماك التي تستخدم التغذية بالشفط تمتص الماء بشكل أساسي من خلال أفواهها لاصطياد فريسة بعيد المنال ، مثل الديدان والقشريات واللافقاريات الأخرى من قاع المحيط. للقيام بذلك ، يتعين عليهم سحب المياه عندما يفتحون أفواههم ، لكن لا يجبروها على التراجع عندما يغلقونها.

تتغلب مغذيات الشفط على هذه الفيزياء الصعبة عن طريق تحويل المياه للخارج عبر خياشيمها. يمكن تعزيز كمية الشفط التي تقوم بإنشائها عن طريق الأقواس والمفاصل المرنة التي تعمل على توسيع الخدين والحجم داخل الفم لاستخلاص المياه (تخيل الشعور عندما تمسك يديك معاً تحت الماء وتسحب راحة يدك ببطء).

لقد أتقنت الأسماك اليوم هذه العملية ، ولكن كان لدى Tristychius جهاز تغذية مماثل يمكن أن يتوسع مع فتحه وغلق فمه للتحكم في تدفق الماء (والغذاء). بشكل أساسي ، تضمن ذلك مجموعة من الغضاريف حول الفم والتي حدت من حجم الفتحة للتحكم في مقدار الشفط. تم دفع الفم الدائري إلى الأمام في نهاية كمامة مثل قرش السجاد الحديث أو سمك القرش الممرض ، وليس مخلب مسنن خطير مثل أبيض كبير.

في حين أن أسماك القرش الأخرى في ذلك الوقت كانت لديها فكوك عض أكثر تقليدية ، فإن الجمع بين الخدين المتوسعة وفتحة الفم التي يتم التحكم فيها بعناية وفرت Tristychius مع إمكانية الوصول إلى الموارد الغذائية غير المستغلة سابقًا ، مثل اللجوء إلى الفرائس في الجحور الضحلة أو المدارس التي يصعب التقاطها. من الروبيان أو الأسماك الأحداث ، حوالي 50 مليون سنة قبل الأسماك العظمية اشتعلت لنفس التقنية.

وقال كوتس: "لقد سمح لنا الجمع بين كلا النموذجين الفيزيائي والحسابي باستكشاف الميكانيكا الحيوية في سمكة قرش باليوزية بطريقة لم يتم القيام بها من قبل". "كانت أسماك القرش هذه تقوم بشيء متطور وجديد. هنا لدينا الدليل الأول على هذا الابتكار الرئيسي الذي كان مهمًا جدًا لمجموعات متعددة من الأسماك وتطور بشكل متكرر."

من بين المؤلفين الإضافيين للدراسة كريستين تيتينفروم من جامعة شيكاغو ، وجامعة آرون إم أولسنفروم براون ، وجون إيه فيناريلي من جامعة كوليدج في دبلن بأيرلندا.

شارك المقالة عبر:

اترك تعليقا:

اعلانك هنا
اعلانك هنا