رازهای تکامل: آیا الگوی حرکتی جانوران خشکی و دریا ممکن است به یک شکل باشد؟

تکامل موجودات همیشه ذهن دانشمندان را به خود مشغول کرده است. آیا الگوی حرکتی جانوران شبیه به هم است؟ یوزپلنگ‌ها و سایر گربه سانان می‌توانند شباهت حرکتی با ماهی‌ها داشته باشند؟ آیا انسان‌ها و وال‌های دریایی ممکن است که دارای نیای مشترکی در میلیون‌ها سال قبل باشند؟ این‌ها همه و همه سوالاتی است که ذهن‌های پرسشگر به جست و جوی پاسخ آن می‌پردازند.

بر اساس یک مطالعه جدید، همپوشانی صفات مشترک یوزپلنگ ها و لانگ فیش آفریقایی (ماهی‌ای که دارای شش است و بدون آب نیز می‌تواند تا حدی زنده بماند) که بر روی نمودار ون ترسیم شده اند، ناچیز است، اما در حرکت بی‌شباهت نیستند و همین موضوع نظر دانشمندان به خود خود جلب کرده است.

یوزپلنگ ها سریع ترین جانوران روی خشکی هستند و با سرعت بیش از 60 مایل در ساعت در زمین به تاخت و تاز می‌پردازند. در مقایسه یوزپلنگ‌ها با موجودات دیگر، سمندرها با سرعت بسیار بیشتری می دوند. در حالی که یوزپلنگ ها به طور واضح‌تری بزرگتر و قوی تر از سمندرها هستند. اما علت این اختلاف سرعت بین این دو موجود چیست؟ یکی دیگر از تفاوت های بزرگ بین یوزپلنگ و سمندر در نحوه حرکت آن‌ها است که این موضوع به راه رفتن آن دو مربوط می‌شود.

الگوی حرکتی جانوران خشکی‌زی به چه صورت است؟

هنگامی که یوزپلنگ ها شکار را تعقیب می کنند، با به صورت متقارن گام برنمیدارند! یوزپلنگ‌ها به طور خاص، درست مانند اسب ها تاخت می زنند. ( یعنی اندام های جلویی و عقبی آنها به صورت جفت حرکت می کنند و دو سمت بدن قرینه یکدیگر نیستند). از طرف دیگر سمندرها با راه رفتن متقارن می دوند و اندام های چپ و راست آنها در مقابل یکدیگر حرکت می کنند و همین موضوع باعث سرعت شگفت‌انگیز آن شده است.

آیا الگوی حرکتی جانوران و راه رفتن متقارن سمندرها حقیقتی را افشا کرده است؟

از نظر تاریخی، دانشمندان بر این باور هستند که راه رفتن های متقارن از نظر تکاملی باستانی ترند. الگوی حرکتی راه رفتن متقارن سمندرها همان چیزی است که دانشمندان فکر می‌کنند نحوه راه رفتن اولین ساکنان زمین هم به همان صورت بوده است. به عبارت دیگر سمندرها نمایندگان امروزی تاریخ هستند. برعکس این موضوع، اعتقاد دانشمندان بر این است  که راه رفتن های نامتقارن مانند تاختن حیواناتی مثل یوزپلنگ به طور مستقل در گونه های مختلف در طول زمان تکامل یافته است و ریشه باستانی ندارد.

تا اینجای تحقیقات درباره الگوی حرکتی جانوران همه چیز کاملا منطقی و آرام به نظر می‌رسید تا جایی که تحقیقات جدید، داستان متفاوتی را حکایت کرد! داستانی که در آن راه رفتن نامتقارن در اجداد آرواره‌ای مدت‌ها قبل از حرکت مهره‌داران به خشکی وجود داشت! در واقع آن‌ها در زمانی بیش از  400 میلیون سال پیش در اقیانوس‌های باستانی زندگی می‌کردند. این خبر که در روز سه شنبه در مجله زیست شناسی منتشر شد موج خبری زیادی را به دنبال داشت چرا که سیر تحقیقات بسیاری از دانشمندان را دستخوش تغییر می‌کرد.

چه شد که الگوی حرکتی جانوران و راه رفتن نامتقارن بر زندگی موجودات اثر گذاشت؟

راه رفتن نامتقارن زمینه ساز سرعت های یوزپلنگ، تازی (سالوکی) و کانگورو است. مایکل گراناتوسکی، زیست شناس تکاملی در موسسه فناوری نیویورک و یکی از نویسندگان این مطالعه، می گوید: «مردم با توجه به چیزهایی که دیده‌اند به صورت کلی فکر می‌کردند که راه رفتن نامتقارن مخصوص به موجودات پستاندار است و از به وجود آمدن پستانداران به بعد چنین راه رفتنی بین موجودات باب شده است.»

با این حال، شواهد نشان می دهد که راه رفتن های نامتقارن ممکن است آنقدرها  هم دور از زمانی که قبلا تصور می شد به وجود نیامده باشد. مطمئناً پستانداران مخلوقاتی با شکل راه رفتن منحصر به فرد نبوده اند. برخی از گونه‌های کروکودیل به صورت نامتقارن به راه رفتن ادامه می‌دهند. لاک‌پشت دریایی در زیر آب به ندر راه می‌روند اما این راه رفتن آن‌ها به پستانداران اولیه شباهت زیادی دارد. برخی از موجودات دریایی نیز در کف دریا به حرکت خود ادامه می‌دهند و همان حرکت آن‌ها می‌توانند به شکل نامتقارن باشند.

چگونه شکل کلی الگوی حرکتی جانوران با یک ماهی دچار تزلزل می‌شود؟

دکتر گراناتوسکی می‌گوید: «لانگ فیش آفریقایی پاهای کوتاه و باریکی به اندازه رشته‌های اسپاگتی خورد شده دارد، اما آنها می‌توانند به صورت ناپیوسته و آرام در ته بستر راه بروند.» در حدود نیمی از راه رفتن موجودات دریایی متقارن است و نیمی دیگری از آن‌ها نامتقارن حرکت می‌کنند. حتی تمام لانگ فیش‌ها هم متقارن راه نمی‌روند و ممکن است که غیرمتقارن راه بروند. لانگ فیش آفریقایی، مانند یوزپلنگ آفریقایی، می تواند با پاهای باریک و کوتاه خود به طور نامتقارن راه برود.

این خبر منتشر شده، محققان را برانگیخت تا چگونگی تکامل حرکت نامتقارن در موجودات را دوباره بررسی کنند.

چگونگی آزمایش تعیین الگوی حرکتی جانوران

 این تیم یک مجموعه کاملی را از 308 گونه زنده از مهره داران آرواره دار، از جمله پستانداران، خزندگان و دوزیستان و... را تهیه کردند و با استفاده از نمودار صفر و یک  تصویر روشنی را از روابط تکاملی بین گونه ها ساختند. از آنجا، آنها به هر گونه اگر نمی توانست به طور نامتقارن حرکت کند، امتیاز 0 یا اگر می توانست نمره 1 را به آنها اختصاص دادند. آن ها سپس مجموعه ای از مدل های بالقوه تکامل راه رفتن نامتقارن را آزمایش کردند تا ببینند کدام یک از این موجودات و نمونه‌های موجود به بهترین وجه با داده های استخراج شده کهن و تحقیقات جدید مطابقت دارد.

در واقع آن‌ها با چنین آزمایشی می‌خواستند روابط بین راه رفتن موجودات را اشکار کنند و به خوبی بفهمند که هر کدام از این موجودات چگونه به شکل راه رفتن کنونی خود رسیده‌اند و به عبارتی چگونه تکامل پیدا کرده‌اند. تکامل الگوی حرکتی جانوران به صورت کلی در جهت مثبتی در حال حرکت بوده است چرا که راه رفتن و چابکی بسیاری از موجودات در راستای بقا افزایش یافته است.

آیا الگوی حرکتی جانوران برتری آن‌ها است؟

اریک مک‌الروی، زیست‌شناس کالج چارلستون و یکی از نویسندگان این مطالعه، گفت: «راه رفتن موجودات به صورت متقارن و نامتقارن برای هر کدام از موجودات ویژگی‌های خاص و منحصر به فردی را در نظر دارد. اما به صورت کلی نمی‌توان این ویژگی را نکته مثبت یا منفی در نظر گرفت.»

یافته موجود در تحقیقات اخیر، برای سودیر کومار، زیست شناس دانشگاه تمپل که در این مطالعه شرکت نداشت، کاملاً منطقی است. او گفت: «در تکامل، هیچ چیز مقدس و عاری از خطا نیست. از سمت دیگر یک ویژگی به خودی خود مثبت یا منفی نیست. ما ویژگی‌هایی را بر اساس محیط خود، بر اساس رفتارهایمان، بر اساس نیازهایمان به دست می‌آوریم و از دست می‌دهیم، و این چیزی است که در این تحقیقات می‌بینید راه رفتن حیوانات ثابت نیست و تکامل می یابد.»

این موضوع چه تاثیری بر روی علم زیست‌شناسی داشت؟

این موضوع تحقیقات اخیر به دانشمندان ثابت کرد که بسیاری از چیزهایی که ما در تحقیقات خود آن‌ها را بدیهی فرض می‌کنیم در واقع تا این حد هم واضح نیستند و حتی چنین موضوع کوچکی هم می‌تواند نتایج تحقیقات چند نفر را تحت تاثیر قرار دهد و یا حتی در ابعاد بزرگ‌تر موجب تغییر نظریه‌ها بشود.

دکتر مک الروی گفت: «زمانی که می‌خواهید تخمین بزنید که چگونه چیزی که برای 400 میلیون سال مرده بوده است، حرکت کرده است، کمی حدس و گمان چاشنی تحقیقات تجربی و خشک دانشمندان می‌شود. دکتر گراناتوسکی با اشاره به زمینه تحقیقاتی افزود: «ما یک سوگیری شدید پستانداران نسبت به نحوه نمونه برداری از داده های بیومکانیکی داریم.». او افزود که ترکیب داده های بیشتر از گونه های غیر پستانداران مانند ماهی می تواند به طور چشمگیری یافته های آنها را تغییر دهد.

نظر دانشمندان دیگر درباره تحقیقات اخیر

پدرو گودوی، زیست شناس تکاملی در دانشگاه استونی بروک که در مطالعه الگوی حرکتی جانوران شرکت نداشت. اگرچه نقاط کور بالقوه این مطالعه را تصدیق می کند، این کار را کمک مهمی به درک حرکت بین گونه ها می داند. او گفت: «ما تنها زمانی می‌توانیم محرک‌های انواع مختلف راه رفتن را کاملاً درک کنیم که هر کدام از آن‌ها را به صورت مجزا در پرتوی تکامل جانوری و زمین مورد بررسی قرار بدهیم. این موضوع به خوبی سبب می‌شوند که دورنمای کامل و جامعی را از سیر تکاملی موجودات در زندگی و راه رفتن به دست بیاوریم.»