التطور هو أحد أهم العمليات في حياة أي كائن حي على وجه الأرض. من بين الأنواع الحديثة على كوكب الأرض ، تخلت نسبة صغيرة فقط عن التطور منذ ملايين السنين ، وتغير معظمها طوال هذا الوقت واستمر في التغيير. في مسائل تطور وتاريخ جنسنا البشري ، تم إيلاء الكثير من الاهتمام للعقل ، وهيكل اليد ، مما يسمح لنا بحمل أدوات العمل في أيدينا ، والوضعية المستقيمة ، إلخ. ومع ذلك ، نادرًا ما يطرح السؤال ، من أين حصلنا على مثل هذا الفك؟ قرر علماء من جامعة أوبسالا (أوبسالا ، السويد) و ESRF (معجل الجسيمات في غرونوبل ، فرنسا) إجراء دراسة أحفورية لمعرفة الأصل التطوري لفك الفقاريات. ما هي الصعوبات التي واجهتها الدراسة وما هي الأساليب المستخدمة وما الجديد الذي تعلمه العلماء؟ سيخبرنا تقريرهم عن هذا. اذهب.
أساس البحث
تذكر كيف خلعنا أسنان الطفل في الطفولة. في بعض الأحيان كان من الضروري زيارة طبيب أسنان فظيع ، وفي بعض الأحيان كان الخيط والباب كافيين ، وأحيانًا سقط أحد الأسنان المتذبذبة من تلقاء نفسه. بغض النظر عن طريقة التخلص من أسنان الحليب ، فإن جوهرها هو نفسه - الأسنان "القديمة" تفسح المجال للأسنان "الجديدة". هذا متأصل في العديد من أنواع الحيوانات ، لكن آلية هذه العملية مختلفة.
Dunkleosteus هو أحد أشهر ممثلي Arthrodiriformes.
لنعد إلى الماضي ، 300-400 مليون مرة أخرى. في تلك الأيام لم تكن هناك أسماك قرش بعد ، لكن المحيطات كانت مأهولة بالحيوانات المفترسة الأخرى - Arthrodiriformes . Arthrodiras هي مجموعة من الفقاريات المنقرضة من فئة Placoderm.
يعد dunkleosteas من أشهر أنواع المفصليات المدروسة جيدًا (Dunkleosteus ) ، الذي عاش على الكوكب منذ 415-360 مليون سنة. في وقت ما ، كان هذا النوع هو أكبر حيوان مفترس (4.5-6 م طول الجسم) ، على الرغم من أن هذا البيان محفوف بالمخاطر للغاية ، لأن معظم الأحافير المدروسة عبارة عن شظايا ، مما يجعل من الصعب للغاية تحديد الأبعاد الدقيقة.
الفيلم الوثائقي "Prehistoric Predators" ، والذي يحكي أيضًا عن Dunkleosteus.
لكن ليس الحجم هو الذي يميز هذه المخلوقات عن معاصريها ، بل طريقة الصيد ، أو بالأحرى الأداة - الفك. لم يكن Dunkleosteus أول من امتلك فكيًا ، ولكن تم تطويره جيدًا وتكييفه مع نمط الحياة وتفضيلات تذوق الطعام في Dunkleosteus. بدلاً من الأسنان ، بالمعنى الحديث للكلمة ، كان لهذه الحيوانات المفترسة ألواح عظمية كبيرة. كانت قوة الفك حوالي 5 ميجا باسكال (مثل قوة تمساح المسيسيبي) ، وكانت سرعة الفتح 1/50 ثانية ، مما سمح للمفترس بأن يمتص الفريسة حرفيًا.
كان ممثلو المفصليات ، بما في ذلك dunkleostea ، أكثر من غيرهم هدفًا لدراسة الأسماك القديمة ، وكذلك تشريحهم. ومع ذلك ، من أجل فهم المسار التطوري الكامل للفك ، من الضروري التفكير في نسخة سابقة منه. لذلك ، قرر العلماء دراسة أحافير Acanthothoraci - وهي مجموعة مبكرة أخرى من الأسماك ، والتي تعتبر أكثر بدائية من المفصليات وترتبط ارتباطًا وثيقًا بأول فقاريات الفك. لكن دراسة حفريات Acanthothoraci لها نفس المشكلة مثل دراسة Arthrodiriformes - عدم وجود الحفريات وطبيعتها المجزأة.
تم العثور على أفضل عينة للدراسة منذ حوالي 100 عام في جمهورية التشيك. في السابق ، كان من الصعب للغاية دراستها ، حيث كانت العظام مغلقة تمامًا في الصخر ، وكان تدميرها سيؤدي إلى إتلاف العينة.
خارج مجمع أبحاث ESRF.
لكن في المائة عام منذ اكتشاف هذه العينة ، تغير الكثير. على سبيل المثال ، في عام 1994 ، تم بناء مجمع أبحاث ESRF باستخدام السنكروترون بطول 844.4 متر ، وتنتج معجزة العلم الحديث هذه أشعة سينية قوية يمكن استخدامها في المسح غير المدمر للمادة ، بما في ذلك دراسة الأحافير الأحفورية.
كما لاحظ مؤلفو الدراسة ، فإن المجموعة الجذعية Osteichthyans (الأسماك العظمية) ومعظم Chondrichthyans(الأسماك الغضروفية) لها أسنان لولبية مرتبة بشكل عرضي ، في حين أن مجموعة التاج Osteichthyans لها أسنان طولية (الرسم البياني أدناه).
الصورة # 1: توزيع أنواع الأسنان بين الأسنان العلوية.
في arthrodir ، تضاف أسنان جديدة في صفوف متباعدة من السن السابق أو المنطقة السابقة. يختلف عدد الصفوف اختلافًا كبيرًا ، ويمكن أن يكون ترتيب الصفوف الإضافية شفويًا (بارزًا) ولغويًا اثني عشر (داخليًا) أو طوليًا.
الاكتشافات الحديثة للفكين القرني الهامشي والتشريح المفصلي للجسم في Entelognathus (423-416 Mya) و Qilinyu قاد (419 ميا) إلى نظرية تطور الفك ، حيث يشكل هذان الجنسان جسرًا بين أشكال الفك المفصلي وفكي الأسماك العظمية.
* ميا - منذ مليون سنة.ومع ذلك ، فإن أسنان Entelognathus و Qilinyu لا تزال غير مفهومة جيدًا.
في هذا العمل ، قدم العلماء نتائج دراسة أسنان Radotina و Kosoraspis و Tlamaspis (جمهورية التشيك) والعينة الوحيدة من الأسنان Acanthothoraci (CPW.9 / أرخبيل القطب الشمالي الكندي).
نتائج البحث
سبق وصف آلية إضافة الأسنان إلى صف CPW.9 ، والتي تتضمن زوجًا من الألواح فوق الولادة على الأنف ، بأنها متحدة المركز. نتيجة لذلك ، أدى انفصال معجون جلدي (يشبه المقياس ) مع وضعيات سنية مركزة مركزًا من نفس التكوين إلى سوء تفسير العينة على أنها Acanthothoraci maxilla .
Odontodes * (الأسنان القرنية) هي تكوينات جلدية قرنية في بعض أنواع الفقاريات.يُظهر إعادة تحليل صور CPW.9 بواسطة التصوير المقطعي بالحاسوب الدقيق (micro-CT) أن ألواح الأسنان العلوية تقع في مكان شفوي بالنسبة إلى لوحة القرنية السابقة للجراحة. وبالتالي فإن إضافة الأسنان تكون نصف قطرية من قاعدة الشفة وليس على الشفة نفسها. بدلاً من ذلك ، فإن أقدم الأسنان الصغيرة تنمو بأسنان قرنية أكبر ، كما لوحظ في مجموعة جذوع Andreolepis .
سمح الفحص المجهري الطوري للعلماء باكتشاف الأسنان غير المستكشفة سابقًا في Radotina و Kosoraspis و Tlamaspis . كلهم يختلفون بشكل كبير عن CPW 9.
الصورة # 2: هيكل الفك Radotina tesselata. هيكل
أسنان Radotina(الصور أعلاه) يتكون من أربعة صفوف تقع على السطح البطني لعظم الوجنة الكبير ، متصل بالسطح الخارجي لساحة الخيمة (المكون الظهري للفك السفلي).
تشكل هذه الحافة البطنية أخدودًا طوليًا مع وجود أسنان على الجانب الشفوي ، وتقع صفوف من الأخاديد الوعائية في الجزء السفلي من الأخدود. وبالتالي ، تكون الأسنان هامشية بشكل فريد ، وتقع داخل حافة الفك ، ولكنها خارج مربع الخيمة ( 2C ) ، ويتم فصلها عن الجزء الخارجي من الخد بحافة شفوية واضحة للعظم المكشوف. يتم إضافة صفوف من الأسنان لغويًا (بالنسبة إلى اللسان) ويمكن رؤية تدرج واضح للتمعدن من الأسنان الأقدم إلى الأصغر سنًا. الأسنان لها شكل ممدود يشبه النصل ( 2E). شكل هذه الأسنان مشابه لشكل السنية الهامشية على الخد. ومع ذلك ، على عكس هذه السنية ، يتم دمج الأسنان في صفوف باستخدام نسيج ضام أساسي منفصل.
لم يتم العثور على علامات ارتشاف الأسنان أو استبدالها. ومع ذلك ، من الواضح أن السن المكسور في الصف اللغوي نفسه قد مر بعملية الترميم بتشكيل تاج جديد في المنطقة المتضررة.
يمتلك كل من Kosoraspis و Tlamaspis العديد من عظام الفك ذات القرنية القصيرة التي توجد عليها الأسنان. وهي تختلف في الطول والشكل وفقًا لموضعها ، ولكنها جميعها مرتبطة بلوحة أمامية. في Kosoraspisتحمل صفيحة الوجه أسنانًا تشبه الأسنان ، والتي تندمج في أسنان مدببة على لوحة الفم ، وتشكل صفوفًا لولبية مستعرضة بشكل غير مباشر. وهي تختلف في الشكل عن السنية على شكل نجمة على الخد.
الصورة # 3: هيكل Kosoraspis peckai jaw.
تتكون كل من السنية والأسنان من العاج البرنسي ، في حين أن العاج المحيطي ، الذي يملأ تجويف اللب في الأسنان الناضجة ، هو نسيج عاج أنبوبي (على شكل أنبوب) مع مساحات خلوية أقل.
وهنا هو غطاء Tlamaspisفي الغالب مكشوفة شفويًا ، باستثناء صفين أو ثلاثة صفوف من الدرنات ، التي تندمج فجأة في صف واحد من الأسنان المخروطية ، محددة لغويًا بحافة بلا أسنان. هذا يشبه عظام الفك الهامشي لمجموعة تاج من الأسماك العظمية ، على الرغم من عدم تساقط الأسنان أو استبدالها.
الصورة # 4: هيكل الفك Tlamaspis inopinatus.
مع الأخذ بعين الاعتبار تحليل النشوء والتطور، Acanthothoraci يتم فصل من العقدة jawgroup أربعة العقد وسيطة، أي أربع مراحل وسيطة للتطور. ومع ذلك ، هناك تشابه واضح بين أسنان Acanthothoraci والأسماك العظمية.
من الجدير بالذكر أن عدة فكوك قرنية قصيرة تشبه تلك الموجودة في Kosoraspis و Tlamaspis، موجودة في Lophosteus (جنس منقرض من الأسماك العظمية في عصور ما قبل التاريخ). يشبه هيكل الخد في Kosoraspis أيضًا بنية الأسماك العظمية البدائية.
لمزيد من التعارف التفصيلي مع الفروق الدقيقة في الدراسة ، أوصي بالاطلاع على تقرير العلماء .
الخاتمة
يوجد الكثير من القواسم المشتركة بين أنواع الفكوك المذكورة أعلاه ، على الرغم من التنوع الواضح للسمات الخارجية ، والتي ترجع إلى الجوانب الوظيفية.
من الناحية الوظيفية ، يبدو أن أسنان CPW.9 تتكيف مع التكسير ، وأسنان Radotina ملائمة للقطع ، كما أن Kosoraspis و Tlamaspis تتكيفان مع أنماط مختلفة من الفريسة الثاقبة.
من وجهة نظر معمارية ، تم العثور على الاختلاف الأكثر وضوحًا بين Radotina ، التي لها أسنان تشبه أسنان الزينة ومثبتة على الصفيحة الشدقية ، وثلاثة أصناف أخرى ، لكل منها فكي وأسنان قرنية منفصلة لا تشبه الزخرفة القرنية.
إذا قارنا أسنان Acanthothoraci وآرثروديرا ، هناك اختلافات كبيرة. مثل أسماك القرش والأسماك العظمية والحيوانات البرية ، أضاف Acanthothoraci أسنانًا جديدة حصريًا من الداخل: توجد الأسنان الأقدم عند حافة الفك.
تحمل العظام التي توجد عليها الأسنان أيضًا عناصر عاج صغيرة من الجلد على أسطحها الخارجية ، وهي سمة من سمات الأسماك العظمية البدائية ، ولكن ليس آرثروديرا . هذه السمة المميزة مهمة للغاية لأنها تظهر أن عظام الفك الأكانثوثوراسي كانت موجودة مباشرة عند حافة الفم ، بينما كانت عظام فك آرثروديرا أعمق.
ومن المدهش أيضًا أن أحد ممثلي Acanthothoraci ، وهو Kosoraspis، هناك انتقال تدريجي من عناصر العاج هذه إلى الأسنان الحقيقية المجاورة. من ناحية أخرى ، فإن أسنان Radotina الحقيقية متطابقة تقريبًا مع عناصر جلد العاج.
قد تشير هذه النتائج إلى أن الأسنان الحقيقية تشكلت مؤخرًا فقط من عناصر العاج الموجودة على الجلد.
وبالتالي ، فإن Acanthothoraci ، على الرغم من أنها جنس سابق وبدائي من فقاريات الفك ، إلا أن أسنانها تشبه الأسنان الحديثة من نواح كثيرة ، على عكس Arthrodira الأكثر تطورًا .
التطور هو عملية معقدة للغاية لا يمكن أن تسمى خطية أو يمكن التنبؤ بها. إن نمو الفكين والأسنان هو تأكيد واضح على ذلك.
شكرًا لاهتمامكم ، ابقوا فضوليين واستمتعوا بعطلة نهاية أسبوع رائعة يا رفاق! :)
الجمعة خارج القمة:
يحكي الفيلم الوثائقي "أستراليا أربعة مليارات سنة" قصة سكان القارة غير العاديين على مدى ملايين السنين.
يحكي الفيلم الوثائقي "أستراليا أربعة مليارات سنة" قصة سكان القارة غير العاديين على مدى ملايين السنين.
قليلا من الدعاية
أشكركم على البقاء معنا. هل تحب مقالاتنا؟ تريد أن ترى المزيد من المحتويات الشيقة؟ ادعمنا عن طريق تقديم طلب أو التوصية للأصدقاء ، VPS السحابية للمطورين من 4.99 دولارًا ، وهو تناظرية فريدة من الخوادم على مستوى الدخول التي اخترعناها لك: الحقيقة الكاملة حول VPS (KVM) E5-2697 v3 (6 مراكز) 10GB DDR4 480GB SSD 1Gbps من 19 دولار أو كيفية تقسيم السيرفر بشكل صحيح؟ (تتوفر الخيارات مع RAID1 و RAID10 وما يصل إلى 24 مركزًا وذاكرة DDR4 تصل إلى 40 جيجابايت).
هل Dell R730xd 2x أرخص في مركز بيانات Equinix Tier IV في أمستردام؟ فقط لدينا 2 x Intel TetraDeca-Core Xeon 2x E5-2697v3 2.6 جيجا هرتز 14C 64 جيجا بايت DDR4 4x960 جيجا بايت SSD 1 جيجا بايت في الثانية 100 تلفزيون من 199 دولارًا في هولندا!Dell R420 - 2x E5-2430 2.2 جيجا هرتز 6C 128 جيجا بايت DDR3 2x960 جيجا بايت SSD 1 جيجا بايت في الثانية 100 تيرا بايت - من 99 دولارًا! اقرأ عن كيفية بناء البنية التحتية للمبنى. فئة مع خوادم Dell R730xd E5-2650 v4 بتكلفة 9000 يورو مقابل فلس واحد؟