آیا حیوانات 200 میلیون سال زودتر از آنچه ما فکر می کردیم ظاهر شدند؟

اولین حیوانات ممکن است صدها میلیون سال زودتر از آنچه فسیل آنها نشان می دهد روی زمین ظاهر شده باشند. یک مطالعه مدل‌سازی جدید به این احتمال می‌پردازد. تا به حال قدیمی ترین شواهد فسیلی شناخته شده از حیوانات به حدود 574 میلیون سال پیش و دوره ادیاکران یعنی 635 تا 538 میلیون سال پیش باز می گردد. محققان این مطالعه جدید بر این باورند که تکیه بر سوابق فسیلی ناقص کافی نیست و این امکان وجود دارد که اولین حیوانات تا 200 میلیون سال پیش از قدیمی ترین فسیل های شناخته شده ظاهر شوند.

این مطالعه که در 2 اکتبر در مجله Science Advances منتشر شد، استدلال می‌کند که فقدان فسیل‌های جانوری در برخی از سنگ‌های باستانی که به‌خوبی حفظ شده‌اند، لزوماً به معنای نبود حیوانات در آن دوره نیست. محققان بر این باورند که بخش مهمی از تاریخ تکامل جانوران در آثار فسیلی ثبت نشده است و منشاء این گروه را می توان به حدود 800 تا 700 میلیون سال پیش جستجو کرد.

این سناریو ظهور حیوانات را به اعماق دوران نئوپروتروزوییک، یعنی دوره حدود یک میلیارد تا 539 میلیون سال پیش می برد. دوره ای که احتمالاً شاهد برخی از شدیدترین عصرهای یخبندان در تاریخ زمین نیز بوده است.

با وجود این، دانشمندان هنوز فسیل حیوانی بلامنازع از دوران نئوپروتروزوییک را پیدا نکرده اند. البته عدم وجود فسیل لزوماً ثابت نمی کند که حیوانات در آن زمان وجود نداشتند. فسیل ها ممکن است به دلایل مختلف در سنگ ها دیده نشوند. به عنوان مثال، شاید محققان در مکان مناسب جستجو نکرده اند یا شرایط محیطی برای تشکیل فسیل مناسب نبوده است. این مشکل تعیین زمان دقیق ظهور اولین حیوانات را دشوار می کند.

راس اندرسون، یکی از نویسندگان این مطالعه و دانشیار تاریخ طبیعی در دانشگاه آکسفورد، در بیانیه ای گفت:

تا زمانی که چنین شواهدی به دست نیاید، تعیین تاریخ دقیق تولد قلمرو حیوانات نامشخص باقی خواهد ماند.

تا به حال، بسیاری از محققان برای تعیین زمان تکامل جانوران بر سنگ های به خوبی حفظ شده از دوره ادیاکران تکیه کرده اند. یکی از این مناطق بیوم Weng’an در چین است که حدود 590 میلیون سال قدمت دارد. میکروارگانیسم هایی با جزئیات استثنایی در رسوبات این منطقه حفظ شده اند اما فسیل جانوری قطعی در آنها دیده نشده است. به همین دلیل برخی از کارشناسان این ناحیه را نوعی حد بالایی برای زمان احتمالی تکامل حیوانات می دانستند.

کارما نانگلو، استادیار دیرینه زیست شناسی تکاملی در دانشگاه کالیفرنیا، ریورساید، که در این تحقیق شرکت نداشت، به لایو ساینس گفت:

مسئله اصلی این است که بدانیم ظهور حیوانات قبل از اولین کشف فسیلی ما چقدر رخ داده است و در این شکاف تکاملی بین زمان ظهور واقعی آنها و زمانی که اولین پنجره فسیلی را داریم چه اتفاقی افتاده است.

محققان سپس این سوال را مطرح کردند که آیا شواهدی از آنها را می توان در سایر مناطق فسیلی مربوط به دوره های شناخته شده حضور حیوانات یافت؟ برای بررسی این موضوع، اندرسون و همکارانش بیش از 140 نمونه از اکوسیستم خسین در مغولستان را بررسی کردند. این رسوبات بیش از 40 میلیون سال جوانتر از کانسار 590 میلیون ساله وانگ آن هستند. با توجه به سن کمتر این رسوبات، محققان انتظار داشتند که نشانه هایی از حیات حیوانات در سنگ ها باقی بماند.

آنها با استفاده از یک میکروسکوپ الکترونی، فسیل های میکروسکوپی را با جزئیات باورنکردنی مشاهده کردند. این نمونه ها شامل ساختارهای کروی بسیار کوچک و شکل های جنین مانند بود که سلول های داخلی آن ها نیز قابل مشاهده بود.

علیرغم کیفیت بالای نگهداری این نمونه ها، محققان نتوانستند به طور قطعی هیچ یک از میکروفسیل ها را به حیوانات نسبت دهند. این موضوع بسیار حائز اهمیت است، زیرا در زمان تشکیل رسوبات اکوسیستم خسین، حیوانات در نقاط دیگر زمین حضور داشتند. اندرسون در توضیح این یافته گفت:

بیوم خاسین این بحث را زیر سوال می برد که اگر در زمان شکل گیری بیوم وانگان حیواناتی وجود داشتند، با توجه به کیفیت استثنایی حفظ میکروفسیل، باید فسیل های جانوری را در آن مجموعه پیدا می کردیم. ریزفسیل‌های خسین به همان اندازه به خوبی حفظ شده‌اند، اما حیوانات هنوز وجود ندارند. حتی اگر می دانیم که آنها در آن زمان وجود داشتند.

استفاده از ساعت های مولکولی

از آنجایی که شواهد فسیلی کافی در دسترس نبود، اندرسون و همکارانش به روش دیگری که برای تعیین زمان پیدایش حیات باستانی استفاده می‌شد، روی آوردند: ساعت مولکولی.

ساعت‌های مولکولی با مقایسه تفاوت‌های ژنتیکی موجودات زنده امروزی و ترکیب این تفاوت‌ها با نرخ تغییرات ژنتیکی، زمان واگرایی دودمان تکاملی را تخمین می‌زنند. برای مثال، اگر پنج تغییر DNA بین دو گونه پرنده مشاهده شود و هر تغییر به طور متوسط ​​یک میلیون سال طول بکشد، دانشمندان می توانند زمان جدایی این دو گونه را حدود پنج میلیون سال پیش تخمین بزنند.

ننگلو گفت:

ساعت های مولکولی زمانی بسیار خبرجو هستند که ما سابقه فسیلی مناسبی برای یک گروه مطالعه یا یک دوره زمانی خاص نداشته باشیم.

هنگامی که محققان تجزیه و تحلیل خود را به رسوبات جوانتر Weng’an محدود کردند، زمان تخمین زده شده برای منشاء جانوران نسبتاً جدیدتر بود. اما با استفاده از محدودیت‌های زمین‌شناسی قدیمی‌تر، نتیجه تغییر کرد.

این محدودیت‌های قدیمی‌تر مربوط به سازندهای سنگی در نروژ، استرالیا و آریزونا است که در حدود 850 تا 730 میلیون سال پیش تشکیل شده‌اند و در مطالعات قبلی برای جستجوی اجداد اولیه حیوانات استفاده شده‌اند. محققان با مقایسه DNA جانوران امروزی، تاریخ مرجع از سوابق فسیلی و نرخ تکاملی تغییرات ژنتیکی، منشا حیوانات را حدود 200 میلیون سال پیش ردیابی کردند. یعنی تقریباً 800 تا 700 میلیون سال پیش.

اورین لاول دوربین، نویسنده اصلی این مطالعه و دانشجوی دکترای دیرینه شناسی در موسسه فناوری ویرجینیا که در زمان انجام این مطالعه دانشجوی کارشناسی در دانشگاه آکسفورد بود، در بیانیه ای گفت.

فسیل های بدن حیوانات پیش از ادیاکران هنوز دور از دسترس ما هستند و این تجزیه و تحلیل ثابت نمی کند که حیوانات 800 میلیون سال پیش وجود داشته اند. در عین حال، تحلیل‌های ساعت مولکولی ما نشان می‌دهد که تاریخ تکاملی آن‌ها چقدر می‌تواند به عقب باشد.

نشانه های دیگری وجود دارد که نشان می دهد تاریخچه حیوانات ممکن است طولانی تر از آن چیزی باشد که شواهد فسیلی کنونی نشان می دهد.

فسیل‌های شیمیایی یا نشانگرهای زیستی نیز به عنوان شواهدی مطابق با حضور اسفنج‌ها در حداقل 650 میلیون سال پیش تفسیر شده‌اند. این زمان ده‌ها میلیون سال زودتر از قدیمی‌ترین فسیل‌های حیوانی شناخته شده است.