يوفر الاكتشاف الرائد لأحفورة إسفنجية بحرية عمرها 550 مليون عام رؤى جديدة حول تطور الإسفنج ويوجه عمليات البحث الأحفوري المستقبلية. إعادة بناء مرحلة حياة هيليكولوسيلوس في قاع البحر الإدياكاري. الائتمان: يوان تشونلاي

يقدم البحث رؤى جديدة حول التطور المبكر للحيوانات.

اكتشف الباحثون بقيادة شوهاي شياو في جامعة فرجينيا للتكنولوجيا حفرية إسفنجية بحرية عمرها 550 مليون سنة، مما يسلط الضوء على فجوة قدرها 160 مليون سنة في السجل الحفري. توفر الحفرية، التي تشير إلى أن الإسفنج المبكر كان يفتقر إلى الهياكل العظمية المعدنية، رؤى جديدة حول تطور أحد أقدم الحيوانات وتؤثر على كيفية بحثنا عن الإسفنج القديم.

للوهلة الأولى، قد لا تبدو إسفنجة البحر البسيطة مخلوقًا غامضًا. أبله لا الأمعاء. لا مشكلة مع 700 مليون سنة مضت. يعود تاريخ الحفريات الإسفنجية الأكثر تحديدًا إلى حوالي 540 مليون سنة مضت، مما يترك فجوة قدرها 160 مليون سنة في السجل الأحفوري.

في ورقة نشرت في 5 يونيو في المجلة طبيعةأبلغ عالم الجيولوجيا في جامعة فرجينيا للتكنولوجيا شوهاي شياو ومعاونوه عن وجود إسفنجة بحرية عمرها 550 مليون عام في “السنوات الضائعة”، وأن الإسفنج البحري المبكر لم يطور بعد هياكل عظمية معدنية، مما يوفر معايير جديدة للبحث عن الحفريات المفقودة.

يتمحور سر الإسفنج البحري المفقود حول مفارقة. تشير تقديرات الساعة الجزيئية، التي تقيس عدد التغيرات الجينية التي تتراكم مع مرور الوقت، إلى أن الإسفنج يجب أن يكون قد تطور منذ حوالي 700 مليون سنة. لم يتم العثور على حفريات إسفنجية صلبة في الصخور القديمة.

على مر السنين، كان هذا اللغز موضوع نقاش بين علماء الحيوان وعلماء الحفريات.

يملأ هذا الاكتشاف الأخير شجرة العائلة التطورية لأحد أقدم الحيوانات، موضحًا غيابها الواضح في الصخور القديمة ويربط النقاط بأسئلة داروين حول متى تطورت.

اختراع شياو المذهل

شياو، الذي تم تجنيده مؤخرًا في الأكاديمية الوطنية للعلوم، وضع عينيه على الحفرية لأول مرة قبل خمس سنوات عندما أرسل له أحد المتعاونين صورة لعينة تم اكتشافها على طول نهر اليانغتسى في الصين. وقال شياو، عضو هيئة التدريس في كلية العلوم: “لم أر شيئًا كهذا من قبل”. “على الفور تقريبًا، أدركت أنه جديد”.

بدأ شياو وزملاؤه في جامعة كامبريدج ومعهد نانجينغ للجيولوجيا وعلم الحفريات في استبعاد الاحتمالات واحدًا تلو الآخر: لا قنفذ البحر، ولا شقائق النعمان البحرية، ولا المرجان. وتساءلوا هل يمكن أن تكون إسفنجة بحرية قديمة بعيدة المنال؟

أبلغ عالم الجيولوجيا في جامعة فرجينيا للتكنولوجيا شوهاي شياو ومعاونوه عن حفرية إسفنجية بحرية عمرها 550 مليون عام تسد فجوة في شجرة العائلة التطورية لواحدة من أقدم الحيوانات. تصوير سبنسر كوبيج لجامعة فرجينيا للتكنولوجيا. الائتمان: سبنسر Coppage لجامعة فرجينيا للتكنولوجيا

وفي دراسة سابقة نشرت عام 2019، اقترح شياو وفريقه ذلك لم تترك الإسفنجيات المبكرة حفريات لأنها لم تطور قدرتها على تكوين هياكل صلبة تشبه الإبرة تسمى الشويكات التي تميز الإسفنج البحري اليوم.

تتبع أعضاء فريق شياو تطور الإسفنج من خلال السجل الأحفوري. ومع عودتهم إلى الوراء في الزمن، أصبحت الشويكات الإسفنجية أكثر تركيبًا عضويًا وأقل تمعدنًا.

وقال شياو: “إذا قمت بتشريحها مرة أخرى، فربما كانت الكائنات الحية الأولى عبارة عن مخلوقات ذات أجسام رخوة ذات هياكل عظمية عضوية بالكامل ولا تحتوي على معادن”. “إذا كان هذا صحيحًا، فلن يتمكنوا من الهروب من التحجر إلا في ظروف خاصة حيث يمكن للتحجر السريع أن يتغلب على التدهور.”

ثم في عام 2019، عثر فريق شياو البحثي الدولي على حفرية إسفنجية محفوظة في مثل هذه الظروف: طبقة رقيقة من صخور الكربونات البحرية المعروفة بأنها تحافظ على العديد من الحيوانات ذات الأجسام الرخوة. الحيوانات المتنقلة المبكرة.

وقال شياو: “في كثير من الأحيان، يتم فقدان هذه الأنواع من الحفريات في السجل الأحفوري”. “يوفر الاكتشاف الجديد نافذة قبل أن تطور الحيوانات المبكرة أجزاء صلبة.”

اكتشاف الحفريات الجديدة وآثارها

إن سطح الحفرية الإسفنجية الجديدة مدمج مع مجموعة معقدة من الأجزاء المنتظمة، كل منها مقسم إلى أجزاء أصغر ومتطابقة.

“يشير هذا النمط المحدد إلى أن الإسفنج البحري الأحفوري لدينا يرتبط ارتباطًا وثيقًا بنمط معين صِنف وقال شياو بينج وانج، باحث ما بعد الدكتوراه في معهد نانجينغ للجيولوجيا وعلم الحفريات وجامعة كامبريدج: “الإسفنج الزجاجي”.

ميزة أخرى غير متوقعة لأحفورة الأعشاب البحرية الجديدة هي حجمها. وقال المؤلف المشارك أليكس ليو من جامعة كامبريدج: “عند البحث عن حفريات الإسفنج المبكر، توقعت أن تكون صغيرة جدًا”. “كان طول الحفرية الجديدة حوالي 15 بوصة مع مخطط جسم مخروطي الشكل معقد نسبيا، وهو ما يتحدى العديد من توقعاتنا بشأن أصل الإسفنج المبكر.”

على الرغم من أن السنوات المفقودة قد امتلأت بالحفريات، إلا أنها توفر للباحثين إرشادات مهمة حول كيفية البحث عن هذه الحفريات، وهو ما سيزيد من فهمنا لتطور الحيوانات المبكر مع مرور الوقت.

وقال شياو “يشير الاكتشاف إلى أن الإسفنج الأول كان إسفنجيا وليس زجاجيا”. “نحن نعلم الآن أننا بحاجة إلى توسيع آفاقنا عند البحث عن الإسفنج المبكر.”

المرجع: Xiaopeng Wang، Alexander G. Liu، Zhe Chen، Chengxi Wu، Yarong Liu، Bin Wan، Ke Pang، Chuanming Zhou، Xunlai Yuan and Shuhai Xiao، “حيوان إسفنجي من مجموعة التاج الإيدياكاري المتأخر”، 5 يونيو 2024. طبيعة.
DOI: 10.1038/s41586-024-07520-y