لغز تطور أسنان ضفدع غامض

منذ نحو 230 مليون سنة فقدت أسلاف الضفادع الحديثة أسنانها باستتثناء ضفدع غونثير الجرابي. الصورة: ZACH RANDALL, FLORIDA MUSEUM OF NATURAL HISTORY

لغز تطور أسنان ضفدع غامض

منذ أكثر من 200 مليون سنة، فقدت أسلاف الضفادع الحديثة أسنان فكيهم السفليين. لكن العلماء اكتشفوا ضفدع جرابي يطلق عليه Gastrotheca guentheri تمكن من استعادة الأسنان

16 نوفمبر 2021

ضفدع "غونثير الجرابي"، هو حيوان برمائي غريب المظهر يعيش في غابات السحب الضبابية بمنحدرات الأنديز. مثل باقي الضفادع الجرابية الأخرى، تنمو الشراغيف تحت سديلة من الجلد على ظهره. لكن يتمتع ضفدع "غونثير "بسمة حيرت العلماء وهي امتلاكه مجموعة كاملة من الأسنان.

معظم الضفادع لديها عدد صغير من الأسنان في فكها العلوي. لكن جميع أنواع الضفادع الحية البالغ عددها 7000 نوعًا تقريبًا تفتقر إلى الأسنان على طول فكيها السفليين – باستثناء غونثير  ولسوء الحظ، لم يتم رؤية هذا النوع منذ عام 1996 - وحتى قبل ذلك، نادرًا ما تم العثور عليه أو دراسته. إذ أن هناك عدد قليل من العينات الثمينة من الحيوانات في مجموعات المتاحف - أقل من 30 عينة قد توجد في العالم بأسره. نتيجة لذلك، لا توجد صور حقيقية للأسنان نفسها. وقد ترك هذا النقص في الدراسة العديد من الأسئلة المعلقة، بما في ذلك سؤال بسيط للغاية: كيف يبدو فك هذا الضفدع الغريب؟

"راد دانيال بالو"، عالم الزواحف، سد هذه الفجوة في المعرفة. جنبًا إلى جنب مع زملائه في متحف فلوريدا للتاريخ الطبيعي، باستخدام ماسح ضوئي دقيق للتصوير المقطعي المحوسب للنظر في جماجم ست عينات من غونثير.

تقدم الصور والتحليلات، التي نُشرت مؤخرًا في مجلة Evolution، أول لمحة متعمقة عن فكي وأسنان هذا النوع من الضفادع الجرابية.

فقد الأسنان واستعادتها

منذ نحو 230 مليون سنة، فقدت أسلاف الضفادع الحديثة أسنانها على طول فكها السفلي إلى الأبد. فلماذا يمتلك الضفدع الجرابي أسنانًا وكيف نشأت؟. بادئ ذي بدء، أظهر "بالو" وزملاؤه أن هذه الأسنان أصلية بالفعل، وتتكون من نسيج عظمي يسمى العاج ومغلف بالمينا، مما يدحض الاقتراحات بأن هذه الهياكل ربما كانت "أسنانًا زائفة". وجد الباحثون أيضًا أن هذه الأسنان، التي تم الحصول عليها من متحف التاريخ الطبيعي بجامعة كانساس، تشبه إلى حد بعيد الأسنان الموجودة على الفكين العلويين لضفادع جرابية أخرى.

تقدم هذه النتائج أدلة محيرة تدحض نظرية تطورية عمرها قرن من الزمان تُعرف باسم قانون "دولو للرجوع". والتي صاغها عالم الحفريات "لويس دولو"، إذ تفترض النظرية أنه بمجرد فقدان سمة في مجموعة من الكائنات الحية، فإنها تختفي إلى الأبد. ولا يمكن للكائن الحي إعادة تطوير شيء فقده أسلافه، تمامًا مثل عدم قدرة البشر على تطوير ذيول. وفي حين أن منطق النظرية يبدو سليمًا، فقد أحدث علماء الأحياء التطورية ثغرات في قانون "دولو" بأمثلة تتراوح من السحالي التي تعيد تطوير وضع البيض إلى الحشرات الملتصقة التي تفقد الأجنحة ثم تستعيدها.

لكن إعادة تطور الأسنان في ضفدع غونثير  قد تكون الحالة الأكثر ترجيحًا حتى الآن. في عام 2011، أعاد عالم الأحياء التطورية "جون وينز" بناء العلاقات التطورية بين 170 نوعًا مختلفًا من الضفادع لإنشاء جدول زمني بين الوقت الذي فقدت فيه الضفادع أسنانها السفلية قبل 230 مليون سنة وعندما استعادها غونثير . ووجد "وينز" أن الأسنان لم يتم استعادتها إلا منذ نحو 20 مليون سنة، وهي فترة زمنية "غير مسبوقة" بين فقدان إحدى السمات وإعادة تطورها.

يقول وينز: "ليس الأمر وكأنهم اضطروا إلى إعادة تطوير الأسنان من الصفر، إنها مجرد مسألة وضعهم في مكان لم يكونوا فيه منذ 200 مليون سنة."

هذه العملية ربما كانت مستحيلة في برمائيات قفز أخرى، مثل الضفادع، التي لا أسنان لها تمامًا.  إذ قام "جون أبراميان"، عالم الأحياء بجامعة ميشيغان، والذي لم يشارك أيضًا في الدراسة، بالتحقيق مؤخرًا في الجينات المشفرة لمينا الضفادع، التي فقدت أسنانها تمامًا منذ نحو 60 مليون سنة. ووجد أن الجينات قد تحوّلت أساسًا إلى جينات خادعة على مدى ملايين السنين.

يقول "أبراميان": "هذه الجينات هي في الأساس عاطلة عن العمل وغير وظيفية. لكن نظرًا لأن معظم الضفادع لا تزال تنتج أسنانًا في فكها العلوي، فإن لديها نظريًا جميع الأدوات اللازمة لصنع أسنان وظيفية، لذا فهي ليست قفزة تطورية."

لغز تطوري

مع ذلك، فإن هذا لا يخبرنا لماذا أو كيف استعادت هذه الأنواع أسنانها السفلية، على الرغم من أن النظام الغذائي يلعب دورًا بالتأكيد، كما يقول "بالو". كأداة أساسية تستخدمها الحيوانات لقضم ومضغ طعامها، غالبًا ما يتم تشكيل الأسنان وفقًا لما هو موجود في القائمة. يعتقد بالو أن ولع معظم الضفادع بالحشرات الصغيرة، واستخدام الألسنة اللاصقة لعزل الفريسة، جعل الأسنان أقل أهمية لبعض الأنواع. ومع ذلك، يمتلك غونثير  شهية صحية تشمل فريسة كبيرة مثل السحالي والضفادع الأخرى.  ولكن إذا أعيد تطوير الأسنان لمساعدة ضفدع غ على غونثير بتلاع فريسة أكبر، فلماذا لم تتطور الأسنان مرة أخرى في الضفادع آكلة اللحوم الأخرى؟ بعض الضفادع، مثل ضفادع "بكمن" الضخمة في أمريكا الجنوبية، لديها أنيابًا خشنة على طول فكها السفلي لتأمين الفريسة. لكن هذه الأنياب عبارة عن أسنان زائفة - أي أنها مجرد امتدادات عظمية للفك السفلي، تفتقر إلى كل من العاج والمينا.

قد تكون بعض الإجابات مختبئة في أجنة الضفدع الشجري، وفقًا لما ذكرته "أليكسا سادير"، عالمة الأحياء التطورية بجامعة كاليفورنيا.. بينما تستكشف بشكل أساسي تطور أسنان الخفافيش، قامت مؤخرًا بمراجعة العديد من الحالات التي بقيت فيها السمات المفقودة في المراحل الأولى من نمو الكائن الحي. متوقعة أنه إذا أجرى الباحثون مسحًا ضوئيًا للأجنة، فسيجدون المزيد من الأدلة على اختفاء الأسنان أثناء النمو - بالإضافة إلى الأسلاك الجينية المصاحبة. كما يأمل "بالو" أيضًا في القيام ببعض الأعمال الجينية التنموية على الضفدع، لكن الأجنة الطازجة ليست خيارًا – إذ لم يتم رصد عينة حية من . في غونثير  لا يُعرف الكثير عنهم، بعد تضاؤل أعدادهم، حيث دمرت الزراعة وقطع الأشجار الغابات السحابية في الإكوادور وكولومبيا. ما يجعل العلماء يخشون انقراض بعض الأنواع بالفعل.

يأمل "بالو" أن يظهر الضفدع الجرابي غونثير  مرة أخرى لأن العينات الحية من هذا البرمائيات ستكون ضرورية لمعرفة المزيد عن أسنانهم وحل هذا اللغز التطوري.


المصدر: Nationalgeographic

استكشاف

أدلـــة مجنَّـحة

أدلـــة مجنَّـحة

كيف يمكن لموظفي المطارات ردع الطيور والحد من عدد الاصطدامات المدمرة؟

من أجل ترويض الصـقر..

استكشاف أدوات

من أجل ترويض الصـقر..

عندما يحل شهر أكتوبر، يكون الصقار قد أعدّ لوازمه وجهز طيوره الجارحة، بأنواعها المختلفة مثل "الجِير" و"الحُر" و"الشاهين".

صُنع ليلتقف..

استكشاف أدوات

صُنع ليلتقف..

إذا كانت لعبة البيسبول هي الهواية الوطنية لأميركا، فإن مصنع "نوكونا" للقفازات هو كنز وطني.