پرواز در آغاز تاریخ تکامل شکل گرفت

به گزارش «ساینس دیلی» (ScienceDaily)، جزئیات این پژوهش که بر روش‌های پیشرفته تصویربرداری برای بررسی حفره‌های داخلی مغز در فسیل‌های پتروسور‌ها متکی بوده در تاریخ ۲۶ نوامبر در مجله Current Biology منتشر شد.

به گفته دکتر «متئو فابری»، استادیار آناتومی عملکردی و تکامل در دانشکده پزشکی دانشگاه جانز هاپکینز، این نتایج این ایده را تقویت می‌کند که بزرگ شدن مغز، آن‌گونه که در پرندگان و احتمالا نیاکان آنها دیده می‌شود، عامل تعیین‌کننده‌ای برای توانایی پتروسور‌ها در پرواز نبوده است.

فابری می‌گوید: «مطالعه ما نشان می‌دهد که پتروسور‌ها در ابتدایی‌ترین مراحل حضورشان در جهان پرواز را تکامل دادند و این کار را با مغزی کوچک‌تر، مشابه دایناسور‌های واقعیِ غیرپرنده، انجام دادند.»

پرندگان غول‌پیکر با ساختار مغزی شگفت‌انگیز

«فابری» پتروسور‌ها را شکارچیان هوایی قدرتمند دوران دایناسور‌ها توصیف می‌کند که در برخی گونه‌ها وزنی تا حدود ۵۰۰ پوند داشتند و فاصله دو سر بال‌هایشان به ۳۰ فوت می‌رسید. پتروسور‌ها به عنوان نخستین گروه از سه دودمان اصلی مهره‌داران (در کنار پرندگان و خفاش‌ها) شناخته می‌شوند که به طور مستقل به پرواز واقعی دست یافتند.

برای بررسی چگونگی دستیابی پتروسور‌ها به این توانایی و اینکه آیا مسیر آنها با پرندگان و خفاش‌ها تفاوت داشته است یا نه، تیم پژوهشی تاریخ تکاملی این خزندگان را بررسی کرد. آنها تغییرات شکل و اندازه مغز را در طول زمان به دقت تحلیل کردند و توجه ویژه‌ای به لوب بینایی داشتند؛ ناحیه‌ای از مغز که در پردازش بینایی نقش دارد و با قابلیت پرواز مرتبط دانسته می‌شود.

سرنخ‌هایی از خویشاوندان اولیه در سی‌تی‌اسکن‌ها

پژوهشگران با استفاده از تصویربرداری سی‌تی‌اسکن و نرم‌افزار‌های تخصصی که امکان مدل‌سازی دیجیتال ساختار‌های عصبی فسیل شده را فراهم می‌کرد، بر نزدیک‌ترین خویشاوند شناخته شده پتروسور‌ها تمرکز کردند. این جانور، لاگرپتیدِ غیرپرنده و دارای توانایی بالا رفتن از درخت‌ها، نخستین بار در سال ۲۰۱۶ شناسایی شد و در دوره تریاس، حدود ۲۴۲ تا ۲۱۲ میلیون سال پیش، می‌زیست. در سال ۲۰۲۰، گروه دیگری ارتباط تکاملی نزدیک لاگرپتید با پتروسور‌ها را تایید کرد.

«ماریو برونزاتی»، نویسنده مسئول مقاله و پژوهشگر دانشگاه توبینگن آلمان، می‌گوید: «مغز لاگرپتید از پیش ویژگی‌هایی مرتبط با بهبود بینایی، از جمله لوب بینایی بزرگ شده، را نشان می‌داد؛ سازگاری که ممکن است بعد‌ها به خویشاوندان پتروسور آنها در دستیابی به پرواز کمک کرده باشد.»

فابری اشاره می‌کند که پتروسور‌ها نیز لوب‌های بینایی بزرگ‌شده داشتند؛ اما به جز این ویژگی، شکل و اندازه مغز آنها تفاوت‌های قابل‌توجهی با لاگرپتید نشان می‌دهد.

او می‌افزاید: «همین شباهت‌های اندک نشان می‌دهد که پتروسور‌های پرنده که خیلی زود پس از لاگرپتید ظاهر شدند، احتمالا توانایی پرواز را به صورت ناگهانی و در همان آغاز شکل‌گیری خود به دست آوردند. به بیان ساده، مغز پتروسور‌ها به‌سرعت دگرگون شد و از همان ابتدا هر آنچه برای پرواز لازم بود را کسب کرد.»

مقایسه پرواز در پتروسور‌ها و پرندگان

در مقابل، گمان می‌رود پرندگان امروزی پرواز را از طریق فرایندی تدریجی‌تر تکامل داده باشند. به گفته فابری، آنها چندین ویژگی کلیدی از جمله توسعه مخ، مخچه و لوب‌های بینایی را از خویشاوندان پیشین خود به ارث برده‌اند و سپس این نواحی را برای پرواز بیشتر سازگار کرده‌اند. پشتیبانی از این الگوی تدریجی از پژوهشی در سال ۲۰۲۴ از آزمایشگاه دکتر «ایمی بالانوف»، استادیار آناتومی عملکردی و تکامل در جانز هاپکینز، به دست آمده است که بر اهمیت توسعه مخچه در خاستگاه پرواز پرندگان تاکید دارد. مخچه در بخش پشتی مغز قرار دارد و در تنظیم هماهنگی عضلانی و دیگر کارکرد‌ها نقش دارد.

بالانوف می‌گوید: «هر اطلاعاتی که بتواند شکاف‌های اطلاعاتی ما درباره مغز دایناسور‌ها و پرندگان را پر کند، برای درک تکامل پرواز و سامانه‌های عصبی–حسی در دودمان‌های پتروسور‌ها و پرندگان اهمیت دارد.»

بینش‌هایی از مغز‌های فسیل‌شده در گونه‌های مختلف

این تیم همچنین حفره‌های مغزی کروکودیلی‌ها (نیاکان تمساح‌ها) و پرندگان اولیه و منقرض شده را بررسی و این ساختار‌ها را با پتروسور‌ها مقایسه کرد.

تجزیه و تحلیل آنها نشان داد که پتروسور‌ها نیمکره‌های مغزی نسبتا بزرگ شده‌ای داشتند؛ ویژگی که با برخی دیگر از گروه‌های دایناسوری قابل مقایسه است. این گروه‌ها تروودونتید‌های دوپا و پرنده‌مانند را که از اواخر ژوراسیک تا اواخر کرتاسه، حدود ۱۶۳ تا ۶۶ میلیون سال پیش، می‌زیستند، شامل می‌شود و همچنین «آرکئوپتریکس لیتوگرافیکا» (Archaeopteryx lithographica)، قدیمی‌ترین پرنده شناخته شده که حدود ۱۵۰٫۸ تا ۱۲۵٫۴۵ میلیون سال پیش زندگی می‌کرد. این گونه‌های پیشاتاریخی تفاوت چشمگیری با پرندگان امروزی دارند که حفره‌های مغزی بسیار بزرگ‌تری دارند.

آرکئوپتریکس لیتوگرافیکا

چشم‌انداز پژوهش‌های آینده

فابری می‌گوید پیشرفت‌های آینده به درک این موضوع وابسته است که ساختار درونی مغز_نه صرفا اندازه و شکل آن_چگونه امکان پرواز را برای پتروسور‌ها فراهم کرده است. به گفته او، این امر برای آشکار شدن اصول زیستی گسترده‌تری که تکامل پرواز را هدایت می‌کنند، ضروری خواهد بود.