رباعيات الأرجل القديمة جاءت إلى الأرض على الفور باعتبارها “بالغة”

تنتمي جميع الفقاريات الأرضية الحديثة – من السحالي إلى البشر – إلى مجموعة رباعيات الأرجل، التي كان أسلافها من الأسماك ذات الزعانف الفصية القديمة (Crossopterygii). ظهرت الأشكال الأولى التي تشبه رباعيات الأرجل في أواخر العصر الديفوني منذ حوالي 390 مليون سنة. وكانوا يعيشون في المياه الضحلة، وحاول بعضهم الوصول إلى اليابسة. ومع ذلك، ظلت المراحل الأولى من تطور هذه الحيوانات لغزا. اقترح العديد من علماء الحفريات أن رباعيات الأرجل الأولى مرت بمرحلة يرقات بخياشيم خارجية، تذكرنا بالشراغف الحديثة أو يرقات السمندل. يعتبر التحول، وهو تغيير جذري في بنية الجسم، حيث تتحول اليرقة إلى شخص بالغ، بمثابة رابط مهم في التكيف، مما يجعل من الممكن تسهيل انتقال الفقاريات من البيئة المائية إلى البيئة الأرضية. لكن لم يكن من الممكن العثور على دليل مباشر على وجود مثل هذا التطور في رباعيات الأرجل المبكرة لفترة طويلة. في الستينيات والتسعينيات من القرن الماضي، عثر علماء الحفريات على عدد كبير من الحفريات التي يعود تاريخها إلى ما بين 307 و309 ملايين سنة في منطقة مازون كريك لاغرشتاتت بالقرب من شيكاغو. في النصف الثاني من القرن العشرين، لم تتيح التكنولوجيا بعد رؤية أصغر تفاصيل هيكل هذه الحفريات، لذلك تم تخزين العديد من الاكتشافات في مجموعات المتاحف لعقود من الزمن وانتظرت في الأجنحة. ومن بين الحفريات بقايا إمبولوميري – وهي مخلوقات بدائية ذات أربع أرجل، يصل طول البالغين منها إلى ثلاثة أمتار. من المفترض أنها كانت حيوانات مفترسة شبه مائية وربما يمكنها التحرك على الأرض. كانت حفريات اثنين من الأحداث، التي يبلغ طولها حوالي سنتيمترين، ذات أهمية خاصة، والتي كانت محفوظة جيدًا لدرجة أن العلماء لم يتمكنوا من رؤية هيكلهم العظمي فحسب، بل أيضًا الأنسجة الرخوة، بالإضافة إلى أجزاء من الكيس المحي، وهو العضو الجنيني.

قام فريق أمريكي من علماء الحفريات بقيادة جيسون باردو من المتحف الميداني للتاريخ الطبيعي بدراسة بنية الصمات الصغيرة بالتفصيل، ومقارنتها بالبرمائيات الحديثة واكتشف فرقًا أساسيًا. وقدم الباحثون النتائج التي توصلوا إليها في مجلة العلوم. بعد الفقس، في العديد من الضفادع الصغيرة (يرقات البرمائيات عديمة الذيل)، يتقلص كيس الصفار الخارجي تدريجيًا ويتراجع إلى تجويف البطن مع استهلاك العناصر الغذائية. في الصبات الصغيرة، تم تنظيم هذا الاحتياطي بشكل مختلف: ظل كيس الصفار عبارة عن هيكل خارجي واضح، دون التراجع إلى الداخل، مما يشير إلى ميزات مختلفة للتطور المبكر مقارنة بالبرمائيات الحديثة. يُعرف شكل مماثل من تنظيم احتياطي الصفار في بعض مجموعات الأسماك، بما في ذلك الأسماك الرئوية، وهي سلالة قديمة من الأسماك ذات الزعانف الفصية التي تمتلك تنفسًا خياشيميًا ورئويًا. انطباع الفنان عن الصمات الصغيرة / © اكتشف أرجان مان باردو وزملاؤه تفاصيل مهمة أخرى. اتضح أن الصمات الصغيرة تفتقر إلى إحدى السمات المميزة لمرحلة اليرقات – الخياشيم الخارجية – الأعضاء التنفسية الموجودة على السطح الخارجي لجسم يرقات بعض البرمائيات والأسماك. وهي عبارة عن نتوءات رفيعة تشبه الخيوط عادةً وتمتص الأكسجين المذاب في الماء بشكل فعال. يشير عدم وجود خياشيم خارجية على الصمات اليافعة إلى أنها لم تكن يرقات مائية نموذجية تشبه الشرغوف. كما فاجأت الجمجمة والهيكل العظمي الباحثين. كان لدى الشباب بالفعل خطة جسم “بالغة” دون مرحلة يرقية واضحة. سمح هذا للباحثين بافتراض أن تطورهم اتبع نوعًا مباشرًا – دون مرحلة إعادة الهيكلة الجذرية للكائن الحي بأكمله، وهي سمة من سمات التحول. يتميز الشخص بنوع مماثل من التطور: يزداد حجم الطفل تدريجيًا، وتتغير نسب الجسم، لكن البنية العامة للهيكل العظمي والأعضاء الداخلية تظل كما هي – وهذا ليس تحولًا، بل نمو مباشر. ربما تطورت رباعيات الأرجل القديمة على طول خطوط مماثلة.

ودرس الخبراء حفريات رباعيات الأرجل الأخرى التي عاشت في نفس الوقت وفي نفس المنطقة. لم تظهر أي من هذه العينات علامات مرحلة اليرقات. في بعض المجموعات التطورية ذات الصلة الوثيقة، تُعرف أيضًا أشكال التطور المباشر، مما يجبرنا على إلقاء نظرة جديدة على أصل دورة حياة رباعيات الأرجل المبكرة. يعتقد مؤلفو العمل العلمي أنه في رباعيات الأرجل الأولى، كانت مرحلة اليرقات غائبة على ما يبدو، وحدث التطور وفقًا لنوع مباشر – بدون تحول. على الأقل هذا ما تشير إليه حفريات الصمات. تتعارض مثل هذه النتائج مع الفرضية المنتشرة والتي بموجبها كان انتقال الفقاريات إلى نمط حياة أرضي مصحوبًا بدورة حياة معقدة مع تحول عبر اليرقة.