يتم تقديم أدلة على أصل الحيتان من الثدييات البرية. كيف تبين أن الحيتان هي من أقارب Artiodactyls

لفترة طويلة، كان العلماء واثقين من أنه منذ حوالي 50 مليون عام، داس أسلاف الحيتان والدلافين الأرض بحوافرهم في مكان ما فيما يعرف الآن بجنوب وجنوب شرق آسيا. في وقت لاحق، لسبب ما - على الأرجح بحثا عن الطعام - ذهبت هذه الحيوانات إلى الماء وعلى مدار عدة ملايين من السنين التالية تحولت إلى الحيتانيات الحديثة، التي تعيش الآن في جميع محيطات الأرض. أقدم الثدييات التي أدت إلى ظهور عمالقة البحر المعاصرين المعروفين اليوم، كانت لها أقدام خلفية مكففة، ويمكن أن توجد على الأرض وفي البيئة المائية، وكانت في مظهرها أشبه بالتماسيح.

لفترة طويلة لم يكن من الممكن تحديد من هو آخر سلف بري تقريبًا لأسلاف الحيتان والدلافين. على هذه النتيجة أفصحمجموعة واسعة من الفرضيات. من بين الأسلاف القدامى في أوقات مختلفة كانت أفراس النهر والجمال و"الذئاب ذات الحوافر" والميزونيكيا وحتى الحيوانات المفترسة الشبيهة بالكلاب، على سبيل المثال، الدببة والخنازير، التي ينتمي أقاربها إلى سكان البحار الآخرين - الفظ والأختام.

أظهر تحليل لاحق للأسنان المتحجرة لأسلاف الحيتان الظاهرية علاقتها بالحوافر. تتم الإشارة أيضًا إلى العلاقة الوثيقة بين العائلات من خلال تشابه بروتينات الرتبتين الحديثتين من الثدييات، ولا سيما بروتينات جهازها المناعي. ومع ذلك، من هو بالضبط سلف الحيتان والدلافين، والأهم من ذلك، لماذا يحتاجون إلى العودة إلى البحر، ظل مجهولا.

يبدو أن العلماء وجدوا "الحلقة المفقودة" في تطور الحيتانيات. ومن الواضح أن الجوع لم يكن هو ما دفع الحيتان إلى الماء، بل الخوف.

المتخصص الشهير في تطور الحيتان هانز ثويسن من كلية الطب الشمالية الشرقية بجامعة أوهايو وزملاؤه من الولايات المتحدة الأمريكية والهند نشرتفي الطبيعة، نتائج دراسة الهيكل العظمي شبه الكامل لمخلوق عثر عليه قبل عدة عقود في كشمير من قبل الجيولوجي الهندي رانجو راو.

لم تكن الثدييات القديمة التي تسمى Indohyus (يوجد الآن نوعان في هذا الجنس) هي الجد المباشر للحيتان الحديثة، ولكنها كانت أقرب قريب لجميع الحيتانيات، بالمقارنة مع جميع الحيتان ذات الأصابع الأخرى هي أبناء عمومة. ينتمي Indohyus إلى عائلة Raoellidae التي تعود إلى عصور ما قبل التاريخ من رتبة Artiodactyl، وهذه العائلة هي التي ترتبط ارتباطًا مباشرًا بأسلاف الحيتان والدلافين وخنازير البحر، والتي تشكل الآن رتبة الحيتانيات بأكملها.

عاش إندوهيوس، الذي درسه ثيويسن وزملاؤه، في ما يعرف الآن بكشمير قبل 48 مليون سنة. في ذلك الوقت، كانت هناك شواطئ بحر تيثيس الضحل القديم، والتي بحلول ذلك الوقت لم تعد بالفعل محيطًا يحمل نفس الاسم. تم اكتشاف البقايا المتحجرة للإندوهيوس في رواسب من قاع نهر قديم يقع الآن في أعالي الجبال.

بعد دراسة بنية أسنان هذه الثدييات القديمة، توصل العلماء إلى استنتاج مفاده أنها كانت على الأرجح من الحيوانات العاشبة أكثر من كونها آكلة اللحوم، وحصلت على طعامها على الشاطئ.

في الخزانات، وجد شعب الهندوس ملجأً من المخلوقات المفترسة التي هددت حياته.

يشبه ظاهريًا تقاطعًا بين الراكون والغزلان، وكان طول الأخ القديم للحيتانيات حوالي 80 سم، ويبدو أنه قضى معظم وقته في الماء. ويدل على ذلك بشكل خاص ثقل عظام الأطراف مما ساعد الحيوان على البقاء في القاع. على ما يبدو، إندوهيوس، مثل فرس النهر، فضل أن يرش في المياه الضحلة.

الهيكل العظمي للإندوهيس

تم إعادة بناء الأجزاء المظللة من الهيكل العظمي بناءً على بيانات عن بنية الجسم للأرتوداكتيلات من عائلة الراويليات.

تتم الإشارة إلى العلاقة الوثيقة بين Indochyus والحيتان من خلال تفاصيل غير واضحة ظاهريًا ولكنها مقنعة جدًا لعلماء الحفريات. ونحن نتحدث على وجه الخصوص عن بنية العظم المظلي السميك (involucrum) الذي ينتمي إلى منطقة الأذن الوسطى. وبحسب ثويسن نفسه، فبمجرد أن رآها اتضح له أن هذه هي أقرب أقرباء الحيتان المعروفة علمياً. بالإضافة إلى ذلك، تبين أن هيكل أسنان الضواحك في الهند وأسلاف الحيتان الحديثة متشابهان. في السابق، لاحظ جوناثان جيزلر من جامعة جورجيا الجنوبية مثل هذه التشابهات، لكن هذه النتائج لم تكن كافية للإدلاء ببيان حازم حول العلاقة بين الحيتان والراويليد.

لتحديد النظام الغذائي للإندوهيوس، درس علماء الحفريات بنية أسنانه. حتى الآن، جادل العلماء كثيرًا حول تكيف الحيتانيات مع أكل الأسماك واللحوم - سواء حدث ذلك قبل وصول الثدييات إلى المحيط أو بعده. وفقًا للعديد من أنصار التطور، فإن عودة هذه الأرتوداكتيل إلى الماء تخدم غرضًا واحدًا فقط - الصيد (بتعبير أدق، صيد الأسماك).

ومع ذلك، فإن تحليل الوفرة النسبية للنظائر المستقرة للكربون والأكسجين الموجودة في مينا أسنان الثدييات أظهر عكس ذلك.

بناءً على هذه الحقائق، طرح ثيويسن فرضية مفادها أن أسلاف الحيتان والدلافين القدماء لم يفكروا على الإطلاق في غزو المساحات المائية، بل فروا ببساطة إلى هناك، مدفوعين بملاحقين مفترسين. تم تطوير آلية التغذية على الأسماك والعوالق في وقت لاحق.

) ينحدرون من أرض الأجداد، كما يتضح من العديد من خصائصهم:

• تنفس الهواء الجوي باستخدام الرئتين،
• تشبه عظام الزعانف (الأطراف الأمامية) للحيتانيات عظام أطراف الثدييات البرية،
• تعد حركة الذيل وثني العمود الفقري في المستوى الرأسي أكثر سمة من سمات الثدييات الراكضة أكثر من سمكة السباحة التي تنحني عادةً في المستوى الأفقي.

ظلت مسألة كيفية تطور الثدييات البرية إلى ثدييات بحرية لغزا لفترة طويلة بسبب عدم وجود بقايا أحفورية للأنواع الانتقالية. لكن بفضل اكتشاف الباكيسيتوس عام 1992، أصبح من الممكن توضيح عدد من المسائل ومعرفة مراحل التحول من الحيوانات البرية إلى الحيوانات البحرية.

أسلاف الحيتانيات

شجرة تطورية للحيتانيات بما في ذلك ذوات الحوافر

كانت وجهات النظر التقليدية حول تطور الحيتانيات هي أن أقرب أقربائها وأسلافهم المحتملين هم الميزونيكيون، وهي رتبة منقرضة من ذوات الحوافر آكلة اللحوم التي تشبه الذئاب ذات الحوافر بدلاً من المخالب وكانت المجموعة الشقيقة للحيوانات ذات الحوافر. كان لهذه الحيوانات أسنان ذات شكل مخروطي غير عادي، تشبه أسنان الحيتانيات. على وجه الخصوص، ولهذا السبب، يعتقد العلماء منذ فترة طويلة أن الحيتانيات ينحدر من نوع من mesonychy الأسلاف. ومع ذلك، تشير البيانات الوراثية الجزيئية الجديدة إلى أن الحيتانيات هي أقرباء قريبين من ذوات الأصابع، وخاصة فرس النهر. بناءً على هذه البيانات، يُقترح إدراج الحيتانيات في رتبة Artiodactyla ويُقترح اسم Cetartiodactyla لمصنف أحادي العرق يشمل هاتين المجموعتين. ومع ذلك، فإن أقدم بقايا الحفريات المعروفة لـ Anthracotherium، سلف فرس النهر، أصغر بعدة ملايين من السنين من عمر Pakicetus، أقدم سلف معروف للحيتان.

واكتشف ثيويسن أيضًا أنه تمت ملاحظة ترتيب مماثل للأذن في حفريات حيوان إندوكيوس الصغير الذي يشبه الغزلان. عاش الهندوس منذ حوالي 48 مليون سنة في كشمير. وكان هذا الحيوان العاشب الصغير، بحجم القط المنزلي، يتمتع ببعض السمات التي جعلته أقرب إلى الحيتان وتشير إلى تكيفه مع البيئة المائية. وتشمل هذه القشرة العظمية السميكة والثقيلة، التي تذكرنا بالصدفة العظمية لبعض الحيوانات شبه المائية الحديثة مثل فرس النهر، مما يساعد على تقليل الطفو، ونتيجة لذلك، يسمح لك بالبقاء تحت الماء. يشير هذا إلى أن الهندوشيوس، مثل الظبي المائي الحديث، غاص تحت الماء للاختباء من الحيوانات المفترسة.

الأمبولوسيتيدات والريمنجتونوسيتيدات

وأبرز الحيتان القديمة هو Ambulocetus، المعروف من العصر الأيوسيني في باكستان. ظاهريًا، كانت هذه الثدييات تشبه تمساحًا يبلغ طوله ثلاثة أمتار. كان Ambulocetus حيوانًا شبه مائي: كانت قوائمه الخلفية أكثر ملاءمة للسباحة من المشي على الأرض. من المحتمل أنه كان يسبح عن طريق ثني جسمه في مستوى عمودي، مثل ثعالب الماء والفقمات والحيتان الحديثة. من المفترض أن الإسعافات الأولية تصطاد مثل التماسيح الحديثة، وتتربص بالأسماك والحيوانات التي تأتي للشرب.

Basilosaurids وdorudontids: الحيتانيات البحرية بالكامل

Basilosaurus (تم اكتشافه في عام 1840 ويعتقد في الأصل أنه من الزواحف، ومن هنا جاء اسم "الزواحف") وDorudon عاشا منذ حوالي 38 مليون سنة وكانا حيوانات بحرية بحتة. كان Basilosaurus كبيرًا مثل الحيتان الحديثة الكبيرة، حيث يصل طوله أحيانًا إلى 18 مترًا. كانت Dorudontids أصغر إلى حد ما، حيث يصل طولها إلى 5 أمتار.

على الرغم من كل أوجه التشابه مع الحيتان الحديثة، إلا أن الباسيلوصوريات والدورودونتيدات كانت تفتقر إلى النتوء الدهني الأمامي، وهو ما يسمى بالبطيخ، والذي يسمح للحيتانيات الموجودة باستخدام تحديد الموقع بالصدى بشكل فعال. كانت أدمغة الباسيلوصوريات صغيرة نسبيًا، مما يشير إلى أنها كانت منعزلة ولم يكن لديها بنية اجتماعية معقدة مثل بعض الحيتانيات الحديثة. فيما يتعلق بالانتقال إلى نمط حياة مائي بحت، تعاني الباسيلوصورات من تدهور الأطراف الخلفية - على الرغم من أنها تشكلت بشكل جيد، إلا أنها صغيرة ولم يعد من الممكن استخدامها للحركة. ومع ذلك، ربما لعبوا دورًا مساعدًا أثناء التزاوج. لم تعد عظام الحوض لدى الباسيلوصوريات متصلة بالعمود الفقري، كما كان الحال في البروتوسيتيدات.

ظهور تحديد الموقع بالصدى

تحدد الحيتان المسننة (Odontocetes) موقعها بالصدى عن طريق إنتاج سلسلة من النقرات بترددات مختلفة. تنبعث نبضات صوتية من خلال وسادة الدهون الأمامية ("البطيخ الأمامي")، وتنعكس من الجسم ويتم تسجيلها باستخدام الفك السفلي. تشير دراسة جماجم السكالودون إلى التواجد الأساسي لتحديد الموقع بالصدى في هذا النوع. عاش السكوالودون من أوائل عصر الأوليجوسين الأوسط إلى منتصف العصر الميوسيني، منذ حوالي 33-14 مليون سنة، وكان لديه عدد من السمات المشابهة للحيتان المسننة الحديثة. على سبيل المثال، الجمجمة المسطحة بشدة وأقواس الفك البارزة هي أكثر ما يميز Odontoceti الحديث. على الرغم من ذلك، فإن احتمال أصل الدلافين الحديثة من سكوالودون يعتبر غير مرجح.

الدلافين المبكرة

انظر أيضًا "الدلافين - التطور والتشريح (الإنجليزية)"

تطور الهيكل العظمي

أنظر أيضا

ملحوظات

1. جامعة كاليفورنيا، بيركلي (2005، 7 فبراير).اكتشف علماء فرنسيون في جامعة كاليفورنيا في بيركلي الحلقة المفقودة بين الحوت وأقرب أقربائه، فرس النهر. علم يوميا. تم الاسترجاع 1 فبراير، 2010. أرشفة 24 أغسطس 2011.
2. فيليب د. جينجيرش، د. إي. راسل (1981). " باكيسيتوس إيناكوس، كائن أثري جديد (الثدييات، الحيتانيات) من تكوين كولدانا الأيوسيني المبكر في كوهات (باكستان)". جامعة. ميشيغان. كونتر. المصحف. باليونت 25 : 235–246.
3. كليات الطب والصيدلة بجامعات شمال شرق أوهايو (2007، 21 ديسمبر).

قبل حوالي 70 مليون سنة، كان أسلاف الحيتان في عصور ما قبل التاريخ يسيرون على الأرض، ولا يدخلون الماء إلا للصيد. ويعتقد العلماء أن الحيتانيات تنحدر من الميزوكينيا - وهو مخلوق يشبه الذئب، ولكن له حوافر مثل الغزلان أو البقرة. من بين الحيوانات الحديثة، يعتبر فرس النهر أقرب أقرباء الحيتان. بعد أن غيرت موطنها، زاد حجم الحيتانيات بشكل كبير، وتحولت أطرافها الأمامية إلى زعانف، وضمورت أطرافها الخلفية، ونمت زعنفة أفقية كبيرة على ذيلها، وتساقط شعرها، وتشكلت طبقة سميكة من الدهون تحت الجلد، لحماية الجسم. من انخفاض حرارة الجسم. أكبرها - الحيتان الزرقاء - يصل طولها إلى 26 مترًا ويصل وزنها إلى 110 أطنان.

لكن الحيتانيات ما زالت لم تتحول إلى أسماك: فقد ظلت من ذوات الدم الحار، واحتفظت بالتنفس الرئوي، ولم تبدأ في وضع البيض، بل أنجبت صغارًا على قيد الحياة وأطعمتهم بالحليب.

بعض الحيتانيات لها أسنان والبعض الآخر لا. وبناءً على هذه الميزة، تم تقسيمها إلى حيتان بالين (أو بلا أسنان) وحيتان مسننة. على سبيل المثال، تحتوي الأسنان على هيكل يتكون من مئات الصفائح القرنية - عظم الحوت. تنمو هذه الصفائح على الحنك وتشبه الحافة. يفتح الحوت فمه ويسبح عبر تراكمات العوالق (صغار سكان البحر - الرخويات والقشريات والأسماك) ويبتلع الجميع دون تمييز. ثم يغلق فمه ويدفع الماء بقوة. يتم تصفيته من خلال مشط، ويبقى الطعام. وهكذا يأكل الحوت الرمادي ما يصل إلى 450 كيلوجرامًا من العوالق يوميًا. من بين الحيتان المسننة، تعتبر حيتان العنبر الأكبر. لديهم رأس ضخم تتشكل فيه موجات صوتية يمكنها شل طعامهم المفضل - العملاق. في الواقع، يحتاج حوت العنبر إلى أسنان فقط للإمساك بالفريسة، وهو يبتلعها كاملة دون مضغها.

ويمكن اعتبار الكركدن أو وحيد القرن صاحب أطول سن. نابه الملتوي إلى اليسار هو في الواقع سن. وينمو بطول ثلاثة أمتار عبر الشفة العليا، ويمتلكه الذكور فقط. لقد افترض العلماء أنه بمساعدة النهايات العصبية الموجودة على الناب. Narwhal يقيس درجة حرارة الماء والضغط. في القرون الماضية، كان هذا السن يعتبر أفضل علاج للسموم والأمراض وكان يستحق ثروة، لذلك تم إبادة كركدن البحر بلا رحمة، تمامًا مثل الحيتان الأخرى.

في القرن التاسع عشر، دمر الناس هذه الأسماك بالكامل تقريبًا بسبب لحومها ودهنها وعظام الحوت. فقط في 19 فبراير 1986، فرضت اللجنة الدولية لصيد الحيتان حظرًا على صيد الحيتان للأغراض الصناعية وبيع لحوم الحيتان في جميع أنحاء العالم. وفي نفس العام تم إنشاء عطلة - يوم الحوت العالمي. يتم الاحتفال به في 23 يوليو.

في الوقت الحالي، التهديد الرئيسي لحياة الحيتان هو تلوث المياه: انسكابات النفط، وإلقاء النفايات السامة ومياه الصرف الصحي تسمم طعامها، وبالتالي الحيتان نفسها. يبذل الكثيرون كل ما في وسعهم لضمان سلامة الحيتان، لأن الأمر يعتمد علينا فقط فيما إذا كانت الأجيال القادمة سترى هذه الحيوانات الجميلة والفريدة من نوعها.

كيف وصلت الحيتان إلى المحيط؟

آي جي. مششيرسكي

لاحظ الوحش، الذي كان يرقد بلا حراك في الماء بين أشجار المانغروف، فريسته - حيوان ذو حجم مناسب جاء ليشرب. وبدفعات قوية من رجليه الخلفيتين، اقترب من الشاطئ، وغرز أسنانه القوية في جسد الضحية ثم تراجع مرة أخرى إلى الماء. عندما توقف الحيوان، الذي كان محكم الفكين، وغير قادر على التنفس، عن الضرب، زحف المفترس إلى الشاطئ ليبدأ وجبته على أرض صلبة. للوهلة الأولى، بدا الوحش وكأنه تمساح - بأرجل قصيرة وذيل ضخم وكمامة طويلة ممدودة وعينان مرتفعتان تبرزان فوق سطح الرأس. إلا أن جسده لم يكن مغطى بصفائح صدفية، بل بالفراء، ولم تكن ساقيه تنتهي بمخالب، بل بشيء يشبه الحوافر، وكانت أسنانه أسنان حيوان، وليست زواحف...

هكذا يتخيل علماء الحفريات Ambulocetus، أحد الحيتان الأولى. بتعبير أدق، مخلوق يمثل "حلقة في السلسلة التطورية" التي تربط الثدييات البرية في بداية عصر سينوزويك والحيتانيات الحديثة: الحيتان الزرقاء والرمادية والحدباء، وحيتان العنبر، وكركدن البحر، والحيتان القاتلة والدلافين - في المجموع حوالي 40 أجناس و 80 نوعًا من الحيوانات تتجول في مساحات محيطات العالم.

ظل التاريخ التطوري للحيتان، أحد أكثر رتب الثدييات تخصصًا، لغزًا لعلماء الأحياء طوال معظم القرن العشرين. في عام 1945، على أساس البيانات الحفرية المتاحة، قام ج. سيمبسون بتجميع نظام العلاقات التطورية بين رتب الثدييات، ولاحظ النقص شبه الكامل في المعلومات عن الحيتانيات ووضع هذا النظام بشكل مستقل عن الآخرين، وربط تاريخه فقط مع المشترك سلف افتراضي للمشيمة.

ومع ذلك، بعد عقدين فقط من الزمن، تمكن علماء الحفريات من العثور على عدد كبير من بقايا الحيتان القديمة وأشكال أسلافها التي يعود تاريخها إلى العصر الإيوسيني (منذ 55 إلى 34 مليون سنة) - وهو الوقت الذي كانت فيه هذه الحيتان القديمة (Archaeoceti) في بداياتها للتو. لإتقان عنصر الماء. تم العثور على عظام الحيتانيات أيضًا في طبقات الأوليجوسين المتأخرة (منذ 34 إلى 24 مليون سنة)، عندما تم تكوين رتبتين فرعيتين حديثتين من هذه المجموعة - الحيتان المسننة والحيتان البالينية. بالتوازي، تم إجراء تقييم للعلاقات ذات الصلة بين الرتب الحية للثدييات، بناءً على تشابه بروتينات الجهاز المناعي. وفقًا للبيانات التي تم الحصول عليها، تبين أن الحيتان هي الأقرب إلى... ثنائيات الأصابع - وهو نظام يمثله في الحيوانات الحديثة الغزلان والثيران والزرافات وأفراس النهر.

على مستوى الحفريات، من المفترض أن يتم تأكيد مثل هذا الارتباط بناءً على دراسة بقايا ممثلين مختلفين للنظام القديم (والمنقرض تمامًا) من Condylarthra - الأسلاف المشتركين المفترضين للذوات الحوافر والخرطوم والحيتانيات. تم اكتشاف تشابه واضح بين الأسنان ثلاثية الذروة للحيتان الأحفورية المكتشفة حديثًا ومجموعة من اللقمات المفترسة - Mesonychia. تم اكتشاف أوجه تشابه أيضًا بين الخصائص السنية للأرتوداكتيلات ومجموعة أخرى من اللقمات، Arctocyonids، القريبة جدًا من الميزونيكيات. توصل الباحثون الذين قاموا بهذا العمل إلى استنتاج مفاده أن الحيتانيات تنحدر من حيوانات آكلة اللحوم تشبه في مظهرها الذئاب الميزونيتشية، وكان لها بدورها سلف مشترك مع ذوات الأصابع.

مرت حوالي عشر سنوات أخرى، وتلقى علماء الحفريات مواد إضافية يبدو أنها تؤكد هذه الافتراضات. في عام 1977، عملت بعثة عالم الحفريات الأمريكي P. Gingerish في باكستان بحثا عن بقايا الثدييات الأرضية الأيوسينية - تقريبا في نفس الأماكن التي تم العثور فيها على مثل هذه الاكتشافات من قبل. ومع ذلك، هذه المرة عثر العلماء على بقايا الكائنات البحرية فقط. في الواقع، لم يكن هذا مفاجئًا - منذ حوالي 50 مليون سنة، في مكان قريب كان هناك تغير مع مرور الوقت لساحل بحر تيثيس القديم، الذي كان يفصل بين أوراسيا وأفريقيا في معظم فترة الأيوسين.

ومع ذلك، من بين بقايا الأسماك والمحار، وجد علماء الحفريات قطعتين من عظام الحوض، والتي تنتمي بوضوح إلى حيوانات "المشي" الكبيرة نسبيًا. قال جينجيريش: "كنا نتحدث مازحين عن الحيتان ذات الأرجل، ولم يخطر ببال أحد منا أن يتخيلها بجدية..." ومن المثير للاهتمام أنه في نفس الموسم، في جزء آخر من باكستان، تم تشكيل فك حيوان ثدييات الأصابع البدائي. اكتشف...