قصة تطور الأطراف من زعانف الأسماك إلى أقدام البشر

قد يبدو ما سأقوله غريباً، لكن قصتنا بدأت في الماء، وهذه

ليست مزحة لأننا ننحدر من الأسماك. منذ مئات الملايين من السنين،

بدأ أسلافنا غزو اليابسة، وهو تحدٍ تطلب منهم تحولاً

تشريحياً هائلاً. ولكن ، كيف كان هذا الجنون التطوري ممكناً؟

مرحباً بكم في الرحلة التي غيرت تاريخ الحياة إلى الأبد.

قفزة ملحمية تطلبت أداة أساسية، وهي الأرجل. لذا استعد،

لأننا اليوم في " ذكريات دولي" سنخبرك من أين جاءت أطرافنا.

والخطوة الأولى هي فهم شيء أساسي للغاية. نحن كائنات رباعية

الأطراف. رباعيات الأطراف هي حيوانات فقارية تشمل جميع

الكائنات، الحية والمنقرضة، التي تمتلك أربعة أطراف.

بمعنى أنها مجموعة ضخمة جداً، فهي تضم جميع البرمائيات

والزواحف والطيور والثدييات. كما أنها تشمل حيوانات لا تمتلك

أطرافاً مثل الثعابين أو الحيتان. يصنفها العلماء هنا لأن

أسلافها كانت تمتلكها ، ومع تطورها فقدتها أو تكيفت للزحف أو

السباحة بشكل أفضل. ونعم، رغم غرابة الأمر ، فإن الطيور

والخفافيش هي أيضاً رباعيات أطراف، فأجنحتها مجرد أطراف

أمامية تحورت للطيران. وبالطبع، الديناصورات التقليدية كانت كذلك

أيضاً لأنها كانت زواحف. الأهم هو فهم أننا جميعاً،

كرباعيات أطراف، ننحدر من سلف مشترك واحد. ولحل لغز كيف

حصلنا على أربع أرجل، سيتعين علينا العودة إلى ذلك السلف. ورغم

أنه للوصول إلى عصره يجب أن نعود مئات الملايين من السنين،

إلا أن مفتاح كل هذا موجود في واقعنا الحالي. الكثير من

الناس لا يعرفون مجموعة من الحيوانات هي من بين أكثر

الكائنات روعة التي يمكن تخيلها، وهي الأسماك الرئوية. لم

يتبق سوى بضعة أنواع موزعة بين أفريقيا وأمريكا الجنوبية

وأستراليا، لكنها مهمة للغاية لفهم ماضينا. تعيش هذه

الأسماك في المياه العكرة على ضفاف الأنهار والمستنقعات،

وأحياناً خلال موسم الجفاف قد يتبخر موطنها وتختفي المياه

تماماً. بالنسبة لأي نوع آخر من الأسماك، سيكون هذا كارثة محققة

وموتاً مؤكداً، لكن هذه الأسماك لديها حل لهذه المشكلة الكبيرة.

بالتأكيد يمكنكم تخمينه من اسمها. إنها تمتلك رئتين وظيفيتين

تسمحان لها بتنفس الهواء مثلنا تماماً. وليس هذا فحسب،

فالسمكة الرئوية تنجو من الجفاف عن طريق دفن نفسها في الطين. إنه

أمر جنوني؛ إذ يمكنها البقاء مدفونة بدون طعام أو ماء لأشهر أو

حتى لسنوات. فهي تخفض عملية الأيض إلى أدنى مستوياتها، وتصل إلى

البقاء على قيد الحياة عن طريق تنفس الهواء عبر قنوات صغيرة في

الأرض. وعندما يحين موسم الأمطار أخيراً، يستيقظ السمك ويعود

إلى الماء ليواصل حياته بكل هدوء. حسناً ؟ وما علاقة كل هذا

بموضوع الفيديو؟ في الواقع، العلاقة وثيقة جداً؛ فهذه

الأسماك لم تكتسب القدرة على التنفس بالرئتين كتكيف حديث،

بل على العكس تماماً. تعتبر هذه الأسماك أحافير حية بحق. هذا لا

يعني أنها تجمدت في الزمن ولم تتطور، لكن من الصحيح أن شكل

جسمها الأساسي تغير قليلاً جداً على مدى مئات الملايين من

السنين، وهي فترة طويلة للغاية. في الواقع، كانت توجد

أسماك مشابهة قبل وقت طويل جداً حتى من ظهور الديناصورات التي

نراها في الأفلام. تعد هذه الأسماك إحدى القطع الأساسية لفهم

كيف قفزت الفقاريات من الماء إلى اليابسة. لقد رأينا بالفعل سبب

قدرتها على تنفس الهواء خارج الماء. في ذلك العصر، بدأت بعض

الأسماك في تطوير رئات وظيفية. والآن ننتقل إلى التحدي الثاني،

وهو التحدي الذي يهمنا : الحركة. فلا بد أن أطرافنا قد نشأت من

مكان ما. الأسماك العادية التي نعرفها جميعاً تمتلك زعانف

شعاعية. ومع ذلك، تنتمي الأسماك الرئوية إلى مجموعة من

الأسماك تسمى لحميات الزعانف. طورت هذه المجموعة سمة خاصة

جداً، وهي زعانف لحمية ذات قاعدة عضلية وهيكل عظمي داخلي مفصلي.

وبالطبع، جوهر المسألة هو أن السلف المشترك لجميع

رباعيات الأطراف كان أيضاً من لحميات الزعانف. أي أنه، ورغم

أن الأمر يبدو جنونياً ، فإن جارك في الطابق الخامس، والببغاء،

والحوت، والجرذ، وتيرانوصور ركس، جميعهم ينحدرون من

سمكة من هذا النوع. يقدر العلماء أن الأسماك ذات هذه

الزعانف بدأت التحول نحو أوائل الفقاريات البرية في العصر

الديفوني، قبل حوالي 400 مليون سنة. وما هو السبب؟ حسناً، التكيف

مع منطقة جديدة. بدأت هذه الأسماك في استكشاف مياه ضحلة

جداً، كثيفة النباتات وذات مستويات منخفضة من الأكسجين. وهذا

يعني أن القدرة على وضع الزعنفة على القاع ورفع الرأس خارج الماء

لتنفس الهواء ومراقبة أو اصطياد الفريسة كانت ميزة مهمة للبقاء

. لكن كانت هناك مشكلة. فأثناء القيام بذلك، كان على زعانفها

الصدرية تحمل وزن الجسم بشكل متزايد على القاع. وهكذا أخذ

التطور مجراه، وبدأ أحفاد تلك الأسماك في تعديل الجزء الخارجي

من زعانفها اللحمية. أصبحت تلك الزعانف أكثر قوة مع عظام

داخلية أكثر تخصصاً. وشيئاً فشيئاً، تحولت تلك الزعانف إلى

الهياكل التي ستؤدي إلى ظهور أطراف أسلافنا، أوائل

رباعيات الأطراف. حسناً، أنا متأكد من أن بعضكم لا يصدق فكرة

أن أصلكم سمكة وتحتاجون إلى المزيد من الأدلة. كيف يعرف

العلماء أن هذا حدث بالفعل؟ حسناً، لأن لدينا أدلة متنوعة

تتطابق مع بعضها البعض . في هذا الفيديو، سنركز على دليل واحد

مهم للغاية، وهو السجل الأحفوري. ففي العقود الأخيرة، تم العثور

على أحافير متنوعة لأسماك. ذات زعانف لحمية تُظهر كيف تغيرت

الزعانف تدريجياً. ربما يبدو لكم مألوفاً اسم سمكة شهيرة عاشت

قبل حوالي 375 مليون سنة . سمكة التيكتاليك. كان أمراً مذهلاً عندما

نُشرت عام 2006 دراسة أحفورتها التي وُجدت في جزيرة إليسمير شمال

كندا. إنها واحدة من أهم الأحافير في علم الحفريات لأنها تمثل

مرحلة قريبة جداً من الانتقال بين الأسماك وأول حيوانات برية

رباعية الأرجل. أي أنها كانت تمتلك خصائص من كلا الجانبين. على

سبيل المثال، كان لديها حراشف وخياشيم مثل الأسماك، رغم أنها

ربما كانت تمتلك أيضاً رئتين وظيفيتين. كان رأسها مسطحاً، مع وجود

العينين في الجزء العلوي، وكان هذا تكيفاً مفيداً للغاية

لترقب الفريسة في المياه الضحلة جداً. كما كان لديها عنق

يمكنه الدوران. قد يبدو الأمر بسيطاً، لكن قدرة الرأس على

التحرك بشكل مستقل عن الجذع هي سمة استثنائية في الأسماك.

لكن ما تمتلكه هذه السمكة بلا شك هو الزعنفة الأكثر شهرة

في العالم. فزعنفتها الصدرية لم تكن مجرد زعنفة عادية، لأن

بداخلها نمطاً من العظام يشبه بشكل مدهش هيكل الذراع. كان

لديها عظم العضد والكعبرة والزند، وحتى عظاماً لما يشبه

معصماً بدائياً. لم تكن تمتلك أصابع بعد، لكن المعصم كان يمكنه

الانثناء وتحمل جزء من وزن الجسم عندما يستند الحيوان على القاع.

لكن في عام 2020 جاء اكتشاف أحفورة محفوظة بشكل استثنائي لسمكة

عاشت في نفس الحقبة تقريباً، وهي سمكة الإيبيستوستيغ. لقد

خطونا خطوة أخرى للأمام لأن معظم النمط العظمي لليد كان

موجوداً بالفعل. هنا يمكنكم رؤية هيكل زعنفتها الصدرية

وصفوف عظام الرسغ التي تقابل المعصم. وأخيراً ، لدينا عظيمات صغيرة

مستقلة ومفصلية. إنها بالفعل السلاميات التي ستشكل لاحقاً

الأصابع. من المهم أن نضع في الاعتبار أن الأصابع لم تكن بارزة

بعد. كانت تظل مغطاة بالزعنفة، بحيث ظلت خارجياً مجرد زعنفة

وليست يداً وظيفية. ولكن، ما هي الميزة من وجود كل هذا التعقيد

في الداخل؟ بما أن الزعنفة تحتوي على عظام صغيرة أكثر، فقد

كان بإمكانها الانثناء والتحرك بسهولة أكبر. تلك

المرونة الأكبر سمحت بوزيع وزن الجسم بشكل أفضل على القاع بدلاً

من تركزها في نقطة واحدة. الخطوة التالية التي يجب أن نتخذها هي

الحديث عن أوائل رباعيات الأطراف التي نعرفها. عاشت منذ

حوالي 365 مليون سنة وكان لديها بالفعل أربعة أطراف بأصابع

بدلاً من الزعانف. كان الأكانثوستيجا حيواناً مائياً بشكل

عملي. كانت أطرافه تحتوي بالفعل على أصابع، لكنها كانت

تعمل أشبه بنوع من المجاذيف المفصلية. بالطبع، كانت ضعيفة

جداً بحيث لا تستطيع حمل وزن الجسم خارج الماء، لذا لم تكن

مناسبة للمشي على اليابسة. كان اكتشاف أحفورته مهماً جداً

لأنه يثبت أن الأطراف ظهرت قبل الحياة البرية وأن الأصابع

تطورت أولاً في بيئة مائية. مع أحفورة الإكتيوستيجيا حققنا

تقدماً آخر. كانت أطرافه وأضلاعه وعموده الفقري أقوى

بكثير، مما سمح له برفع جسمه جزئياً والتحرك على الطين أو

اليابسة لمسافات قصيرة بحركة قد تشبه حركة نطاطات الطين. لا

أعرف ما إذا كنتم تعرفون هذه الأسماك، لكنها غريبة جداً. على

الرغم من ذلك، كان الإكتيوستيجيا لا يزال يقضي معظم حياته

في بيئات مائية. بالمناسبة، شيء مهم جداً، إذا لاحظتم،

تشير حسابات العلماء إلى أن كل هذه الحيوانات عاشت في

فترات زمنية متقاربة جداً أو كانت معاصرة لبعضها. ومع ذلك،

رأينا أنه إذا نظرنا فقط إلى القدرة على المشي على الأرض، فإن

البعض كان في مراحل أكثر تقدماً من البعض الآخر. ولا، ليس لأن

العلماء كانوا مخطئين. هذا مثال مثالي لفهم أن التطور لا يحدث في

خط واحد، بل أشبه بشجرة لها العديد من الفروع. ومعظم هذه

الفروع ينتهي بها المطاف بالانقراض. على الأرجح لم يكن أي من

هذه الحيوانات سلفنا المباشر. ومن شبه المستحيل أن نجده،

وذلك ببساطة لأن السجل الأحفوري غير مكتمل. أي أن معظم الكائنات

التي عاشت على الأرض لم تتحفر أبداً، لأن هذا لا يحدث إلا في

ظروف محددة جداً. هذا ناهيك، بالطبع، عن أن العديد من الأحافير

الموجودة لم نكتشفها بعد. حسناً، من هذه النقطة بدأت تظهر

أعداد كبيرة من رباعيات الأطراف، وبدأت في التنوع بجنون

. تدريجياً بدأت تظهر أنواع أكثر تكيفاً مع الحياة البرية وكانت

قادرة بالفعل على المشي بكفاءة على اليابسة. بمرور الوقت،

بدأت تظهر أسلاف البرمائيات والسلويات ، وهي المجموعة التي

ننحدر منها نحن، والثدييات، والزواحف، والطيور. بالمناسبة،

شيء ربما لم تكن تعرفه. لدينا خمسة أصابع، والأكثر إثارة للدهشة

هو أن جميع الفقاريات الأرضية الحالية تنحدر من سلالة استقر

فيها هذا النمط. ومع ذلك، فإن رباعيات الأطراف التي تحدثنا

عنها في هذا الفيديو كان لديها عدد مختلف، لذا من المحتم أن نطرح

السؤال المليوني. لماذا لدينا خمسة أصابع؟ إنه موضوع مثير

للغاية نريد شرحه جيداً، لذا سنترككم مع هذا التشويق ونؤجله

للفيديو القادم. بعد قول هذا، ننهي فيديو اليوم. إذا أعجبكم،

اضغطوا على زر الإعجاب ، واشتركوا في القناة، واتركوا لنا تعليقاً.

إلى اللقاء في المرة القادمة. م.