راز غواصی عمیق نهنگ‌ها و دلفین‌ها برملا شد: کروکودیل‌های باستانی چه درس‌هایی دادند؟

مطالعات جدید در مورد سیر تکاملی تالاتوسوچیان و مقایسه آن با نهنگ‌ها و دلفین‌ها

یک گروه بین‌المللی از دیرینه‌شناسان حیات دریایی به این نتیجه رسیده‌اند ساختار سینوسی در اجداد کروکودیل‌های امروزی، مانع از آن شده که آن‌ها به موجودات غواص عمیق، نظیر نهنگ‌ها و دلفین‌ها تبدیل شوند. در مقاله‌ای که اخیرا در مجله Royal Society Open Science منتشر شده، محققان نشان داده‌اند تالاتوسوچیان که در دوره دایناسورها می‌زیسته‌اند، به علت داشتن سینوس‌های بزرگ در پوزه خود، نتوانستند به کاوش در اعماق اقیانوس بپردازند.

نهنگ‌ها و دلفین‌ها (مهره‌داران اقیانوسی) طی یک فرآیند تکاملی که حدود 10 میلیون سال به طول انجامید، از پستانداران خشکی به موجودات کاملاً آبی تبدیل شدند. در این مدت، سینوس‌های محصور در استخوان‌های آن‌ها کوچک‌تر شد و سینوس‌ها و حفره‌های هوایی در خارج از جمجمه آن‌ها توسعه پیدا کرد. این تغییرات فشار را در هنگام غواصی‌های عمیق کاهش می‌داد و به آن‌ها این امکان را می‌داد تا بدون آسیب دیدن جمجمه‌شان، به اعماق صدها (دلفین‌ها) و هزاران (نهنگ‌ها) متر فروروند.

پیشینه تالاتوسوچیان

تالاتوسوچیان در دوره‌های ژوراسیک و کرتاسه زندگی می‌کردند و به دو گروه اصلی تقسیم می‌شدند. گروه اول، Teleosauridae، شبیه به کروکودیل‌های گَوَیال امروزی بودند و احتمالا در آب‌های ساحلی و خورها سکونت داشتند. گروه دوم، Metriorhynchidae، به‌طور کامل با زندگی در دریا خو گرفته بودند و بدنی منحنی، اندام‌هایی شبیه به باله و دمی داشتند که با سایر سازگاری‌های دریایی همخوانی داشت.

محققان دانشگاه ساوث‌همپتون، دانشگاه ادینبرو و سایر موسسات، این مسئله را بررسی کردند که آیا تالاتوسوچیان نیز در مسیر تکامل خود از خشکی به دریا، تغییرات سینوسی مشابه‌ای با نهنگ‌ها و دلفین‌ها داشته‌اند یا خیر. این گروه از فناوری توموگرافی کامپیوتری (CT scan) برای اندازه‌گیری سینوس‌های 11 جمجمه از تالاتوسوچیان و همچنین جمجمه‌های 14 گونه از کروکودیل‌های امروزی و شش گونه فسیلی دیگر استفاده کردند.

تغییرات سینوسی

آن‌ها متوجه شدند که سینوس‌های جمجمه‌ای در طول تکامل تالاتوسوچیان، کوچک‌تر شده‌اند و این موجودات به‌تدریج به‌سمت زندگی آبی پیش رفته‌اند؛ این تغییرات تا حدی شبیه به تغییرات سینوسی در نهنگ‌ها و دلفین‌ها بوده است. گروه تحقیقاتی معتقد است که این تغییرات، احتمالا با مسائل مربوط به حفظ تعادل در آب، غواصی و تغذیه در ارتباط بوده است. اما آن‌ها همچنین متوجه شدند که پس از آن‌که تالاتوسوچیان به‌طور کامل به زندگی آبی عادت کردند، سینوس‌های پوزه‌ی آن‌ها، در مقایسه با اجدادشان، توسعه یافته است.

دکتر مارک یانگ، نویسنده اصلی این مقاله از دانشگاه ساوث‌همپتون، توضیح می‌دهد: «کاهش سینوس‌های جمجمه‌ای در تالاتوسوچیان شباهت زیادی به مهره‌داران دریایی دارد که در مراحل نیمه‌آبی خود، سینوس‌هایشان کوچک‌تر می‌شود و با تبدیل شدن به موجودات کاملاً آبی، باز هم کوچک‌تر می‌شود.»

تحقیقات در مورد سینوس‌های خارج از جمجمه در جانوران دریایی

هر دو گروه از این جانوران، سینوس‌های خارج از جمجمه را توسعه داده‌اند. اما در حالی‌‎که سیستم سینوسی در نهنگ‌ها و دلفین‌ها به تنظیم فشار در اطراف جمجمه در هنگام غوطه‌وری عمیق کمک می‌کند، سیستم سینوس‌های بزرگ و گسترش‌یافته در متریورینکی‌ها، غواصی عمیق آن‌ها را محدود می‌کند. علت این است که در اعماق بیشتر، هوای داخل سینوس‌ها فشرده می‌شود و این امر می‌تواند باعث ناراحتی، آسیب یا حتی فروریختن در ناحیه پوزه شود، زیرا این ناحیه قادر به تحمل یا مقابله با فشار رو به افزایش نیست.

غدد نمکی

درحالی‌که نهنگ‌ها و دلفین‌ها کلیه‌های بسیار کارآمدی دارند که نمک را از آب دریا جدا می‌کنند، خزندگان و پرندگان دریایی به غدد نمکی برای دفع نمک از بدنشان وابسته هستند. گروه تحقیقاتی معتقد است که سینوس‌های بزرگ‌تر و پیچیده‌تر در متریورینکی‌ها، ممکن است به تخلیه غدد نمکی آن‌ها کمک کرده باشد، به شیوه‌ای مشابه با ایگوانای دریایی امروزی. یک مشکل عمده برای جانوران دارای غدد نمکی، «رسوب‌گذاری» است، جایی‌که نمک خشک می‌شود و مجاری دفع نمک را مسدود می‌کند. پرندگان امروزی برای جلوگیری از این مشکل سر خود را تکان می‌دهند، درحالی‌که ایگواناهای دریایی عطسه می‌کنند تا نمک را بیرون کنند.» دکتر یانگ می‎گوید: “به نظر ما سینوس‌های توسعه‌یافته متریورینکی‌ها به دفع نمک اضافه کمک می‌کردند. پرندگان، درست مثل متریورینکی‌ها، سینوس‌هایی دارند که از پوزه بیرون می‌زند و به زیر چشم می‌رسد، و زمانی که عضلات فکشان منقبض می‌شود، یک اثر پمپاژ در سینوس‌هایشان ایجاد می‌شود. برای متریورینکی‌ها، هنگامی که سینوس‌ها تحت تأثیر این اثر قرار می‌گیرند، غدد نمکی داخل جمجمه فشرده شده و یک اثر عطسه‌مانند ایجاد می‌کنند، درست شبیه ایگواناهای دریایی امروزی.”

نتایج مطالعه

این مطالعه نشان می‌دهد که چگونه تغییرات عمده در تکامل شکل می‌گیرند و تحت تأثیر آناتومی، بیولوژی و تاریخچه تکاملی گونه‌ها قرار دارند. دکتر جولیا شواب، یکی از نویسندگان این مقاله از دانشگاه منچستر می‌گوید: «این که کشف کنیم چگونه موجودات باستانی، مانند تالاتوسوچیان، به شیوه‌ای منحصربه‌فرد با زندگی در اقیانوس سازگار شده‌اند و هم شباهت‌ها و هم تفاوت‌هایی با نهنگ‌های امروزی نشان می‌دهند، بسیار جالب است.» دکتر یانگ نتیجه می‌گیرد: “تالاتوسوچیان در دوره کرتاسه اولیه منقرض شدند؛ بنابراین، ما هرگز نخواهیم فهمید که آیا اگر زمان تکاملی بیشتری داشتند، می‌توانستند بیشتر با نهنگ‌های امروزی هم‌گرا شوند یا این‌که نیاز به تخلیه مکانیکی غدد نمکی آن‌ها، مانع از تخصص بیشتر در زندگی آبی شده است.”

این تحقیق توسط بنیاد لوروهولم (Leverhulme Trust) حمایت مالی شده است.