خلل سینوس‌ها: چرا کروکودیل‌های قدیمی نمی‌توانستند عمیق غواصی کنند؟

تحقیقات جدید درباره تکامل تالوکسوکیان و ارتباط آن با نهنگ‌ها و دلفین‌ها

یک تیم بین‌المللی از دیرینه‌شناسان دریایی کشف کرده‌اند که سینوس‌های خویشاوندان اقیانوسی کروکودیل‌های امروزی مانع از تکامل آن‌ها به عنوان غواصان عمیق مانند نهنگ‌ها و دلفین‌ها شده است. مقاله‌ای جدید که در نشریه Royal Society Open Science منتشر شده، نشان می‌دهد که تالوکسوکیان، که در زمان دایناسورها زندگی می‌کردند، به دلیل سینوس‌های بزرگ پوزه‌ای خود از کاوش در اعماق دریا بازماندند.

نهنگ‌ها و دلفین‌ها (مهره‌داران دریایی) از پستانداران زمینی به موجودات کاملاً آبی تبدیل شدند و این فرآیند حدود ۱۰ میلیون سال به طول انجامید. در این مدت، سینوس‌های محصور در استخوان آن‌ها کاهش یافت و سینوس‌ها و کیسه‌های هوایی در خارج از جمجمه آن‌ها توسعه یافت. این تغییرات باعث کاهش فشار در هنگام غواصی‌های عمیق می‌شد و به آن‌ها اجازه می‌داد تا به عمق‌های صدها (دلفین‌ها) و هزاران (نهنگ‌ها) متر بدون آسیب به جمجمه‌های خود برسند.

تاریخچه تالوکسوکیان

تالوکسوکیان در دوره‌های ژوراسیک و کرتاسه زندگی می‌کردند و به دو گروه اصلی تقسیم می‌شوند. گروه اول، Teleosauridae، شبیه به کروکودیل‌های امروزی گاریال بودند و احتمالاً در آب‌های ساحلی و مصب‌ها زندگی می‌کردند. از سوی دیگر، Metriorhynchidae به طور کامل به زندگی در دریا سازگار شده بودند و دارای بدن‌های streamlined، اندام‌های شبیه به باله و دمی بودند که به دیگر سازگاری‌های دریایی مجهز بودند.

محققان از دانشگاه ساوت‌همپتون، دانشگاه ادینبرو و دیگر مؤسسات به بررسی این موضوع پرداختند که آیا تالوکسوکیان نیز در سفر تکاملی خود از زمین به دریا، تغییرات سینوسی مشابهی مانند نهنگ‌ها و دلفین‌ها داشته‌اند یا خیر. این تیم از توموگرافی کامپیوتری (نوع خاصی از اسکن) برای اندازه‌گیری سینوس‌های ۱۱ جمجمه تالوکسوکیان و همچنین جمجمه‌های ۱۴ گونه کروکودیل مدرن و شش گونه فسیل دیگر استفاده کردند.

تغییرات سینوسی

آن‌ها دریافتند که سینوس‌های جمجمه‌ای در طول تکامل تالوکسوکیان کاهش یافته و به تدریج به سمت زندگی آبی پیش رفته‌اند، به طوری که این تغییرات مشابه سینوس‌های نهنگ‌ها و دلفین‌ها بود. تیم تحقیقاتی بر این باور است که این تغییرات احتمالاً به دلایل مرتبط با شناوری، غواصی و تغذیه مربوط می‌شود. اما آن‌ها همچنین متوجه شدند که پس از اینکه تالوکسوکیان به طور کامل به زندگی آبی سازگار شدند، سینوس‌های پوزه‌ای آن‌ها در مقایسه با نیاکانشان گسترش یافته است.

دکتر مارک یانگ، نویسنده اصلی این مقاله از دانشگاه ساوت‌همپتون، توضیح می‌دهد: “کاهش سینوس‌های جمجمه‌ای در تالوکسوکیان مشابه سینوس‌های مهره‌داران دریایی است که در مراحل نیمه‌آبی خود کاهش یافته و سپس با تبدیل شدن به موجودات کاملاً آبی، بیشتر کاهش می‌یابد.”

تحقیقات درباره سینوس‌های خارج جمجمه‌ای در جانوران دریایی

هر دو گروه جانوران سینوس‌های خارج جمجمه‌ای را توسعه داده‌اند. اما در حالی که 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 مانع از غوطه‌وری عمیق آن‌ها می‌شود. این به این دلیل است که در عمق‌های بیشتر، هوای داخل سینوس‌ها فشرده می‌شود و این امر می‌تواند باعث ناراحتی، آسیب یا حتی فروپاشی در ناحیه پوزه شود، زیرا این ناحیه قادر به تحمل یا برابر کردن فشار رو به افزایش نیست.

غدد نمکی

در حالی که نهنگ‌ها و دلفین‌ها کلیه‌های بسیار کارآمدی دارند که نمک را از آب دریا فیلتر می‌کنند، خزندگان و پرندگان دریایی به غدد نمکی برای دفع نمک از سیستم خود وابسته هستند. تیم تحقیقاتی بر این باورند که سینوس‌های بزرگ‌تر و پیچیده‌تر در متریورینکی‌ها ممکن است به تخلیه غدد نمکی آن‌ها کمک کرده باشد، به شیوه‌ای مشابه با ایگوانای دریایی مدرن. یک مشکل عمده برای جانوران دارای غدد نمکی، ‘رسوب‌گذاری’ است، جایی که نمک خشک می‌شود و مجاری دفع نمک را مسدود می‌کند. پرندگان مدرن برای جلوگیری از این مشکل سر خود را تکان می‌دهند، در حالی که ایگواناهای دریایی عطسه می‌کنند تا نمک را خارج کنند.» دکتر یانگ می‌گوید: «ما فکر می‌کنیم که سینوس‌های گسترش‌یافته متریورینکی‌ها به دفع نمک اضافی کمک کرده‌اند. پرندگان، مانند متریورینکی‌ها، سینوس‌هایی دارند که از پوزه خارج می‌شوند و زیر چشم می‌گذرد و زمانی که عضلات فک آن‌ها منقبض می‌شود، اثر پمپ‌مانند در سینوس‌هایشان ایجاد می‌کند. برای متریورینکی‌ها، زمانی که سینوس‌ها تحت تأثیر این اثر قرار می‌گیرند، غدد نمکی داخل جمجمه فشرده می‌شوند و اثر عطسه‌مانند ایجاد می‌کنند، مشابه با ایگواناهای دریایی مدرن.»

نتایج مطالعه

این مطالعه نشان می‌دهد که چگونه انتقالات عمده تکاملی شکل می‌گیرند و تحت تأثیر آناتومی، زیست‌شناسی و تاریخ تکاملی گونه‌ها قرار می‌گیرند. «جالب است کشف کنیم که چگونه جانوران باستانی، مانند تالاتوسوچیان، به شیوه‌ای منحصر به فرد به زندگی در اقیانوس سازگار شده‌اند و هم شباهت‌ها و هم تفاوت‌هایی با نهنگ‌های مدرن نشان می‌دهند،» دکتر جولیا شواب، یکی از نویسندگان این مقاله از دانشگاه منچستر می‌گوید. دکتر یانگ نتیجه‌گیری می‌کند: «تالاتوسوچیان در دوره کرتاسه اولیه منقرض شدند، بنابراین هرگز نخواهیم دانست که آیا اگر زمان تکاملی بیشتری داشتند، می‌توانستند بیشتر با نهنگ‌های مدرن همگرا شوند یا اینکه نیاز به تخلیه مکانیکی غدد نمکی آن‌ها مانع از تخصص بیشتر در زندگی آبی بود.»

این تحقیق با حمایت مالی بنیاد لوروهولم انجام شده است.