كائن بحري غريب كان تشريحياً غير مشابه لأي شيء رآه من قبل — قلبها رأساً على عقب أدى إلى اكتشاف مدهش

كان مخلوق بحري شبيه بالشريط المنقرض بحجم يد الإنسان من أوائل الحيوانات التي طورت مقدمة العمود الفقري. تعرف العلماء مؤخرًا على الحبل العصبي للحيوان باستخدام تحريف مقلوب. فقد قلبوا حفرياته رأساً على عقب.

عثر عالم الحفريات تشارلز دوليتل وولكوت لأول مرة على حفريات بيكايا في رواسب صخر بورجيس الصخري في كولومبيا البريطانية، والتي يعود تاريخها إلى 508 مليون سنة مضت، ووصفها في أطروحة عام 1911. كان طول هذا الحيوان يبلغ حوالي 6.3 بوصة (16 سنتيمترًا) وله جسم مفلطح ومتعرج ورأس صغير، مغطى بمجسات ومهدب بخياشيم خارجية. كان يُعتقد في الأصل أنها أرجل بدائية، لذلك تم وضع الحيوان بحيث تكون هذه الهياكل متجهة نحو الأسفل.

في عام 2012، وبعد عقود من دراسة حفريات بيكايا، وصف الباحثون في عام 2012 هياكله الداخلية المتحجرة بتفصيل كبير. وقد حددوا خيطاً طويلاً بالقرب من البطن على أنه وعاء دموي وأطلقوا على هيكل ثلاثي الأبعاد على شكل نقانق يمتد أسفل ظهر الحيوان كعضو ظهري ربما كان يستخدم للدعم الداخلي، على الرغم من أن مثل هذا العضو لا يشبه من الناحية التشريحية أي شيء شوهد في الحفريات أو في الحيوانات الحية.

ومع ذلك، فإن التحليل الأخير لحفريات بيكايا الذي أجراه فريق آخر من العلماء، والذي نُشر في 11 يونيو في مجلة Current Biology، قد قلب هذا الرأي وجميع الدراسات السابقة الأخرى حول بيكايا.

فوفقاً للباحثين، فإن التفسيرات التشريحية السابقة وضعت الحيوان في الجانب الخطأ. فقد كان ما يُسمى بالعضو الظهري موجوداً في الواقع في البطن، وكان هذا العضو هو أمعاء بيكايا. كان الوعاء الدموي المفترض هو الحبل العصبي الظهري، وهي سمة مرتبطة بالمجموعة الحيوانية المعروفة باسم الحبليات، في شعبة الحبليات.

تمتلك جميع الحبليات، مثل الفقاريات والحيوانات الشبيهة بثعبان البحر، والسمك الشبيه بثعبان البحر، والتونيكات أو الحباريات البحرية، في مرحلة ما من حياتها بنية عصبية مرنة على شكل قضيب تسمى الحبل العصبي الظهري. كما أن الحبل العصبي الأنبوبي الظهري هو أيضاً سمة من سمات الحبليات.

كان يُعتقد في البداية أن بيكايا دودة، ثم تم ترقيتها لاحقاً إلى نوع مبكر من الحبليات، استناداً إلى سمات مثل أشكال بعض العضلات وموضع فتحة الشرج. لكن الخبراء لم يكونوا متأكدين من المكان الذي تنتمي إليه بيكايا بالضبط في شجرة عائلة الحبليات.

ومع وصف الحبل العصبي الظهري، يمكن الآن اعتبار بيكايا جزءاً من السلالة التأسيسية لجميع الحبليات، على الرغم من عدم وجود نسل مباشر لها على قيد الحياة اليوم، حسبما أفاد مؤلفو الدراسة.

قال عالم الأحياء التطورية الدكتور جون مالات، الأستاذ السريري في جامعة إيداهو، إن قلب بيكايا "يوضح الأمور كثيرًا". وكان مالات، الذي لم يشارك في البحث الجديد، قد نشر ورقة بحثية عن بيكايا في عام 2013، حيث عمل على وضع الجسم الثابت (والمقلوب).

وقال مالات إنه بالنظر إلى الوراء، كانت الحقيقة "مختبئة على مرأى من الجميع"، كما أن انعكاس الاتجاه يحل التساؤلات حول سبب تعارض الأوعية الدموية المزعومة لبيكايا والبنية الظهرية مع السمات التشريحية الثابتة في الحبليات الأخرى.

وقال: "أصبحت بيكايا فجأة أقل غرابة بكثير".

توجه جديد

قال المؤلف الرئيسي للدراسة، جيوفاني موسيني، وهو باحث ومرشح للدكتوراه في قسم علوم الأرض في جامعة كامبريدج في المملكة المتحدة، إن إعادة تقييم الاتجاه الجديد لـ"بيكايا" بدأت منذ سنوات مع أحد المشاركين في الدراسة الجديدة، وهو الدكتور جاكوب فينثر، وهو محاضر في التطور الكبير في جامعة بريستول في المملكة المتحدة.

وقال موسيني لشبكة سي إن إن إن هناك عددًا من الأسباب التي دعت إلى إعادة النظر في التفسيرات السابقة للحفريات. أولاً، كان هناك لغز ما كان العلماء يعتقدون أنه موضع العضو الظهري. ويبدو أن موضعه - بالقرب مما يفترض أنه ظهر بيكايا - استبعد على ما يبدو إمكانية أن يكون العضو عبارة عن أمعاء.

ولكن بمجرد قلب بيكايا رأسًا على عقب، أصبح موقع العضو وخصائصه أكثر منطقية من الناحية التشريحية. فقد اتسع وامتد إلى بلعوم الحيوان، وهي منطقة الحلق حيث تتصل الأمعاء عادةً بالفم. ويمكن تفسير وضعه ثلاثي الأبعاد بوجود أنسجة تفاعلية كيميائية - وهي السمات المميزة للأمعاء. وفي حفريات صخر بيرجيس الصخري الأخرى، تتسبب الأيونات الوفيرة والمركبات التفاعلية التي توجد عادةً في أنسجة الأمعاء في تمعدن الهياكل الهضمية بسرعة أكبر من بقية الجسم، وبالتالي تحتفظ بالمزيد من أشكالها الأصلية. من المحتمل أن تكون الهياكل الموجودة داخل عضو بيكايا من بقايا الطعام المبتلع، وفقًا للدراسة.

في البيكايا المقلوبة، كانت الخياشيم الخارجية التي كانت تشير إلى الأسفل في السابق مائلة إلى الأعلى، كما هي الخياشيم الخارجية في أسماك الطين الحديثة وأسماك الأكسولوتل.

كما غيرت بيكايا المقلوبة أيضًا اتجاه مجموعات العضلات التي تتجمع معًا في تشكيل موجي. هذه العضلات، التي تسمى العضلات العضلية، هي سمة رئيسية في الفقاريات. في الوضع الجديد لـ Pikaia، تكون أقوى نقطة انثناء لهذه العضلات على طول ظهرها، وهو ما ينطبق أيضًا على ترتيب العضلات العضلية في الحيوانات الأخرى ذات العمود الفقري.

وقال موسيني: "هذا يجعل حركة بيكايا متناسقة مع ما نراه في الحبليات الحديثة".

العثور على العصب

كان الوعاء الدموي المفترض لـ Pikaia محيرًا من الناحية التشريحية أيضًا، حيث كان يفتقر إلى الفروع الموجودة عادةً في الأوعية الدموية للفقاريات.

وقال موسيني: "إنه عبارة عن خط واحد يمر عبر معظم الجسم حتى الرأس، حيث يتشعب إلى هذين الخطين في المجسات".

وأضاف موسيني أن جزءًا مهمًا من التعرف على الهيكل كحبل عصبي هو الأجهزة العصبية المتحجرة في حيوانات أخرى من العصر الكمبري (قبل 541 مليون إلى 485.4 مليون سنة) التي تم اكتشافها خلال العقد الماضي.

وقال: "لقد أصبح لدينا فهم أفضل لكيفية تحجر الحبال العصبية والأنسجة الأخرى لأننا كنا محظوظين بما فيه الكفاية للعثور على عدد غير قليل من الأجهزة العصبية الكمبري المحفوظة في رواسب أخرى،" وأضاف: "معظمها من الحفريات الصينية التي ظهرت في السنوات القليلة الماضية."

كان العديد من هذه الحفريات من المفصليات - اللافقاريات ذات الهياكل الخارجية - مع أقارب أحياء مثل الحشرات والعناكب والقشريات؛ وقد ساعدت مقارنة الحفريات مع المفصليات الحديثة علماء الحفريات على تحديد الأنسجة الداخلية المحفوظة. وقال موسيني إن أحد الأمثلة على ذلك هو عينة أحفورية من مفصليات الأرجل الكمبريّة موليسونيا، والتي أظهرت تنظيمًا دماغيًا مماثلًا لتنظيم دماغ العناكب الحية والعقارب وسرطانات حدوة الحصان.

وعلى الرغم من عدم وجود نظائر حية لبيكايا، إلا أن بيانات المفصليات الأحفورية أعطت العلماء إطاراً مرجعياً أكثر تفصيلاً للحبل العصبي لبيكايا. وكما هو الحال مع الأنسجة العصبية المتحجرة الأخرى، كان الحبل العصبي في بيكايا داكنًا وغنيًا بالكربون وهشًا نسبيًا مقارنة بالأنسجة المتحجرة الأخرى.

وقال مالات إن هذا الحبل العصبي الظهري يرسخ وضع بيكايا كحيوان حبلي، مما يضعه "إلى حد كبير في قاعدة ما نعتبره من الحبليات التقليدية".

وقال موسيني إن الكثير من الأمور المتعلقة بتشريح بيكايا لا تزال غامضة، لكن النظر إليها من زاوية جديدة يمكن أن يقدم رؤى جديدة حول مجموعة من السمات المحيرة.

وأضاف موسيني: "لم تظهر الكثير من هذه التفاصيل إلا في السنوات العشر أو الاثنتي عشرة الماضية". "من المؤكد أن مؤلفي الورقة البحثية لعام 2012 يمكن أن يُغفر لهم عدم طرح هذه التفاصيل في المحادثة، لأنها عمل قيد التنفيذ."