طورت الخفافيش النوكتيولونويدية مجموعة متنوعة من التكيفات في فكيها وأسنانها للتكيف مع نظام غذائي متنوع (وفقًا للمقال، فإن النظام الغذائي ليس متنوعًا ولكنه متغير)، على غرار الخفافيش البارسية التي تحدث عنها داروين. يقوم الباحثون بتحليل بنية أسنانهم الفريدة لكشف رؤى حول تطور الثدييات، بما في ذلك أسناننا.
حقوق النشر: أليكسا سادير
الصورة: شارلين سانتانا/جامعة واشنطن
**المصدر:** شارلين سانتانا/جامعة واشنطن
الصورة: شارلين سانتانا/جامعة واشنطن
الصورة: شارلين سانتانا/جامعة واشنطن
تطور طيور داروين وخفافيش النوكتيليونويد
لقد لعبت عصافير داروين، التي تعيش في جزر غالاباغوس، دوراً محورياً في فهم عمليات التطور. وقد طور كل نوع شكل منقار فريد يتكيف مع نظامه الغذائي، مما ساعد داروين على تطوير نظرية الانتقاء الطبيعي.
وتظهر مجموعة من الخفافيش مسارًا تطوريًا مشابهًا، ولكن على نطاق أوسع. تشمل الخفافيش النوكتيولونويدية، التي تعيش بشكل رئيسي في المناطق الاستوائية في الأمريكتين، أكثر من 200 نوع. على الرغم من أنهم مرتبطون وراثيًا، فقد تطورت فكوكهم إلى أشكال وأحجام مختلفة للتكيف مع أنواع مختلفة (متغيرة) من الطعام.
وتشير دراسة نشرت في مجلة Nature Communications إلى أن التغييرات شملت تعديلات في عدد وحجم وشكل وموقع الأسنان. على سبيل المثال، الخفافيش ذات الخطوم الأقصر تفتقر إلى أسنان معينة بسبب نقص المساحة، في حين أن الخفافيش ذات الخطوم الأطول يكون لديها مساحة لأسنان إضافية.
ومن المثير للاهتمام أن إجمالي عدد أسنانهم مماثل لعدد أسنان الثدييات المشيمية المبكرة، بما في ذلك البشر.
ماذا يمكن أن يعلمنا الخفافيش النوكتيليونية عن تطور الوجه في الثدييات؟?
ويقول فريق البحث إن مقارنة هذه الخفافيش قد توفر نظرة ثاقبة حول كيفية تطور الفكين والأسنان في الثدييات بشكل عام، بما في ذلك البشر.
قالت الباحثة تشارلين سانتانا، أستاذة علم الأحياء في جامعة واشنطن ومسؤولة الثدييات في متحف بيرك للطبيعة والثقافة: "الخفافيش لديها جميع أنواع الأسنان الأربعة - القواطع والأنياب والضواحك والأضراس - تمامًا مثلنا". "بالإضافة إلى ذلك، تطورت الخفافيش النوكتيليونية لتتناول مجموعة واسعة من الأنظمة الغذائية (الأطعمة) في 25 مليون سنة فقط، وهي فترة قصيرة للغاية من الزمن لهذا النوع من التكيفات."
مجموعة متنوعة من التعديلات السريعة للأنظمة الغذائية المختلفة
تشمل الخفافيش النوكتيولونويدية الأنواع ذات الوجوه القصيرة والفكين القويين، القادرة على قضم الفواكه الصلبة، إلى جانب الأنواع ذات الخطوم الطويلة التي تساعدها على شرب رحيق الزهور.
"السؤال الرئيسي هو كيف تطور هذا التنوع الواسع بهذه السرعة؟ ما هي التغييرات التي كان لابد أن تحدث في الفكين والأسنان حتى يصبح هذا ممكنًا؟" وقالت الباحثة الرئيسية الدكتورة أليكسا سادير، من جامعة مونبلييه في فرنسا، والتي بدأت الدراسة كزميلة بحثية في جامعة كاليفورنيا في لوس أنجلوس:
تتغذى الخفافيش من هذه المجموعة اليوم على الحشرات والفواكه والرحيق والأسماك وحتى الدم - كما أنها تشمل أيضًا الخفافيش مصاصة الدماء الشهيرة.
المسح الضوئي CT كشف قوانين التطور وراء الأسنان
وللتحقق من هذه الظاهرة، أجرى الباحثون فحوصات التصوير المقطعي المحوسب وقارنوا بين بنية الفك والأسنان لأكثر من 100 نوع من الخفافيش، وذلك من خلال الجمع بين عينات (أفراد؟) من المتاحف وعدد قليل من الأفراد الذين تم أسرهم في البرية لأغراض البحث.
قام الباحثون بتحليل الأحجام النسبية للأسنان والتكيفات الجمجمة المختلفة بين الأنواع ذات الأنظمة الغذائية المختلفة. كما استخدموا نماذج رياضية لفحص كيفية نشوء هذه الاختلافات أثناء التطور.
توصل الباحثون إلى وجود "قوانين نمو" تحدد تكيف الأسنان مع النظام الغذائي للخفاش:
- تميل الخفافيش ذات الفكين الطويلين (مثل تلك التي تتغذى على الرحيق) إلى الاحتفاظ بمجموعة كاملة من الأضراس والأضراس الصغيرة.
- تميل الخفافيش ذات الفكين القصيرين (آكلات الفاكهة بشكل أساسي) إلى فقدان الضرس الأوسط أو الضرس الخلفي، وأحيانًا كليهما.
"عندما يكون هناك مساحة أكبر، يكون هناك المزيد من الأسنان"، أوضح سادير. "ولكن عندما تكون المساحة محدودة - كما هو الحال في الخفافيش ذات الفك القصير - فلن يكون هناك مكان لكل هذه الأسنان."
وأظهرت الدراسة أيضًا أن السن الأولى التي تظهر عادة ما تكون أكبر حجمًا، حيث لا توجد مساحة كافية لنمو الأسنان اللاحقة.
وقال سانتانا "تسمح لنا هذه الدراسة باختبار الفرضيات حول كيفية تحديد بنية وحجم وشكل الأسنان في الثدييات". "على الرغم من الأهمية الكبرى للأسنان، إلا أننا لا نزال لا نعرف إلا القليل عن عمليات نموها."
تم إجراء معظم الدراسات حول تطور الأسنان في الثدييات على الفئران، التي لديها فقط الأضراس والقواطع المتكيفة بشكل خاص. ولا يزال من غير الواضح ما إذا كانت الجينات التي تتحكم في نمو الأسنان لدى الفئران تعمل أيضًا في الثدييات ذات مجموعة الأسنان الأكثر بدائية، مثل الخفافيش والبشر.
أبحاث مستمرة لكشف أسرار التطور
يواصل سادير وسانتانا وزملاؤهما توسيع نطاق البحث وفحص تطور القواطع والأنياب لدى الخفافيش الليلية.
"الضغوط التطورية على هذه الخفافيش قوية جدًا - يجب أن يتناسب الهيكل بشكل مثالي."
قال سانتانا "لقد ماتوا ولم يعد بوسعهم القيام بوظائفهم. أعتقد أن هناك من لا يزالون مختبئين هنا". العديد من الأسرار التطورية "إننا نبدأ للتو في اكتشاف ذلك."
المزيد عن الموضوع على موقع العلوم:
