رازهای تکاملی پلاتیپوس؛ این پستاندار منقار دار چطور از دل تاریخ زمین بیرون آمد؟
به گزارش مجله رویگری، در یک صبح نمناک در سواحل شرقی استرالیا، مه نقره ای آرام آرام از روی سطح رودخانه کنار می رود و خطوط موج دار آب آشکار می گردد. در همین لحظه سایه ای کوچک، ظریف و تقریباً نامرئی میان نیلوفرهای آبی حرکت می نماید. آنچه در نگاه اول دیده می گردد شبیه اردک است، اما نیم رخ جانور از فاصله نزدیک تر چیز دیگری را آشکار می نماید؛ بدنی پوشیده از مو، پاهایی با پرده های شنا، و دمی پهن که هم شبیه سمور است و هم یادآور خزندگان قدیمی. همین تضاد آشنا و غریب، لحظه نخست مواجهه با پلاتیپوس را به تجربه ای متفاوت تبدیل می نماید. تجربه ای که در نگاه بسیاری از مسافران بریتانیایی قرن نوزدهم چیزی میان یک شوخی طبیعت و یک معمای علمی بود.
این موجود کوچک و کم صدا، طی هزاران سال بخشی از فرهنگ بومیان نخستین استرالیا بوده است. آن ها داستان هایی درباره توانایی های حسّی عجیب آن روایت نموده اند و رفتارهایش را نشانه ای از نظم پنهان رودخانه ها می دانستند. اما امروزه، با وجود دانش گسترده زیست شناسی، پلاتیپوس همچنان در لیست شگفت انگیزترین موجودات زنده واقع شده است. دلیلش این است که بسیاری از ویژگی های فیزیولوژیک و تکاملی آن با تعریف رایج از پستاندار تفاوت دارد. از فراوری تخم گرفته تا توانایی حس کردن میدان های الکتریکی در آب، هر بخش از زیست این حیوان یک استثنا است.
در سال های اخیر مفهوم تکامل پلاتیپوس برای دانشمندان به ابزاری مهم تبدیل شده تا درک نمایند چگونه شاخه های مختلف حیات از یک نیای مشترک منشعب شده اند. آنالیز این جانور نشان می دهد که تکامل همواره مسیر خطی و قابل پیش بینی ندارد و گاهی ترکیب هایی پدید می آورد که از نگاه انسان، خلاف الگوهای آشنا به نظر می رسند. در این مقاله به صورت مرحله ای و تاریخی آنالیز می کنیم که این جانور چگونه شکل گرفته، چگونه در طبیعت زندگی می نماید و چه نقشی در فهم ما از تکامل دارد.
1. ریشه های باستانی تکامل پلاتیپوس و موقعیت آن میان پستانداران ابتدایی
پلاتیپوس از گروه پستانداران تخم گذار یا مُنوترِم ها (Monotremes) است. این گروه شامل جانورانی است که خصوصیات ترکیبی دارند؛ از یک سو خز و غدد شیری شبیه سایر پستانداران دارند، و از سوی دیگر الگوهای فراوریمثلی آن ها به خزندگان نزدیک تر است. آنالیز فسیل های مربوط به کرتاسه نشان می دهد که نیاکان این خانواده حدود صد میلیون سال پیش از سایر پستانداران جدا شده اند.
این منشأ قدیمی باعث شده پلاتیپوس مجموعه ای از صفات میانی را حفظ کند. مثلاً در ساختار جمجمه، استخوان بندی شبیه خزندگان وجود دارد، اما شکل منقار پوسته دار که ظاهری شبیه پرندگان دارد، نتیجه سازگاری با محیط آبی است. پژوهش های ژنتیکی نشان می دهد ژنوم این جانور ترکیبی از بخش های بسیار قدیمی و بخش هایی مدرن است و این ترکیب نشان می دهد تکامل همواره مسیر واحدی را دنبال نمی نماید.
این جانور نه یک حلقه گمشده است و نه یک موجود استثنایی که از قاعده طبیعت خارج باشد. بلکه نشان دهنده آن است که بعضی شاخه های تکاملی به جای رقابت با پستانداران جفت دار یا کیسه دار، مسیر مستقل خود را دنبال نموده اند. همین استقلال تکاملی شرح می دهد چرا تنوع صفات در پلاتیپوس بیشتر از اغلب جانورانی است که امروزه می شناسیم.
2. آناتومی عجیب پلاتیپوس و نقش تکامل حسی در شکل گیری منقار الکتروگیرنده
منقار پلاتیپوس یکی از پیچیده ترین سیستم های حسّی در میان پستانداران است. این ساختار از بافت های نرم، گیرنده های مکانیکی و گیرنده های الکتریکی تشکیل شده که به جانور اجازه می دهد میدان های الکتریکی بسیار ضعیف را تشخیص دهد. این ویژگی که با نام الکترو رِسِپشن (Electroreception) شناخته می گردد معمولاً در ماهیان خاص دیده می گردد، نه در پستانداران.
عملکرد این منقار شبیه یک ابزار چندحسّی است. ترکیب گیرنده های فشار، لرزش و سیگنال های الکتریکی به پلاتیپوس این توانایی را می دهد که در آب های گل آلود رودخانه ها، بدون استفاده از بینایی، مسیر حرکت شکار مانند کرم ها، لاروها یا سخت پوستان کوچک را دنبال کند. این سطح از دقت حسّی نشان دهنده سازگاری شدید با شکار در آب کم نور است.
پرسش مهم این است که چنین سیستمی چگونه در پستانداری کوچک و نیمه آبی شکل گرفته است. احتمالاً جهش های پی درپی، انتخاب طبیعی و شرایط محیطی دوره پلیوسن باعث شده اند گیرنده های ابتدایی موجود در پستانداران نخستین، در این شاخه خاص توسعه یابند. همین ویژگی باعث شده پلاتیپوس بتواند در رقابت با شکارچیان بزرگ تر، مزیت بقا داشته باشد.
3. رفتارشناسی پلاتیپوس و سازگاری های محیطی در رودخانه های استرالیا
پلاتیپوس در نگاه اول موجودی آرام است، اما رفتارهایش از یک الگوی پیچیده بقا پیروی می نماید. این جانور بیشتر عمرش را در آب می گذراند و بخش زیادی از انرژی خود را به وسیله شکار بی وقفه موجودات کوچک تأمین می نماید. بدن کم مصرف، توانایی تنظیم دمای داخلی و بازدهی بالای حرکت در آب باعث شده رفتار تغذیه ای آن به شکل یک چرخه روزانه دقیق درآید. پلاتیپوس در زمان شکار چشم و گوشش را می بندد و کاملاً به الکترو رسِپشن و گیرنده های مکانیکی تکیه می نماید. این سازگاری یک تصویر مهم از مسیر تکامل ارائه می دهد؛ نشان می دهد که حواس یک جانور می تواند برای زیست در محیطی خاص، دوباره سازمان دهی گردد.
این جانور در خشکی نیز رفتارهای مهمی دارد. تونل های پیچیده ای کنار رودخانه حفر می نماید که شامل دهلیزهای متعدد و اتاق های مجزا برای محافظت از تخم ها است. انتخاب مکان تونل همواره بر اساس الگوی جریان آب، خاک سفت و پوشش گیاهی انجام می گردد. تعامل پلاتیپوس با محیط پیرامونش نشان می دهد که این جانور از شبکه ای از نشانه های محیطی برای تنظیم رفتار استفاده می نماید. ترکیب این نشانه ها نوعی نقشه برداری فکری ایجاد می نماید که برای جانورهای کوچک، سطحی از پیچیدگی شناختی محسوب می گردد.
این رفتارها در کنار سازگاری های حرکتی مانند پاهای پرده دار و دم پهن باعث شده پلاتیپوس بتواند در رودخانه هایی با تغییرات شدید جریان آب نیز زنده بماند. مجموعه این الگوهای رفتاری تصویری روشن از ارتباط میان تکامل، حسگری و محیط زیست ارائه می دهد.
4. سمی بودن پلاتیپوس و نقش خار زهری در رقابت های فراوریمثلی
یکی از ویژگی هایی که کمتر در خصوص پلاتیپوس شناخته شده، وجود زهر در اندام عقبی نرهای بالغ است. این زهر از غدد ویژه ای ترشح می گردد و به وسیله خار تیزی که روی پای عقبی جانور واقع شده است وارد بدن حریف می گردد. این ویژگی برای یک پستاندار امروزی امری غیرمعمول است. بخش مهمی از عملکرد این زهر به فصل جفت یابی مربوط است. نرها از این خار برای کنار زدن رقبای دیگر استفاده می نمایند، نه برای شکار. این موضوع نشان می دهد زهر پلاتیپوس بخش مهمی از زیست شناسی رفتاری آن است.
ترکیبات شیمیایی زهر، مجموعه ای از پپتیدها و مولکول های کوچک است که درد شدید ایجاد می نماید، اما致 کشنده نیست. درگیری میان نرها معمولاً کوتاه است، اما همین برخوردهای کوتاه تعادل اجتماعی گروه را معین می نماید. این ساختار رقابتی نمایانگر الگویی تکاملی است که در آن صفات فیزیکی اغراق شده برای موفقیت در فراوریمثل اهمیت بیشتری دارند تا برای بقا در برابر شکارچیان.
در کنار عملکرد فراوریمثلی، این سیستم زهری اطلاعات مهمی درباره گذشته تکاملی پلاتیپوس ارائه می دهد. وجود چنین سازوکاری ممکن است ریشه در دوره ای داشته باشد که نیاکان پلاتیپوس در برابر شکارچیان بزرگ تر آسیب پذیرتر بوده اند. اگرچه با گذشت زمان نقش دفاعی این زهر کمتر شده، اما نقش اجتماعی آن در فصل فراوریمثل حفظ شده است. این پدیده نمونه ای است از اینکه چگونه صفات زیستی می توانند کارکرد اصلی خود را تغییر دهند و با شرایط رفتاری تازه هماهنگ شوند.
5. نقش پلاتیپوس در زیست بوم رودخانه ای و ارتباط آن با سلامت زیستگاه
پلاتیپوس یک نشانگر زیستی مهم برای سلامت رودخانه ها است. این جانور تنها در محیط هایی زندگی می نماید که کیفیت آب، پوشش گیاهی کنار رودخانه، و تنوع غذایی در سطح قابل قبول باشد. کاهش جمعیت آن معمولاً نشانه ای از تغییرات اکولوژیک است که ممکن است ناشی از آلودگی صنعتی، کمبود جریان آب یا نابودی زیستگاه باشد. رفتار تغذیه ای پلاتیپوس که بر پایه شکار لاروها و بی مهرگان کف رودخانه پایدار است، نقش تنظیم نماینده در زنجیره غذایی ایجاد می نماید. این نقش مانع از رشد بیش ازحد بعضی گونه ها و کاهش تنوع گونه های دیگر می گردد.
توانایی کندن تونل در سواحل رودخانه ها باعث می گردد خاک تهویه گردد و ساختار لایه های سطحی خاک تغییر کند. این فرایند برای گونه هایی که در خاک های مرطوب زندگی می نمایند مفید است. تعامل غیرمستقیم پلاتیپوس با زیست بوم نشانه ای است از اینکه حتی جانوران کوچک نیز می توانند اثرات اکولوژیک قابل توجه داشته باشند.
در سال های اخیر کاهش سطح آب بعضی رودخانه های استرالیا باعث کاهش چشمگیر جمعیت این جانور شده است. گرچه هنوز پلاتیپوس در لیست گونه های در معرض انقراض قرار نگرفته، اما بسیاری از پژوهشگران هشدار داده اند که زیستگاهش به شدت حساس است. فهم نقش پلاتیپوس در زیست بوم یاری می نماید بدانیم حفاظت از این جانور در حقیقت به معنی حفاظت از کل شبکه زیستی رودخانه است.
6. چگونگی فراوریمثل تخم گذاری و روند رشد نوزادان پلاتیپوس
پلاتیپوس یکی از معدود پستاندارانی است که تخم می گذارد. ماده ها پس از جفت گیری تونل پیچیده ای می سازند که شامل اتاقی گرم و خشک است. تخم ها پوسته چرمی دارند و حدود ده روز پس از گذاشته شدن باز می شوند. نوزادان در ابتدا بسیار کوچک اند و در مراحل نخست رشد به مراقبت مادر وابسته هستند. ماده پلاتیپوس بر خلاف سایر پستانداران پستان ندارد، اما غدد شیری روی شکم دارد و شیر به وسیله منافذ پوست به سطح بدن می رسد. نوزادان از این نواحی شیر را می مکند.
فرایند رشد نوزادان نشان می دهد که پلاتیپوس ترکیب منحصر به فردی از استراتژی های خزندگان و پستانداران را حفظ نموده است. مراحل اولیه رشد مشابه خزندگان است، اما رشد پس از تولد به شدت تحت تأثیر الگوی تغذیه پستانداری واقع شده است. این ساختار فراوریمثلی یکی از نشانه های اصلی استقلال تکاملی منوترم ها محسوب می گردد.
دوره نگهداری از نوزادان چند ماه طول می کشد و ماده در این مدت بسیار کم از تونل خارج می گردد. این الگو نشان دهنده سطح بالای سرمایه گذاری والدینی است. چنین الگویی برخلاف ظاهر ابتدایی روش فراوریمثل، نشان می دهد که پلاتیپوس یک پستاندار کاملاً پیچیده با رفتارهای پیشرفته است.
7. جایگاه پلاتیپوس در علم تکامل و نقش آن در برطرف سوء برداشت های تاریخی
هنگامی که نخستین نمونه های پلاتیپوس در قرن نوزدهم به اروپا رسید، بسیاری از دانشمندان گمان کردند این یک حیله است و چند حیوان مختلف به هم دوخته شده اند. دلیل این واکنش نه تنها ظاهر عجیب پلاتیپوس بود، بلکه محدودیت دانش آن دوران در زمینه تکامل نیز نقش داشت. درک ساختار این جانور بعدها به یکی از شواهد مهم برای وجود مسیرهای تکاملی متنوع تبدیل شد.
امروزه پلاتیپوس در میان پژوهشگران، یک مدل مهم برای آنالیز شباهت های ژنتیکی میان خزندگان و پستانداران محسوب می گردد. ژن هایی که در این جانور فعال اند، گاهی شباهت زیادی با خزندگان دارند و گاهی ساختار آن ها به پستانداران مدرن نزدیک است. چنین الگوهایی به ما یادآوری می نمایند که تکامل مجموعه ای از شاخه های منشعب شده است و رابطه میان موجودات زنده همواره بر اساس الگوهای خطی قابل شرح نیست.
درک جایگاه پلاتیپوس یاری می نماید مفهوم تکامل پلاتیپوس در فکر مخاطب عمومی روشن گردد. این موجود نقطه اتصال چندین مسیر زیستی است و همین ویژگی آن را به یکی از مهم ترین شواهد در فهم الگوهای قدیمی تکامل تبدیل نموده است.
خلاصه
پلاتیپوس یکی از استثنایی ترین پستانداران زنده است و مجموعه ای از صفات چندگانه را در یک بدن کوچک ترکیب نموده است. این جانور با دارابودن سیستم الکترو رسِپشن نشان می دهد سازگاری حسی چگونه می تواند در طول میلیون ها سال شکل بگیرد. رفتارهای اجتماعی، ساخت تونل و الگوهای شکار آن تصویری روشن از تعامل پیچیده میان حسگری، محیط و تکامل ایجاد می نماید. فراوریمثل تخم گذاری و رشد نوزادان ساختاری ترکیبی میان خزندگان و پستانداران ایجاد نموده که ارزش زیادی برای مطالعه مسیر تکامل دارد. نقش اکولوژیک پلاتیپوس در رودخانه های استرالیا اهمیت زیادی دارد و کاهش جمعیت آن می تواند نشانه ای از آسیب پذیری کل زیست بوم باشد. زهر پلاتیپوس که در رقابت های فراوریمثلی استفاده می گردد نمونه ای از کارنمودهای چندگانه صفات زیستی است. در نهایت آنالیز این جانور به ما یادآوری می نماید که تکامل مجموعه ای از مسیرهای متنوع است و پلاتیپوس یکی از مهم ترین مثال های این گوناگونی محسوب می گردد.
❓ پرسش های رایج
پلاتیپوس چگونه در تاریکی شکار می نماید؟
پلاتیپوس با استفاده از الکترو رسِپشن مسیر حرکت شکار را احساس می نماید. این توانایی به او امکان می دهد بدون احتیاج به بینایی در آب های گل آلود شکار کند.
چرا پلاتیپوس تخم می گذارد؟
پلاتیپوس از گروه منوترم ها است و ویژگی های فراوریمثلی خزندگان را حفظ نموده است. این روش بخشی از مسیر تکامل مستقل این گروه محسوب می گردد.
آیا زهر پلاتیپوس خطرناک است؟
زهر پلاتیپوس درد شدید ایجاد می نماید اما致 کشنده نیست. این زهر برای رقابت فراوریمثلی میان نرها استفاده می گردد.
پلاتیپوس چه نقشی در زیست بوم دارد؟
این جانور با کنترل جمعیت بی مهرگان کف رودخانه به تنظیم زنجیره غذایی یاری می نماید. وجود پلاتیپوس نشانگر سلامت زیستگاه رودخانه است.
آیا پلاتیپوس در خطر انقراض است؟
اگرچه در لیست رسمی انقراض قرار نگرفته، اما کاهش کیفیت آب و از دست رفتن زیستگاه تهدیدهای جدی محسوب می گردد.
دکتر علیرضا مجیدی
پزشک، نویسنده و بنیان گذار وبلاگ خبرنگاران
دکتر علیرضا مجیدی، نویسنده و بنیان گذار وبلاگ خبرنگاران .
با بیش از 20 سال نویسندگی ترکیبی مستمر در زمینهٔ پزشکی، فناوری، سینما، کتاب و فرهنگ.
باشد که با هم متفاوت بیاندیشیم!
دربارهٔ علیرضا مجیدی در خبرنگاران