پژوهش MIT نشان داد اسفنج‌ها نخستین جانوران روی زمین بوده‌اند

از زمانی که دانشمندان برای نخستین‌بار تکامل را درک کردند، درباره‌ی این پرسش بحث‌برانگیز که «اولین جانور روی زمین دقیقاً چه شکلی بوده است؟» همواره اختلاف نظر داشته‌اند.

به گزارش انتخاب و به نقل از  sciencealert؛  بر اساس تحلیل‌های ژنتیکی، برخی پژوهشگران معتقدند اسفنج‌های امروزی (که با نام علمی دِمواسفنج‌ها یا پورفرا نیز شناخته می‌شوند) بیشترین شباهت را به نیاکان اولیه‌ی جانوران دارند؛ در حالی که گروهی دیگر ژله‌ شانه‌داران (Comb jellies) را گزینه‌ی محتمل‌تر می‌دانند.

اما پژوهش تازه‌ای که به‌سرپرستی دانشمندان مؤسسه فناوری ماساچوست (MIT) انجام شده است، کفه‌ی ترازو را به نفع اسفنج‌ها سنگین‌تر کرده و با کنار هم گذاشتن سرنخ‌های شیمیایی نشان می‌دهد که این جانوران احتمالاً در دوران نئوپروتروزوییک، یعنی بیش از ۵۴۱ میلیون سال پیش پدید آمده‌اند.

با این حال، سوابق فسیلی از دوران آغازین حیات جانوری، تصویری بسیار ناقص ارائه می‌دهد. یافتن شواهد از جانوران نرم‌تن مانند اسفنج‌ها و ژله‌ شانه‌داران بسیار دشوار است، زیرا آن‌ها برخلاف جانوران استخوان‌دار یا غضروف‌دار، فاقد ساختارهای سختی بودند که به‌خوبی فسیل شوند.

گاهی اوقات اسفنج‌ها بقایای معدنی کوچکی از خود به‌جا می‌گذارند که به آن‌ها اسپیکول (spicule) گفته می‌شود و از کربنات کلسیم یا سیلیکا ساخته شده‌اند، اما پژوهش‌های اخیر نشان می‌دهد که نخستین اسفنج‌ها احتمالاً چنین ساختارهایی نداشته‌اند. در سوی دیگر، ادعای ژله‌ شانه‌داران مبنی بر اینکه نخستین جانوران بوده‌اند، عمدتاً بر پایه‌ی تحلیل ژنتیکی است و شواهد فسیلی محکمی ندارد.

به همین دلیل، دانشمندان مجبور شده‌اند به روش‌های خلاقانه‌تری متوسل شوند؛ مثلاً بررسی نفت‌ها و رسوبات دوره ایدیاکارن برای یافتن امضاهای شیمیایی که بدون نیاز به فسیل، بتوانند منشأ جانوران را به اسفنج‌ها نسبت دهند.

«ما دقیقاً نمی‌دانیم آن موجودات در آن دوران چه شکلی داشته‌اند، اما قطعاً در دریا زندگی می‌کرده‌اند، بدن نرم داشته‌اند و احتمالاً فاقد اسکلت سیلیسی بوده‌اند.»
این را راجر سامنز، زمین‌زیست‌شناس MIT می‌گوید.

در سال ۲۰۰۹، سامنز و گروهش وجود فراوانی از استرول‌های شبیه اسفنج را در سنگ‌های دوران ماریونانِ کشور عمان گزارش کردند. این استرول‌های نادرِ C30 (ترکیبات چرب آلی که در غشای سلولی تمام موجودات پیچیده وجود دارد) نشانه‌ای از فعالیت زودهنگام اسفنج‌هاست. موجودات ساده‌ترِ پیش از اسفنج‌ها چنین استرول‌هایی تولید نمی‌کردند، اما اسفنج‌های دِمواِسپنج امروزی آن را می‌سازند.

لوبنا شاور، شیمی‌دان آلی و نویسنده‌ی اصلی مقاله از MIT، می‌گوید:
«پیدا کردن استرولی با ۳۰ اتم کربن اتفاقی بسیار نادر است.»

این یافته نشان می‌دهد که اسفنج‌های باستانی احتمالاً نخستین جانوران روی زمین بوده‌اند و مدت‌ها پیش از سایر موجودات چندسلولی ظهور کرده‌اند.

با این حال، تردیدهایی نیز وجود داشت؛ برخی دانشمندان معتقد بودند فسیل‌های استرانِ موجود در عمان ممکن است منشأیی غیرزیستی یا حتی جلبکی داشته باشند. اما تیم لوبنا شاور اکنون این فرضیه را رد کرده و یک «فسیل شیمیایی» دوم با ترکیب C31 یافته است که از همان ژن اسفنجی تولیدکننده‌ی استرول C30 مشتق می‌شود. این واکنش شیمیایی دقیقاً در برخی اسفنج‌های امروزی نیز رخ می‌دهد.

شاور توضیح می‌دهد:
«در این پژوهش، ما نشان دادیم که چگونه می‌توان یک نشانگر زیستی (biomarker) را به‌درستی تأیید کرد تا مطمئن شویم سیگنال واقعاً از یک منبع زنده آمده است، نه از آلودگی یا واکنش‌های غیرزیستی.»

تیم پژوهشی برای بررسی این موضوع، فرآیند فسیل شدن استرول را در آزمایشگاه شبیه‌سازی کرد. آن‌ها هشت نوع استرول مصنوعی C31 را تحت فشار و دمایی قرار دادند که شرایط میلیون‌ها سال در پوسته‌ی زمین را تقلید می‌کرد. در پایان، دو نمونه دقیقاً با فسیل‌های باستانی C31 مطابقت داشتند، که نشان‌دهنده‌ی منشأ زیستی آن‌هاست.

سامنز در این‌باره می‌گوید:
«این پژوهش ترکیبی است از آنچه در سنگ‌ها یافت می‌شود، آنچه در اسفنج‌ها وجود دارد، و آنچه می‌توان در آزمایشگاه تولید کرد. سه خط شواهد هماهنگ و تقویت‌کننده داریم که همگی نشان می‌دهند اسفنج‌ها از نخستین جانوران زمین بوده‌اند.»

شاور نیز می‌افزاید:
«این استران‌های ویژه همیشه آنجا بوده‌اند. فقط باید سؤالات درستی می‌پرسیدیم تا بتوانیم پیدایشان کنیم و معنایشان را درک کنیم.»

اکنون که این نشانه‌های شیمیایی باستانی از اسفنج‌های اولیه تأیید شده‌اند، پژوهشگران قصد دارند سایر نمونه‌های زمین‌شناسی را نیز بررسی کنند تا سرنخ‌های بیشتری از نیاکان نخستین ما بیابند.

این پژوهش در نشریه‌ی PNAS منتشر شده است.