كيف غيّر التجميد العالمي منذ 445 مليون سنة الحياة إلى الأبد؟

قضت إحدى أقدم عمليات الانقراض الجماعي على الأرض على معظم أشكال الحياة في المحيطات خلال العصر الجليدي العالمي المفاجئ. من الأنقاض، فكي الفقاريات لقد نجت وتنوعت وغيرت مسار التطور.

منذ حوالي 445 مليون سنة، شهدت الأرض تحولًا مفاجئًا ودراماتيكيًا غيّر مسار الحياة. وفي فترة زمنية جيولوجية قصيرة جدًا، انتشرت الأنهار الجليدية عبر قارة غوندوانا العملاقة. ومع حبس الجليد للمياه، اختفت العديد من البحار الضحلة، مما أدى إلى تحويل الكوكب إلى ما يسميه العلماء “مناخ البيت الجليدي”. وفي الوقت نفسه، تغيرت كيمياء المحيطات بطرق خطيرة. وقد أدت هذه القوى مجتمعة إلى انقراض ما يقرب من 85% من جميع الكائنات البحرية صِنفوالتي كانت تمثل في ذلك الوقت معظم أشكال الحياة على الأرض.

بحث جديد منشور في تقدم العلوم يظهر أن هذا الدمار خلق أيضًا نقطة تحول غير متوقعة. وجد علماء من معهد أوكيناوا للعلوم والتكنولوجيا (OIST) أن الانقراض الجماعي في العصر الأوردوفيشي المتأخر (LOME) أدى في النهاية إلى زيادة كبيرة في تنوع الفقاريات. خلال هذه الفترة من الاضطرابات، اكتسبت مجموعة واحدة ميزة حاسمة ووضعت التطور على مسار جديد. وكانت تلك المجموعة من الفقاريات الفكية.

يقول كبير الباحثين البروفيسور لورين سالان من وحدة التطور الكبير في OIST: “لقد أثبتنا أن الأسماك الفكية أصبحت مهيمنة فقط بسبب وقوع هذا الحدث”. “وبشكل أساسي، قمنا بتحسين فهمنا للتطور من خلال رسم خط بين السجل الأحفوري والبيئة والجغرافيا الحيوية.”

الحياة قبل الانقراض الجماعي الأوردوفيشي المتأخر

كانت الفترة الأوردوفيشية، التي استمرت من حوالي 486 إلى 443 مليون سنة مضت، فصلًا مختلفًا تمامًا في تاريخ الأرض. سيطرت جندوانا على النصف الجنوبي من الكوكب وكانت محاطة بالبحار الدافئة الضحلة. ولم يكن الجليد قد تشكل بعد عند القطبين، وأبقت ظروف الاحتباس الحراري مياه المحيط معتدلة. على طول السواحل، بدأت الحياة النباتية المبكرة التي تشبه الحشائش الكبدية في الظهور، مصحوبة بمفصليات الأرجل متعددة الأرجل.

وكانت النظم البيئية البحرية أكثر تطوراً بكثير. كانت المحيطات مليئة بمخلوقات غير عادية ومتنوعة. تحركت مخروطيات تشبه الجلكى ذات عيون كبيرة عبر غابات الإسفنج البحري العملاق. زحفت ثلاثية الفصوص على طول قاع البحر بين مجموعات كثيفة من الرخويات المقذوفة. يتم اصطياد العقارب البحرية الضخمة والنوتيلويدات الضخمة ذات القذائف المدببة التي يصل طولها إلى خمسة أمتار في المياه المفتوحة. كانت الأسلاف المبكرة للجناثوستوم، أو الفقاريات الفكية، موجودة في هذا الوقت، ولكنها كانت نادرة ويمكن التغاضي عنها بسهولة بين الحيوانات البحرية السائدة.

مرحلتان من أزمة كوكبية

لا يزال العلماء يناقشون السبب الدقيق لنشوء LOME، لكن سجل الحفريات يظهر بوضوح أن الحياة قبل الحدث وبعده بدت مختلفة تمامًا. يقول البروفيسور سالان: “على الرغم من أننا لا نعرف الأسباب النهائية لـ LOME، إلا أننا نعلم أنه كانت هناك ظاهرة واضحة قبل الحدث وبعده. ويظهر سجل الحفريات ذلك”.

لقد حدث الانقراض على مرحلتين رئيسيتين. أولاً، تحولت الأرض بسرعة من مناخ الدفيئة إلى مناخ الجليد. انتشرت الأنهار الجليدية عبر جندوانا وجفت الموائل البحرية الضحلة. وبعد عدة ملايين من السنين، عندما بدأت النظم البيئية في التعافي، تغير المناخ مرة أخرى. وذاب الجليد، وارتفع مستوى سطح البحر، وغمرت المياه الدافئة المحيطات. وكانت هذه المياه منخفضة الأكسجين وغنية بالكبريت، مما أدى إلى تغلب الأنواع التي تكيفت مع الظروف الباردة.

Refugia وبقاء الفقاريات Jawed

عندما اجتاحت موجات الانقراض هذه المحيطات، تم دفع العديد من الناجين من الفقاريات إلى الملاجئ. وكانت هذه مناطق معزولة من التنوع البيولوجي معزولة بحواجز المحيطات العميقة التي لا يمكن لأنواع قليلة من الكائنات عبورها. وفي هذه البيئات المحصورة، يبدو أن الفقاريات الفكية كانت تتمتع بميزة واضحة.

وللتحقق من هذا النمط، قام فريق البحث بتجميع قاعدة بيانات أحفورية جديدة تعتمد على أكثر من 200 عام من أبحاث العصر الأوردوفيشي المتأخر وأوائل العصر السيلوري في علم الحفريات. يقول المؤلف الأول واهي هاجيوارا، وهو باحث سابق متدرب في وحدة التطور الكبير وهو الآن طالب دكتوراه في OIST: “لقد جمعنا 200 عام من علم الحفريات الأوردوفيشي المتأخر وأوائل الحفريات السيلوري”. سمحت قاعدة البيانات للعلماء بإعادة بناء النظم البيئية داخل الملاجئ وقياس التغيرات في التنوع على مستوى الجنس. تظهر نتائجهم أن LOME أعقبه ارتفاع بطيء ولكن مذهل في تنوع الجناثوستوم. “والاتجاه واضح – نبضات الانقراض الجماعي أدت مباشرة إلى زيادة الأنواع بعد عدة ملايين من السنين.”

الجغرافيا الأشكال الفرصة التطورية

من خلال تحليل الأدلة الأحفورية من جميع أنحاء العالم، تمكن الباحثون من ربط التنوع المتزايد للفقاريات الفكية ليس فقط بالانقراض ولكن أيضًا بالموقع. يقول البروفيسور سالان: “هذه هي المرة الأولى التي تمكنا فيها من إجراء فحص كمي للجغرافيا الحيوية قبل وبعد حدث الانقراض الجماعي”. سمح تتبع تحركات الأنواع في جميع أنحاء العالم للفريق بتحديد ملاجئ معينة غذت فيما بعد تنوع الفقاريات.

إحدى المناطق الرئيسية كانت ما يعرف الآن بجنوب الصين. تشمل الحفريات من هذه المنطقة أقدم بقايا كاملة للأسماك الفكية المرتبطة ارتباطًا وثيقًا بأسماك القرش الحديثة. ووفقا لهاجيوارا، ظلت هذه الحيوانات في ملاجئ مستقرة لملايين السنين. ولم تنتشر إلى بيئات بحرية أخرى إلا بعد تطوير القدرة على عبور المحيطات المفتوحة.

كيف قادت المجالات الجديدة الابتكار

تتناول الدراسة أيضًا مسألة طويلة الأمد في علم الأحياء التطوري. “هل تطورت الفكين من أجل خلق مكانة بيئية جديدة، أم أن أسلافنا ملأوا مكانة موجودة أولا، ثم قاموا بالتنويع؟” يسأل البروفيسور سالان. “تشير دراستنا إلى هذا الأخير.”

نظرًا لأن الفقاريات الفكية أصبحت محصورة في مناطق جغرافية صغيرة، فقد واجهت أنظمة بيئية بها العديد من الأدوار المتاحة التي خلفتها الأنواع عديمة الفك المنقرضة والحيوانات الأخرى. هذه الوفرة من المنافذ المفتوحة سمحت لهم بالتنويع بسرعة. ويمكن رؤية عملية مماثلة في عصافير داروين في جزر غالاباغوس، حيث أدى الوصول إلى مصادر غذائية جديدة إلى التخصص الغذائي والتغيرات التدريجية في شكل المنقار.

إعادة ضبط بيئية، وليست صفحة نظيفة

وبينما ظلت الأسماك الفكية محصورة في جنوب الصين، استمرت الفقاريات عديمة الفك في الازدهار في أماكن أخرى وسيطرت على المحيطات المفتوحة لمدة 40 مليون سنة أخرى. تنوعت هذه المجموعات إلى العديد من الأشكال التي تعيش في الشعاب المرجانية، وبعضها ذو هياكل فم بديلة. لماذا تجاوزتها الفقاريات الفكية في النهاية بعد انتشارها خارج الملجأ لا يزال غير واضح.

ما اكتشفه الباحثون هو أن LOME لم يمحو النظم البيئية بالكامل. وبدلاً من ذلك، أدى ذلك إلى ما وصفوه بإعادة ضبط البيئة. انتقلت الفقاريات المبكرة إلى الأدوار التي كانت تشغلها في السابق مخروطيات الأسنان والمفصليات، حيث أعادت بناء هياكل النظام البيئي المألوفة باستخدام أنواع مختلفة. تظهر أنماط مماثلة بشكل متكرر طوال عصر حقب الحياة القديمة بعد أحداث الانقراض المدفوعة بتغيرات بيئية مماثلة. ويشير الفريق إلى هذه العملية المتكررة على أنها “دورة إعادة ضبط التنوع”، حيث يعمل التطور على استعادة النظم البيئية من خلال التقارب في تصميمات وظيفية مماثلة.

لماذا لا يزال الناجون القدماء مهمين اليوم

يلخص البروفيسور سالان أهمية النتائج. “من خلال دمج الموقع والتشكل والبيئة والتنوع البيولوجي، يمكننا أخيرًا أن نرى كيف أعادت النظم البيئية للفقاريات المبكرة بناء نفسها بعد الاضطرابات البيئية الكبرى. يساعد هذا العمل في تفسير سبب تطور الفكين، ولماذا سادت الفقاريات الفكية في نهاية المطاف، ولماذا تعود الحياة البحرية الحديثة إلى هؤلاء الناجين بدلاً من الأشكال السابقة مثل مخروطيات الأسنان وثلاثية الفصوص. يعد الكشف عن هذه الأنماط طويلة المدى والعمليات الأساسية الخاصة بها أحد الجوانب المثيرة لعلم الأحياء التطوري. “

المرجع: “لقد أدى الانقراض الجماعي إلى ظهور الإشعاعات المبكرة للفقاريات الفكية وأقاربها عديمي الفك (جناثوستوم)” بقلم واهي هاجيوارا ولورين سالان، 9 يناير 2026، تقدم العلوم.
دوى: 10.1126/sciadv.aeb2297

لا تفوت أي اختراق: انضم إلى النشرة الإخبارية SciTechDaily.
تابعونا على جوجل و أخبار جوجل.