سیر تکامل پرندگان
چگونه آن جانوران عظیم‌الجثه تبدیل به پرندگان کوچک و زیبای رنگارنگی شدند که نه تنها در جنگل و حیات وحش، بلکه در شهرها با ما زندگی میکنند؟ فرآیند تکامل و انتخاب طبیعی، چرا و چگونه این پرندگان را بوجود آورد؟
نگارنده مقاله: ایمان ابراهیمی
«تمام مطالب منتشر شده در وبلاگ آوای بوم نشان دهنده نظرات نویسنده مطلب بوده و لزوما دیدگاه‌های انجمن را منعکس نمی‌کند.»
نحوه ارتباط و اثرات متقابل موجودات، قرن ها به عنوان سوالات اساسی در فکر بشر وجود داشتند که در نتیجه مطالعات و تحقیقات در چهارچوب کلی تکامل جوامع موجودات زنده به ارائه نظریه تکامل منتهی شده است.
مفهوم تکامل
به موجب نظریه تکامل فرآیند تغییرات کلیه موجودات زنده اعم از گیاهان و جانوران از اشکال ساده و ابتدایی به انواع پیچیده ختم می شوند. یا به عبارت دیگر حیات در طی میلیون‌ها سال در کره زمین همواره در جریان تغییر و تحول بوده است .
تا‌حدود سالهای ۱۹۳۰ اکثر نظریه های تکاملی بر پایه عوامل واحدی بنیان گذاشته بود و هیچ کدام به طور مجزا با کلیه مسائل موجود نبود.
ولی در حال حاضر بسیاری از دانشمندان بر این عقیده اند که نظریه ی سال ۱۹۴۲ که به وسیله هاکسلی(huxly) بیان گردیده میتواند، جهت درک اغلب حقایق مربوط به تکامل و تفسیر اکثر پدیده های ملحوظ در تغییر انواع، پاسخگوی مساله تکامل باشد.
این نظریه که اصل داروینی نام دارد، انتخاب طبیعی محور اصلی آن را تشکیل میدهد، هر روز با اصول بیولوژیکی، تجربیات جدید در ژنتیک و دیرین شناسی بیشتر تقویت می گردد.
مهم ترین نظریات تکامل
نظریه لامارک (Lamark):
یکی از تئوریهای مهم تکاملی از لامارک زیست شناس فرانسوی است که به سال 1809 به چاپ رسید. لامارک برای بیان چگونگی وقوع تکامل دو نظریه استعمال و عدم استعمال اندامها و ارثی بودن صفات اکتسابی را عنوان کرد. وی مشاهده کرده بود که اگر اندامی از بدن یک جاندار استعمال میشود، بزرگتر و کارآمدتر شده و اگر عضوی بکار نیفتد کوچک و در نهایت تحلیل می‌رود.
بنابراین جاندار در نتیجه ناهماهنگی در استعمال و عدم استعمال اندامهای مختلف بدن در طول عمر خود ممکن است تا حدی تغییر یابد و بعضی از صفات را کسب کند. لامارک این گونه صفات را وراثتی و قابل انتقال به نسل بعد می‌پنداشت. این تئوری بسیار موفقیت آمیز بود و به رشد و گسترش اندیشه تکامل کمک بسیار کرد. اما سرانجام معلوم شد که نظر لامارک نادرست است.
چون هر گونه تغییری که بر اثر استعمال یا عدم استعمال یا به هر علت دیگر در سلولهای دیگر بدن به غیر از گامتها رخ دهد، تاثیری در ژنهای سلولهای زاینده نخواهد داشت و قابل انتقال به نسل بعدی نیست.
نظریه داروین- والاس:
در سال 1858 داروین و والاس با هم تئوری جدیدی درباره تکامل اعلام داشتند که جانشین تئوری لامارک شد. داروین این تئوری جدید را پروراند و به صورت کتابی تنظیم کرد. این اثر معروف که به نام اصل انواع بوسیله انتخاب طبیعی یا بقای نژادهای مناسب در تنازع بقا است، در سال 1859 انتشار یافت.
داروین و والاس محیط را علت اصلی انتخاب طبیعی می‌دانستند، یعنی محیط تدریجا جانداران دارای صفات نامساعد را از بین میبرد و جانداران دارای صفات مساعد را حفظ میکند.
پس از گذشت نسلهای زیاد و متوالی و تاثیر مداوم انتخاب طبیعی، سرانجام گروهی جاندار یک صفت یا تعدادی صفات جدید و مساعد را به درجه‌ای جمع خواهد کرد که به صورت گونه‌ای جدید از گونه اجدادی ظاهر خواهد شد.
همواره این سوال مطرح می‌شد که منبع این تفاوتهای فردی مهم چیست؟ و تفاوتهای فردی چگونه بوجود می‌آیند. اینجا بود که داروین ناگزیر شد به نظریه لامارک یعنی وراثت صفات اکتسابی پناه ببرد.
اما تدوین پاسخ درست مربوط به تفاوتهای فردی شش سال پس از انتشار کتاب اصل انواع و هنگامی آغاز شد که مندل قوانین وارثت را اعلام داشت.
ولی حاصل مطالعات مندل بیش از 30 سال در ابهام نادیده ماند و پیشرفت شناخت مکانیسمهای تکاملی نیز به همان نسبت به تاخیر افتاد. انتخاب طبیعی فقط به عنوان بخشی از مکانیزم تکامل شناخته شده است.
زیرا داروین مانند لامارک در شناسایی علل ژنتیکی تغییرات تکاملی توفیق بدست نیاورده بود. داروین و والاس توضیحی ناقص از تکامل عرضه داشتند، اما بطور کلی آنان نخستین کسانی بودند که جهت درست تکامل را نشان دادند.
کوویر (Cuvier):
بنیانگذار علم تشریح مقایسه ای، با تکامل مخالف بود و زندگی بر روی کره زمین را در اثر حوادث ناگهانی می پنداشت. وی معتقد بود که هر زندگی جدید با تکرار شروع می شود؛ ولی هر بار انواع پیشرفته و اصلاح شده آنها خلق می‌گردند.
او مبدا نظریه حوادث عظیم و ناگهانی در جهان است و معتقد بود که در دنیا چهار انقلاب عظیم رخ داده که باعث از میان رفتن کلیه موجودات زنده شده، هرچند بعد موجودات دیگری به طور مستقل به وجود آمده اند.
نظریه ژوفری سنت (Geoffray):
او معتقد است که تاثیر محیط بر جانوران سبب تغییراتی در اندام ها می گردد. بدین سبب او چنین می پندارد؛ جانور یا گیاه جدید به علت تغییر و تحول هنگام صورت می گیرد که شرایط محیط زندگی کاملاً مناسب باشد. به نظر او نوع ثابت نیست و شکل و حیات جانوران شبیه به والدین آنها باقی نمی ماند، مگر آنکه شرایط محیط ثابت باشد .
داروین(Darwin):
تکامل را نتیجه انتخاب طبیعی موجودات زنده می دانست و معتقد بود جانوران و گیاهانی که تغییرات مفیدی پیدا میکنند، زنده می‌مانند و جانوران و گیاهانی که دستخوش تغییرات مضر می گردند از بین می روند و تدریجی جانوران را به سوی کمال می برد.
عقیده داشت که از انواع گیاهی و جانوری، افرادی در مبارزه برای بقا پیروز می شوند که در شرایط زیستی جدید بتوانند به زندگی خود ادامه داده و دست خوش تغییرات مفیدی برای بقای نوع باشند؛ یعنی به عبارت دیگر با محیط سازش کرده، توانسته باشند تغییرات را به نسلهای بعد منتقل کنند.
سیر تکامل دایناسورها به پرندگان
غول‌هایی که به پرواز درآمدند
موضوعات شباهت پرندگان با خزندگان گاهی آنقدر زیاد است که ممکن است یک جانور شناس بگوید پرندگان، خزندگان پردار هستند. اگر چه از نظر تکامل و تشریح مقایسه ای و همچنین ساختمان فیزیولوژی، عملکرد اندام های پرندگان و خزندگان به هم نزدیک است ولی بیان چنین موضوعی فقط می توانند از دید یک جانور شناس مطرح شود.
یافته‌های پیشین دیرینه شناسان نشان میدهد پرندگان ماحصل تکامل گروهی از دایناسورها هستند و وجود پر نه تنها در فرایند پرواز این جانوران مؤثر است بلکه به آنها در حفظ دمای بدن نیز کمک میکند.
پرندگان امروزی، از گروهی از دایناسورها به نام «تراپودها» (Therapods) بوجود آمدند. از جمله اعضای مشهور این گروه میتوان به «تیرانوزاروس رکس» (Tyrannosaurus Rex) و «ولوسیراپتورها» (Velociraptors) اشاره کرد.
تراپودها بیشتر به گروهی از دایناسورهای پرنده به نام «ایوین‌ها» (Avians) نزدیک هستند که بین ۴۵ تا ۲۳۰ کیلوگرم وزن داشتند. این دایناسورها که نسبت به پرندگان امروزی کاملا غول‌پیکر بودند، پوزه‌ی بلند و دندان‌های بزرگ داشتند و البته مغز آنها خیلی کوچک بود. برای مثال، ولوسیرپتور جمجمه‌ای به اندازه‌ی جمجمه‌ی یک کایوت و مغزی به زحمت به اندازه‌ی مغز یک کبوتر داشته است.
یک موجود ترکیبی با بال‌های پردار مثل پرندگان امروزی، ولی دارای دندان و دم شبیه به دایناسورها. به نظر میرسد که این حیوانات، ویژگی‌های شبیه به پرندگان امروزی، یعنی پر، بال و پرواز را تنها در عرض ۱۰ میلیون سال کسب کرده باشند. در مقیاس تکامل و انتخاب طبیعی، این زمانی کوتاه به حساب می‌آید. «مایکل بنتون» (Michael Benton)، که یک دیرینه شناس از دانشگاه بریستول در انگلیس است می‌گوید: «زمانی به نظر می‌رسید که آرکئوپتریکس به صورت تمام عیار با ویژگی‌های پرندگان امروزی بوجود آمده باشد.»
برای توضیح این تغییرات شگفت‌انگیز، دانشمندان به یک نظریه به نام «هیولاهای امیدوار» (Hopeful Monsters) مراجعه کردند. طبق این ایده، جهش‌های بزرگ تکاملی نیازمند تغییرات بزرگ ژنتیکی هستند که از نظر کیفی با اصلاحات روتین در یک گونه تفاوت دارند. طبق این نظریه، فقط با چنین تغییرات بزرگ در مدت زمان کوتاه است که یک تراپود ۱۴۰ کیلوگرمی میتواند تبدیل به پرنده‌ی کوچک ماقبل تاریخی به نام «ایبرومزورنیس» (Iberomesornis) که اندازه‌ی یک گنجشک بود شود.
پیش‌تر تصور می‌شد که دایناسورها با یک جهش تکاملی به پرنده‌ها تبدیل شدند. ولی اکنون مشخص شده که فرآیند تکامل خیلی تدریجی بوده است.
در دهه‌ی ۹۰ میلادی، فسیل‌های دایناسور زیادی در چین کشف شد که پرده از یک واقعیت جالب بر‌می‌داشت. هرچند که بسیاری از این فسیل‌ها فاقد بال بودند، ولی آرایش کاملی از پرها داشتند.
از کرک‌های کوچک گرفته تا پرهای قلم دار. کشف این چنین جانوران میانی که فضای خالی میان همه‌ی اکتشافات فسیلی پراکنده تا آن زمان را پر می‌کرد، باعث شد که تصور دیرینه‌شناسان درباره‌ی تبدیل شدن دایناسورها به پرندگان عوض شود. پرها که زمانی تصور می‌شد مختص پرندگان هستند، در حقیقت خیلی قبل‌تر از پیدایش آنها در دایناسورها تکامل یافته بودند.
تحلیل‌های پیچیده‌ی جدید روی فسیل‌ها که در آن ردیابی تغییرات ساختاری و ترسیم نحوه‌ی ارتباط نمونه‌ها با یکدیگر انجام شده است، بر این ایده که ویژگی‌های پرنده‌سانی در یک دوره‌ی زمانی طولانی بوجود آمده است صحه میگذارد.
در پژوهشی که پاییز سال گذشته در «کرنت بیولوژی» (Current Biology) منتشر شد، دیرینه شناسی از دانشگاه ادینبورگ در اسکاتلند به نام «استفان بروسات» (Stephen Brusatte)، فسیل‌های «کوئلوروساروها» (Coelurosaurs) که در حقیقت زیر گروهی از تراپودها هستند را آزمایش کرد.
آرکئوپتریکس و پرندگان امروزی از این زیرگروه بوجود آمده‌اند. او در طول زمان تغییرات در یک سری ویژگی‌های اسکلتی را دنبال کرد و متوجه شد که هیچ جهش بزرگی که منجر به تفاوت فاحش بین پرندگان و دیگر کوئلوساروها بشود وجود ندارد.
او می‌گوید: «پرنده‌ها یک شبه از تیرانوزاروس‌رکس بوجود نیامدند. در عوض، ویژگی‌های کلاسیک پرندگان یکی یکی تکامل یافت. اول حرکت بر روی دو پا، سپس پرها، استخوان جناق سینه، پرهای پیچیده‌تر مثل آن‌هایی که قلم دار هستند و سپس بال‌ها. نتیجه‌ی نهایی، گذار بی‌نقص از دایناسور به پرنده است. آنقدر بی‌نقص و تمیز که تقریبا نمی‌توانید خطی در جدایی این دو گروه از یکدیگر بکشید.»
وقتی که همه‌ی این ویژگی‌ها کنار هم قرار گرفتند، پرنده‌ها از زمین بلند شدند و پرواز کردند. مطالعات بروسات بر روی کوئلوروساروها نشان میدهد که وقتی آرکئوپتریکس و دیگر پرندگان باستانی بوجود آمدند، خیلی سریع‌تر از دیگر دایناسورها شروع به تکامل یافتن کردند.
نظریه‌ی هیولای امیدوار چیزی کاملا برعکس را می‌گوید: تکامل ناگهانی پرندگان را بوجود نیاورد، بلکه پرندگان تکامل ناگهانی را بوجود آوردند. بروسات می‌گوید: «به نظر میرسد که پرندگان به یک راه حل خوب در ویژگی‌های جسمانی و بوم‌شناختی رسیدند. اینکه پرواز کنند و کوچک باشند. این منجر به یک انفجار تکاملی شد.»
اهمیت کوچک بودن
هرچند که ممکن است بیشتر مردم از پر و بال به عنوان ویژگی اصلی تمایز دهنده‌ی پرندگان از دایناسورها نام ببرند، ولی قد و قامت کوچک آنها نیز اهمیت زیادی دارد. تحقیقات جدید نشان میدهد که اجداد پرندگان خیلی زود آب رفتند. بدین معنی که کوچک بودن یک مزیت بزرگ برای آنها حساب می‌شده و به طور کلی قسمتی مهم از فرایند تکامل پرندگان بوده است. مثل دیگر ویژگی‌های پرندگان، کوچک شدن ابعاد نیز خیلی قبل‌تر از اینکه پرندگان بوجود آیند شروع شده است. تحقیقی که سال گذشته در ساینس منتشر شد، نشان داد که فرایند کوچک شدن خیلی زودتر از آن که دانشمندان تصور می‌کردند شروع شده است.
بعضی از کوئلوروساروس‌ها از حدود ۲۰۰ میلیون سال پیش، یعنی ۵۰ میلیون سال قبل از بوجود آمدن آرکئوپتریکس‌ها شروع به کوچک شدن کرده بودند. در آن زمان، بسیاری از دایناسورها همچنان در حال بزرگتر شدن بودند.
بنتون می‌گوید:«کوچک شدن خیلی غیر عادی است. به خصوص میان دایناسورها هرچند که ممکن است بیشتر مردم از پر و بال به عنوان ویژگی اصلی تمایز دهنده‌ی پرندگان از دایناسورها نام ببرند، ولی قد و قامت کوچک آنها نیز اهمیت زیادی دارد. تحقیقات جدید نشان میدهد که اجداد پرندگان خیلی زود آب رفتند.
بدین معنی که کوچک بودن یک مزیت بزرگ برای آنها حساب می‌شده و به طور کلی قسمتی مهم از فرآیند تکامل پرندگان بوده است. مثل دیگر ویژگی‌های پرندگان، کوچک شدن ابعاد نیز خیلی قبل‌تر از اینکه پرندگان بوجود آیند شروع شده است.
تحقیقی که به تازگی در ساینس منتشر شد، نشان داد که فرایند کوچک شدن خیلی زودتر از آن که دانشمندان تصور می‌کردند شروع شده است. بعضی از کوئلوروساروس‌ها از حدود ۲۰۰ میلیون سال پیش، یعنی ۵۰ میلیون سال قبل از بوجود آمدن آرکئوپتریکس‌ها شروع به کوچک شدن کرده بودند. در آن زمان، بسیاری از دایناسورها همچنان در حال بزرگتر شدن بودند. بنتون می‌گوید:«کوچک شدن خیلی غیر عادی است. به خصوص میان دایناسورها»
