مومياء زواحف عمرها 289 مليون سنة تكشف عن أصل نظام التنفس البشري

كشفت إحدى الزواحف القديمة الصغيرة للتو عن اللحظة التي بدأ فيها التنفس كما نعرفه، وغيرت الحياة على الأرض إلى الأبد.

كل نفس تأخذه يعود إلى الماضي التطوري العميق. إن الارتفاع المستمر لصدرك، والعضلات بين أضلاعك تتوسع إلى الخارج، وتدفق الهواء إلى رئتيك يبدو روتينيًا. ومع ذلك، فإن هذه العملية المألوفة لها أصول قديمة. كشفت زواحف صغيرة محنطة ماتت في كهف أوكلاهوما منذ حوالي 289 مليون سنة، عن أقدم مثال معروف لنظام التنفس هذا لدى الحيوانات السلوية – وهي مجموعة تضم الزواحف والطيور والثدييات وأسلافها المشتركين، وهي من أوائل الحيوانات التي تكيفت بشكل كامل مع الحياة على الأرض.

الأحفورة القديمة تكشف عن نظام التنفس المبكر

وفي دراسة نشرت في طبيعةيصف الباحثون الحفاظ الرائع على Captorhinus aguti، وهو زواحف صغيرة من العصر البرمي المبكر. على الرغم من أن طولها بضع بوصات فقط، إلا أن هذه الحفرية تحتوي على أكثر بكثير من مجرد العظام. فهو يحافظ على الجلد ثلاثي الأبعاد والغضاريف المتكلسة وحتى آثار البروتينات. يبلغ عمر بقايا البروتين هذه ما يقرب من 100 مليون سنة من أي بقايا تم تحديدها مسبقًا في الحفريات.

قال إيثان موني، الذي شارك في قيادة الدراسة عندما كان طالبًا في جامعة تورنتو في مختبر البروفيسور روبرت ر. ريز وهو مؤلف مشارك، وهو الآن مرشح لدرجة الدكتوراه في قسم علم الأحياء العضوي والتطوري في جامعة هارفارد حيث يعمل مع عالمة الحفريات البروفيسور ستيفاني بيرس: “إن الكابتورهينوس مخلوق مثير للاهتمام يشبه السحلية وهو أمر بالغ الأهمية لفهم تطور السلى المبكر”. تراوحت أحجام هذه الزواحف المبكرة من بضعة سنتيمترات إلى عدة أقدام وكانت من بين أوائل الزواحف التي استكشفت الحياة على الأرض. لقد كانوا منتشرين وناجحين خلال فترة وجودهم.

يحتفظ موقع Richards Spur بالأنسجة الرخوة النادرة

تم اكتشاف الحفرية في أنظمة الكهوف بالقرب من ريتشاردز سبير، أوكلاهوما، وهو موقع معروف بسجله الاستثنائي للحياة في أواخر العصر الحجري القديم. أنه يحتوي على المجموعة الأكثر تنوعا من الأرضية الفقاريات من تلك الفترة التي كانت غنية بالفعل صِنف. ساعدت الظروف غير العادية في الحفاظ على الأنسجة الحساسة. لم تحمي الهيدروكربونات المتسربة من الزيت والطين الخالي من الأكسجين العظام فحسب، بل عملت أيضًا على حماية الجلد والغضاريف.

ونتيجة لذلك، تظهر العينة على شكل أحفورة محنطة ثلاثية الأبعاد، محفوظة في موضعها النهائي وذراع واحدة مدسوسة أسفل جسمها. يوفر هذا المستوى من التفاصيل رؤية كاملة بشكل غير عادي للزواحف القديمة.

المسح المتقدم يكشف عن الجلد والتشريح

واستخدم الباحثون التصوير المقطعي المحوسب بالنيوترون (nCT) في منشأة متخصصة في أستراليا لفحص الحفرية دون الإضرار بها. وسمحت لهم هذه التقنية برؤية الهياكل الداخلية المخبأة داخل الصخر.

ما رآه موني أثناء التحليل كان غير متوقع. قال: “بدأت أرى كل هذه الهياكل ملفوفة حول العظام، لقد كانت رفيعة جدًا وذات ملمس ناعم. وقد كان هناك غلاف لطيف من الجلد حول جذع هذا الحيوان. يتميز الجلد المتقشر بملمس رائع يشبه الأكورديون، مع هذه الأشرطة متحدة المركز تغطي جزءًا كبيرًا من الجسم من الجذع وحتى الرقبة”. ويشبه هذا النمط حراشف السحالي الدودية الحديثة، وهي زواحف صغيرة تختبئ على قيد الحياة اليوم.

إعادة بناء أول عملية تنفس تعتمد على الضلع

ولم يكن الجلد المحفوظ سوى جزء من الاكتشاف. من خلال فحص ثلاث عينات من حيوان Captorhinus من ريتشاردز سبور، تمكن الباحثون من إعادة بناء كيفية تنفس هذا الحيوان. كشفت إحدى العينات عن عظمة غضروفية مجزأة للقص، بالإضافة إلى أضلاع القص والأضلاع المتوسطة والوصلات التي تربط القفص الصدري بحزام الكتف.

ولأول مرة، تمكن العلماء من رؤية هذه الهياكل بوضوح في الزواحف المبكرة وإعادة بناء نظام التنفس الكامل في السلى المبكر. يُعرف هذا النظام بالتنفس الساحلي، حيث تتوسع العضلات الموجودة بين الأضلاع وتضغط على تجويف الصدر لسحب الهواء إلى الرئتين.

قبل هذا الابتكار، استخدمت البرمائيات طريقة مختلفة. لقد اعتمدوا على التنفس من خلال جلودهم وتحريك الهواء بأفواههم وحناجرهم. وبينما ينجح هذا الأمر مع العديد من البرمائيات اليوم، إلا أنه يحد من نشاطها. يسمح التنفس المضلع بتدفق هواء أعمق وأكثر كفاءة، مما يوفر المزيد من الأكسجين ويزيل ثاني أكسيد الكربون بشكل أكثر فعالية.

وقال ريش: “نقترح أن النظام الموجود في Captorhinus يمثل حالة الأجداد لنوع التنفس بمساعدة الأضلاع الموجود في الزواحف والطيور والثدييات الحية”.

اختراق للحياة النشطة على الأرض

كان استخدام القفص الصدري لتعزيز التنفس خطوة تطورية كبرى. لقد سمح للحيوانات السلوية المبكرة بأن تصبح أكثر نشاطًا وأكثر ملاءمة للحياة على الأرض. ومن المرجح أن هذا التغيير ساهم في تنوعها السريع ونجاحها على المدى الطويل.

قال موني: “لقد كان تغيير قواعد اللعبة هو السماح لهذه الحيوانات بتبني أسلوب حياة أكثر نشاطًا”.

اكتشاف البروتين القديم يدفع الحدود

وكشفت الحفرية أيضًا عن شيء غير متوقع. باستخدام التحليل الطيفي للأشعة تحت الحمراء السنكروترونية، اكتشف الباحثون آثارًا للبروتينات الأصلية المحفوظة في العظام والغضاريف والجلد. هذه الجزيئات هي الأقدم من نوعها التي تم تحديدها على الإطلاق، ويعود تاريخها إلى ما يقرب من 100 مليون سنة أقدم من الأمثلة السابقة الموجودة في حفريات الديناصورات.

قال موني: “إن اكتشاف بقايا البروتين أمر استثنائي، فهو يدفع بشكل كبير فهمنا لما هو ممكن فيما يتعلق بالحفاظ على الأنسجة الرخوة في السجل الأحفوري”.

البحث المستمر والرؤى المستقبلية

توجد الحفريات الآن في متحف أونتاريو الملكي في تورونتو، حيث تظل متاحة لمزيد من الدراسة. يواصل موني أبحاثه في جامعة هارفارد، مع التركيز على الزواحف المبكرة وتاريخها التطوري.

توفر مثل هذه الاكتشافات نظرة ثاقبة حول كيفية تكيف الفقاريات المبكرة مع الأرض وكيف ساعدت الابتكارات الرئيسية مثل التنفس الفعال في تشكيل تطور الحياة على الأرض.

المرجع: “الزواحف المحنطة في العصر البرمي المبكر تكشف عن جهاز التنفس السلوي القديم” بقلم روبرت ر. ريز، إيثان د. موني، تي ماهو، ديفيد مازيرسكي، شو تشو، جوزيف جيه بيفيت، ياو-تشانغ لي، بي-يو هوانغ، شياوبو لي وجون تشن، 8 أبريل 2026، طبيعة.
دوى: 10.1038/s41586-026-10307-ذ

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