وقتی تکامل حیات پیچیده شد: دوره ادیاکاران ۱

در سواحل جنوب شرقی جزیره نیوفاندلند، نزدیک شرقی‌ترین نقطه‌ی آمریکای شمالی، سنگپوزی از صخره‌های سنگی قرار گرفته که میستیکن پوینت (نقطه‌ی اشتباهی) نام دارد. نامش برگرفته از لاشه‌های کشتی‌هایی است که بر اثر هوای مه آلود جزیره و گمراه شدن کاپیتان‌ها غرق شدند. اما این جزیره امروز نماد امری کاملا متفاوت است.

چرا که حاوی مجموعه‌ای از سرنخ‌های فوق‌العاده و تازه دوباره تفسیرشده درباره‌ی یکی از عمیق‌ترین و گیج‌کننده ترین اسرار حیات روی کره‌ی زمین است.

چرا حیات وحش پس از سه میلیارد سال زندگی سعادتمند به شکل موجوداتی ریز و اکثرا تک س‌لولی ناگهان به مجموعه‌ای از موجودات پیچیده، چند سلولی، بزرگ و شگفت‌آور تبدیل شد؟

با وجود این که این جانداران جدید تقریبا ۵۷۰ میلیون سال پیش در سراسر جهان پخش شدند، اما اولین شواهد موجود از آنها در یک محل پیدا شده است؛ جزیره میستیکن پوینت.

ده‌ها سال است که دیرینه‌شناسان به آنجا می‌روند، اما مواردی که امروزه کارشناسان فکر می‌کنند شاهد آن هستند، شامل نکاتی ظریف با پیامدهایی بزرگ بوده، و پدیده ای رادیکال و جدید است.

من خودم در یک روز پاییزی خنک به جزیره‌ی میستیکن پوینت سفر کردم، از شهر سن جان، پایتخت نیوفاندلند، از طریق بزرگراهی میان جنگل‌های درختان صنوبر با ماشین جیپ اجاره‌ای به سمت جنوب رفتم و به آنجا رسیدم. مارک لافلام از دانشگاه تورنتو میسیساگا و همکار قدیمی‌اش سایمون داروچ، مرد انگلیسی مقیم دانشگاه وندربیلت در نشویل، هم همراه من بودند.

روزی که به میستیکن پوینت رسیدیم، هوا آفتابی و آسمان آبی بود؛ هوایی که به گفته ی لافلام نادر بود. اما نور خورشید، به خصوص طرف‌های غروب، که با زاویه‌ای قوی می‌تابید، کمک کرد تا فسیل‌های مدنظر ما به خوبی نمایان شوند.

ما در منطقه‌ی زیست محیطی حفاظت شده‌ی میستیکن پوینت، که دولت استانی آن را برای محافظت از لایه‌های فسیلی تاسیس کرده بود، از طریق یک جاده‌ی شنی به ساحل صخره‌ای دریا رسیدیم و از بالای صخره‌ها به پایین رفتیم. لافلام به یک تخته سنگ صاف خاکستری بنفش اشاره کرد که با زاویه‌ی تقریبا ۳۰ درجه روی سطح قرار گرفته بود.

تصویر روی سنگ شبیه یک سایه‌ی درهم تابیده بود. به نظر می‌رسید اسکلت یک مار باشد؛ به طول تقریبا یک متر، با الگوی تکرار شونده‌ای از ستون فقرات و دنده‌ها. اما اسکلت یا استخوان در کار نبود؛ تنها نقش یک موجود نرمتن دیده می‌شد که مدت‌های مدیدی می‌گذشت که مرده بود و کف دریا دفن شده بود.

این موجود نه شنا می‌کرد، نه می‌خزید. نمی‌توانسته مانند هیچ یک از ارگانیسم‌های امروزی زندگی کرده باشد. این موجود متعلق به دورانی مبهم‌تر از آن است و موجودات مرموز و دگرجهانی‌ای در آن دوران زندگی می‌کردند که اکثر مردم از وجودشان بی‌خبرند.

لافلام روی همان تخت سنگ همان ‌ور که زانو زده بودیم، به من گفت: «این اولین باری است که حیات بزرگ می‌شود.»

راز این اشکال حیات، موسوم به ادیاکاران، در رشته کوه‌های دورافتاده‌ی فلیندرز رنجز در جنوب استرالیا آغاز می‌شود.

یک زمین‌شناس جوان به نام رجینالد اسپریگ که در سال ۱۹۴۶ ماموریت بررسی مجدد معادن متروک ادیاکاران را داشت، تعدادی از این تصاویر عجیب را روی لایه های ماسه سنگی پیدا کرد. آن تصاویر به نظرش شبیه عروس دریایی بودند. اما عروس دریایی نبودند. اشکال دیگری هم بودند که بعضی از آن‌ها به هیچ جانور شناخته شده‌ای، اعم از زنده یا منقرض شده، شباهتی نداشتند. یکی از آن شکلها شبیه اثر انگشت روی ماسه بود.

اسپریگ (و افراد دیگری که پیش از او اشکال مشابهی روی سنگ‌ها پیدا کرده بودند و نمی‌دانستند چه هستند) متوجه قدمت ۵۵۰ میلیون ساله‌ی فسیل‌ها نشدند و نفهمیدند که آن‌ها به حداقل ۱۰ میلیون سال قبل از زمان تغییر تکاملی شناخته شده‌تر، یعنی انفجار کامبرین، برمی‌گردند.

دانشمندان تا آن زمان فکر می‌کردند که انفجار کامبرین نقطه‌ی عطف تشکیل حیات روی زمین بوده است؛ مانند ظهور درخشان جانوران شگفت‌انگیز؛ گونه‌های پرجزئیات و بزرگ (ما آن‌ها را حیوانات می‌خوانیم)، که بازماندگان بسیاری از آنها هنوز وجود دارند.

دلیل اهمیت کشف اسپریگ این بود که نشان داد حماسه‌ی بزرگ و پیچیده‌ی حیات از دورانی آغاز شد که اکنون دوره‌ی ادیاکاران خوانده می‌شود، نه از دوره‌ی کامبرین که درست متعاقب آن بود.

سپس در سال ۱۹۶۷ هم یک دانشجوی کارشناسی ارشد به اسم «اس‌بی میسرا» در جزیره‌ی میستیکن پوینت نیوفاندلند یک تکه گل سنگ مملو از فسیل پیدا کرد. برخی از اشکال دیرینه‌ی آن ظاهرا شبیه اشکال «عروس‌های دریایی» جنوب استرالیا بودند، بعضی دیگر شبیه برگ سرخس یا نخل بودند، اما تعداد زیادی شبیه هیچ جاندار شناخته شده از نظر علمی نبودند.

روی دیگر لایه‌های فسیلی آن نزدیکی که مانند لایه‌های یک کیک دوران ماقبل کامبرین روی هم انباشته شده بودند هم انواع فسیل‌های متفاوت دیده می‌شد که به شکل گروهی کنار هم حفظ شده بودند. بسیاری از آن‌ها مانند خامه‌ی میان لایه‌های کیک هنوز با لایه‌های نازک خاکستر آتش‌فشانی پوشیده شده بودند.

زمان سنجی رادیومتری دقیق لایه‌های فسیلی با کمک آن لایه ی خاکستر و بقایای اورانیوم رادیواکتیو و سربی که بر اثر فروپاشی تدریجی مواد رادیواکتیو ایجاد شده بود، میسر شد. فسیل‌های میستیکن پوینت با ۵۷۰ میلیون سال قدمت نخستین شواهد حیات موجودات بزرگ و پیچیده از لحاظ بیولوژیکی روی زمین هستند.

حال بیش از ۵۰ گونه‌ی متعلق به دوران ادیاکاران از تقریبا ۴۰ محل مختلف، روی هر قاره به جز قطب جنوب، شناسایی شده است.

بعد از میلیاردها سال که تنها ساکنان زمین میکروب‌ها بودند، چه عاملی به جانداران ادیاکاران فرصت رشد و بزرگ شدن روی کره‌ی زمین را داد و این بزرگی چه اطلاعاتی درباره‌ی آناتومی داخلی بدن، نحوه‌ی تغذیه و نحوه ی زندگیشان به ما می‌دهد؟

پیش از شکوفایی جانداران ادیاکاران روی زمین، تکامل عموما در مقیاس میکروسکوپی بود که با کمبود اکسیژن، عنصر اصلی عامل سوخت و ساز (متابولیسم) در بدن جانوران، محدود شده بود.

سطح گاز اکسیژن روی کره‌ی زمین حدود دو میلیارد سال پیش به علت اکسیژن حاصل از عمل فتوسنتز توسط باکتری‌های دریایی، بالا رفت، اما بعد سطح آن تا یک میلیارد سال بعد نسبتا پایین ماند. سپس، بین ۷۱۷ میلیون تا ۶۳۵ میلیون سال پیش، یک سری دوره‌ی یخبندان فوق‌العاده سخت و گسترده اتفاق افتاد که نزدیک بود کل کره ی زمین را منجمد کند. پاره‌ای از دانشمندان این پدیده را «زمین گوی برفی» | می‌خوانند. در آن دوران سطح اکسیژن دوباره بالا رفت و هنوز کسی دلیل واقعی‌اش را نمی داند.

یخبندان بزرگ با فوران‌های آتشفشانی‌ای از بین رفت که دی‌اکسیدکربن را در جو زمین پخش کردند. این پدیده یک اثر گلخانه ای زودهنگام به وجود آورد که باعث گرم شدن زمین و بازشدن اقیانوس‌ها شد.

یک دوره‌ی کوتاه یخبندان دیگر به نام گسکیرز (Gaskiers) هم حدود ۵۸۰ میلیون سال پیش اتفاق افتاد. این دوره احتمالا در تمام سطح جهان رخ نداد، اما نیوفاندلند و چند جای دیگر را کاملا با یخ پوشاند. تمام این تغییرات پیش از ظهور اولین گونه‌های ادیاکاران در سوابق فسیلی صورت گرفت. آیا آن‌ها مسبب اصلی اتفاقات بعدی بودند؟ آیا جانداران ادیاکاران به دلیل پایان یافتن دوره‌های یخبندان، افزایش اکسیژن موجود و تکامل سلول‌های پیچیده تر فرصت رشد پیدا کردند؟ شاید.

رابطه‌ای هم که در حال حاضر با حیات دارند، به همان اندازه اسرارآمیز است. یک دیرینه‌شناس آلمانی برجسته به نام «آدولف زایلاخری برایشان قلمرویی خاص، مجزا و متمایز از قلمروی حیوانات، تعیین کرد. به گفته‌ی این دانشمند دلیلش «ساختار زیستی منحصر به فرد و تکه‌تکه‌شان» بود که با اکثر حیوانات چندسلولی بسیار تفاوت داشت.

این ویژگی «تکه تکه بودن» ظاهرا یک ثبات ساختاری به آن‌ها می‌داد که احتمالا فقدان اسکلت در بدن را جبران می‌کرد. در ضمن شاید تکه تکه بودن و فرم برگ مانندشان باعث می‌شده سطح بیشتری داشته باشند و در نتیجه مواد مغذی بیشتری را از طریق پوست جذب کنند.

احتمال می‌رود که تغذیه برای گونه‌های ادیاکاران امری مشکل آفرین بوده، زیرا طبق شواهد فسیلی تقریبا هیچ کدام دهان نداشتند. روده و مقعد نداشتند. سر، چشم و دم نداشتند. در بعضی نمونه‌ها نوعی دستگیره یا دیسک لنگرانداز در یک طرف بدن دیده شده که حال چسبانه خوانده می‌شود واین چسبانه به کف دریا می‌چسبیده و موجود برگ‌مانند با کمک آن در آب به سمت بالا حرکت می‌کرده است.

در آن زمان بسیاری از نواحی بستر دریا با لایه‌های میکروبی ضخیم پوشیده شده بودند، که به ثابت نگه داشتن رسوبات آبستر دریا مانند یک لایه‌ی تردخاکی کمک می‌کردند. اما آن موجود برگ‌مانند یک گیاه نبود و با فتوسنتز تغذیه نمی‌شد؛ بسیاری از گونه‌های ادیاکاران در اعماق آب، حداقل هزار متر، و جایی زندگی می‌کردند که نور نفوذ نمی‌کرد.

ادامه دارد…