آگاهی فرگشت و داروینیسم
فسیل‌های انسان اولیه به‌نام نالدی
پنجشنبه گذشته جهان به هومونالدی سلام کرد، یک گونه جدید از انسان باستانی(ancient human) که در غار ریزینگ استار(Rising Star) آفریقای جنوبی کشف شد. همان‌طور که در گزارش‌ها آمده بود، دانشمندان ۱۵۵۰ قطعه فسیل از غار کشف کردند که پس از بازسازی آن‌ها، معلوم شد ۱۵ اسکلت به‌صورت تقریبا کامل جمع‌آوری شده است.
اما هیجان این کشف را یک مشکل پوشانده است: تیم تحقیقاتی نمی‌داند فسیل‌ها چه‌قدر قدیمی هستند. و بدون سن و سال آن، مشکل می‌توان فهمید نالدی چه جایی در داستان فرگشت انسان دارد، یا چگونه می‌تواند دفن عمدی بدن را در خاک توضیح دهد.
دیرینه‌شناسان حرفه‌ای و عموم افراد علاقه‌مند این سوال را پرسیده‌اند چرا تیم تحقیقاتی فسیل را تاریخ‌نگاری نکرده است؟
پاسخ ساده است، چون کشف قدمت فسیل واقعا دشوار است. مقالات علمی و گزارش‌های خبری وقتی درباره فسیل جدیدی می‌نویسند و سن فسیل را تخمین می‌زنند، نمی‌دانند داده‌ها و تاریخ فوق با چه سختی به دست آمده است.
من از جان هاکس، زیست‌شناس دانشگاه ویسکانسین(University of Wisconsin) و یکی از مسئولان تحقیقات پرسیدم و در گفت‌وگویی که داشتیم از روش‌های گوناگون موجود برای تخمین سن فسیل‌ها گفت.
غارنوردان در حال اکتشاف غار ریزینگ استار، محل کشف نالدی
احتمالا عده‌ای درباره روش تاریخ‌گذاری کربنی(carbon dating) چیزی شنیده‌اند. بدن همه موجودات زنده، از ابتدای حیات تا زمان مرگ، دارای کربن-۱۴(یک ایزوتوپ رادیواکتیو کربنیک) است که بعد از مردن به‌تدریج از بدن دفع می‌شود. با اندازه‌گیری مقدار آن در یک نمونه، دانشمندان می‌توانند زمان مرگ را محاسبه کنند. مشکل این‌جاست که کربن-۱۴ خیلی سریع به‌عنوان یک ایزوتوپ رادیواکتیو محو می‌شود و این روش برای نمونه‌ای مناسب است که کم‌تر از ۵۰هزارسال قدمت داشته باشد. احتمالا هومونالدی قدیمی‌تر از آن است.
طول عمر کربن۱۴
در یادداشتی، کریس استرینگر(Chris Stringer) از موزه تاریخ طبیعی لندن، گفت که تیم تحقیقاتی نالدی، می‌تواند از طریق تاریخ‌نگاری کربنیک مواد نهفته داخل فسیل، از روش کربنیک بهتر استفاده کند.
البته جان هاوکس گفت که آن‌ها برای این‌کار برنامه دارند اما آن را برای بعد از توصیف ظاهری از اسکلت نالدی گذاشتند، چرا که در تکنیک فوق باید مواد(فسیل) را از بین برد.
همچنین آن‌ها قصد استخراج دی‌ان‌ای از فسیل‌ها را دارند. مطالعه دی‌ان‌ای‌های باستانی انقلابی در شناخت ما از فرگشت انسان ایجاد کرده‌اند، مثلا وجود دی‌ان‌ای نئاندرتال در تمام انسان‌های مدرن خارج از آفریقا، یا وجود دی‌ان‌ای گونه دنیسووا(Denisovans) در بعضی از مردم شرق اقیانوس آرام. حالا دی‌ان‌ای نالدی خواهد توانست روابط فرگشتی بین ما و دیگر انسان‌های باستانی را آشکار سازد.
هاوس می‌گوید ما در حال بررسی آن هستیم اما آنچنان امیدوارکننده نیست. شانس پیدا کردن دی‌ان‌اس سالم زمانی است که در جای خشک و خیلی سرد باشد اما فسیل‌ها در شرایط گرم و مرطوب بودند. بااین‌حال فسیل‌ها خیلی خوب حفظ شده بودند. هاوکس می‌گوید اگر شانس پیدا کردن دی‌ان‌ای باستانی در هر نقطه از جنوب آفریقا باشد، پس باید در آن‌جا هم بشود.
یک روش جایگزین دیگر، روش تشدید پارامغناطیسی الکترون (electron spin resonance) یا ESR است که در آن نیازی به تخریب فسیل نیست و بهترین روش برای سنجش قدمت دندان است، چیزی که تیم تحقیقاتی از آن زیاد پیدا کرده‌اند.
برانگیخته شدن مینای دندان
وقتی کریستال‌های مینای دندان تحت تاثیر تابش عوامل طبیعی ضربه می‌خورند، مثل اورانیوم داخل زمین، الکترون داخل آن‌ها برانگیخته می‌شود، یعنی انرژی آن‌ها بالاتر می‌رود، در اینجا دندان مثل یک دزیمتر(dosimeter) عمل می‌کند. البته بستگی به عواملی دارد: میزان تششع طبیعی در محیط و مقدار زمانی که فسیل دفن شده است. اگر شما قبلی را بدانید، می‌توانید از دومی نتیجه بگیرید.
هاوکس می‌گوید اما دانستن سطح طبیعی مواد نوعی کابوس است. این شامل نصب دزیمتر، اندازه‌گیری اشعه واقعی و به‌دست‌آوردن سطح رسوب عمودی است. و حتی پس از آن، نتایج حاصل از ESR، معمولا نیاز به بررسی دوباره از طریق داده‌های دیگر دارد.
گاهی اوقات دیرینه‌شناسان می‌توانند قدمت فسیل را بر اساس استخوان سایر موجودات دیگر که نزدیک به محل کشف فسیل هستند، تخمین بزنند(در یک بازه زمانی). اما در اینجا غیرممکن است. چراکه انسان نالدی تنها موجود ساکن در دخمهٔ خود(اتاق دینالدی) بوده است.
اگر استخوان‌های مجاور هم نتوانند سرنخی بدهند، محوطه نزدیک محل کشف شاید بتواند. در شرق آفریقا، فسیل انسانیان در یک لایه از سنگ حفظ شده است. مثل لایه‌های یک کیک اسفنجی که میلیون‌ها سال پخته شده باشد. این لایه‌ها عبارت‌اند‌از: لایه خاکستر فوران آتش‌فشان، دانشمندان می‌توانند ایزوتوپ‌های رادیواکتیویته پتاسیم(radioactive isotopes of potassium) درون آن را مثل تاریخ‌نگاری کربن شناسایی کنند. اما نیاز به نمونه‌های بسیار قدیمی دارد. زمانی که از سن لایه اطمینان پیدا کردن، می‌توانند سن فسیل داخل لایه را بفهمند.
اما در جنوب آفریقا، فسیل انسان در جاهایی مثل غار پیدا می‌شود. در اینجا لایه آتشفشانی مناسبی وجود ندارد. درعوض، استخوان‌ها در لایه‌هایی از شن و ماسه در کف غار انباشته هستند.
یک قطعه فسیل در فلاوستون
البته، قطعات فوق ممکن است توسط فلاوستون (Flowstone)(ورق‌هایی از کانی کلسیت که به‌صورت ورقه‌ورقه در غارها هستند) پوشانده شده باشند. آب حاوی محلول اورانیوم، که در فلاوستون باقی می‌ماند، در طول زمان به توریم و سرب تبدیل می‌شود. در اینجا سطوح حاوی این عناصر می‌تواند سن لایه(و نهایتا فسیل) را تشخیص دهد.
هاوکس می‌گوید اگر فسیلی پیدا کردید که بالا و پایین آن فلاوستون باشد، یک قطعه‌ای دارید که سن آن قابل تخمین است.در مورد جنوبی کپی سدیبا (Australopithecus sediba)، انسان‌تبار دیگری که لی برگر در یکی از غارهای آفریقای جنوبی پیدا کرد، این روش جواب داد. این فسیل در یک لایه کامل از فلاوستون نازک بود. معمولا هر لایه فلاوستون حدود ۱۰۰۰ هزارسال قدمت دارد که می‌توان سن فسیل را با توجه به لایه‌های تشکیل دهنده فلاوستون حدس زد. هاوکس می‌گوید فسیل جنوبی کپی یک غنیمت بود.
اما در مورد نالدی چطور؟
خبر خوب: در محل کشف نالدی، فلاوستون وجود دارد که به حداقل سن آن اشاره می‌کند.
خبر بد: فسیل‌ها در سنگ‌های برشیا(breccia) حفظ نشده‌اند و در رسوبات بسیار نرم‌تری بوده‌اند که احتمال دارد از محل اصلی خود با توجه به محل فلاوستون حرکت داده شده باشند.
خبر بدتر: تیم تحقیقاتی نمی‌داند اگر فلاوستون در حفره‌های زیرین فسیل نالدی باشد، چگونه می‌توانند حداکثر سن فسیل را تخمین بزنند.
کار دیگری که آن‌ها می‌خواهند انجام دهند، مصورسازی کف دخمه است تا تشخیص دهند نمونه چه مقدار جابه‌جا شده است. هاوکس می‌گوید اگر شرایط خوب باشد، شاید بتوان قدمت حداکثر و حداقل فسیل را تا حد زیادی تخمین زد، البته ممکن است اشتباه محاسبه شود.
غار ریزینگ استار
اگر فلاوستون را کنار بگذاریم، تیم تحقیقاتی می‌تواند از لایه‌های مواد معدنی که مغناطیسی هستند، مثل ذرات آهن استفاده کنند. البته باز هم بستگی به جریان مغناطیسی زمین دارد که جهت آن بارها و بارها از شمال و جنوب تغییر کرده است. چیزهای زیادی درباره این وارونگی می‌دانیم و می‌توانیم از تاریخ‌نگاری رسوب مغناطیسی استفاده کنیم. تیم تحقیقاتی از این طریق هم می‌خواهد تلاش کند اما این روش، سخت بوده و زمان زیادی می‌خواهد.
به‌هرحال همه تکنیک‌های فوق قابل استفاده هستند. و هر کدام چالش‌های خود را داشته که به شانس زیاد هم بستگی دارند. یک نمونه فسیلی خوب، یا باید در سنگ مناسب بوده باشد یا در یک قاب زمانی خوب(لایه‌های زمین).
به‌گفته هاوکس، مردم می‌خواهند بدانند چرا محاسبه قدمت فسیل کار مشکلی است؟ با یک مثال می‌توان آن را شرح داد. او درباره اسکلت یک آسترالوپیتاکوس(مشهور به Little Foot) که در دهه ۱۹۹۰ پیدا شد توضیح می‌دهد. در طول دهه گذشته، افراد زیادی تلاش کردند با استفاده از نمونه‌های حیوانی، فلاوستون، دیرینه مغناطیس‌شناسی(Paleomagnetism) و..، قدمت فسیل فوق را محاسبه کنند که بعضی تخمین‌ها تا دو میلیون سال اختلاف داشت. البته این بستگی به روش مورد استفاده دارد.
هاوکس می‌گوید جواب‌های مختلف از مدارک قابل قبول نیست. ما امیدواریم این اتفاق در مورد نالدی نیفتد. به‌عنوان یک تیم تحقیقاتی، تا زمانی که از روش‌های گوناگون به یک جواب در مورد قدمت فسیل هومونالدی نرسیم، آن را منتشر نمی‌کنیم.