فسیل ماهی‌پایان نشان می‌دهد که آرنج‌های اولیه به شکل‌های مختلفی وجود داشته‌اند

استخوان‌های فسیل‌شده از باله ماهی‌پود

ماهی باستانی که درست قبل از راه رفتن اولین حیوانات چهار پا در خشکی زندگی می کرد، استخوان ساعد نوک تیز و مفصل آرنج لولا مانند داشت که به شواهد فزاینده آزمون و خطا در شکل گیری اولیه بازو افزود.

این حیوان 350 میلیون ساله یکی از چندین «پای ماهی» بود - موجوداتی با باله‌هایی که برخی از ویژگی‌های اندام مانند را تکامل داده بودند. ممکن است از باله های خود برای اعمالی غیر از شنا، مانند حرکت در امتداد کف رودخانه ها استفاده کرده باشد.

توماس استوارت از دانشگاه ایالتی پنسیلوانیا می‌گوید: «ما تغییرات بیشتری را در شکل‌ها و هندسه‌های این استخوان‌ها کشف می‌کنیم. "هرچه بیشتر تنوع را مطالعه کنیم، بیشتر متوجه می شویم که فقط طیفی از اشکال غیرعادی از حیوانات وجود دارد که در آن زندگی می کنند و در حال کاوش در اکولوژی آنها هستند."

در دو دهه گذشته، دانشمندان فسیل‌هایی را از ده‌ها گونه متمایز از تتراپودومورف‌های باله دار یا ماهی‌پایان پیدا کرده‌اند. این حیوانات در آب زندگی می‌کردند و باله‌هایی داشتند که حاوی استخوان‌هایی شبیه به استخوان‌هایی بود که در اندام حیوانات چهارپا امروزی وجود دارد. نمادین ترین ماهیپایان - Tiktaalik roseae - به "ماهی خزنده" لقب داده شده است زیرا احتمالا می تواند از اندام باله خود برای خزیدن از آب استفاده کند و گام مهمی در تکامل مهره داران را ثبت کند.

اما استوارت می‌گوید داستان چگونگی تکامل ماهی‌ها به حیوانات خشکی چیزی جز یک خط مستقیم است. به عنوان مثال، Qikiqtania wakei، که او و همکارانش در سال 2022 آن را توصیف کردند، یک ماهی پاد بود که به نظر می‌رسد در ابتدا باله‌های تحمل‌کننده وزن تکامل یافته بود، اما سپس به یک شناگر تمام وقت تبدیل شد.

اکنون، تیم یک ماهیگیر غیرمعمول دیگر را تجزیه و تحلیل کرده است. تاکنون، این حیوان تنها از روی فسیل های یک باله منفرد که در جزیره الزمر کانادا کشف شده است، شناخته شده است. محققان این فسیل را سی تی اسکن کردند و استخوان‌های بازو مانند آن را با استخوان‌های 16 ماهی‌پایان شناخته‌شده دیگر مقایسه کردند. باله جدا شده کاملا با هیچ یک از آنها مطابقت نداشت، که نشان می دهد از یک گونه مجزا آمده است.

شعاع - که در انسان، از آرنج تا سمت شست مچ امتداد دارد - بلند و مثلثی بود و به یک نقطه تیز در انتهای خود می رسید - جایی که مچ دست در یک چهارپایان قرار می گرفت. استوارت می‌گوید استخوان‌ها و بافت‌های دیگر از اینجا به نوک باله منتهی می‌شدند، اما شکل شعاع خود پشتیبانی کمی برای فشار دادن به زمین فراهم می‌کرد.

در انتهای آرنج، شعاع فاقد دستگیره گردی بود که در سایر ماهی‌پایان دیده می‌شود، اما در عوض باریک و «شکل لوبیا» بود. استخوان بالای بازو وجود نداشت، اما شکل شعاع نشان می‌دهد که مفصل بین آن‌ها مانند یک لولا ساده عمل می‌کرد که تا حد زیادی در یک صفحه به جلو و عقب خم می‌شد. این محدودتر از آرنج سایر ماهی‌پاها است: آنها می‌توانند آرنج‌های خود را مانند ما بچرخانند تا انعطاف‌پذیری بیشتری در حرکت ایجاد کنند.

این فسیل همچنین حاوی ماده میانی بود، استخوان کوچکی که در ماهی‌پایان دیده می‌شود و دانشمندان گمان می‌کنند که در نهایت به بخشی از مچ دست تکامل یافته است. در فسیل حاصل از ماهی‌پای ناشناخته، حد متوسط ​​نسبتا طولانی‌تر از Tiktaalik و خویشاوندان نزدیک آن بود.

استوارت می‌گوید که دقیقا این حیوان با باله‌های غیرمعمولش چه می‌کرد، مشخص نیست. حرکت محدود آرنج ممکن است نوعی آزمایش در تکامل زائده‌ای باشد که می‌تواند نیازهای این حیوان خاص را در محیط آن برآورده کند. اما این لزوما به این معنی نیست که مفصل آرنج برای نقش خود کاملا مناسب است.

او می‌گوید: «زمانی که حیوانات شروع به کشف انواع جدیدی از حرکات می‌کنند، ممکن است به نوعی ناخوشایند باشند. آنها ممکن است در این کار بهترین نباشند، اما هنوز به اندازه کافی خوب هستند. مسئله کفایت است، نه بهینه بودن.»

جولیا مولنار از موسسه فناوری نیویورک در لانگ آیلند می گوید که از دیدن نمونه جدید هیجان زده شده است. او می‌گوید: «این سوال که چه زمانی و چرا انتقال باله به اندام و آب به زمین رخ داده است، هنوز جای بحث دارد. من تعجب نخواهم کرد اگر این تنوع گسترده در شکل شعاع نشان دهنده رویکردهای متفاوتی به مشکلات و فرصت های این جهان در حال تغییر باشد.

برایان سوارتز از دانشگاه کالیفرنیا، برکلی، می‌گوید: نکته مهم این است که تغییرات نباید به عنوان تلاش‌های مختلف برای تکامل اندام‌ها برای زندگی آینده در خشکی تفسیر شوند، بلکه باید متناسب با محیط فعلی خودشان تفسیر شوند.

مولنار می‌گوید: «ماهی‌ای مانند این ممکن است از باله‌های خود برای «راه رفتن» در آب‌های کم عمق استفاده کند یا از میان پوشش گیاهی عبور کند و به آن اجازه دهد از شکارچیان بزرگ آبزی فرار کند و ماهی‌های کوچک‌تر و بندپایان را در لبه آب شکار کند.