كيف حللنا لغز البيض العملاق في أستراليا في عصور ما قبل التاريخ

إنها قصة بوليسية أسترالية طويلة الأمد. منذ الثمانينيات فصاعدًا ، وجد الباحثون شظايا قشر البيض ، وفي حالات نادرة بيضًا كاملًا ، مكشوفًا في تآكل الكثبان الرملية داخل المنطقة القاحلة في البلاد (والتي تغطي معظم مساحة اليابسة في أستراليا).

تتطابق نسبة من الأصداف مع البيض الذي وضعه النمس ، لكن الباقي ينتمي إلى نوع غامض. حدد الباحثون في البداية قشر البيض على أنه ينتمي إلى طائر عملاق منقرض يسمى جينيورنيس. لكن في الآونة الأخيرة ، طعن مجموعة من العلماء في هذا الرأي.

بمساعدة برنامج الذكاء الاصطناعي ، تمكن فريقنا الآن من حل هذا الجدل العلمي ، وإظهار ذلك جينيورنيس كان بالفعل الطائر الذي وضع هذا البيض. مع زملائنا في جميع أنحاء العالم ، نشرنا النتائج في وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم.

جينيورنيس كان طائرًا لا يطير يتراوح ارتفاعه بين مترين و 2.5 متر كان يجوب ذات مرة اليابسة الأسترالية. تعتبر شظايا قشر البيض دليلًا مهمًا على هذا المخلوق المنقرض ، لذا فإن التأكد من هوية الطائر الذي وضعهم أمر حيوي.

يعود عمر بعض شظايا القذيفة إلى 400000 عام ، بينما يبلغ عمر أصغرها حوالي 50000 عام. أظهر العمل السابق أن بعضًا من أصغر قشر البيض قد تم حرقه ، ولكن ليس بالطريقة التي كان يحدث بها حريق هائل. وبدلاً من ذلك ، تشير الاختبارات العلمية إلى أن البشر يطبخون البيض من أجل الطعام.

الفترة الزمنية حيث جينيورنيس تختفي القذائف (منذ 50000 سنة) بالتزامن مع ما يُعتقد أنه أول وصول للبشر إلى أستراليا. وبالتالي فإن الاكتشاف يثير احتمال أن يكون جنسنا البشري قد ساهم في انقراضه.

تضييق المرشحين

تم التعرف على شظايا قشر البيض لأول مرة من قبل دوم ويليامز ، عالم الجيولوجيا وعالم الحفريات الفقارية من جامعة فليندرز في أديلايد ، في عام 1981. وقد أوضح أن هذه الأجزاء جاءت من جينيورنيس، والتي تنتمي إلى مجموعة من الكائنات المنقرضة المعروفة باسم الطيور الرعدية.

في التسعينيات ، قدم فريق يضم جون ماجي ، من الجامعة الوطنية الأسترالية ، وجيفورد ميللر ، أحد مؤلفي هذه المقالة ، تواريخ مؤكدة لشظايا قذيفة مماثلة تم جمعها في الآلاف من مواقع المناطق القاحلة. جينيورنيس كانت واحدة من العديد من الحيوانات الكبيرة – المعروفة باسم “الحيوانات الضخمة” – التي جابت أستراليا ذات مرة واختفت في نفس الوقت تقريبًا. حدد العمل الذي قام به ميلر وماجي وآخرين تاريخًا واضحًا قبل 50000 عام في حدث الانقراض هذا.

ارتباط قشر البيض مع جينيورنيس تم قبولها على نطاق واسع من الثمانينيات حتى وقت قريب ، عندما تم تحديها من قبل فريق من العلماء من جامعة فليندرز في أستراليا. بناءً على حجم وبنية قشر البيض ، جادلوا في والد مختلف. كان مرشحهم المفضل بروجورا، 10 كجم منقرضة من الطيور الحديثة مثل الديك الرومي والطيور.

الطيور الحية التي تنتمي إلى هذه المجموعة – المعروفة باسم megapodes – تبني أكوامًا ترابية لاحتضان بيضها. تم خوض الجدل العلمي في المجلات الأكاديمية ، ولم يقبل أي من الجانبين.

البحث عن حل

في محاولة لإيجاد حل ، تحول العلماء الذين اعتقدوا أن البيض ينتمي إلى Genyornis إلى الحمض النووي. على الرغم من الاستخراج الناجح للمعلومات الجينية من بيض طائر Moa المنقرض في نيوزيلندا ، إلا أن أحدث تقنيات تسلسل الحمض النووي قد أحدثت فراغًا في هذه الحالة. كانت الجزيئات متدهورة للغاية بعد 50000 سنة تحت أشعة الشمس الحارقة في أستراليا.

ومع ذلك ، يمكن للبروتينات – اللبنات البنائية الجزيئية للخلايا – أن توفر معلومات مماثلة ويمكن أن تستمر لفترة أطول من الحمض النووي. في دراستنا ، استخدمنا تقنية تسمى تكسير الأحماض الأمينية لتحديد شظايا القشرة بأفضل البروتينات المحفوظة.

كجزء من العمل ، تمكن فريقنا من استرداد تسلسل البروتين الجزئي من قشر البيض الأسترالي. ثم استخدمنا برنامجًا يسمى AlphaFold ، من مختبر الذكاء الاصطناعي DeepMind المملوك لشركة Google ، لإنشاء هياكل متوقعة للجزيئات – وهي المرة الأولى التي يتم فيها القيام بذلك للبروتينات القديمة.

اتصل اثنان منا ، هما ماثيو كولينز وبياتريس ديمارتشي ، بمشروع Bird 10،000 Genomes (B10K). وقد حدد هذا لنفسه هدفًا طموحًا يتمثل في تحديد تسلسل الجينوم لجميع أنواع الطيور.

أخذ عضو مشروع B10K جوزفين ستيلر تسلسل البروتين المعاد بناؤه ووضعها ضمن “شجرة عائلة” توضح كيف تختلف البروتينات بين أنواع الطيور. كانت البروتينات كاملة بما يكفي لحل موضع البيض الغامض داخل الفروع العميقة لشجرة متواليات البروتين هذه ، ولكنها لم تكن تشخيصية كافية لتحديد ماهية الطائر الأم بشكل فريد.

ومع ذلك ، كما هو مفصل في أحدث ورقتنا البحثية ، تمكنت تسلسلات البروتين من استبعاد أن الوالد كان رمزًا ضخمًا. نظرًا لعدم وجود طيور أخرى مرشحة ، خلصنا – كما اقترح ويليامز لأول مرة في الثمانينيات – إلى أن قشر البيض ينتمي إلى جينيورنيس.

هذا يعني أنه يمكننا بثقة تفسير الأدلة الأخرى المحجوزة في القذائف مع تداعيات على الكيفية جينيورنيس انقرضت ولماذا نجت الأيمو التي كانت تعيش بجانبها.

أكل لعدد محدود من الاطعمة المختارة

النظائر هي أشكال مختلفة من العناصر الكيميائية يمكنها تسجيل معلومات حول عوامل مثل النظام الغذائي والمناخ. توفر نظائر الكربون داخل شظايا قشر البيض معلومات عن النظام الغذائي للطيور وتوضح ذلك جينيورنيس كان من الصعب إرضاءه أكلي لحوم البشر من الاتحاد الاقتصادي والنقدي. يمكن استخدام نظائر الأكسجين لتتبع الجفاف وإظهار أن الظروف كانت جافة بشكل متزايد في وقت قريب جينيورنيس قشر البيض يختفي.

في العمل السابق ، حلل ميلر وزملاؤه نفس النظائر في قشر بيض emu عبر النافذة الزمنية جينيورنيس الانقراض ووجد أن أعشاب موسم الصيف تختفي فجأة من غذاء الطيور. وهذا يتفق مع الانخفاض الكبير في هطول الأمطار الموسمية.

هذه النتائج تشير إلى ذلك جينيورنيس كانت بالفعل عرضة إلى حد ما لبيئة متغيرة ، ولكن قد يكون هناك عامل آخر أثبت أهميته لمصيرها النهائي.

عندما يقترن بعدم وجود أدلة من جينيورنيس هياكل عظمية للافتراس المباشر ، تشير قشور البيض المحترقة – كما هو شائع جدًا في أماكن أخرى من العالم – من المحتمل أن يكون الضغط البشري عاملاً دفع هذه الطيور المثيرة للإعجاب إلى الانقراض في النهاية.