كان طول طيور الفيل المنقرضة 3 أمتار ووزنها 700 كجم. الآن ، يكشف الحمض النووي من قشر البيض الأحفوري كيف عاشوا

استحوذت طيور الفيل المنقرضة في مدغشقر – أكبر الطيور على الإطلاق – على اهتمام الجمهور لمئات السنين. لا يُعرف الكثير عنهم بسبب الفجوات الكبيرة في سجل الحفريات الهيكلية.

استخدمت دراسة جديدة نُشرت اليوم في مجلة Nature Communications جزيئات قديمة مستخرجة من قشر البيض الأحفوري لتكشف عن رؤى جديدة مفاجئة في بيولوجيا هؤلاء العمالقة الذين لا يطيرون. كم عدد الأنواع كان هناك؟ أين عاشوا؟ ماذا اكلوا؟

تساهم الإجابات على هذه الأسئلة في فهمنا لأصل الأنواع وفقدانها ، وهو أمر مهم بشكل خاص اليوم حيث يستمر التنوع البيولوجي العالمي في التدهور السريع.

طيور كبيرة بشكل مذهل

باعتبارها نقطة ساخنة للتنوع البيولوجي ، فإن دولة جزيرة مدغشقر هي أنبوب اختبار طبيعي لدراسة التطور والانقراض. تلعب الأنواع العديدة من الحيوانات الضخمة التي انقرضت الآن والتي جابت هناك دورًا رئيسيًا في تعزيز فهمنا لهذه العمليات.

كانت إحدى هذه المجموعات عبارة عن طيور الفيل ، التي تم جمع القليل منها منذ وصفها لأول مرة منذ أكثر من 150 عامًا.

إلى جانب النعامة الإفريقية ، وطائر الفيلة في مدغشقر (أو فورومباترا في اللغة الملغاشية) كانت معدلات كبيرة لا تطير. انقرضت منذ حوالي 1000 عام ، بعد وقت قصير من استيطان البشر لأول مرة في مدغشقر.

كانت هذه طيورًا ضخمة حقًا ، حيث يزيد وزن بعضها عن 700 كجم ويصل ارتفاعها إلى 3 أمتار. كان وزن بيضهم ، الذي يبلغ وزنه 10 كيلوغرامات ، 150 ضعف حجم بيضة دجاجة.

كانت طيور الفيل (Aepyornithiformes) مادة من الأساطير لمئات السنين ، ومن المحتمل أن تكون المشاهدات المبكرة هي أصل المخلوق الأسطوري ، roc (أو rukh) ، والكتاب الملهمون مثل HG Wells. كما أبدى عالم الطبيعة البريطاني ديفيد أتينبورو اهتمامًا خاصًا بطيور الأفيال ، حيث قام بتوثيق رحلته للحصول على إجابات حول بيضة طائر الفيل الخاص به في أتينبورو والبيض العملاق.

في السنوات الأخيرة ، وجد أن طيور الأفيال أكثر ارتباطًا بطائر الكيوي بحجم الدجاج – وهي نتيجة غيرت نظرتنا إلى تطور الطيور.

سجل غير مكتمل

ومع ذلك ، لا يزال هناك جدل حول عدد أنواع طيور الأفيال الموجودة بالفعل. في وقت واحد ، تم تسمية 16 نوعًا بناءً على الاختلافات الموجودة بين الحفريات الهيكلية. في الستينيات ، انخفض هذا إلى سبعة أنواع ، وصنف التعديل الأخير طيور الأفيال إلى أربعة أنواع. لكن لماذا الجدل؟

على الرغم من انقراض هذه الطيور مؤخرًا نسبيًا ، إلا أن سجل الحفريات الهيكلية عبر الزمان والمكان غير مكتمل. يمكن أن يكون مناخ مدغشقر شديد الحرارة والرطوبة ، مما لا يساعد على الحفاظ على المواد البيولوجية.

عندما تكون العظام غير مكتملة أو مجزأة ، قد يكون من الصعب التمييز بين الأنواع المختلفة – وأحيانًا لا يتم الحفاظ على العظام على الإطلاق ، كما هو الحال في أقصى شمال مدغشقر حيث وردت تقارير عن قشر البيض ولكن لا توجد عظام.

يمكن لتقنية الحمض النووي الحديثة أن تساعد في التغلب على هذا الحاجز. بطريقة مماثلة يمكننا تحديد الأشخاص ، أو معرفة كيفية ارتباطهم ببعضهم البعض من خلال مقارنة الحمض النووي الخاص بهم ، يمكن أن يساعد الحمض النووي القديم من الحفريات في تحديد العينات غير المعروفة أو الكشف عن العلاقات داخل الأنواع وفيما بينها.

كلما زادت الاختلافات بين الحمض النووي لكائنين ، كلما كان الارتباط بينهما بعيدًا. يمكن بعد ذلك استخدام هذه الاختلافات لتقدير متى تطورت الأنواع ، مما يوفر أدلة حول كيف ولماذا. ولكن ، تمامًا مثل عظام طائر الفيل نفسها ، فإن الحمض النووي داخلها لم يتم حفظه جيدًا أيضًا.

قشر بيض كثيف ووفير

هذا هو المكان الذي يأتي فيه قشر البيض. بالمقارنة مع الطيور الأخرى ، يكون قشر بيض طائر الفيل سميكًا جدًا ، لذا فإن الحمض النووي المحبوس بالداخل يكون محميًا بشكل أفضل. كما أن قشور البيض أكثر وفرة من العظام ، حيث تنتشر شظاياها بكثافة عبر الشواطئ على طول ساحل مدغشقر ، حيث يُفترض أن هذه الطيور كانت تتداخل في يوم من الأيام.

علاوة على الحفاظ على الحمض النووي والبروتينات ، يحافظ قشر البيض على إشارات “النظائر المستقرة” التي يمكن مطابقتها مع تلك الموجودة في النباتات والحيوانات من البيئة للحصول على فكرة عما تأكله الطيور وتشربه.

يمكن للخصائص الفيزيائية لقشر البيض (مثل السماكة وكثافة المسام) أن تكشف أيضًا عن معلومات حول حجم البيض ، وحجم الطيور ، وبيئة التعشيش ، وسلوك التعشيش ، ويمكن أحيانًا استخدامها للتمييز بين مجموعات الطيور.

بمساعدة ودعم السكان المحليين في مدغشقر ، جمع فريقنا مئات من قشر البيض الأحفوري الذي يبلغ عمره 1000 عام من جميع أنحاء مدغشقر. درسنا سمكها وبنيتها الدقيقة (من خلال الفحص بالأشعة المقطعية الدقيقة) والحمض النووي والبروتينات ونظائرها المستقرة. قمنا بفحص المئات من شظايا قشر البيض للعثور على 21 بها ما يكفي من الحمض النووي لإعادة بناء شجرة عائلة باستخدام قشر البيض وعينات عظمية معروفة الهوية.

نسب غامضة

وجدنا أنه لم يكن هناك العديد من أنواع طيور الأفيال كما كان يعتقد سابقًا – كان هناك اختلاف جيني ضئيل للغاية بين العينات. نعتقد أن بعض الاختلافات في الحجم والشكل التي شوهدت في الحفريات الهيكلية هي مجرد اختلافات بين الذكور والإناث ، وليست اختلافات بين الأنواع. من الشائع بين الطوائف أن تكون الإناث أكبر بكثير من الذكور – ويتم الخلط بينها وبين الأنواع المختلفة.

ولكن الأمر الأكثر إثارة للدهشة هو أننا حددنا قشر البيض الغامض من أقصى شمال مدغشقر على أنه ينتمي إلى سلالة جديدة من طيور الأفيال الكبيرة التي تزن 230 كجم ووضعت 3 كجم من البيض. على الرغم من أن هذه الطيور كانت مرتبطة ارتباطًا وثيقًا بطيور الأفيال في وسط مدغشقر ، إلا أنها كانت متميزة وراثيًا ولديها نظام غذائي مختلف. تم فصلهم أيضًا بمسافة تبلغ حوالي 1000 كيلومتر و 1.5 كيلومتر في الارتفاع.

هذا يثبت أن طيور الأفيال كانت تعيش في أقصى شمال مدغشقر حيث لم يتم العثور على هياكل عظمية على الإطلاق ، وهي نتيجة تذكرنا باكتشاف أسلاف بشرية جديدة من تحليل الحمض النووي لحفورة غير معروفة.

لم تكن هذه النتائج الوحيدة غير المتوقعة: لقد حددنا أيضًا الدوافع المحتملة للانتواع (تكوين أنواع جديدة) والعملقة الشديدة في طيور الأفيال. عندما أصبحت مدغشقر أكثر جفافاً وبرودة خلال العصر الجليدي الأخير ، تغير الغطاء النباتي ، وربما تكيفت طيور الأفيال مع منافذ جديدة. أدى ذلك إلى تطور أكبر الأنواع في إطار زمني سريع وحديث – خلال 1.4 مليون سنة الماضية ، جزء بسيط من تاريخهم التطوري.

توضح هذه النتائج كيف أن الحمض النووي القديم من قشر البيض هو وسيلة واعدة لدراسة تطور الطيور المنقرضة. إنه يساهم في فهمنا للتنوع البيولوجي في الماضي في مدغشقر – وهي خطوة مهمة نحو فهم كيفية الحفاظ على الأنواع الفريدة من نوعها في المستقبل.