الملخص:
قبل حوالي 99 مليون سنة، عندما كانت الديناصورات لا تزال تحكم الأرض، كانت حشرة صغيرة ملفوفة بالراتنج وأصبحت في النهاية جزءًا من الكهرمان مع تصلب الراتنج تدريجيًا. الآن، من خلال تحليل هذه الحفرية العنبرية المحفوظة، اكتشف الباحثون حشرة قديمة لم يتم وصفها رسميًا من قبل العلم من قبل. الميزة الأكثر لفتًا للانتباه هي مجموعة من أجزاء الفم الخاصة التي يبلغ طولها ضعف طول جسمها تقريبًا ولها أسطح مجعدة بكثافة. قد يسمح هذا الهيكل للحشرات بثني أجزاء فمها بمرونة في المساحات الضيقة مع منعها من الانهيار أثناء الانحناء، ولكن لم يتم العثور على نفس الهيكل في الأقارب الأحياء.
تم الانتهاء من هذه الدراسة من قبل باحثين من جامعة تل أبيب في إسرائيل، ونشرت النتائج في المجلة الأكاديمية "الحشرات". ومن خلال تحليل حفريات الكهرمان الطباشيري المكتشفة في منطقة كاشين في ميانمار، أعاد فريق البحث فهم تنوع طرق تغذية الحشرات وهياكل الجسم في ذلك الوقت. ويعتقد الباحثون أن هذه الحشرة ربما طورت نظام تغذية متخصص للغاية يسمح لها بإدخال أجزاء فمها النحيلة في شقوق اللحاء لامتصاص النسغ من داخل النبات.
أطلق الباحثون على هذه الحشرة المكتشفة حديثًا اسم Cretodorus noonoo، والتي يمكن ترجمتها مؤقتًا إلى اللغة الصينية باسم "Cretodorus Noonoo". من بينها، يأتي اسم Noo-Noo من شخصية المكنسة الكهربائية Nunu في برنامج الأطفال التلفزيوني "Teletubbies". تمتلك الشخصية خرطومًا نحيفًا ومرنًا يشبه القش والذي يشبه أجزاء فم الحشرة القديمة الطويلة والقابلة للانحناء بشكل غير عادي.
تنتمي الحشرة إلى عائلة Neazoniidae، وهي فصيلة منقرضة من الحشرات القديمة التي تشبه الزيز الشمعي. عادةً ما تحتوي حشرات الزيز الشمعية على أجزاء فم ثاقبة ماصة يمكنها ثقب الأنسجة النباتية وامتصاص النسغ. ويشير الباحثون إلى أنه على الرغم من أن أجزاء الفم الطويلة لهذه الحشرة القديمة قد تذكر للوهلة الأولى بأجزاء فم الفراشات التي تشبه السيفون، إلا أن هناك اختلافات مهمة في البنية والوظيفة.
تستخدم أجزاء الفم الطويلة للفراشات بشكل أساسي لامتصاص الرحيق. يمكن عادة أن يتم تجعيدها وتمديدها عند الرضاعة. تمتد أجزاء فم Cretodorus noonoo نحو الجزء الخلفي من الجسم، ويكون الهيكل العام أكثر اتساقًا مع طريقة التغذية المتمثلة في ثقب الأنسجة النباتية وامتصاص السوائل الداخلية. ويعتقد فريق البحث أن طول أجزاء الفم وحده لا يمكن أن يحدد أن هذه الحشرة تتغذى على الرحيق.
من أجل تحديد عادات المعيشة لهذه الحشرة بشكل أكبر، قام الباحثون بفحص عينات أحفورية متعددة ذات صلة للبحث عما إذا كانت حبوب اللقاح محفوظة على جسم الحشرة. إذا كانت هذه الحشرات تزور الزهور بشكل متكرر وتقوم بدور الملقحات، فإن وجود حبوب اللقاح على أجسامها قد يدعم هذه الفرضية. ومع ذلك، بعد فحص عدد كبير من الحفريات، لم يجد الباحثون أي دليل مقنع على تراكم حبوب اللقاح. لذلك، لا توجد حاليًا أدلة كافية على أن هذه الحشرة كانت بمثابة الملقحات.
ما فاجأ فريق البحث حقًا هو الطيات المستعرضة الموزعة بكثافة على سطح أجزاء الفم.
استخدم الباحثون التصوير المقطعي المحوسب عالي الدقة، والمعروف أيضًا باسم التصوير المقطعي المحوسب الدقيق، لإنشاء إعادة بناء ثلاثية الأبعاد للحشرات في الكهرمان. بالمقارنة مع المراقبة المجهرية العادية، يمكن لهذه الطريقة أن تساعد الباحثين على مراقبة البنية الداخلية للحفريات من زوايا مختلفة وتحليل بعض السمات الدقيقة التي يصعب تحديدها بشكل مباشر.
تظهر نتائج المسح أن الطيات المستعرضة على أجزاء الفم ليست بنية سطحية بسيطة، ولكنها جزء من بنية أجزاء الفم نفسها. قد تمنح هذه الطيات أجزاء الفم مرونة خاصة، مما يسمح لها بالانحناء دون التعرض لتشوه شديد عند الانحناءات.
وقارن الباحثون ذلك بالقش الحديث القابل للانحناء أو الخراطيم المرنة. عندما تنحني الهياكل الأنبوبية العادية الممدودة بشكل مفرط، قد يتم ضغط القنوات الداخلية، مما يجعل من الصعب مرور السوائل من خلالها. ومع ذلك، فإن الهيكل ذو الطيات الخاصة يمكنه تشتيت الضغط الناتج عن الانحناء إلى حد معين وتقليل خطر الانهيار المحلي لجدار الأنبوب.
قد تكون هذه البنية ذات أهمية خاصة بالنسبة لجزء الفم الذي يبلغ طوله ضعف طول الجسم تقريبًا. كلما كانت أجزاء الفم أطول، كلما كان على الحشرة التحكم في اتجاهها أثناء التغذية وتجنب طي أجزاء الفم أو انسدادها في المساحات الضيقة. ربما سمحت الطيات الجانبية للحشرة القديمة بتعديل موضع أجزاء فمها بمرونة أكبر في بيئة اللحاء المعقدة مع الحفاظ على قنوات تغذية واضحة.
هناك أيضًا أدلة أحفورية تدعم هذا التفسير بشكل أكبر. في بعض العينات، يتم الحفاظ على أجزاء فم الحشرة في حالة منحنية. ونظرًا لأن الراتنج يقيد بسرعة حركات الحشرة عندما تكون مغلفة به، فإن هذه الأشكال المنحنية قد تعكس مرونة أجزاء الفم نفسها عندما كانت الحشرة محاصرة، وليس مجرد تشوهات عرضية حدثت بعد تكوين الحفرية.
وبطبيعة الحال، لا يمكن للحفريات أن تحتفظ إلا بمعلومات محدودة، ولا يستطيع الباحثون ملاحظة مباشرة كيف تحركت الحشرة أجزاء فمها أثناء حياتها. ولذلك، فإن الوظائف الميكانيكية المحددة لثنيات جزء الفم والحركات الفعلية للحشرات عند التغذية لا تزال استنتاجات علمية مبنية على أدلة بنيوية. ومع ذلك، فإن نتائج المسح ثلاثي الأبعاد وحالة الحفاظ على أجزاء الفم المنحنية تدعم بعضها البعض، مما يعطي هذا التفسير درجة معينة من المصداقية.
يشير الباحثون إلى أن الحشرة قد تتخصص في استخدام عصارة الأشجار كمصدر للغذاء. يمكن أن تصل أجزاء الفم الطويلة والنحيلة بشكل غير عادي إلى الشقوق الضيقة على سطح اللحاء، ثم تمتد بشكل أعمق على طول الشقوق للعثور على الأنسجة داخل النبات المسؤولة عن نقل الماء والمواد المغذية.
هناك مجموعة متنوعة من الأنسجة في النباتات التي تؤدي وظائف النقل. ومن بينها الخشب المسؤول بشكل رئيسي عن نقل المياه والمعادن الذائبة، واللحاء هو المسؤول عن نقل المواد العضوية التي تنتجها النباتات. ويعتقد الباحثون أن هذه الحشرة قد تستخدم أجزاء الفم الخاصة بها للمرور عبر الفجوات الموجودة في اللحاء وإرسال هياكلها الماصة إلى أنسجة نباتية أعمق للحصول على السوائل. ومع ذلك، فإن الأنسجة المحددة التي تتغذى عليها وعصائر النباتات التي تمتصها بشكل أساسي لا يمكن تحديدها بشكل كامل بناءً على الحفريات وحدها.
تحتوي نهاية أجزاء الفم أيضًا على هيكلين محززين يشبهان أوراق الشجر. ويتوقع فريق البحث أن هذه الهياكل قد تساعد الحشرات على تثبيت موضع أجزاء فمها أثناء التغذية.
اقترح الباحثون تفسيرًا واضحًا: عندما يدخل جزء الفم في صدع لحاء ضيق، قد ينتشر الهيكلان الموجودان في النهاية إلى جانبي الشق لتكوين دعم مع السطح المحيط، مما يساعد على بقاء جزء الفم مستقرًا. تشبه هذه الآلية إلى حد ما مثبتات الحائط القابلة للتوسيع - حيث تدخل المرساة إلى الحفرة وتتوسع، مما يشكل اتصالًا أقوى بجدار الحفرة.
إذا كانت هذه الفرضية صحيحة، فهذا يعني أن هذه الحشرة ليس لديها أعضاء تغذية مستطيلة بشكل غير عادي فحسب، بل قد يكون لديها أيضًا آلية خاصة لتحديد موضع أجزاء الفم وتثبيتها. يساعدها هذا المزيج الهيكلي على إكمال التغذية في المساحة الضيقة داخل اللحاء، ويظهر أيضًا أن الحشرات القديمة ربما تكون قد طورت هياكل جسمية عالية التخصص لبيئات بيئية محددة.
إن أهمية هذا البحث تتجاوز مجرد اكتشاف نوع جديد غريب المظهر. ويكشف أيضًا أن الحشرات القديمة كانت تمتلك في السابق تكيفات فُقدت في الحشرات الحديثة.
تعتمد حشرات الزيز الشمعية الموجودة عادة على أجزاء فم تشبه الإبرة لاختراق أنسجة النبات وامتصاص السوائل الداخلية. طورت أجزاء فم Cretodorus noonoo بنية طويلة للغاية ومرنة للغاية بناءً على وضع التغذية الأساسي هذا. وأشار الباحثون إلى أنه لم يتم العثور على أجزاء فم مماثلة لبنية الطية هذه في الأنواع الحية ذات الصلة الوثيقة.
وهذا لا يعني أن جميع الحشرات القديمة كان لها أعضاء متشابهة ذات يوم، ولكنه يعني أنه ربما كان هناك العديد من الابتكارات الهيكلية في التاريخ التطوري للحشرات التي اختفت فيما بعد. الحشرات الحديثة ليست سوى جزء من عملية تطورية طويلة نجت، ولا تمثل هياكل الجسم المرصودة اليوم جميع الأشكال المحتملة التي ربما كانت موجودة في الماضي.
لعبت آمبر دورًا رئيسيًا في هذا البحث. يمكن للراتنج أن يغلف الكائنات الحية الصغيرة بسرعة في ظل ظروف معينة، ويتصلب تدريجياً إلى كهرمان خلال العمليات الجيولوجية طويلة المدى. على عكس العديد من الحفريات، التي لا تترك سوى خطوطًا مسحوقة أو عظامًا متناثرة، يمكن للكهرمان أحيانًا أن يحافظ على الهياكل الدقيقة لجسم الحشرة، حتى أجزاء الفم والأقدام وغيرها من الأعضاء الحساسة.
حافظت رواسب الكهرمان في منطقة كاشين في ميانمار على عدد كبير من حفريات الحشرات الطباشيرية، مما يوفر مواد مهمة لدراسة النظم البيئية للغابات منذ حوالي 100 مليون سنة. قام فريق البحث بتحليل 13 عينة من العنبر من Neoaphididae والحشرات ذات الصلة. ومن خلال مقارنة الخصائص المورفولوجية للأفراد المختلفين، أكدوا أن جزء الفم الخاص هذا ليس شذوذًا عرضيًا في عينة واحدة، ولكنه سمة هيكلية مرتبطة بمجموعة الحشرات القديمة هذه.
خلال العصر الطباشيري، كانت النظم البيئية للغابات على الأرض مختلفة بشكل كبير عما هي عليه اليوم. تتشكل علاقات بيئية معقدة بين النباتات والحشرات والكائنات الحية الأخرى، وربما تكون الحشرات المختلفة قد طورت مجموعة متنوعة من استراتيجيات التغذية المختلفة من أجل الاستفادة من الموارد الغذائية المحدودة. تعد أجزاء الفم المتخصصة التي يعرضها Cretodorus noonoo مثالًا على هذا التنوع في التكيفات البيئية.
يعتقد الباحثون أن اكتشاف هذه الحشرة يوفر أدلة جديدة لفهم العلاقة بين الحشرات القديمة والأشجار. قد تكون الشقوق الموجودة في اللحاء بمثابة مسارات مهمة لبعض الحشرات للوصول إلى عصارة النبات، وقد تساعدها الأعضاء المغذية التي يمكنها اختراق هذه المساحات الضيقة على استغلال الموارد التي لا يمكن للحشرات الأخرى الوصول إليها.
ومع ذلك، فإن الأدلة الحالية ليست كافية لتحديد الأشجار التي اعتمدت عليها الحشرة بالضبط، ولا لإعادة بناء تاريخ حياتها الكامل في الغابات القديمة بدقة. إذا تم اكتشاف المزيد من العينات المحفوظة جيدًا في المستقبل، فقد يتمكن الباحثون من معرفة المزيد عن البنية الداخلية لأجزاء الفم، وكيف تم استخدامها فعليًا، وعلاقتها البيئية مع الحشرات القديمة الأخرى.
تظهر هذه الدراسة مرة أخرى أن الكهرمان لا يمكنه الحفاظ على مظهر المخلوقات القديمة فحسب، بل قد يحتفظ أيضًا بمعلومات تشريحية دقيقة كافية للسماح للعلماء بتحديد الهياكل الخاصة التي كانت موجودة في السابق ولكنها فقدت لاحقًا أثناء التطور.
بالنسبة إلى Cretodorus noonoo، ربما كان جزء الفم الطويل الذي يبدو سخيفًا بمثابة أداة بقاء عملية للغاية. يمكن أن يخترق عمق شقوق اللحاء، وقد يظل مرنًا من خلال طيات خاصة، ويمكن أيضًا تثبيته في موضعه بمساعدة الهياكل الطرفية. وبعد مرور ما يقرب من 100 مليون سنة، لا تزال هذه التفاصيل محفوظة في الكهرمان، مما يوفر للعلماء نافذة على تجارب تطور الحشرات القديمة.
التعليقات