في كتاب شهير من عام 1859 ، “حول أصل الأنواع” ، قدم عالم الطبيعة البريطاني تشارلز داروين للعالم النظرية القائلة بأن أشكال الحياة تطورت من خلال الانتقاء الطبيعي.

بعد عقد من الزمان ، بعد أن لاحظ أن عظمة في الديك الرومي كان يأكله تشبه أحفورة ثيروبود Maglossaurus ملقاة في مكتبه ، اقترح عالم التشريح توماس هنري هكسلي أن طيور اليوم يمكن أن تكون من نسل الديناصورات المنقرضة.

جاء إثبات فكرة هكسلي بعد قرن من الزمان ، لكن استمرت بعض الألغاز أيضًا. أحدها أن الطيور والديناصورات كان لها وأدمغتها بنفس الحجم – حتى مع تطور أجزاء أخرى من الديناصورات لتصبح أصغر. ينتج الدماغ حرارة تحتاج إلى تبديد ، فكيف تمكنت الجمجمة الأصغر من إدارة ذلك؟

بحث منشور في المجلة الجمعية الملكية للعلوم المفتوحة يقترح أن تجويف الأنف لديه الجواب.

قال سيشيرو تادا ، الباحث في جامعة طوكيو والمتحف الوطني للطبيعة والعلوم باليابان ، والذي أجرى فريقه الدراسة ، لهذا الكاتب: “إن تطور جمجمة الديناصورات إلى طيور كان أحد المجالات الرئيسية لعلم الحفريات الديناصورات لفترة طويلة”.

“من خلال التركيز على الأنف ، ساعدتنا هذه الدراسة على تحسين فهمنا لتطور الجمجمة من الديناصورات إلى الطيور.”

هل كانت الديناصورات ساخنة أم لا؟

في العام 1998، تم اكتشاف اثنين من الأحافير في الصين قدموا أدلة الحفريات على أن الطيور الحديثة تطورت من الديناصورات ذوات الأقدام. الحفريات التي يبلغ عمرها 120 مليون سنة من هذا النوع بروتارشاوبتريكس و Caudipteryxوصفت المراحل المختلفة لتطور الطيور من الديناصورات الأرضية وذوات الأقدام ذات الريش.

كان لدى الديناصورات تطورت ببطء ميزات تشبه الطيور ، مثل الأجنحة وعظام الترقوة والريش. لكن حتى عندما أصبحوا أصغر ، فإن أدمغتهم لم تنمو. سرعان ما كان العلماء فضوليين: عندما تطورت الثيروبودات إلى طيور ، ما هي التكيفات التي ساعدت الطيور على تبريد أدمغتها بشكل فعال؟

حتى اليوم ، العلماء غير متأكدين مما إذا كانت الديناصورات من ذوات الدم الحار أو من ذوات الدم البارد. تأتي كلمة “ديناصور” من الكلمات اليونانية “دينوس‘و’سوروس‘، وتعني “السحلية الرهيبة” ، والسحالي منتقلة للحرارة. من ناحية أخرى ، ترتبط الديناصورات أيضًا بالطيور من ذوات الدم الحار.

إن موقع الديناصورات غير الطيرية على شجرة النشوء والتطور – رسم بياني يوضح كيفية ارتباط أشكال الحياة المختلفة ببعضها البعض من خلال التطور – يقع في مكان ما بين الحيوانات التي تعتمد على الظروف البيئية لتنظيم درجة حرارة أجسامها (مثل السحالي والتماسيح) وتلك التي يمكنها تنظيمها بأنفسها (مثل الطيور والبشر).

منذ انقراض الديناصورات ، حاول بعض العلماء البحث عن إجابات في الأنف.

اسأل الأنف

يحتوي التجويف الأنفي للحيوانات ذوات الدم الحار على بنية معقدة تشبه اللفافة مصنوعة من صفائح عظمية رفيعة تسمى المحارة الأنفية ، أو spiracle.

توجد القرينات الأنفية فقط في المخلوقات ذوات الدم الحار. هم مسؤولون عن تنظيم تبادل الحرارة والرطوبة أثناء التنفس.

في حين أوضح الباحثون تأثيرهم على معدل التمثيل الغذائي للديناصورات ، إلا أنهم ما زالوا لا يفهمون تمامًا الوظيفة الفسيولوجية الحقيقية للتوربين.

بسبب تركيبتها الجيلاتينية ، نادرًا ما تنجو القرينات الأنفية من التحجر. كحل مؤقت ، تادا وشركاه. تحقق مما إذا كان حجم تجويف الأنف أصغر أو أكبر بناءً على وجود أو عدم وجود المحارة الأنفية.

حصل الفريق على فحوصات التصوير المقطعي المحوسب (CT) لـ 51 نوعًا حاليًا: 21 طائرًا ، وثمانية ثدييات ، وأربعة تمساح (التماسيح والتماسيح) ، ثلاثة التستودين (السلاحف والسلاحف) ، و 11 ليبيدوسوريا (الثعابين ، السحالي ، إغوانة ، إلخ). ثم تم استخدام بيانات المسح لإعادة بناء التجاويف الأنفية ثلاثية الأبعاد.

أعاد الفريق أيضًا إنشاء تجويف أنفي ثلاثي الأبعاد رقميًا لفيلوسيرابتور (نوع من الثيروبود) استنادًا إلى الحفريات. فسرت عملية إعادة الإعمار السمات الجسدية مثل فتحة الأنف اللحمية ، والتركيبات الداخلية للفك العلوي (عظم الفك السفلي) ، والأنسجة الرخوة الأخرى حول الأنف والتي من المحتمل أن تكون قد فقدت أثناء التحجر.

عالم الديناصورات

بمقارنة هذه الفحوصات ثلاثية الأبعاد ، وجد الباحثون أنه بالنسبة إلى حجم رؤوسهم ، فإن الحيوانات ذوات الدم الحار لديها تجاويف أنفية أكبر بكثير من الحيوانات ذوات الدم البارد.

ألقت إعادة الإعمار وبعض التحليلات الضوء أيضًا على وظيفة فسيولوجية أقل شهرة للتوربينات التنفسية: تبريد الدماغ. “كشف بحثنا أن إحدى الوظائف الرئيسية للتوربينات التنفسية والتجويف الأنفي الأكبر هي [warm-blooded animals] قال الدكتور تادا: “إنه لتبريد دماغهم الأكبر ، وليس لعملية التمثيل الغذائي في الجسم بالكامل ، والتي يعتقد أنها صحيحة ولكنها لا تزال غير منشورة”.

وجد الباحثون أيضًا أن فيلوسيرابتور يحتوي على تجويف أنفي أصغر من الطيور الحديثة ، وأن الثيروبود لم يكن لديه نظام تبريد مطور بالكامل والذي سيكون مطلوبًا للدماغ الذي يمكنه “ تشغيل ” حيوان ذوات الدم الحار. من ناحية أخرى ، كان لدى الطيور والثدييات تجاويف أنفية كبيرة والتي بدورها تضم ​​توربينات تنفسية عالية التطور ، والتي بدورها تبرد أدمغتها بشكل فعال. هذه هي الفرضية على الأقل.

ووجدوا أيضًا أنه في فيلوسيرابتور ، كان للفك العلوي تأثير كبير على شكل الممر الأنفي. وبناءً على ذلك ، اقترحوا أن “الانخفاض الكبير في الفك العلوي في سلالة الثيروبود أدى إلى أن يصبح تجويف الأنف آلية مهمة لاستراتيجية التنظيم الحراري الخاصة بهم.”

قال الدكتور تادا إنه ستكون هناك حاجة إلى مزيد من البحث الأفضل للتحقق من فرضياتهم ، ولكن أيضًا أن أبحاثهم الحالية ستشجع المزيد من البحث للكشف عن التغيرات في التنفس والتنظيم الحراري عندما أصبحت الديناصورات طيورًا.

وقال “الكائنات الحية لا تتطور في فراغ ولكن فيما يتعلق ببيئتها”. “نأمل في الحصول على المزيد من هذه الأفكار حول تطور الديناصورات وبيئة الأرض التي ساروا عليها.”

سانجوكتا موندال كيميائي تحول إلى كاتب علمي وله خبرة في كتابة المقالات والنصوص العلمية الشهيرة لقنوات STEM على YouTube.