شیل بورگس در بریتیش کلمبیا به دلیل حفظ استثنایی بافتهای نرم در فسیلها، از جمله اندامها و رودهها، شهرت دارد. در حالی که سهلوبیها به لطف اسکلت خارجی سختشان به وفور در سوابق فسیلی یافت میشوند، اندامهای نرم آنها به ندرت حفظ شده و به خوبی شناخته نشدهاند. با این حال، Olenoides serratus، یک سهلوبی شیل بورگس که به ویژه فراوان و خوب حفظ شده است، فرصتی منحصر به فرد را برای مطالعه این زائدهها ارائه میدهد.
در مطالعهای جدید منتشر شده در نشریه BMC Biology، محققان به سرپرستی سارا لاسا (Sarah Losso)، محقق پسادکترا در دپارتمان زیستشناسی ارگانیسم و تکاملی (OEB) دانشگاه هاروارد، ۱۵۶ اندام از ۲۸ نمونه فسیل O. serratus را تجزیه و تحلیل کردند تا حرکت و عملکرد دقیق این زائدههای بندپایان باستانی را بازسازی کنند – و بدین ترتیب نوری بر یکی از قدیمیترین و موفقترین حیوانات سیاره بیفکنند.
لاسا گفت: «درک رفتار و حرکت فسیلها دشوار است، زیرا نمیتوانید این فعالیت را مانند حیوانات زنده مشاهده کنید. در عوض، ما باید به دقت بررسی مورفولوژی در هر چه بیشتر نمونهها تکیه میکردیم، و همچنین از آنالوگهای مدرن برای درک نحوه زندگی این حیوانات باستانی استفاده میکردیم.»
بندپایان پاهای مفصلی دارند که از چندین بخش تشکیل شدهاند و میتوانند به سمت بالا (کشیده شدن) یا پایین (خم شدن) حرکت کنند. دامنه حرکت به تفاوت بین اینکه هر مفصل چقدر میتواند در هر جهت کشیده شود بستگی دارد. این دامنه، همراه با شکل پا و هر بخش، تعیین میکند که حیوان چگونه از اندام برای راه رفتن، گرفتن و حفاری استفاده میکند.
خرچنگهای نعلی (Horseshoe crabs)، بندپایان رایج در امتداد سواحل شرقی آمریکای شمالی، اغلب با سهلوبیها مقایسه میشوند، اگرچه ارتباط نزدیکی با هم ندارند. خرچنگهای نعلی به شاخه متفاوتی از درخت بندپایان تعلق دارند که به عنکبوتها و عقربها نزدیکترند، در حالی که ارتباطات خانوادگی سهلوبیها نامشخص باقی مانده است. این مقایسه به دلیل شباهت در این است که هر دو حیوان با پاهای مفصلی کف اقیانوس را گشتزنی میکنند. با این حال، نتایج شباهت کمتری بین این دو حیوان را نشان داد.
برخلاف خرچنگهای نعلی، که مفاصل اندام آنها در تخصص خود برای خم شدن و کشیده شدن متناوب عمل میکنند - الگویی که هم تغذیه و هم محافظت را تسهیل میکند - O. serratus طراحی اندامی سادهتر، اما بسیار کارآمد را به نمایش گذاشت.
لاسا توضیح داد: «ما دریافتیم که اندامهای O. serratus دامنه کشیدگی کمتری داشتند و فقط در قسمتی از اندام که از بدن دورتر بود این ویژگی مشاهده میشد.» اگرچه اندامهای آنها دقیقاً به همان شیوه خرچنگهای نعلی استفاده نمیشد، Olenoides میتوانست راه برود، حفاری کند، غذا را به سمت دهان خود بیاورد و حتی بدن خود را بالاتر از بستر دریا نگه دارد.
برای زنده کردن یافتههای خود، تیم مدلهای دیجیتالی سهبعدی پیچیدهای را بر اساس صدها تصویر فسیلی که در زوایای مختلف حفظ شده بودند، ایجاد کرد. از آنجایی که اندامهای فسیل شده سهلوبیها معمولاً صاف و فشرده هستند، بازسازی آنها به صورت سهبعدی چالش برانگیز بود.
پروفسور خاویر اورتگا-هرناندز (Javier Ortega-Hernández)، نویسنده ارشد مطالعه و از اعضای OEB، گفت: «ما به نمونههای فوقالعاده خوب حفظ شده تکیه کردیم، حفظ اندام را در زوایای مختلف مقایسه کردیم و جزئیات گمشده را با استفاده از فسیلهای مرتبط تکمیل کردیم.»
تیم شکل فسیلهای اثری را با حرکت اندامها مقایسه کرد.
لاسا توضیح داد: «Olenoides serratus میتوانست با استفاده از حرکات مختلف، فسیلهای اثری با عمقهای متفاوت ایجاد کند. آنها میتوانستند بدن خود را بالاتر از رسوبات قرار دهند تا از روی موانع عبور کنند یا در آبهای پرجریان به طور کارآمدتر حرکت کنند.»
به طور شگفتانگیزی، محققان کشف کردند که گونه نر نیز زائدههای تخصصی برای جفتگیری داشته است، و هر پا همچنین دارای آبششی برای تنفس بوده است.
در حالی که بیش از ۲۲,۰۰۰ گونه سهلوبی توصیف شدهاند، کمتر از ۰.۲٪ آنها هیچ اثری از پا نشان نمیدهند. با این حال، عدم حفظ به معنای بیپا بودن این بندپایان باستانی نیست – بلکه، اندامهای نرم آنها به ندرت از فرآیند فسیل شدن جان سالم به در میبردهاند. شرایط نادر شیل بورگس – دفن سریع توسط رانش زمین زیر آب که اکسیژن را قطع میکرد – کلید حفظ چنین جزئیات زیستی زودگذر بوده است.
این مطالعه پنجرهای نادر به تصویری پویاتر از زندگی بیش از نیم میلیارد سال پیش ارائه میدهد، زمانی که سهلوبیهایی مانند Olenoides serratus با اندامهای پیچیدهای که میتوانستند حفاری کنند و در دریاهای ماقبل تاریخ به دنبال غذا بگردند، در کف دریا میخزیدند، و نه تنها چگونگی بقای آنها، بلکه چگونگی شکوفایی آنها را نیز آشکار میکند.