معماری جمجمه و مسئله آنتوژنی؛ چارچوبی نو برای تشخیص گونه ها در دیرینه شناسی بخش اول| بخش دومیکی از بنیادی ترین پرسشهای دیرینه شناسی مهره داران، همواره این بوده است که آیا تفاوت میان دو فسیل، ناشی از تفاوت سنی آنهاست؛ یعنی یکی نوزاد و دیگری بالغ از یک گونه بوده است، یا آنکه این تفاوتها نشان دهنده دو گونه کاملاً مجزا هستند؟ این مسئله که در ادبیات تخصصی با عنوان مسئله آنتوژنی یا تغییرات رشدی شناخته می شود، تا همین چند سال پیش محور مناقشات گسترده ای درباره هادروسورها، پاکی سفالوسورها و به ویژه بحث دامنه دار نانوتیرانوس بود؛ اینکه آیا نانوتیرانوس در واقع مرحله نابالغ تیرانوسورس رکس بوده یا باید آن را گونه ای مستقل دانست. اکنون پژوهش تازه ای که به تازگی در مجله Paleobiology منتشر شده است، با فاصله گرفتن از رویکردهای سنتی، چارچوبی مبتنی بر زیست شناسی رشد و اصول مکانیکی ارائه می کند که می تواند نگاه ما را به این مسئله دیرینه به طور اساسی دگرگون کند.در این پژوهش، جیمز ناپولی به جای بررسی مستقیم فسیلها، جانورانی را برگزید که هویت گونه ای آنها به طور کامل مشخص است؛ ۵۷ نمونه اسکن شده با روش میکرو سی تی از تمساح آمریکایی و تمساح چینی، به همراه یک نمونه کیمن که به عنوان یک مزاحم برای سنجش دقت روشها وارد تحلیل شد. این دو گونه تمساح حدود ۵۰ میلیون سال پیش از یکدیگر جدا شده اند، از نظر استخوان شناسی شباهت بسیار زیادی دارند و از هر دو، مجموعه ای کامل از نمونه های نوزاد تا بالغ در دسترس بود. هدف پژوهش، ارزیابی دو روش کمّی پرکاربرد برای تشخیص تفاوت میان گونه ها و مراحل رشدی بود؛ یعنی ریخت سنجی هندسی و تحلیل تبارزایشی آنتوژنی. نتایج این آزمون، محدودیتهای جدی هر دو روش را آشکار ساخت.هر دو روش در این مطالعه عملکرد قابل اتکایی نشان ندادند. در ریخت سنجی هندسی، بزرگترین سهم تغییرات مشاهده شده، یعنی بیش از ۶۳ درصد، تنها به اندازه بدن و روند رشد مربوط بود، نه به تفاوتهای گونه ای. در نتیجه، خوشه بندی آماری به جای آنکه دو گونه را از یکدیگر تفکیک کند، مراحل مختلف رشد را از هم جدا کرد و نمونه کیمن نیز بارها در میان نمونه های دو گونه تمساح قرار گرفت. تحلیل تبارزایشی آنتوژنی نیز در پنج آزمایش مستقل، نتوانست درخت درستی را بازسازی کند و تنها در یک وضعیت کاملاً ایده آل و به صورت اتفاقی به نتیجه صحیح رسید. از دیدگاه آماری، این روشها به شدت مستعد خطای نوع دوم هستند؛ یعنی به آسانی گونه های واقعی را نادیده می گیرند و به ویژه هنگام بررسی فسیلهای ناقص، از قابلیت اطمینان محدودی برخوردارند.با این حال، مهمترین دستاورد پژوهش نه نقد این روشها، بلکه شناسایی ۲۱ ویژگی ساختاری پایدار در جمجمه بود؛ ویژگیهایی که از نوزادی تا بلوغ بدون تغییر باقی می مانند و می توانند با اطمینان دو گونه را از یکدیگر متمایز کنند. این ویژگیها شامل محل دقیق سوراخهای عصبی - عروقی، الگوی حفره های بادی (سینوسهای هوا) در استخوانهای مشخص، نحوه اتصال استخوانها به یکدیگر یا الگوی درزهای استخوانی، و همچنین تعداد دندانها هستند. راز این پایداری در زمان بندی رشد جنینی نهفته است؛ زیرا این ساختارها در مراحل بسیار ابتدایی تکوین و پیش از آغاز استخوان سازی، توسط بافتهای نرم مانند اعصاب، رگهای خونی و اپیتلیومها تعیین می شوند و استخوانها در ادامه، پیرامون همین چارچوب از پیش شکل گرفته رشد می کنند.ناپولی این فرایند را به بازسازی یک ساختمان تشبیه می کند. در چنین ساختمانی، طرح اصلی سازه شامل تیرهای باربر، لوله کشی و سیم کشی، از همان ابتدا تعیین می شود و در ادامه ثابت باقی می ماند؛ اما نما و تزیینات ظاهری ساختمان می توانند در طول زمان تغییر کنند. به همین ترتیب، در جمجمه نیز تناسب کلی، زائده های استخوانی، آرایش سطح استخوان و محل اتصال عضلات در طول رشد و تحت تأثیر عوامل مکانیکی و تغذیه ای دگرگون می شوند، در حالی که معماری بنیادی جمجمه ثابت می ماند. از این رو، تمایز میان معماری جمجمه و تزیینات سطحی، هسته اصلی چارچوب پیشنهادی این پژوهش را تشکیل می دهد؛ معماری جمجمه معیار قابل اتکای تفکیک گونه هاست، درحالیکه تزیینات سطحی بیش از آنکه بازتاب تفاوت گونه ای باشند، نتیجه فرایند رشد هستند.کاربرد این چارچوب در مناقشه نانوتیرانوس، پیامدهای مهمی برای یکی از شناخته شده ترین بحثهای دیرینه شناسی مهره داران دارد. درسالهای گذشته، برخی پژوهشگران استدلال می کردند که نانوتیرانوس درواقع مرحله نابالغ تی رکس است و تفاوتهای ریختی مشاهده شده در جمجمه آن، ازجمله ویژگیهای مربوط به سینوسهای هوا یا تعداد دندانها، در جریان رشد از میان می روند. با این حال، یافته های ناپولی تصویری متفاوت ارائه می کنند. بر اساس این پژوهش، سینوسها در طول رشد از بین نمی روند؛ اگرچه ممکن است دهانه ورودی آنها دربرخی مراحل بسته شود، اما خود حفره باقی می ماند. همچنین تعداد دندانها در آرکوسورها، یعنی گروهی که تمساحها، دایناسورها و پرندگانادامه در👇