يمكن أن تكشف الحفريات أكثر بكثير من أشكال المخلوقات القديمة. توفر الجزيئات المحفوظة داخل عظام الحيوانات القديمة أدلة حول الأمراض السابقة، وما أكلته تلك الحيوانات، والمناخات التي عاشت فيها.
لأول مرة، قام الباحثون بفحص الجزيئات المرتبطة بعملية التمثيل الغذائي المحفوظة في عظام الحيوانات المتحجرة التي يعود تاريخها إلى ما بين 1.3 و3 ملايين سنة. يقدم هذا التحليل طريقة جديدة لفهم ليس فقط الحيوانات نفسها ولكن أيضًا البيئات التي تعيش فيها.
كشفت الإشارات الكيميائية المرتبطة بعملية التمثيل الغذائي عن تفاصيل حول صحة الحيوانات ونظامها الغذائي، مما سمح للالعلماء بإعادة بناء جوانب البيئة المحيطة بها، مثل درجة الحرارة وظروف التربة وهطول الأمطار والحياة النباتية. تشير النتائج المنشورة في مجلة Nature إلى أن هذه المناظر الطبيعية القديمة كانت بشكل عام أكثر دفئًا ورطوبة مما هي عليه اليوم.
يمكن أن توفر المستقلبات، وهي الجزيئات التي يتم إنتاجها واستخدامها أثناء عملية الهضم والعمليات الكيميائية الأخرى في الجسم، أدلة قيمة حول الصحة والمرض والتأثيرات الناجمة عن النظام الغذائي أو التعرض البيئي. على الرغم من أن تقنيات التمثيل الغذائي تستخدم الآن على نطاق واسع لدراسة الأمراض والأدوية البشرية الحديثة، إلا أنها نادرًا ما يتم تطبيقها على الكائنات الحية القديمة. وبدلاً من ذلك ركزت الأبحاث الأحفورية بشكل أساسي على الحمض النووي، والذي يستخدم غالبًا لتحديد العلاقات التطورية بدلاً من الظروف البيئية أو الفسيولوجية.
يقول تيموثي بروماج، أستاذ علم الأحياء المرضي الجزيئي في كلية طب الأسنان بجامعة نيويورك والأستاذ المنتسب في قسم الأنثروبولوجيا بجامعة نيويورك، والذي قاد هذه الدراسة مع فريق دولي من الباحثين: “لطالما كان لدي اهتمام بالأيض، بما في ذلك معدل التمثيل الغذائي للعظام، وأردت معرفة ما إذا كان من الممكن تطبيق عمليات التمثيل الغذائي على الحفريات لدراسة الحياة المبكرة. وتبين أن العظام، بما في ذلك العظام المتحجرة، مليئة بالأيضات”.
قياس المستقلبات
أظهرت الاكتشافات الحديثة أن الكولاجين، وهو البروتين المسؤول عن توفير القوة والبنية للعظام والجلد والأنسجة الضامة، يمكنه البقاء على قيد الحياة في بقايا الهياكل العظمية القديمة، حتى في حفريات الديناصورات.
وقال بروماج، الذي يدير وحدة أبحاث الأنسجة الصلبة في كلية طب الأسنان بجامعة نيويورك: “اعتقدت أنه إذا تم الحفاظ على الكولاجين في العظام الأحفورية، فربما تكون الجزيئات الحيوية الأخرى محمية في البيئة الدقيقة للعظام أيضًا”.
أسطح العظام مسامية وتتخللها شبكات من الأوعية الدموية الصغيرة التي تنقل الأكسجين والمواد المغذية بين مجرى الدم والأنسجة الهيكلية. اقترح بروماج أنه عندما تتشكل العظام، فإن المستقلبات المنتشرة في الدم قد تتسرب إلى جيوب صغيرة داخل العظم وتبقى محفوظة هناك لفترات طويلة من الزمن.
ولاختبار هذه الفكرة، استخدم الباحثون قياس الطيف الكتلي، وهي تقنية تحليلية تحول الجزيئات إلى أيونات، لمعرفة ما إذا كان بإمكانهم استخراج المستقلبات من العظام. وباستخدام عظام الفئران الحالية، حددوا ما يقرب من 2200 مستقلب لتحليلها. كما قامت هذه التقنية بتحليل البروتينات للكشف عن الكولاجين في بعض عينات العظام.
ثم تحول الباحثون إلى الحفريات الحيوانية منذ 1.3 مليون إلى 3 ملايين سنة مضت، والتي تم جمعها لأبحاث الحفريات السابقة في مواقع في تنزانيا وملاوي وجنوب أفريقيا حيث عاش البشر الأوائل. التركيز على صِنف ومع نظرائهم الأحياء بالقرب من هذه المواقع اليوم، استخدموا نفس الأساليب التحليلية على شظايا العظام المتحجرة من القوارض (الفأر، والسنجاب الأرضي، واليربوع)، وكذلك الظباء، والخنزير، والفيل.
أسفرت التحليلات عن آلاف المستقلبات، والتي تمت مشاركة الكثير منها مع حيوانات العصر الحديث.
القصص التي تحكيها الحفريات
تمثل العديد من المستقلبات التي وجدها الباحثون في العظام المتحجرة وظائف بيولوجية طبيعية، بما في ذلك عملية التمثيل الغذائي الأحماض الأمينيةوالكربوهيدرات والفيتامينات والمعادن. وأشار العديد منهم إلى الجينات المرتبطة بالإستروجين، مما يشير إلى أن بعض الحيوانات كانت من الإناث.
وكشفت المستقلبات الأخرى عن استجابة الحيوانات للمرض. ومن الجدير بالذكر أنه في عظم سنجاب أرضي عمره 1.8 مليون سنة من مضيق أولدوفاي في تنزانيا، وجد الباحثون أدلة على أن السنجاب كان مصابا بمرض طفيلي يعرف باسم مرض النوم لدى البشر، ناجم عن المثقبية البروسية طفيل وينتقل عن طريق ذبابة تسي تسي.
“ما اكتشفناه في عظم السنجاب هو مستقلب فريد من نوعه في بيولوجيا هذا الطفيلي، والذي يطلق المستقلب في مجرى الدم لمضيفه. وقال بروماج: “لقد رأينا أيضًا الاستجابة الأيضية المضادة للالتهابات لدى السنجاب، بسبب الطفيلي على الأرجح”.
ويمكن للباحثين أيضًا استنتاج النباتات التي أكلتها الحيوانات. في حين أن البيانات المتعلقة بالأيضات النباتية محدودة للغاية مقارنة بتلك الموثقة في مجال صحة الإنسان والحيوان، فقد حددوا مستقلبات العديد من النباتات الإقليمية المحددة، بما في ذلك أشكال الصبار والهليون.
وأوضح بروماج: “ما يعنيه ذلك هو أنه، في حالة السنجاب، كان يقضم نبات الصبار ويأخذ تلك المستقلبات إلى مجرى الدم الخاص به”. “نظرًا لأن الظروف البيئية للصبار محددة جدًا، فإننا نعرف الآن المزيد عن درجة الحرارة وهطول الأمطار وظروف التربة ومظلة الأشجار، مما يعيد بشكل أساسي بناء بيئة السنجاب. يمكننا بناء قصة حول كل حيوان من هذه الحيوانات.”
تؤكد البيئات المعاد بناؤها ما توصلت إليه أبحاث أخرى حول هذه الإعدادات منذ ملايين السنين – على سبيل المثال، أن قاع Olduvai Gorge في تنزانيا كان عبارة عن غابات للمياه العذبة وأراضي عشبية، في حين كان قاع Olduvai Gorge عبارة عن غابات جافة ومستنقعات. في جميع المواقع التي تمت دراستها، كانت الظروف التي عاشت فيها الحيوانات أكثر رطوبة ودفئًا مما هي عليه في المناطق اليوم.
وقال بروماج: “إن استخدام التحليلات الأيضية لدراسة الحفريات قد يمكننا من إعادة بناء بيئة عالم ما قبل التاريخ بمستوى جديد من التفاصيل، كما لو كنا العلماء بيئة ميدانيين في بيئة طبيعية اليوم”.
المرجع: “تنتج Palaeometabolomes ملامح بيولوجية وبيئية في المواقع البشرية المبكرة” بقلم تيموثي ج. بروماج، كريستيان دينيس، كريستوفر لورانس دي جيسوس، هديه إردجمينت-بروماج، أوتمار كولمر، أوليفر ساندروك، فريدمان شرينك، مارك د. ماكي، ناتالي ريزنيكوف، جيل إم. آشلي، بن هو، شير بي بوديل، أنطوان سورون، دانييل ج. بوس، عيران إيتاه، جوليد كوبات، ساسان ربيع، شوشانا ياكار، توماس أ. نيوبيرت، 17 ديسمبر 2025، طبيعة.
دوى: 10.1038/s41586-025-09843-s
تم دعم البحث من قبل مؤسسة ليكي، مع دعم إضافي للمجهر الإلكتروني الماسح من قبل مؤسسة ليكي المعاهد الوطنية للصحة (S10 OD023659 وS10 RR027990).
لا تفوت أي اختراق: انضم إلى النشرة الإخبارية SciTechDaily.
تابعونا على جوجل و أخبار جوجل.
تنويه من موقعنا
تم جلب هذا المحتوى بشكل آلي من المصدر:
yalebnan.org
بتاريخ: 2025-12-23 02:34:00.
الآراء والمعلومات الواردة في هذا المقال لا تعبر بالضرورة عن رأي موقعنا والمسؤولية الكاملة تقع على عاتق المصدر الأصلي.
ملاحظة: قد يتم استخدام الترجمة الآلية في بعض الأحيان لتوفير هذا المحتوى.
