چه شد که دو دست و دو پا در آوردیم؟

راز بقا: تمام موجوداتی که دارای ستون فقرات هستند – حداقل موجوداتی که فک (آرواره) دارند – دارای چهار باله یا دست و پا هستند. این اندام‌ها در حین فرگشت (تکامل) به طور چشمگیری اصلاح شدند و به شکل انواع شگفت انگیزی از باله، پا، دست، باله شنا و بال در آمدند. اما اجداد اولیه مان چگونه به چنین سازماندهیِ ثابتی از دو جفت زائده دست یافتند؟ –، چون ما یک شکم داریم.

تصویری از جنین مارماهی، ماهی خاویاری و موش، که توسط میکروتوموگرافی اشعه ایکس، عکس برداری شده است.

به گزارش بیگ بنگ، محققان در بخش زیست شناسی نظری در دانشگاه وینا و موسسه‌ی کونراد لورنز برای تحقیقات در زمینه‌ی فرگشت و شناخت مدل جدیدی را ارائه دادند تا به پرسشِ مجله‌ی فرگشت و پیشرفت پاسخ دهند.

لائورا نونو دلا روسا (Laura Nuño de la Rosa)، نویسنده‌ی اصلی این مطالعه و دستیار فوق دکترا در موسسه‌ی کونراد لورنز در آلتنبرگ استرالیا گفت: «حجم بسیار زیادی از کار‌های جنین شناسی را با نتایج بدست آمده از فسیل شناسی (دیرین شناسی) و مورفولوژی کلاسیک با هم ادغام کرده ایم تا توضیح دهیم که جنین در مهره داران چگونه جفت زائده‌ها را در کنار هم تشکیل می‌دهد و فقط دو جفت در جلو و عقب بدن قرار می‌گیرند.»

این مدلِ پیشنهادی در واقع نتایج تحقیقات قبلی را با یکدیگر ادغام می‌کند، از جمله اطلاعاتی در مورد بیان ژن و فعل و انفعالات بین بافت‌های مختلفی که جنین در مهره داران را تشکیل می‌دهند. جنین در مراحل اولیه‌ی تکامل، به سه لایه‌ی اصلی از بافت تفکیک می‌شود: لایه‌ی خارجی (اکتودرم) که پوست و سیستم عصبی را تشکیل می‌دهد، لایه‌ی درونی (آندودرم) که به دستگاه گوارش تبدیل می‌شود و لایه‌ی میانی (مزودرم) که در نهایت ماهیچه ها، استخوان‌ها و اندام‌های دیگر را شکل می‌دهد. مزودرمِ اولیه به دو لایه تقسیم می‌شود که مرز بین درون حفره‌ی بدن و خارج از دل و روده را تشکیل می‌دهد.

فرضیه‌ی جدید پیشنهاد می‌دهد که باله‌ها یا دست‌ها و پا‌ها فقط در جا‌هایی تشکیل می‌شوند که دو لایه به اندازه‌ی کافی تفکیک می‌شوند و به طور مناسب با بافت‌های اکتودرمال – یعنی در دو انتهای دل و روده – ارتباط برقرار می‌کنند. بین آن‌ها هیچگونه تشکیلِ باله/ دست و پا رخ نمی‌دهد، زیرا دو لایه‌ی مزودرم یک تفکیکِ باریکتر را حفظ می‌کنند و طبق پیشنهاد نویسندگان، با دل و روده‌ی در حال رشد ارتباط برقرار می‌کنند.

پشت دستگاه گوارش (دهانه‌ی مقعد) در پایین دم، دو لایه‌ی مزودرم با بسته شدن دیواره‌ی بدن به هم می‌رسند و یک باله (میانی) جداگانه را تشکیل می‌دهند. در طول دل و روده‌ی در حال رشد، دیواره‌ی بدن نمی‌تواند کاملأ بسته شود، بنابراین باله‌ها یا دست و پا‌ها در سمت چپ و راستِ خط وسط شکم می‌گیرند و بجای رشدِ باله‌های میانی منجر به رشد باله‌های جفتی می‌شوند.

«دلا روسا» افزود: «می توانید بگویید که دلیل اینکه چهار دست و پا داریم این است که یک شکم داریم. مهمترین عملکرد چنین مدلی این است که چارچوبی منسجم را برای فرمول بندیِ فرضیه‌های ویژه ارائه می‌دهد و می‌توان آن را با استفاده از روش‌های مولکولی و دیگر روش‌های آزمایشگاهی آزمایش کرد.»