كشفت دراسة علمية أن ظهور رقبة منفصلة لدى الأسلاف القدماء للحيوانات رباعية الأطراف لم يمنحها بالضرورة القدرة على تحريك رؤوسها بحرية، إذ ظل العمود الفقري المحوري لهذه الحيوانات صلبا على نحو غير متوقع.
وتشير نتائج الدراسة، التي أجراها فريق دولي بمشاركة باحثين من جامعة ولاية بنسلفانيا، ونشرت في مجلة Nature، إلى أن ظهور الرقبة ربما ارتبط في البداية بتغيرات هيكلية ساعدت الحيوانات على الحركة باستخدام أطرافها الأمامية، وليس بتحسين قدرة الرأس على الالتفاف.
كيف ظهرت الرقبة لدى الحيوانات؟
ظهور الرقبة لدى الحيوانات ( مصدر الصور: Freepik )
خلال مرحلة الانتقال التطوري من الأسماك ذات الزعانف الفصية إلى الحيوانات رباعية الأطراف، انفصلت الجمجمة عن الحزام الكتفي، وهو الجزء الهيكلي الذي يربط الأطراف الأمامية بالجسم.
ولفترة طويلة، ربط العلماء هذا التغير بظهور مزايا تتعلق بزيادة حركة الرأس، مثل القدرة على تفحص المياه الضحلة أو مراقبة البيئة المحيطة على اليابسة بصورة أفضل.
لكن التحقق من هذه الفرضية كان صعبا بسبب طبيعة العمود الفقري لدى الحيوانات القديمة، إذ كان الحبل الظهري يتحمل جزءا كبيرا من الأحمال. والحبل الظهري بنية داعمة لينة، لا تحتفظ بها الحفريات بصورة جيدة، ما يصعب إعادة بناء الخصائص الميكانيكية للهيكل العظمي القديم.
سمكة الحفش ساعدت في إعادة بناء حركة الحيوانات القديمة
للتغلب على هذه المشكلة، استخدم الباحثون سمكة الحفش التي تعيش في البحيرات بوصفها نموذجا تشريحيا حديثا، لأنها تحتفظ أيضا بحبل ظهري متطور.
وقاس الفريق الخصائص الميكانيكية لهيكلها العظمي المحوري، ثم أدخل هذه البيانات في نماذج حاسوبية لحيوانات قديمة، من بينها أنواع قريبة من أوائل الحيوانات رباعية الأطراف.
وأظهرت الحسابات أن معظم الأنواع القديمة التي شملتها الدراسة لم تكن قادرة على إمالة رؤوسها إلى الجانبين بأكثر من ست درجات، أو رفعها إلى الأعلى بأكثر من ثلاث درجات.
كما لم تسمح النماذج بحركة الرأس الدورانية حول محوره الطولي.
وهذا يعني أن انفصال الجمجمة عن الحزام الكتفي لم يؤد بحد ذاته إلى زيادة ملحوظة في قدرة الرأس على الحركة.
الرقبة ربما ظهرت لتسهيل الحركة باستخدام الأطراف الأمامية
يرى مؤلفو الدراسة أن التفسير الأكثر ترجيحا لظهور الرقبة يتمثل في إعادة تنظيم بنية الجسم بما يتناسب مع الحركة باستخدام الأطراف الأمامية.
أما زيادة حرية حركة الرأس، فمن المحتمل أنها أصبحت ميزة تطورية في مرحلة لاحقة، بعد حدوث تغييرات إضافية في الهيكل العظمي.
وتعيد الدراسة بناء الحركات المحتملة للحيوانات القديمة اعتمادا على الخصائص الميكانيكية لنموذج حي حديث والتشريح المستخلص من الحفريات.
ولا تقدم هذه النتائج ملاحظة مباشرة لسلوك حيوانات عاشت قبل مئات الملايين من السنين، لكنها تتيح اختبار الفرضية العلمية السابقة بصورة كمية، وتساعد على فهم المراحل الأولى من تطور الرقبة لدى الحيوانات.