תַקצִיר
מזוֹזאוּרוּס הם זוחלים דמויי לטאה שחיו בתחילת תור הפּרם (לפני 290-280 מיליוני שנים), או אפילו מוקדם יותר. מזוזאורוס ידועים מאלפי שלדים ששוחזרו באורוגוואי, בברזיל ובדרום אפריקה, כולל פריטים צעירים ובוגרים ואפילו עובר ונקבה מעוברת. במשך שנים מזוזאורוס נחשבו כחיות ימיות מאחר שיש להם כמה מאפיינים של זנים שהסתגלו לחיים ימיים כמו ידיים ורגליים בעלות קרומי שחייה ונוכחות של עצמות מעובות וקומפקטיות. אולם מזוזאורוס גם חולקים כמה מאפיינים עם זנים יבשתיים כמו למשל מבנה האגן, הגפיים והעקבים. כדי להבין אם מזוזאורוס הם ימיים או יבשתיים, חקרנו את עמודי השדרה של מזוזאורוס והשווינו אותם עם עמודי השדרה של חיות ימיות ויבשתיות אחרות. חקירת השונויות באורך החוליות יכולה לחשוף כיצד החיות זזו, ואם הן הסתגלו לסביבות יבשתיות או ימיות. באופן מפתיע, מצאנו שמזוזאורוס דומה יותר לחיות יבשתיות, מה שמשנה את תפיסתנו לגבי אורח החיים שלהם.
מי היו המזוזאורוס?
במהלך תור הפּרם המוקדם (לפני 280-290 מיליוני שנים), חיים על היבשה כללו כמה חיות אמפיביות (דו-חיים) ודמויות לטאה שהיו האבות הקדמונים של כל הדינוזאורים, הזוחלים והיונקים. מזוזאורוס היה חיה דמויית לטאה שחיה בדרום אמריקה ובאפריקה במהלך תור הפרם. מזוזאורוס נחשב כאחד מקרובי המשפחה הימיים המוקדמים ביותר של זוחלים ויונקים [1]. המילה מזוזאורוס (mesosaurus) היא לטינית, כאשר “meso” משמעותו אמצעי. מדענים שתיארו את מאובני המזוזאורוס הראשונים האמינו שמזוזאורוס היו באמצע בין חיות אמפיביות לבין זוחלים, מאחר שהיו להם מאפיינים של שתי הקבוצות. למזוזאורוס היו כמה מאפיינים שהציעו שהם חיו אורח חיים ימי: זנב לטרלי דחוס; ידיים ורגליים בעלות קרומי שחייה ונחיריים שממוקמים קרוב לעיניים במיקום גבוה (מה שאִפשר נשימה בלי להרים את הראש כולו מחוץ למים, כמו שתנינים נושמים). נוסף על כך כמו פרות ים ופלזיוזאוריה, למזוזאורוס היו עצמות דחוסות ועבות שייתכן שאפשרו להם לצלול לתוך המים ללא מאמץ (איור 1). בשל כל המאפיינים האלה, מזוזאורוס נחשבו כחיות ימיות לגמרי, ומדענים האמינו שהן יצאו מהמים לעיתים רחוקות בלבד, אם בכלל. אולם למזוזאורוס היו מאפיינים מסוימים שהיו דומים יותר לחיות יבשתיות, כמו למשל מבנה האגן והעקב [2]. כמו כן האמינו שהסביבה שבה מזוזאורוס חיו הייתה בעלת מים רדודים מאוד שהתייבשו והתכווצו, כמו מה שקורה היום בימת אראל (Aral Sea) או בימת אורמיה (Urmia Lake). לכן, כדי לומר בוודאות אם מזוזאורוס היו ימיים או יבשתיים, חקרו תבניות של עמודי שדרה וגפיים (ידיים ורגליים) של מזוזאורוס במטרה לראות מה אנו יכולים לקבוע לגבי אורח החיים שלהם, ולחקור עד כמה ימיים הם היו בדיוק.
- איור 1 - (A-C) כמה שלדי מזוזאורוס עם סימונים של חלקים שונים: 1. האזור הצווארי, 2. האזור הגַּבִּי, 3. אזור הזנב, 4. השכמה, 5. עצם ההומרוס (יד עליונה), 6. עמוד השדרה, 7. הצלעות, 8. הגולגולת.
- (D) איור שמראה את גודלו הממוצע של מזוזאורוס ביחס לגודל אדם ממוצע.
חיות ימיות רבות משתמשות בתנועות גליות כדי לשחות
מרבית החיות הימיות והימיות חלקית (semi-aquatic; לצורך נוחות במאמר זה, נעברת את המינוח ונרשום מעתה “סמי-אקווטיות”, אף על פי שזה אינו ביטוי שגור) שוחות באמצעות הזזת הגוף או הזנב שלהן מצד לצד, או מלמעלה למטה. התנועה דמויית הגל הזו נקראת תנועה גלית, והיא נמצאת בשימוש אצל זוחלים, לוויתנים ודגים. ישנם כמה יוצאי דופן: צבים ופינגווינים הם חיות ימיות ששוחות באמצעות הזזה חוזרת ונשנית של הסנפירים שלהם (התנועה הזאת נקראת תנועה אוסצילטורית או flapping). חיות כמו אריות ים, סוסי ים ופלזיוזאוריה שוחות באמצעות שילוב תנועות של הסנפירים, הזנבות והגוף שלהם, מה שיוצר תנועה גלית ותנודתית. חיות שמבצעות תנועה גלית לא רק מזיזות את הזנבות שלהן מצד לצד או מלמעלה למטה. שחייה בתנועה גלית מערבת תנועה של כל הגוף מאחר שהתנועה דמויית הגל עוברת דרך מרבית עמוד השדרה כדי להגיע לזנב (איור 2). לחיות ששוחות בתנועה גלית יש כמה מאפיינים בעמוד השדרה שלהן שמאפשרים להן לבצע את התנועה הגלית בגודל הנכון. לדוגמה, אזורים מסוימים בעמוד השדרה יכולים להיות מחוזקים, מוקשים, מוארכים או מקוצרים, כתלות במין החיה.
- איור 2 - (A) כיצד תנועה גלית מתקדמת לאורך עמוד השדרה כשכל החוליות באותו הגודל.
- החוליות ממוספרות מ-1 עד 25, כאשר 1 היא החוליה הצווארית הראשונה. אתם יכולים לראות שהגל שומר על גודלו וצורתו לאורך עמוד השדרה. (B) המשׂרעת (גובה) של התנועה הגלית גדלה כאשר שלוש חוליות ארוכות יותר מהשאר. (C) משרעת התנועה הגלית קטנה כאשר שלוש חוליות קצרות יותר מהשאר, והחלקים נעשים קשיחים יותר. שימו לב לכך שהזווית בין החוליות היא אותו הדבר, ההבדל היחיד הוא אורך החלק. מקור: https://doi.org/10.3389/fevo.2018.00109.
אם כל החוליות זהות באורכן, התנועה הגלית תעבור דרך כל השלד באופן דומה, ממרכז הגוף לקצה הזנב, בלי להשתנות (איור 2A). בניגוד לכך, ההבדלים באורכי החוליות יכולים ליצור שינויים בתנועות הגליות בזמן שהן זזות לאורך עמוד השדרה. כאשר תנועות גליות עוברות דרך הגוף, כל חוליה מעבירה את התנועה לחוליה הבאה. אם חוליה אחת ארוכה יותר מזו שלפניה, גודלן של התנועות הגליות (האורכיות) עולה באותו האזור (איור 2B). באופן דומה, אם אחת החוליות קצרה יותר מזו שלפניה, נגרמת הפחתה בגודל התנועה הגלית (איור 2C). לאורך דורות רבים חיות מסתגלות באמצעות קיצור החוליות שלהן באזורים שבהם נדרשות יותר קשיחות ויציבות, או מאריכות אותן היכן שנדרשות יותר גמישות ותנועתיות.
צפוי כי חוליות של חיות ימיות וסמי-אקווטיות יהיו ארוכות יותר באזורים מסוימים בזנבות שלהן. באזורים אחרים החוליות צריכות להיות בעלות אורך קבוע מאחר שהאזורים האלה בעמוד השדרה מאפשרים לחיות להפיק ולשמור על תנועות גליות רחבות כדי לדחוף את עצמן קדימה.
חיות יבשתיות גם מניעות בתנועה גלית את חוליות השדרה שלהן בזמן שהן הולכות. אולם, חיות יבשתיות צריכות יותר תנועתיות באזורי הגו שלהן, ולכן החוליות באזור הגו הן הגדולות ביותר, ולא חוליות הזנב כמו אצל חיות ימיות.
מחקר של שלדים: האם מזוזאורוס היו למעשה חיות ימיות?
בחנו 40 שלדי מזוזאורוס ממוזיאונים באורוגוואי, ברזיל, צרפת, גרמניה, פולין, שווייץ וארצות הברית. חלק מהמאובנים נשמרו כעצמות מאובנות; אחרים נשמרו כתבניות או יציקות באבן. מדדנו את אורכה של כל חוליה באמצעות תמונות ברזולוציה גבוהה (כמו באיור 1), וציירנו את הנתונים כדי לראות כמה האורך משתנה לאורך הגוף. נתונים מיצורים אחרים סמי-אקווטיים (semiaquatic) ומחיות יבשתיות שנכחדו גם נכללו בסיפור שלנו. מדדנו את החוליות של מינים קשורים אחרים שנכחדו, ואספנו את הנתונים מחיות אחרות שתוארו קודם בספרות. לאחר מכן השווינו את הנתונים של מזוזאורוס עם נתונים מחיות יבשתיות סמי-אקווטיות אחרות. חלק מהמינים שעדיין קיימים נחקרו גם הם כמו תנינים ואיגואנות, מאחר שהחיות האלה חיות חיים סמי-אקווטיים בדומה למזוזאורוס. המינים שנכחדו נבחרו מאחר שהם היו דומים בגיל הגיאולוגי (מעידן הקרבון או מתור הפרם).
מאחר שחיות בוגרות גדולות יותר מחיות צעירות מאותו המין, השוואת הנתונים שלהן יכולה להיות מבלבלת. כדי לפתור את הבעיה הזו השתמשנו בסוג מתמטיקה שנקרא סטטיסטיקה במטרה לגרום לנתונים מפריטים בגדלים שונים להיות אמינים יותר.
כאשר המידע היה זמין, השווינו גם את הגדלים היחסיים של עצמות הגפיים האחרות, שהן שונות אצל חיות יבשתיות וימיות (ראו Núñez Demarco ואחרים [3]).
אולי מזוזאורוס היו רק סמי-אקווטיים!
ראינו שתי תבניות של גדלי חוליות; אחת של חיות יבשתיות והשנייה של חיות סמי-אקווטיות (ראו איור 3).
A. בחיות יבשתיות, החוליות הצוואריות ארוכות יותר מהחוליות הזנביות, ובמקרים מסוימים יכולות אפילו להיות ארוכות יותר מהחוליות הגַבִּיוֺת (דוֺרְסָלִיוֺת). החוליות הגביות ארוכות יותר מהממוצע, והאזור הגבי של עמוד השדרה מציג שיא באורך החוליות או שיש לו אזור מרכזי שבו אורך החוליות כמעט קבוע. במינים מסוימים החוליות הגביות הן הארוכות ביותר. חוליות זנביות קטנות באורכן כמעט באופן רציף לאורך קצה הזנב.
B. בחיות סמי-אקווטיות, חוליות צוואריות אינן הארוכות ביותר; הן קצרות יותר או זהות באורכן לחוליות זנביות. לחוליות הגביות יש תבנית דומה לזו של חיות יבשתיות, אולם החוליות הגביות לעיתים קצרות יותר מהממוצע. חוליות זנביות הן לעיתים הארוכות ביותר, ושלא כמו אצל חיות יבשתיות גודלן של החוליות הזנביות גדל או נשאר זהה לאורך כמעט מחצית מהזנב.
- איור 3 - פרופילים של אורכי חוליות עבור מינים שונים של חיות יבשתיות וסמי-אקווטיות שנכחדו, וחיות נוספות שקשורות למזוזאורוס.
- הנתונים נוצרו באמצעות שיטות סטטיסטיות, לכן ציר y מציג את השונוּת באורך ביחס לממוצע של אורך החוליות. לדוגמה, ערך של 1.5 משמעותו שהחולייה ארוכה פי 1.5 מהממוצע. חיצים שחורים מסמנים את האזורים שבהם הצוואר נגמר והחזה מתחיל, והיכן שהגו נגמר והזנב מתחיל. מנתונים אלה אתם יכולים לראות שאורך החוליות קטן באופן רציף בזנבות של חיות יבשתיות, אולם הוא גדל או שומר על אורכו בזנבות של חיות סמי-אקווטיות. מקור: https://doi.org/10.3389/fevo.2018.00109
באופן מסקרן, למזוזאורוס יש תבנית ביניים. החוליות הצוואריות שלו קצרות כמו של חיות סמי-אקווטיות, מלבד ארבע או חמש חוליות במרכז הצוואר שאפשר לראות אצל חלק מהפריטים. אולם החוליות הזנביות של מזוזאורוס הן בעלות תבנית שהיא בין התבנית של חיות יבשתיות לבין התבניות של חיות סמי-אקווטיות. התוצאה הזו מפתיעה מאחר שבמשך שנים רבות האמינו שהמזוזאורוס היו ימיים, אולם התבניות שלהם דומות לאלה של חיות יבשתיות מה שמציע אורח חיים סמי-אקווטי, כלומר חיים שהם חלקית על היבשה וחלקית במים (איור 4).
- איור 4 - שחזור של מזוזאורוס והסביבה הקשה שלהם לפני 280 מיליוני שנים, שמראה הרי געש שממוקמים בקרבה אחד לשני ומפזרים אפר מעל לאגם המים המלוחים שבו הם חיו.
- אתם יכולים לראות את המזון המשוער של המזוזוארוס, סרטני pygocephalomorph crustaceans, מצד ימין למטה. שימו לב שבעקבות התוצאות שהתקבלו במחקר הזה, מינֵי מזוזאורוס מוצעים כשוחים באגם וגם כהולכים על האדמה. קרדיט: Roman Yevseyev, Pablo Núñez Demarco ו-Graciela Piñeiro.
מדוע זה חשוב?
חלק מהמחקרים הקודמים הציעו שמזוזאורוס הטילו ביצים ביבשה [4]. לכן, הם יכלו להיות החיות הידועות הראשונות שהטילו ביצים ביבשה. אולם התיאוריה הזו לא מקובלת באופן אוניברסלי מאחר שנחשב כי המזוזאורוס כמעט אף פעם לא יצאו מהמים אל החוף. אף על פי כן, המחקר שלנו הראה שמזוזאורוס יכלו לזוז על היבשה, ממש כמו שתנינים עושים! הראייה הזו תסייע לנו להבין הרבה יותר את האבולוציה של מזוזאורוס ואת הגורמים האפשריים של הכחדותם, ועשויה גם להוביל אותנו לבדוק את הרעיונות שיש לנו על מינים קדומים אחרים שכיום אנו מאמינים שהם מותאמים מרחבית לסביבת מחייה מסוימת.
מילון מונחים
תור הפּרם (Permian period): ↑ התקופה הגיאולוגית האחרונה בעידן הפליאוזואיקון, שמתפרשׂת על השנים בין לפני 299 ל-251 מיליוני שנים מהיום.
תנועה גלית (Undulation): ↑ תנועה דמויית גל.
תנודה (Oscillation): ↑ תנועה שחוזרת על עצמה. כשמדברים על צורות של שחייה, זו בדרך כלל תנודה שמתייחסת לנפנוף רגליים במים.
סמי-אקווטיים (Semiaquatic): ↑ חיות מימיות באופן חלקי שחיות או גדלות חלק מהזמן ביבשה וחלק מהזמן במים, או מבלות כמות זמן נכבדת במים. בדרך כלל חיות כאלה חיות קרוב לגופי מים כמו נהרות, אגמים או ימים.
צווארי (Cervical): ↑ מתייחס לצוואר בגוף החיה.
זנבי (Caudal): ↑ מתייחס לזנב או לאזור שלו, החלק האחורי בגוף החיה.
גַּבִּי (Dorsal): ↑ שקשור לגב בגוף החיה.
הצהרת ניגוד אינטרסים
המחברים מצהירים כי המחקר נערך בהעדר כל קשר מסחרי או פיננסי שיכול להתפרש כניגוד אינטרסים פוטנציאלי.
מאמר המקור
↑ Núñez Demarco, P., Meneghel, M., Laurin, M., and Piñeiro, G. 2018. Was Mesosaurus a fully aquatic reptile? Front. Earth Sci. 6:109. doi: 10.3389/fevo.2018.00109
מקורות
[1] ↑ Laurin, M. and Piñeiro, G. 2017. A reassessment of the taxonomic position of mesosaurs, and a surprising phylogeny of early amniotes. Front. Earth Sci. 5:88. doi: 10.3389/feart.2017.00088
[2] ↑ Romer, A. S. 1956. The Osteology of the Reptiles. Chicago, IL: University of Chicago Press. 772.
[3] ↑ Núñez Demarco, P., Meneghel, M., Laurin, M., and Piñeiro, G. 2018. Was Mesosaurus a fully aquatic reptile?. Front. Earth Sci. 6:109. doi: 10.3389/fevo.2018.00109
[4] ↑ Piñeiro, G., Ferigolo, J., Meneghel, M., and Laurin, M. 2012. The oldest known amniotic embryos suggest viviparity in mesosaurs. Hist. Biol. 24:620–30. doi: 10.1080/08912963.2012.662230