کوسه‌های مگادندان: ترموفیزیولوژی هم تکامل و هم انقراض آن را توضیح می‌دهد

یک بار کوسه های غول پیکر غول پیکر منقرض شده در بالای شبکه غذایی دریایی قرار داشتند. آنها تکامل به اندازه های غول پیکر و انقراض آنها به خوبی درک نشده است. مطالعه اخیر ایزوتوپ‌های دندان‌های فسیلی را مورد تجزیه و تحلیل قرار داد و دریافت که این کوسه‌ها تنظیم حرارت گرماگیر را توسعه دادند و به اندازه‌های غول‌پیکر تکامل یافتند، اما هزینه‌های متابولیکی بالا و نیازهای انرژی زیستی پس از کوچک شدن زیستگاه‌های مولد به دلیل تغییرات آب و هوایی و تغییرات سطح دریا نمی‌توانست برای مدت طولانی‌تری ادامه یابد. در نتیجه، آنها 3.6 میلیون سال پیش منقرض شدند. این مطالعه همچنین این واقعیت را آشکار می کند که مانند کوسه های مگاتندانی منقرض شده، گونه های کوسه مدرن نیز از اثرات تغییرات آب و هوایی مصون نیستند، بنابراین نیاز به حفاظت از آنها است.  

کوسه‌های مگاتوند، به معنای کوسه‌های «دندان بزرگ»، کوسه‌های غول‌پیکر بزرگی بودند که در عصر سنوزوئیک تکامل یافتند، اندازه بدنی حدود 15 متر پیدا کردند و حدود 3.6 میلیون سال پیش (Mya) در طی پلیوسن منقرض شدند. دوره. 

این کوسه‌های غول‌پیکر دارای دندان‌های تیز و به اندازه موز بودند و از نظر اندازه بدن یکی از بزرگ‌ترین کوسه‌ها بودند (بعد از نهنگ آبی). آنها به عنوان یکی از قدرتمندترین شکارچیان دریایی شناخته می شوند که تا به حال زندگی کرده اند و نهنگ ها، دلفین ها، فوک ها و سایر کوسه های کوچکتر را شکار می کردند.  

در طول آن تکاملاین کوسه ها دستخوش تغییرات شدیدی در دندان شده بودند، از جمله تاج های پهن و لبه های برش دندانه دار که آنها را قادر می ساخت از رژیم غذایی مبتنی بر ماهی به رژیم غذایی پرانرژی مبتنی بر پستانداران دریایی بروند. این به آنها کمک کرد تا به ثروت بیشتری دست یابند تغذیه که یکی از دلایل پشت سر آنها بود تکامل به اندازه های بدن غول پیکر¹.

کوسه‌های مگادندان در بالای شبکه غذایی و شکارچی نهایی قرار داشتند². آنها سطح تغذیه ای بالاتری برای هر گونه دریایی داشتند. (سطح تروفیک موقعیت یک موجود زنده در زنجیره غذایی است، از مقدار 1 برای تولیدکنندگان اولیه تا 5 برای پستانداران دریایی و انسان متغیر است).    

چگونه این کوسه ها به اندازه بدن غول پیکر تکامل یافتند و چرا حدود 3.6 میلیون سال پیش منقرض شدند؟  

کوسه ها ماهی های غضروفی هستند و از حیوانات دریایی خونسرد (اکتوترمیک) هستند. چنین حیواناتی توانایی افزایش متابولیک دمای بدن و حفظ گرما را ندارند.  

آیا کوسه‌های مگاتندانه‌ای در جریان خود دچار تغییرات حرارتی فیزیولوژیکی شده بودند تکامل برای به دست آوردن خواص گرماگیر؟ این فرضیه مرتبط است زیرا بر خلاف خونسرد (گرماگر)، جانوران دریایی خونگرم (گرم‌آب) می‌توانند سرعت سفر بیشتری داشته باشند و می‌توانند مسافت‌های طولانی‌تری را برای گرفتن طعمه‌ها طی کنند تا همتایان گرماگیر. به دست آوردن خواص گرماگیر (همراه با دندان های تغییر یافته) می تواند توضیح دهد که چرا این کوسه ها به چنین اندازه های غول پیکر تکامل یافته اند.  

در مطالعه اخیر منتشر شده در PNAS در 26^th در ژوئن 2023، محققان ترموفیزیولوژی کوسه‌های مگاتندانی را برای توضیح آن بررسی کردند. تکامل و انقراض آنها شواهد ژئوشیمیایی را برای تنظیم حرارت از پالئوترمومتری ایزوتوپی جمع‌شده و ایزوتوپ‌های اکسیژن فسفات به‌دست‌آمده از نمونه‌های دندان فسیلی مورد مطالعه قرار دادند و دریافتند که دمای بدن استنباط‌شده با ایزوتوپ گونه‌های Otodus به طور متوسط ​​حدود 7 درجه سانتی‌گراد بالاتر از دمای آب دریا و سایر گونه‌های کوسه‌های موجود است. به طور کلی دمای بدن گرمتر به این معنی است که کوسه‌های مگاتندانی تبدیل به گرماگیر شده‌اند که نشان می‌دهد گرماگیری یک محرک کلیدی برای غول‌پیکر بودن آنها بوده است.³. اما این توانایی تنظیم حرارت برای کوسه‌های مگاتندانی در زمان مناسب گران تمام شد.  

کوسه های مگاتندانه شکارچی راس در بالای شبکه غذایی دریایی بودند². رژیم غذایی سطح تغذیه‌ای بالا، اندازه‌های بدن غول‌پیکر و فیزیولوژی گرمازا به معنای هزینه‌های متابولیکی بالا و نیازهای بیوانرژیک بالا بود. هنگامی که زیستگاه های تولیدی کاهش یافت و سطح دریا تغییر کرد، تعادل انرژی به هم خورد. این چشم انداز طعمه را تغییر داد و طعمه کمیاب شد. کمبود مواد غذایی متعاقب آن، فشار انتخاب منفی را بر کوسه‌های غول‌پیکر مگاتند وارد کرد که در نهایت منجر به انقراض آنها 3.6 Mya شد. Endothermy، محرک کلیدی در تکامل کوسه‌های مگادندانی نیز در انقراض آنها به دنبال تغییرات آب و هوایی کمک کردند.  

مانند کوسه‌های مگاتندانی منقرض شده، گونه‌های کوسه مدرن از اثرات تغییرات آب‌وهوایی مصون نیستند، بنابراین نیاز به حفاظت از آن‌هاست. 

***

منابع:  

1. Ballell, A., Ferrón, HG بینش های بیومکانیکی در مورد دندان کوسه های مگاتندانی (Lamniformes: Otodontidae). Sci Rep 11, 1232 (2021). https://doi.org/10.1038/s41598-020-80323-z  

2. کاست ای آر و همکاران 2022. کوسه های مگادندان سنوزوئیک موقعیت های تغذیه ای بسیار بالایی را اشغال کردند. پیشرفت علم 22 ژوئن 2022. جلد 8، شماره 25. DOI: https://doi.org/10.1126/sciadv.abl6529  

3. گریفیث ام ال، و همکاران 2023. فیزیولوژی گرماگیر کوسه های مگادندان منقرض شده. PNAS. 26 ژوئن 2023. 120 (27) e2218153120. https://doi.org/10.1073/pnas.2218153120  

***