هیچ اسفنجی در شجره‌ی خانوادگی انسان وجود ندارد: اسفنج‌هایی که از اجدادی بی‌نظیر هستند

از زمان چارلز داروین، محققان علاقه مند به بازسازی "درخت زندگی" و درک رشد گونه های جانوری و گیاهی در طول تاریخ تکامل آنها هستند. در مورد مهره داران، این تحقیق در حال حاضر راه زیادی را طی کرده است. اما هنوز بحث های زیادی در مورد روابط بین گروه های حیوانی وجود دارد که در اوایل تاریخ تکامل ظاهر شدند، احتمالاً در اواخر پرکامبرین، حدود 650 تا 540 میلیون سال پیش.

یک گروه تحقیقاتی بین المللی به رهبری پروفسور ژئوبیولوژی LMU مونیخ، Gert Wörheide و همکارانش از فرانسه و کانادا، اکنون موفق شده اند روابط بین برخی از این گروه های حیوانی بسیار اولیه را با درجه بالایی از اطمینان توضیح دهند.در جامع‌ترین مطالعه در نوع خود، محققان نشان می‌دهند که همه اسفنج‌ها از یک اجداد اسفنجی منحصربه‌فرد می‌آیند که به نوبه خود جد همه حیوانات دیگر نبوده است. این بدان معناست که همانطور که برخی از دانشمندان مطرح کرده اند، انسان نیز از یک موجود اسفنج مانند به وجود نیامده است. علاوه بر این، نتایج همچنین نشان می دهد که سیستم عصبی تنها یک بار در تاریخ حیوانات تکامل یافته است.

قدیمی ترین گروه های جانوری (فیلا) شامل پوریفرا (اسفنج)، Placozoa، Cnidaria و Ctenophora (ژله شانه) است. اسفنج ها بسیار ساده ساخته شده اند و هیچ اندامی ندارند. پلاکوزوئن ها نیز ساختار بسیار ساده ای دارند. آنها بدنی صاف و دیسکی شکل دارند و هیچ اندامی نیز ندارند. ژله های شانه ای، ctenophores، اشکال حیاتی هستند که شبیه چتر دریایی هستند. با این حال، چتر دریایی واقعی بخشی از cnidarians است، شاخه ای که شامل مرجان ها و شقایق های دریایی نیز می شود. روابط دقیق بین این گروه های حیوانی اولیه هنوز بحث برانگیز است، زیرا گروه های تحقیقاتی مختلف اغلب نتایج متناقضی به دست آورده اند.به طور خاص، نتایج حاصل از مطالعات مورفولوژیکی، که به دنبال شباهت‌های ساختاری بین موجودات مختلف هستند، اغلب با نتایج مطالعات بیولوژیکی مولکولی تناقض دارند. دومی به بررسی عملکرد ژن ها می پردازد و روابط فیلوژنتیکی را از توالی ژن ها استنتاج می کند.

با هدف حل این اختلافات، گروهی از دانشمندان بین المللی به رهبری هروه فیلیپ (دانشگاه مونترال، کانادا)، گرت ورهاید (LMU مونیخ، آلمان) و مایکل مانوئل (دانشگاه پاریس، فرانسه) جامع ترین کار را انجام دادند. مطالعه تا به امروز و بررسی 128 ژن از مجموع 55 گونه - از جمله نه poriferans، هشت cnidarians، سه ctenophores و تنها گونه شناخته شده از placozoans. تجزیه و تحلیل آنها بر اساس یک رویکرد نسبتا جدید به نام فیلوژنومیکس بود که روابط تکاملی اشکال حیات را با مقایسه مجموعه داده های بزرگ توالی های ژنی تعیین می کند. این تیم به همراه بیوشیمیست ها، زیست شناسان تکاملی و محاسباتی از آلمان، فرانسه و کانادا، بیش از 30000 موقعیت اسید آمینه را تجزیه و تحلیل کردند.سپس با استفاده از تجزیه و تحلیل کامپیوتری، محققان درخت فیلوژنتیکی را تخمین زدند که نشان می‌دهد حیوانات مورد مطالعه چقدر به هم مرتبط هستند.

یکی از مهم ترین نتایج این مطالعه شواهد جدیدی است که نشان می دهد همه گونه های اسفنج ها از فرزندان یک اجداد واحد هستند. از سوی دیگر، بیلتریا که شامل کرم ها، نرم تنان، حشرات و مهره داران می شود، مستقیماً از این جد "اسفنجی" نشات نگرفت. ورهاید توضیح می دهد: «اگر حیوان اجدادی سازمان یا بدنی شبیه اسفنج داشت، همانطور که برخی از مطالعات مولکولی قبلی مکرراً ادعا کردند، در آن صورت همه ما از نوادگان چنین موجودات اسفنج مانندی خواهیم بود. "این پیشنهاد در گذشته توجه زیادی را به خود جلب کرد. اما نتایج ما به وضوح با آن مخالف است." تجزیه و تحلیل همچنین نشان داد که ctenophores و cnidarians به احتمال زیاد به یک گروه مشترک تعلق دارند. ورهاید توضیح می‌دهد: «این گروه، «هم‌افزون‌ها» نزدیک‌ترین خویشاوندی را با دوجانبه‌ها دارند. «نتایج ما پس از بحث‌های فراوان، از فرضیه‌ای حمایت می‌کند که قبلاً در سال 1848 تدوین شده بود."

تحقیق همچنین بینش جدیدی در مورد توسعه سیستم های اندام فردی ارائه می دهد. ورهاید می‌گوید: "هر دو جنین و دوجانبه قبلاً دارای سلول‌های عصبی هستند. رابطه نزدیک تأیید شده آنها همچنین نشان می‌دهد که سیستم عصبی تنها یک بار در تاریخ حیوانات توسعه یافته است." و با این حال، مطالعه اخیر و کمتر جامع دیگری در مورد غیر دولایه‌ها این فرضیه غیرمتعارف را مطرح کرد که ژله‌های شانه قبلاً حتی قبل از اسفنج‌ها از همه گونه‌های دیگر جدا شده بودند. محقق LMU توضیح می‌دهد: «از آنجایی که ژله‌های شانه قبلاً دارای سلول‌های عصبی و ماهیچه‌ای هستند، این نشان می‌دهد که این ویژگی‌ها چندین بار به طور مستقل در تاریخ حیوانات ایجاد شده‌اند، یا اینکه در اسفنج‌ها و پلاکوزوئن‌ها گم شده‌اند.».

این مطالعه جدید، که اشکال حیات باستانی تکاملی بیشتری را نسبت به قبل مقایسه می کند، چارچوبی محرک برای مطالعات آینده ارائه می دهد. Wörheide می‌گوید: «نتایج ما اکنون می‌تواند برای کشف چگونگی تکامل برخی ویژگی‌های کلیدی در میان حیوانات استفاده شود.برای مثال، شواهدی وجود دارد که نشان می‌دهد بخشی از ابزار ژنتیکی که مسئول ساختن سیستم عصبی در حیوانات دیگر است، قبلاً در اسفنج‌ها وجود داشت. به طور مشابه، اندام های حسی شبیه چشم را می توان در چتر دریایی جعبه ای تشخیص داد. Wörheide نتیجه می گیرد: "یکی از اهداف مطالعات آینده اکنون این خواهد بود که بفهمیم چگونه و چه زمانی ابزار ژنتیکی برای سیستم عصبی، عضلات و اندام های حسی در تاریخ حیوانات تکامل یافته است."

این پروژه توسط Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) از طریق برنامه اولویت 1174 "فیلوژنی عمیق متازوئن" تامین شد.