هذه الأحفورة التي يبلغ عمرها 250 مليون عام تعيد كتابة أصل السمع لدى الثدييات

تُظهر النمذجة الميكانيكية الحيوية المتقدمة أن أسلاف الثدييات الأوائل ربما استخدموا طبلة الأذن لسماع الأصوات المحمولة جواً قبل 250 مليون سنة.

كان ظهور السمع الحساس بمثابة نقطة تحول رئيسية في تطور الثدييات. تتيح الأذن الوسطى للثدييات، التي تحتوي على طبلة الأذن وعدة عظام صغيرة، اكتشاف مجموعة واسعة من الأصوات بأحجام مختلفة. من المحتمل أن هذه القدرة أعطت أسلاف الثدييات الأوائل، والتي كان الكثير منها ينشط في الليل، ميزة حاسمة لأنهم عاشوا جنبًا إلى جنب مع الديناصورات.

اكتشافات جديدة من علماء الحفريات في جامعة شيكاغو تشير إلى أن هذا النوع من السمع ظهر في وقت أبكر بكثير مما كان يعتقده العلماء. باستخدام الأشعة المقطعية المفصلة للجمجمة والفك ثريناكسودون ليورهينوس، وهو أحد الثدييات التي عاشت قبل حوالي 250 مليون سنة، طبق الباحثون تقنيات هندسية لوضع نموذج لكيفية تفاعل الموجات الصوتية ذات الضغوط والترددات المختلفة مع تشريحه.

وتشير النتائج إلى أن هذا الحيوان ربما كان يمتلك طبلة أذن قادرة على اكتشاف الأصوات المحمولة جوا قبل ما يقرب من 50 مليون سنة من التقديرات السابقة لظهور مثل هذا السمع في الثدييات المبكرة.

وقال أليك ويلكن، وهو طالب دراسات عليا قاد الدراسة التي نشرت هذا الأسبوع في مجلة “منذ ما يقرب من قرن من الزمان، كان العلماء يحاولون معرفة كيف يمكن لهذه الحيوانات أن تسمع. وقد أسرت هذه الأفكار خيال علماء الحفريات الذين يعملون في تطور الثدييات، ولكن حتى الآن لم تكن لدينا اختبارات ميكانيكية حيوية قوية للغاية”. بناس. “الآن، مع التقدم الذي أحرزناه في الميكانيكا الحيوية الحسابية، يمكننا أن نبدأ في قول أشياء ذكية حول ما يعنيه التشريح لكيفية سماع هذا الحيوان.”

اختبار فرضية عمرها 50 عامًا

ثريناكسودون ينتمي إلى مجموعة تسمى cynodonts، وهي حيوانات من وقت مبكر الترياسي الفترة التي تظهر خطوات مبكرة نحو سمات الثدييات. وشملت هذه الأسنان المتخصصة، والتغيرات في الحنك والحجاب الحاجز التي دعمت تحسين التنفس والتمثيل الغذائي، ومن المحتمل أن يكون الدم الدافئ والفراء.

في هذه Cynodonts المبكرة، بما في ذلك ثريناكسودون، كانت عظام الأذن (المطرقة، السندان، الركابي) لا تزال متصلة بالفك. وفي الثدييات اللاحقة، انفصلت هذه العظام لتشكل أذنًا وسطى منفصلة، ​​وهو تغيير يُنظر إليه على أنه سمة مميزة لسمع الثدييات الحديثة.

منذ حوالي خمسين عامًا، اقترح إدغار ألين، عالم الحفريات بجامعة إلينوي في شيكاغو، أن السينودونتات مثل ثريناكسودون ربما كان لديه غشاء ممتد عبر جزء منحني من عظم الفك والذي كان بمثابة نسخة مبكرة من طبلة الأذن.

قبل هذه الفكرة، اعتقد معظم الباحثين أن السينودونات المبكرة كانت تكتشف الصوت بشكل رئيسي من خلال التوصيل العظمي، أو من خلال “الاستماع الفكي”، حيث يتم التقاط الاهتزازات عن طريق وضع الفك السفلي على الأرض. على الرغم من أن طبلة الأذن المقترحة كانت مثيرة للاهتمام، إلا أن العلماء افتقروا إلى طريقة واضحة لاختبار ما إذا كان بإمكانها بالفعل دعم السمع عبر الهواء.

تحويل الحفريات إلى مشكلة هندسية

أدوات التصوير الحديثة مثل التصوير المقطعي أحدثت ثورة في مجال علم الحفرياتمما يسمح للعلماء باكتشاف ثروة من المعلومات التي لم يكن من الممكن الحصول عليها من خلال دراسة العينات المادية وحدها. اتخذ ويلكن ومستشاروه، زهي شي لوه، دكتوراه، وكالوم روس، دكتوراه، وكلاهما أستاذي علم الأحياء وعلم التشريح العضوي، منهجًا معروفًا ثريناكسودون عينة من متحف علم الحفريات بجامعة كاليفورنيا بيركلي وتم مسحها ضوئيًا في مختبر PaleoCT بجامعة كاليفورنيا.

وقد أعطاهم النموذج ثلاثي الأبعاد الناتج إعادة بناء مفصلة للغاية لجمجمته وعظام الفك، مع جميع الأبعاد والأشكال والزوايا والمنحنيات التي يحتاجونها لتحديد كيفية عمل طبلة الأذن المحتملة.

بعد ذلك، استخدموا أداة برمجية تسمى Strand7 لإجراء تحليل العناصر المحدودة، وهو نهج يقسم النظام إلى أجزاء أصغر ذات خصائص فيزيائية مختلفة.

تُستخدم هذه الأدوات عادةً في حل المشكلات الهندسية المعقدة، مثل توقع الضغوط الواقعة على الجسور والطائرات والمباني، أو تحليل توزيع الحرارة في المحركات. استخدم الفريق البرنامج لمحاكاة كيفية تشريح الجسم ثريناكسودون سوف يستجيب لضغوط الصوت والترددات المختلفة، وذلك باستخدام مكتبة من الخصائص المعروفة حول سمك وكثافة ومرونة العظام والأربطة والعضلات والجلد من الحيوانات الحية.

دليل على السمع المبكر المحمول جواً

وكانت النتائج واضحة وصريحة: ثريناكسودون, مع وجود طبلة أذن مثبتة في انحناء على عظم الفك، يمكنه بالتأكيد أن يسمع بهذه الطريقة بشكل أكثر فعالية بكثير من التوصيل العظمي. كان حجم وشكل طبلة الأذن قد أنتج الاهتزازات المناسبة لتحريك عظام الأذن وتوليد ضغط كافٍ لتحفيز أعصابه السمعية واكتشاف الترددات الصوتية. وفي حين أنها كانت لا تزال تعتمد على بعض عمليات الاستماع الفكية، إلا أن طبلة الأذن كانت بالفعل مسؤولة عن معظم عمليات السمع.

“بمجرد أن نحصل على نموذج الأشعة المقطعية من الحفرية، يمكننا أن نأخذ خصائص المواد من الحيوانات الموجودة ونجعلها كما لو كانت صورنا ثريناكسودون قال لوه: “لقد أصبح هذا الحيوان حيًا. لم يكن هذا ممكنًا من قبل، وأظهرت لنا هذه المحاكاة البرمجية أن الاهتزاز من خلال الصوت هو في الأساس الطريقة التي يمكن لهذا الحيوان أن يسمع بها”.

وقال ويلكن إن التكنولوجيا الجديدة أتاحت لهم الإجابة على سؤال قديم بتحويله إلى مشكلة هندسية. وقال: “لهذا السبب تعد هذه مشكلة رائعة للدراسة”. “لقد تناولنا مشكلة ذات مفهوم عالي المستوى – وهي: “كيف تهتز عظام الأذن في أحفورة عمرها 250 مليون عام؟” – واختبرنا فرضية بسيطة باستخدام هذه الأدوات المتطورة. وتبين ذلك في ثريناكسودونطبلة الأذن تعمل بشكل جيد من تلقاء نفسها.

المرجع: “الميكانيكا الحيوية للأذن الوسطى الفكية في السينودونت ثرينكسودون وتطور السمع في الثدييات” بقلم Alexe T. Wilken، Chelsie CG Sniipes، Callum F. ross وZhe-xi Luo، 8 ديسمبر 2025، وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم.
دوى: 10.1073/pnas.2516082122

تم تمويل هذا العمل من قبل قسم علم الأحياء والتشريح في جامعة شيكاغو، وزمالة تدريب ATW من NINDS NIH T32NS121763-01A1، وتمويل CFR وZ.-XL من NSF (IOS 2315501).

لا تفوت أي اختراق: انضم إلى النشرة الإخبارية SciTechDaily.
تابعونا على جوجل و أخبار جوجل.