نگاهی به اقیانوس‌ها، رودخانه‌ها و دریاچه‌های امروزی بیندازید تا با تنوع شگفت‌انگیزی از ماهی‌ها، از مارماهی‌های باریک‌جسم گرفته تا ماهی‌های پارو غول‌پیکر 25 فوتی گرفته تا اسب‌های دریایی ظریف و بال‌انگیز، روبرو شوید. اکثریت قریب به اتفاق ماهی‌هایی که امروزه زنده هستند - تقریباً 96 درصد - به عنوان ماهی‌های استخوانی شناخته می‌شوند، گروهی از ماهی‌های پرتویی که 260 میلیون سال پیش ظاهر شدند.
زیست‌شناسان تکاملی و دیرینه‌شناسان از زمان داروین فرضیه‌هایی را برای توضیح اینکه چرا به نظر می‌رسد انسان‌های استخوانی از گروه‌های دیگر "فراموش" کرده‌اند، ارائه کرده‌اند.برای مثال، هولوستین‌های نزدیک به هم، زمانی بر اقیانوس‌ها تسلط داشتند، اما اکنون به عنوان «فسیل‌های زنده» در نظر گرفته می‌شوند که فقط هشت گونه را به شکل‌هایی شبیه به گذشته نشان می‌دهند.
اما این دیدگاه از داستان موفقیت استخوانی ممکن است بر این فرض نادرست استوار باشد که تله‌آست‌ها امروزه غالب هستند، زیرا آنها همیشه از نظر تکاملی نوآورتر از سایر گروه‌ها بوده‌اند. تجزیه و تحلیل جدید بیش از هزار ماهی فسیلی از نزدیک به 500 گونه به رهبری جان کلارک از دانشگاه پنسیلوانیا نشان داد که داستان موفقیت این ماهیان به اندازه ای که قبلاً تصور می شد ساده نیست. دانشمندان با بررسی 160 میلیون سال اول تکامل استخوانی و هولوستین، از دوره پرمین تا اوایل کرتاسه، نشان می‌دهند که هولوستین‌ها از نظر تکاملی به اندازه تله‌آلوست‌ها و شاید حتی بیشتر از آن نوآور بودند.
کلارک گفت: «بسیاری از این فسیل‌های به اصطلاح زنده که امروزه به نوعی خسته‌کننده به نظر می‌رسند، در واقع تاریخ بسیار غنی دارند."اگر قرار بود به گذشته به تریاس برگردیم و شما مجبور بودید روی اینکه کدام گروه در آینده بهتر عمل می کند، شرط بندی می کردید، قطعا هولوستین ها را انتخاب می کردید. اینطور نشد."
Clarke با Graeme T. Lloyd از دانشگاه Macquarie و Matt Friedman از دانشگاه آکسفورد در این اثر همکاری کرد که در مجموعه مقالات آکادمی علوم طبیعی آمده است.
به راحتی می توان فهمید که چرا دانشمندان مدت هاست که استخوان های استخوانی را استثنایی فرض می کردند. آنها نماینده 29000 گونه متنوع در سراسر جهان هستند که تقریباً نیمی از مهره داران مدرن است. در مقابل، هشت گونه زنده که از هولوستین ها تشکیل می شوند، شباهت دارند و همگی در آب های شیرین شرق آمریکای شمالی زندگی می کنند. ایده های متعددی برای توضیح موفقیت استخوان استخوانی ارائه شده است، از جمله ساختار انعطاف پذیر آرواره های آنها، تنوع استراتژی های تولید مثل و تقارن باله های دم آنها.
با ظهور تکنیک های مولکولی و ژنتیکی برای کاوش در تکامل، محققان همچنین موفقیت استخوان استخوانی را به یک رویداد تکراری ژنومی در گذشته تکاملی نسبت دادند که باعث شد ماهی دو برابر تعداد کروموزوم ها و در نتیجه مواد خام بیشتری داشته باشد که با آن می توانند به آنها کمک کنند. به دست آوردن جهش های مفید و تکامل.
اما کلارک و همکارانش می خواستند کمی پشتیبان بگیرند، و این فرض را زیر سوال ببرند که تله ها همیشه از نظر تکاملی نوآورانه تر و موفق تر بوده اند.
کلارک گفت: «در گذشته زمان‌هایی وجود داشت که هولوستین‌ها سگ‌های برتر بودند. فسیل‌های هولوستین زیادی وجود دارد، و آنها نه تنها از نظر تعداد، بلکه از نظر اندازه‌ها و شکل‌های متنوعی که در اختیار داشتند، بسیار متنوع بودند.»
از سوابق فسیلی مشخص بود که به نظر می رسد هولوستین ها در دوره تریاس تا ژوراسیک اولیه و میانی غالب تر بودند. با این حال، در اواخر ژوراسیک، دوردست ها شروع به تسخیر کردند.
بنابراین، محققان تصمیم گرفتند که بر دوره اولیه تکامل ماهی تمرکز کنند، از دوره پرمین، که فقط قبل از دوره تریاس بود، و پس از آن تا 160 میلیون سال تا کرتاسه اولیه، که پس از ژوراسیک بود، تمرکز کنند.
برای انجام این کار، آنها به مجموعه داده ای متکی بودند که شامل اندازه و شکل صدها فسیل بود که کلارک در طول بازدید از 15 موزه به عنوان بخشی از دکترای خود گردآوری کرده بود.د. تحقیق. آنها همچنین "ابردرخت" را ساختند تا روابط تقریباً همه گونه های منقرض شده هولستئن ها و استخوان های استخوانی از دوره تریاس، ژوراسیک و کرتاسه اولیه را خلاصه کنند. این درختان بزرگ از بیش از 100 درخت کوچکتر که قبلاً در ادبیات دیرینه‌شناسی موجود است، ساخته شده‌اند.
در حالی که محققان دیگر الگوهای تنوع را در فسیل‌های ماهی بررسی کرده‌اند، هیچ‌کس تا به حال چارچوب کمی را برای تعیین اینکه آیا ماهی‌های هولوستین یا استخوانی از نظر شکل و اندازه دارای نرخ‌های بالاتر یا نوآوری بیشتری هستند، اعمال نکرده است.
دانشمندان به رهبری پن توانستند از ابردرختان برای ارزیابی ابتدا سرعت تکامل اندازه در استخوان‌های استخوانی در مقابل هولوستین‌ها و سپس مقایسه درجه نوآوری شکل در دو گروه استفاده کنند.
در تجزیه و تحلیل های مختلف خود از نمونه ها، کلارک و همکارانش هیچ پشتوانه ای برای این انتظار پیدا نکردند که استخوان های استخوانی سایز و شکل بدن خود را سریعتر تغییر دهند، یا بهتر بتوانند اندازه ها و شکل های جدید را در مقایسه با هولوستین ها "اختراع" کنند.برعکس، با استفاده از مقیاس‌های زمانی مطالعات مولکولی که نشان می‌دهند هولوستین‌ها و استخوان‌های استخوانی بسیار زودتر از زمان ظهور اولین فسیل‌هایشان در تاریخ زمین تکامل یافته‌اند، به نظر می‌رسد هولوستین‌ها در صدر قرار گرفته‌اند و در تکامل اندازه‌های جدید خلاق‌تر و در تکامل بین اشکال مختلف سریعتر به نظر می‌رسند.
کلارک گفت: «هیچ مدرک قانع‌کننده‌ای در هیچ مقیاس زمانی وجود ندارد که نشان دهد استخوان‌های استخوانی در تکامل اندازه‌ها و شکل‌های مختلف بدن بهترین بوده‌اند. و در واقع، شواهدی وجود دارد که نشان می‌دهد شاید هولوستین‌ها در تغییر اندازه‌های مختلف بدن نوآورانه‌تر بوده و در تغییر شکل سریعتر بوده‌اند.»
محققان همچنین از مجموعه داده استفاده کردند تا بررسی کنند که آیا تکرار ژنوم با افزایش نرخ تکامل و نوآوری مرتبط است یا خیر. آنها هیچ ارتباط ثابتی با تکامل اندازه پیدا نکردند، اما نشانه‌هایی مشاهده کردند که تکامل شکل در استخوان‌های استخوانی جدیدتر از نظر زمین‌شناسی با ژنوم‌های تکراری نسبت به گروه‌های باستانی‌تر از استخوان‌های استخوانی افزایش یافته است.با این حال، این اتفاق به این دلیل رخ داد که آن استخوان‌های باستانی‌تر به‌ویژه در تکامل اشکال کند بودند، زیرا آنها به همان اندازه ضعیف با هولوستین‌ها مقایسه می‌شوند، نه اینکه نشان‌دهنده هر گونه تکامل استثنایی در آن استخوان‌های استخوانی با ژنوم‌های تکراری باشند. بر این اساس، نویسندگان نقش تکثیر ژنوم در تکامل اندازه و شکل را "مبهم" می‌دانند، و پیشنهاد می‌کنند که در توافق با مطالعات اخیر در مورد تنوع در استخوان‌های استخوانی زنده، تکرار ژنوم گلوله جادویی نیست که تنوع همه را توضیح دهد. دوردست ها.
کلارک مایل است به کندوکاو در تاریخچه ماهی‌های نئوپتریژیک، به ویژه آن دسته از فسیل‌های زنده‌ای که اغلب به نفع تحقیق در مورد ماهی‌های زنده پویاتر و متنوع‌تر نادیده گرفته می‌شوند، ادامه دهد.
"بسیاری از زیست شناسان بر تلاش برای توضیح اینکه چرا برخی از گروه ها تا این حد فوق العاده موفق هستند تمرکز کرده اند." اما تمرکز زیادی روی طرف دیگر طیف صورت نگرفته است: چگونه می‌توان فسیل‌های زنده را به دست آورد، این گروه‌های فقیر از گونه‌ها و با عمر طولانی که میلیون‌ها سال همین کار را انجام می‌دهند."
