چرا مارها دست و پای خود را از دست دادند؟

مارها بسته به گونه و محیط زندگی‌شان، سازگاری‌های شگفت‌انگیزی پیدا کرده‌اند. برخی از آن‌ها زندگی درختی دارند و با بدنی باریک و انعطاف‌پذیر میان شاخه‌ها حرکت می‌کنند. بعضی دیگر ساکن بیابان‌های سوزان هستند و گروهی نیز در جنگل‌ها، علفزارها یا حتی دریا زندگی می‌کنند. اما یک ویژگی در میان همه آن‌ها مشترک است: هیچ مار زنده‌ای پا ندارد. این ویژگی چگونه در جریان تکامل شکل گرفت؟

دانشمندان بر اساس شواهد فسیلی معتقدند مارها حدود ۱۰۰ تا ۱۵۰ میلیون سال پیش پاهای خود را از دست دادند. با این حال هنوز درباره این‌که نیاکان آن‌ها دقیقاً چه سبک زندگی‌ای داشته‌اند، اختلاف نظر وجود دارد. برخی پژوهشگران احتمال می‌دهند که اجداد مارها جانورانی آبزی بوده‌اند و حذف اندام‌ها به حرکت بهتر در آب کمک کرده است. اما فرضیه‌ای دیگر می‌گوید آن‌ها بیشتر وقت خود را زیر زمین می‌گذرانده‌اند و زندگی حفارانه عامل اصلی از بین رفتن پاها بوده است.

در سال ۲۰۱۵ گروهی از پژوهشگران فسیل ماری باستانی به نام دینیلیزیا پاتاگونیکا را بررسی کردند. این جانور در دوره کرتاسه زندگی می‌کرد. به نوشته‌ی آی‌اف‌ال‌ساینس، نکته مهم در این مطالعه، بررسی ساختار گوش داخلی این فسیل بود.

گوش داخلی در مهره‌داران نقش مهمی در تعادل و تشخیص حرکات سر دارد و شکل آن می‌تواند سرنخ‌هایی درباره سبک زندگی جانور بدهد. نتیجه بررسی‌ها نشان داد ساختار گوش این مار باستانی شباهت بیشتری به خزندگان حفار دارد تا گونه‌های آبزی. این یافته به نفع این ایده است که نیاکان مارها احتمالاً برای زندگی در تونل‌ها و زیر خاک سازگار شده بودند و در همین روند، اندام‌هایشان را از دست دادند.

هونگیو یی از دانشکده علوم زمین دانشگاه ادینبرو در توضیح این نتایج گفت که چگونگی از دست رفتن پاها در مارها مدت‌ها برای دانشمندان معما بوده، اما به نظر می‌رسد این اتفاق زمانی رخ داده که نیاکان آن‌ها در حفاری مهارت یافته بودند. او تأکید کرد که گوش داخلی فسیل‌ها می‌تواند اطلاعات ارزشمندی ارائه دهد، به‌ویژه زمانی که بخش‌های بیرونی اسکلت آسیب دیده یا بسیار شکننده باشد.

حذف پاها در مارها یک فرایند تدریجی بوده است. در برخی گونه‌های امروزی که از نظر تکاملی ابتدایی‌تر به شمار می‌روند، هنوز بقایایی از اندام‌های عقبی دیده می‌شود. برای مثال در مار بوآی پیچنده و همچنین در پیتون‌ها، استخوان‌های کوچک و تحلیل‌رفته‌ای در نزدیکی کلوآک وجود دارد که به آن‌ها «اندام‌های وستیجیال» یا بقایای اندام گفته می‌شود. این ساختارهای کوچک دیگر کارکرد حرکتی ندارند، اما یادگاری از گذشته چهاراندامی نیاکان مارها هستند. در گونه‌های پیشرفته‌تر، حتی همین بقایا نیز کاملاً ناپدید شده‌اند.

پرسش مهم دیگر این است که از نظر ژنتیکی چه اتفاقی افتاده است. پژوهشی که در سال ۲۰۲۳ منتشر شد، با بررسی ۱۴ ژنوم از ۱۲ خانواده مختلف مار، به سرنخ مهمی رسید. دانشمندان دریافتند بخش‌هایی از دی‌ان‌ای در سه ناحیه از ژنی به نام PTCH1 حذف شده است. این ژن در مسیرهای مولکولی مرتبط با رشد اندام‌ها نقش اساسی دارد.

وقتی تغییر یا حذف در چنین ژنی رخ دهد، می‌تواند فرایند شکل‌گیری دست و پا را مختل کند. به گفته پژوهشگران، این حذف‌های ژنتیکی احتمالاً عملکرد ژن را تغییر داده و از رشد کامل انگشتان در جوانه‌های اندامی جلوگیری کرده است. آن‌ها پیشنهاد کردند که این تغییرات در گروهی از خزندگان به نام زهرداران در تکامل دستگاه اسکلتی و از دست رفتن اندام‌ها نقش داشته و ممکن است نمونه‌ای از «نوسازگاری یا تغییر کارکرد» باشد؛ یعنی ویژگی‌ که ابتدا برای هدفی دیگر به وجود آمده و بعداً کارکرد تازه‌ای پیدا کرده است.

مارتین کوهن، استاد ژنتیک مولکولی و میکروب‌شناسی در دانشگاه فلوریدا، توضیح داده است که در جنین پیتون‌ها روند رشد اندام بسیار جلوتر از آن چیزی پیش می‌رود که قبلاً تصور می‌شد. در واقع، جنین آن‌ها شروع به ساختن پا می‌کند، اما سلول‌ها مرحله نهایی شکل‌گیری کامل اسکلت را طی نمی‌کنند. به بیان ساده، پاها در مرحله‌ای از رشد متوقف می‌شوند و هرگز کامل نمی‌شوند.

با وجود این تغییر بزرگ تکاملی، مارها نه‌تنها منقرض نشدند، بلکه به یکی از موفق‌ترین گروه‌های خزندگان تبدیل شدند. آن‌ها تقریباً در همه قاره‌های جهان به جز جنوبگان حضور دارند و بیش از چهار هزار گونه از آن‌ها شناسایی شده است. از جنگل‌های بارانی گرفته تا بیابان‌های خشک و حتی اقیانوس‌ها، مارها توانسته‌اند با بدن کشیده و بی‌پای خود سازگار شوند. حذف اندام‌ها به آن‌ها اجازه داده است راحت‌تر در شکاف‌های باریک، زیر خاک و میان پوشش گیاهی متراکم حرکت کنند.

در نگاه نخست، از دست دادن پا ممکن است عقب‌گرد به نظر برسد، اما در مورد مارها این تغییر به یک مزیت تکاملی تبدیل شد؛ تغییری که راه را برای تنوع گسترده و موفقیت جهانی آن‌ها هموار کرد.