تاریخچه تکامل مارها؛ طبیعت چگونه یکی از عجیب‌ترین شکارچیان دنیا را خلق کرد؟

خلاصه مقاله:

• در دوران دایناسورها، پستانداران کوچک برای بقا در پناهگاه‌های زیرزمینی زندگی می‌کردند و همین شرایط می‌توانست زمینه‌ساز ظهور مارها به‌عنوان شکارچیان جدید باشد. بااین‌حال، دانشمندان هنوز با قطعیت نمی‌دانند مارها دقیقاً از کجا و چگونه پدید آمده‌اند، زیرا فسیل‌های اولیه آن‌ها بسیار ناقص و پراکنده است.
• فرضیه‌های مختلفی درباره خاستگاه مارها وجود دارد؛ برخی منشأ زیرزمینی یا دریایی را پیشنهاد کرده‌اند، اما شواهد امروزی بیشتر از منشأ خشکی‌زی حمایت می‌کند. شواهد جدید نشان می‌دهد مارها حدود ۱۲۵ تا ۱۶۰ میلیون سال پیش از نیایی مارمولک‌مانند تکامل یافتند و سپس به سرعت در سراسر خشکی‌ها و حتی دریاها گسترش پیدا کردند.
• یکی از تحولات مهم مارها، از دست‌دادن پاها و شکل‌گیری بدن کشیده و انعطاف‌پذیر بود که به آن‌ها امکان حرکت مؤثر در محیط‌های مختلف را داد. تغییرات گسترده در جمجمه و فک باعث شد مارها بتوانند دهان خود را به شکل غیرعادی باز کنند و طعمه‌هایی بسیار بزرگ‌تر از بدنشان را ببلعند.
• امروزه با وجود بیش از چهار هزار گونه، مارها یکی از موفق‌ترین گروه‌های جانوری هستند و ترکیبی از ژنتیک، فسیل‌ها و فناوری‌های جدید همچنان به روشن‌شدن تاریخ پیچیده تکامل آن‌ها کمک می‌کند.

در دورانی که دایناسورها فرمانروایان مطلق زمین بودند، پستانداران کوچک در سایه آن‌ها زندگی می‌کردند و برای بقا به این سو و آن سو می‌دویدند. این جانوران پشمالوی کوچک برای پنهان‌شدن، در لانه‌های زیرزمینی زندگی می‌کردند و همین موضوع فرصت تازه‌ای برای ظهور خزنده‌ای جدید فراهم کرد: مارها. این موجودات باریک می‌توانستند به‌راحتی وارد لانه پستانداران شوند و آن‌ها را شکار کنند.

مارک تولیس، زیست‌شناس دانشگاه آریزونای شمالی، آغاز پیدایش مارها را به همین شکل تصور می‌کند. البته کسی با قطعیت نمی‌داند. همانند خود مارها، تاریخ فسیلی آن‌ها نیز پراکنده و ناقص است و شکاف‌های زیادی در داستان تکاملشان وجود دارد. پرسش‌های مهمی مانند اینکه مارها دقیقاً از کجا پدید آمدند و نزدیک‌ترین خویشاوندانشان چه جانورانی بودند، هنوز بی‌پاسخ مانده‌اند.

اکنون فسیل‌های تازه و فناوری‌های مدرن، روایت تکامل مارها را تغییر داده‌اند. مارها حدود ۱۲۵ میلیون سال پیش، با تکیه بر بدن انعطاف‌پذیر خود، تنوع زیادی پیدا کردند و تقریباً همه‌جا را به تسخیر خود درآوردند؛ از سرزمین‌هایی که امروز شش قاره را تشکیل می‌دهند گرفته تا اقیانوس‌های هند و آرام. تولیس حتی می‌گوید اگر روزی فسیل مارها در جنوبگانی که زمانی آب‌وهوایی گرم داشته پیدا شود، برایش چندان تعجب‌آور نخواهد بود.

امروزه مارهایی وجود دارند که روی زمین می‌خزند، در خاک فرو می‌روند، در دریا شنا می‌کنند یا میان درختان سر می‌خورند. بعضی حتی ناخواسته سوار قطار و هواپیما هم می‌شوند. برخی از آن‌ها مانند «مار نخی» فقط چند سانتی‌متر طول دارند و به باریکی اسپاگتی هستند، در حالی که طول پایتون‌ها می‌تواند به بیش از شش متر برسد. بعضی مارها شکار خود را تعقیب می‌کنند و برخی دیگر در کمین می‌نشینند. گروهی طعمه را با پیچیدن به دور بدنش خفه می‌کنند و برخی دیگر با زهر، آن را از حرکت می‌اندازند. مارهایی که تخم می‌گذارند، مارهایی که نوزاد زنده به دنیا می‌آورند و حتی مارهایی که بدون نیاز به نر تولیدمثل می‌کنند نیز وجود دارند.

این تنوع شگفت‌انگیز از توانایی‌ها برای جانوری که در اصل شاخه‌ای عجیب از خانواده مارمولک‌ها به شمار می‌رود، بسیار قابل‌توجه است. تولیس می‌گوید مارها درواقع چیزی شبیه «لوله‌های شکارچی» هستند. آن‌ها نه می‌توانند راه بروند و نه غذای خود را بجوند و این ویژگی‌ها در نگاه اول محدودیت‌های بزرگی به‌نظر می‌رسند.

تولیس، یکی از نویسندگان مقاله‌ای درباره تکامل اولیه مارها و مارمولک‌ها که سال ۲۰۲۵ منتشر شد، با شگفتی می‌گوید: «با وجود همه این محدودیت‌ها، مارها از موفق‌ترین جانوران روی زمین هستند. آن‌ها واقعاً توانایی‌هایی دارند که معمولاً فقط در داستان‌های تخیلی انتظارش را داریم.»

امروزه بیش از چهار هزار گونه شناخته‌شده مار در جهان وجود دارد؛ گروهی که حدود یک‌سوم شاخه بزرگ‌تر مارمولک‌ها را تشکیل می‌دهد. الکس پایرون، زیست‌شناس دانشگاه جورج واشنگتن، می‌گوید احتمالاً صدها گونه دیگر هم وجود دارند که هنوز به‌طور رسمی شناسایی نشده‌اند. دانشمندان تخمین می‌زنند نیاکان این جانوران متنوع حدود ۱۶۰ میلیون سال پیش پدید آمدند، اما هنوز مشخص نیست نخستین مارها دقیقاً چه شکلی از زندگی داشتند؛ روی خشکی زندگی می‌کردند، دریایی بودند یا بیشتر زیر زمین می‌زیستند؟

قدیمی‌ترین فسیل‌های شناخته‌شده مارها از محیط‌های بسیار متفاوتی به دست آمده‌اند و همین موضوع تشخیص این موضوع را که مارها نخستین بار در چه زیستگاهی تکامل یافتند، دشوار کرده است. تیاگو سیمویش، زیست‌شناس دانشگاه پرینستون و از نویسندگان مقاله مروری جدید، می‌گوید به همین دلیل هنوز نمی‌توان با اطمینان گفت مارها ابتدا از دل خاک بیرون آمده‌اند یا از محیطی دیگر.

یکی از فرضیه‌های قدیمی این است که مارها زیر زمین تکامل یافته‌اند. این ایده تا حدی براساس ویژگی‌های «مارهای کور» مطرح شد؛ گروهی از مارهای کوچک با چشم‌های بسیار ابتدایی که در پایین‌ترین شاخه درخت تکامل مارهای امروزی قرار دارند. اما کیتی استرانگ، دیرینه‌شناس مهره‌داران در موزه جانورشناسی تطبیقی هاروارد، می‌گوید این مارها چنان برای زندگی در لانه مورچه‌ها و تپه‌های موریانه‌ها تخصصی شده‌اند که احتمالاً نمی‌توان آن‌ها را شبیه نخستین مارهای جهان دانست.

جمجمه مارهای کور ظاهری عجیب و متفاوت دارد و کاملاً با زندگی زیرزمینی و رژیم غذایی حشره‌خواری سازگار شده است. همان‌طور که استرانگ می‌گوید، فک پایینی برجسته آن‌ها کمک می‌کند هنگام حفاری، خاک وارد دهانشان نشود. او در دوران پژوهش خود زیر نظر مایکل کالدول در دانشگاه آلبرتا، به این نتیجه رسید که این مارهای بسیار تخصص‌یافته نمی‌توانند نماینده شکل اولیه مارها باشند.

امروزه این فرضیه که مارها منشا دریایی دارند، طرفداران کمتری دارد. سیمویش می‌گوید فسیل مارهایی قدیمی‌تر از آن گونه‌های دریایی پیدا شده که به‌وضوح روی خشکی زندگی می‌کرده‌اند. به همین دلیل، دیدگاه رایج کنونی این است که مارهای شناگر خاورمیانه‌ای از ابتدا دریایی نبوده‌اند، بلکه نیاکان خشکی‌زی داشته‌اند و بعدها وارد آب شده‌اند.

پاتاگونیا در آمریکای جنوبی امروزی، مجموعه‌ای ارزشمند از فسیل‌های مارها را در خود جای داده است؛ ازجمله گونه‌ای به نام نجاش ریو‌نه‌گرینا (Najash rionegrina) که حدود ۹۵ میلیون سال قدمت دارد و گونه دیگری به نام دینیلیسیا پاتاگونیکا (Dinilysia patagonica) که قدمتش به حدود ۸۰ میلیون سال پیش بازمی‌گردد؛ یعنی زمانی که این منطقه بیشتر حالتی بیابانی داشته است.

اما آن مارهای باستانی واقعاً روی زمین زندگی می‌کردند یا زیر آن پنهان می‌شدند؟ درباره دینیلیسیا به نظر می‌رسد بیشتر روی سطح زمین زندگی می‌کرده، اما وضعیت نجاش پیچیده‌تر است. در بدن نجاش، ویژگی‌هایی در جمجمه و ستون فقرات دیده می‌شود که به نظر کاشفانش نشان می‌دهد این جانور دست‌کم بخشی از زمان خود را زیر زمین می‌گذرانده است. با‌این‌حال، مایکل کالدول می‌گوید هر دو گونه پاتاگونیایی شبیه پایتون‌های امروزی جثه بزرگی داشته‌اند. او حدس می‌زند آن‌ها هم ممکن است مانند پایتون‌ها، زیر زمین پنهان می‌شده‌اند اما برای شکار روی سطح زمین می‌آمده‌اند.

شواهد دیگری هم از منشأ ترکیبی برای مارها (روی زمین و زیر زمین) به دست آمده است. دانشمندان با استفاده از تصویربرداری سه‌بعدی پرتو ایکس، جمجمه نزدیک به ۶۰ گونه مار و مارمولک و همچنین چند فسیل مار را بررسی کردند تا شکل مغز آن‌ها را بازسازی کنند. آن‌ها در مغز برخی گونه‌ها ویژگی‌هایی مشابه جانوران حفار پیدا کردند؛ مثلاً مخچه‌ای کوچک، صاف و مثلثی‌شکل که در کنترل حرکت نقش دارد و معمولاً در حیوانات زیرزمینی دیده می‌شود. اما در عین حال، برخی ویژگی‌های دیگر با زندگی زیرزمینی سازگار نبود.

کیتی استرانگ نظریه‌ای را محتمل‌تر می‌داند که می‌گوید مارها در خشکی و احتمالاً در محیط‌های شنی، شبیه همان زیستگاهی که نجاش و دینیلیسیا در آن می‌زیستند، تکامل یافته‌اند. به نظر او، همین شرایط باعث شد مارها بعدها توانایی حرکت و زندگی گاه‌به‌گاه در زیر زمین را هم پیدا کنند.

یکی از مهم‌ترین رویدادها در تکامل مارها، از دست دادن پاهایشان بود. هرچند این موضوع شاید در نگاه اول نوآوری بزرگی به نظر برسد، در میان مارمولک‌ها هم گروه‌های مختلفی وجود دارند که بدن باریک و دراز پیدا کرده‌اند و پاهایشان را به‌تدریج از دست داده‌اند.

به گفته دانیلا گارسیا کوبوس، زیست‌شناس موزه تاریخ طبیعی آمریکا در نیویورک، وقتی جانوری زیر زمین می‌خزد یا در میان علف‌ها حرکت می‌کند، داشتن پا حتی می‌تواند مزاحم باشد. با‌این‌حال، به نظر می‌رسد مارها از اولین خزندگان بوده‌اند که این بدن کشیده و بدون پا را در انواع محیط‌ها با موفقیت به کار گرفتند و همین موضوع احتمالاً به موفقیت تکاملی آن‌ها کمک کرده است.

در گذشته نیای چهارپایی برای مارها وجود داشته، اما این حلقه گمشده تاکنون پیدا نشده است. نمونه‌ای در سال ۲۰۱۵ معرفی شد، اما کالدول و همکارانش نشان دادند که نمونه مذکور در واقع مارمولک بوده است.

در سال ۲۰۲۵، فسیل جدیدی به نام بروگناهار الگولنسیس (Breugnathair elgolensis) در اسکاتلند کشف و در مجله نیچر معرفی شد. این جانور چهارپا متعلق به دوره ژوراسیک است و به باور سوزان ای ایوانز، دیرینه‌شناس دانشگاه کالج لندن، اگر این حیوان را در خیابان ببینید، احتمالاً فکر می‌کنید ایگوانا یا مارمولک معمولی است.

با‌این‌حال، فک آن فسیل، به‌ویژه در شکل دندان‌ها شباهت‌های قابل توجهی با مارها دارد. کالدول که در پژوهش نقشی نداشته، معتقد است این جانور در واقع مار بوده است و تأکید می‌کند: «همه ویژگی‌های درست جمجمه‌ای را دارد و کاملاً با ساختار مارها همخوان است.»

ایوانز چندان مطمئن نیست و این موضوع حتی در نامی که برای این فسیل انتخاب کرده، هم دیده می‌شود: Breugnathair در زبان گالیک به معنای «مارِ دروغین» است. وقتی او و همکارانش تلاش کردند این جانور را در درخت تکامل خزندگان جای دهند، نتیجه‌ها قطعی نبود. به گفته ایوانز، این فسیل شاید یکی از نیاکان مارها باشد، اما ممکن است یک مارمولک هم بوده باشد که به‌طور مستقل ویژگی‌هایی شبیه مارها پیدا کرده و در نهایت هیچ نسل امروزی از خود باقی نگذاشته است.

مارها زیرراسته‌ای به نام ماران را تشکیل می‌دهند که درون راسته پولک‌داران قرار دارد؛ گروهی که هم مارها و هم مارمولک‌ها را شامل می‌شود. مارها همچنین در شاخه‌ای از خزندگان به نام زهرداران قرار می‌گیرند که علاوه بر مارهای سمی، برخی مارمولک‌های سمی و حتی گونه‌های غیرسمی را هم دربرمی‌گیرد.

آنچه مارها را از سایر مارمولک‌های بدون پا متمایز می‌کند، فقط از دست‌دادن پاها نیست، بلکه مجموعه‌ای از تغییرات مهم دیگر در بدن آن‌هاست. الکس پایرون برای بررسی این ویژگی‌ها همراه با همکارانش یک بررسی گسترده از خزندگان انجام داد و یافته‌ها را سال ۲۰۲۴ در مجله ساینس منتشر کرد. آن‌ها جمجمه هزاران گونه مار و مارمولک را اندازه‌گیری، محتوای معده نمونه‌های موزه‌ای را بررسی و حتی داده‌های ژنتیکی بیش از هزار گونه را تحلیل کردند. درمجموع، اطلاعات مربوط به ۵۴۰۰ ژن خاص را کنار هم گذاشتند تا تصویر دقیقی از تکامل این گروه به دست آورند.

نتیجه واضح بود: مارها از حدود ۱۲۵ میلیون سال پیش دچار تغییرات ناگهانی و مهمی در جمجمه، رژیم غذایی و ستون فقرات شدند و این تغییرات زمینه‌ساز تنوع و گسترش گسترده آن‌ها در جهان شد.

یکی از مهم‌ترین ویژگی‌های تکاملی مارها، جمجمه بسیار انعطاف‌پذیر آن‌هاست؛ ساختاری از استخوان‌های جدا از هم که با بافت نرم به هم متصل شده‌اند. کالدول حتی معتقد است این تغییر کلیدی ممکن است پیش از از دست‌دادن پاها رخ داده باشد.

تغییرات یادشده در جمجمه باعث شد مارها بتوانند رژیم غذایی کاملاً جدیدی پیدا کنند و آرواره‌ای بسیار ویژه در آن‌ها شکل بگیرد. در بسیاری از گونه‌ها، بخش‌های بالایی و پایینی فک با رباط‌های کشسان به هم متصل هستند؛ به همین دلیل دهان مار می‌تواند به شکل غیرعادی باز شود. حتی دو نیمه فک پایینی هم می‌توانند از هم باز شوند و فضای دهان را بیشتر کنند. سقف دهان نیز از دو بخش مستقل تشکیل شده که می‌توانند جداگانه حرکت و غذا را به سمت گلو هدایت کنند. همین سازوکار است که به پایتون امکان می‌دهد طعمه‌ای به بزرگی خوک را ببلعد.

پژوهشگران در مطالعه منتشرشده در مجله ساینس نشان دادند که مارها به‌عنوان یک گروه، می‌توانند تقریباً هر چیزی را که حرکت کند، از حلزون‌های لزج و نرم‌تنان گرفته تا مارماهی‌ها و حتی مارهای دیگر بخورند.

در همان دوره زمانی، بدن مارها هم تغییر بزرگی کرد و بسیار کشیده‌تر شد؛ به‌طوری که صدها مهره به ستون فقراتشان بین ناحیه گردن و بخش پایینی بدن اضافه شد. کالدول می‌گوید بلندتر شدن بدن باعث شد حرکت آن‌ها سریع‌تر و کارآمدتر شود. این بدن کشیده، سطح تماس بیشتری با زمین یا تنه درختان فراهم و به حرکت کمک می‌کند. در مارهای آبزی هم این فرم بدن امکان حرکت موجی و مؤثرتر در آب را فراهم کرده است.

در مجموع، این تغییرات در بدن، سر و رژیم غذایی باعث شد مارهای درحال تکامل نه‌تنها از نظر شکل ظاهری، بلکه از نظر سبک زندگی هم بسیار انعطاف‌پذیر شوند. فرانک برابریک، متصدی خزنده‌شناسی در موزه تاریخ طبیعی آمریکا و یکی از نویسندگان مقاله مروری، می‌گوید مارها می‌توانند به‌سرعت خود را با محیط‌های جدید سازگار کنند. به بیان ساده، این «ستاره‌های تکامل» طوری شکل گرفته‌اند که از هر زیستگاهی که وارد آن می‌شوند، بیشترین بهره را ببرند.

همین ویژگی‌های مارها، یعنی جمجمه‌های شکننده و بدن کشیده، برای دیرینه‌شناسان مشکل ایجاد کرده است. وقتی مارها می‌میرند، بدنشان به‌سرعت از هم می‌پاشد و به همین دلیل، فسیل‌های کامل آن‌ها به‌ندرت یافت می‌شود؛ در نتیجه هنوز پرسش‌های زیادی درباره تکاملشان بی‌پاسخ مانده است.

برای مثال، دانشمندان می‌دانند مارها به گروه‌هایی مانند ایگواناها و اژدهای کومودو نزدیک هستند و شاید حتی با موساسورها هم ارتباطی داشته باشند، اما هنوز مشخص نیست نزدیک‌ترین خویشاوندان واقعی آن‌ها کدام‌اند. ایوانز می‌گوید دانستن این موضوع کمک می‌کند حدس دقیق‌تری درباره ظاهر نیاکان مارها زده شود.

وقتی فسیل‌ها کافی نیستند، ژنتیک وارد عمل می‌شود. تفاوت بیشتر ژن‌ها نشان می‌دهد دو گونه مدت طولانی‌تری است که از هم جدا شده‌اند. همین تحلیل‌های ژنتیکی باعث شده درخت تکامل مارمولک‌ها بازچینش شود؛ درخت‌هایی که فقط براساس شکل بدن ساخته شده بودند، در بسیاری موارد کاملاً اشتباه از آب درآمدند.

ژن‌ها همچنین کمک کرده‌اند بفهمیم بدن مارها چگونه ویژگی‌های خاص خود را ساخته است. نبود پاها با از کار افتادن یک توالی ژنتیکی مرتبط با رشد اندام‌ها به نام ZRS در ارتباط است. همچنین دانشمندان اخیراً گزارش داده‌اند که مارها فاقد ژنی هستند که هورمون گرسنگی گرلین را تولید می‌کند. این موضوع ممکن است توضیح دهد چرا مارها می‌توانند دوره‌های طولانی بدون غذا زنده بمانند؛ برخی از آن‌ها حتی تا یک سال یا بیشتر هم بدون تغذیه دوام می‌آورند.

ایوانز تأکید می‌کند که برای تکمیل داستان پیچیده تکامل مارها، هنوز به فسیل‌های بیشتری نیاز است تا شکاف‌های موجود در تاریخ تکاملی آن‌ها پر شود. در همین حین، برابریک می‌گوید هر وقت با ماری معمولی مثل مارهای باغ روبه‌رو می‌شویم، بهتر است لحظه‌ای مکث کنیم و به آن نگاه کنیم: «شما در حال دیدن نتیجه بیش از ۱۰۰ میلیون سال تکامل هستید.»