اعماق دریا، زیستگاه اشکال عجیب و غریب حیات است. در دوردست‌ها، جایی که نور خورشید به آن نمی‌رسد، فشار آب خردکننده است و دما به نزدیکی نقطه انجماد می‌رسد. با این حال، ماهیان در آنجا رشد می‌کنند و شکل بدنشان تحت تأثیر نیروهایی است که ما به سختی درک می‌کنیم.
یک مطالعه جدید نشان می‌دهد که چگونه بدن این ماهیان در طول میلیون‌ها سال تغییر کرده و چرا ماهیانی که در بخش‌های مختلف اقیانوس عمیق زندگی می‌کنند، به روش‌های متفاوتی تکامل یافته‌اند.
الیزابت سانتوس از دانشگاه ایالتی اوهایو و تیمش تقریباً 3000 گونه از ماهیان اعماق دریا را مورد مطالعه قرار دادند. آن‌ها اشکال بدن، زیستگاه‌ها و تاریخچه تکاملی آن‌ها را مقایسه کردند.
نتایج نشان داد که حیات در اعماق دریا به هیچ وجه یکنواخت نیست. شرایط بین کف دریا و آب‌های آزاد به شدت متفاوت است و گونه‌ها را به سمت طراحی‌های بسیار متفاوتی سوق می‌دهد.
اشکال مختلف ماهی در زیر آب
ماهیان پلاژیک (Pelagic) در آب‌های آزاد شناور هستند. ماهیان بنتیک (Benthic) روی بستر دریا یا نزدیک آن زندگی می‌کنند. این مطالعه تنوع بیشتری را در میان گونه‌های پلاژیک نشان داد، از ماهی‌های آنگلر (Anglerfish) گرد گرفته تا مارماهی‌های دراز و روبان‌مانند.
ماهیان بنتیک بیشتر شبیه به هم بودند – بیشتر آن‌ها بدن‌های باریک و مخروطی داشتند که برای حرکت ثابت در نزدیکی بستر طراحی شده بود.
سانتوس اظهار داشت: «ما دریافتیم که تکامل، شکل بدن ماهی را بسته به اینکه بنتیک یا پلاژیک هستند، در جهات مختلفی هل داده و کشیده است. ما درباره اعماق دریا طوری صحبت می‌کنیم که گویی همگی یک چیز هستند، در حالی که واقعیت این نیست – در حقیقت بسیار متنوع است.»
این تنوع به نحوه زندگی و تغذیه گونه‌ها بازمی‌گردد. آب‌های آزاد فضا را فراهم می‌کنند اما پناهگاه کمی دارند. از سوی دیگر، بستر دریا ساختار را ارائه می‌دهد اما فرصت‌های کمتری برای پرسه زدن دارد.
تکامل دو مسیر بسیار متفاوت را از طریق این دنیای وسیع تاریکی حک کرده است.
عمق، تکامل ماهی را شکل می‌دهد
هرچه ماهی عمیق‌تر زندگی کند، بدنش سریع‌تر تغییر می‌کند. سانتوس و همکارانش کشف کردند که گونه‌های اعماق دریا سریع‌تر از گونه‌های آب‌های کم‌عمق تکامل می‌یابند. اما سرعت همیشه به معنای تنوع نیست.
گونه‌های بنتیک که در نزدیکی بستر باقی می‌مانند، به سرعت شکل خود را تغییر می‌دهند اما مشابه باقی می‌مانند. ماهیان پلاژیک که در بالا شناور هستند، آهسته‌تر تکامل می‌یابند اما به روش‌های بسیار بیشتری.
سانتوس گفت: «به نظر می‌رسد استعمار اعماق پلاژیک یک مسیر معمولی‌تر برای دستیابی به تنوع نسبت به مناطق بنتیک است.»
«در ستون آب، دودمان‌های بیشتری را می‌بینید که از یکدیگر بسیار دور هستند و احتمالاً در زمان‌های مختلف این زیستگاه را استعمار کرده‌اند. و به همین دلیل تنوع زیادی به دست می‌آید.»
در آب‌های آزاد، تازه‌واردها با ساکنان قدیمی در هم می‌آمیزند و پچ‌ورکی از انواع بدن بی‌ارتباط ایجاد می‌کنند. در بستر، تکامل در همان مکان اتفاق می‌افتد. با گذشت زمان، یک دودمان به چندین خویشاوند نزدیک با اشکال تقریباً یکسان تقسیم می‌شود.
زندگی در تاریکی
فراتر از 200 متر، نور خورشید محو می‌شود. گیاهان نمی‌توانند زنده بمانند و شکارچیان باید سازگار شوند. این مطالعه نشان داد که بدن‌های بلند و باریک در اینجا غالب هستند. این شکل به حفظ انرژی در دنیایی سرد و بی‌حرکت کمک می‌کند.
ماهیان دمرسال عمیق – مانند گرینادیرها (grenadiers) و هالوسارها (halosaurs) – از حرکات موج‌دار برای طی مسافت‌های طولانی با تلاش کم استفاده می‌کنند. بدن آن‌ها این امکان را فراهم می‌سازد.
سانتوس اظهار داشت: «در ستون آب عمیق، شناگران بزرگ و قدرتمند زیادی را نمی‌بینید زیرا محیطی بسیار متفاوت است. تاریک است.»
«و بنابراین تمایل دارید ماهیانی را ببینید که در آب می‌نشینند و منتظر می‌مانند تا غذا آن‌ها را پیدا کند. پلاژیک بودن در اعماق دریا برای بسیاری از انواع اشکال بدن، از حباب‌مانند تا لاغر، مناسب به نظر می‌رسد.»
بدون نور، غذا کمیاب است. بسیاری از موجودات کف‌زی لاشه‌خوار هستند و از مسیرهای شیمیایی برای یافتن حیوانات در حال تجزیه استفاده می‌کنند. برخی دیگر بی‌حرکت شناور می‌مانند و انرژی را حفظ می‌کنند. حرکت در مکانی که غذا به ندرت پیدا می‌شود، بسیار پرهزینه است.
پدیدار شدن اشکال عجیب ماهی
نزدیک سطح، قوانین طراحی سخت‌گیرانه هستند. شناگران سریع، لاغر می‌مانند؛ ماهیان صخره‌ای، پهن می‌مانند. در اعماق، این قوانین فرو می‌ریزند.
گونه‌های پلاژیک فشار کمی برای حرکت سریع دارند. با گذشت زمان، این انتخاب آرام به اشکال غیرمعمول اجازه داد تا پابرجا بمانند.
برخی از ماهیان اعماق دریا شبیه بادکنک‌های شناور هستند. برخی دیگر شبیه روبان یا مار. ماهیان آنگلر طعمه‌های درخشان را با خود حمل می‌کنند که به عنوان طعمه عمل می‌کنند. این اشکال عجیب اما مؤثر هستند.
زیست‌تابی (Bioluminescence) حتی بر طراحی بدن نیز تأثیر می‌گذارد – اندام‌های نوری تعادل و تناسب را تغییر می‌دهند و شبح ماهی را دگرگون می‌کنند.
یافته‌های تیم نشان می‌دهد که تنوع در ماهی‌های اعماق دریا تصادفی نیست. بلکه از رهایی از سرعت، نور خورشید و حرکت مداوم نشأت می‌گیرد. هنگامی که بقا به انتظار بستگی دارد، تکامل هر شکل ممکنی را کشف می‌کند.
الگوهای جدید با عمق
عمق همه چیز را تغییر می‌دهد. در آب‌های کم‌عمق، بقا مستلزم سرعت و دقت است. در اعماق، استقامت مهم‌تر از چابکی است.
محققان دریافتند که ماهیان در سراسر زیستگاه‌های عمیق، از موجودات کف‌زی گرفته تا شناورهای آب‌های آزاد، یک ویژگی کلیدی مشترک دارند: کشیدگی (elongation).
آب سرد و متراکم به نفع بدن‌های آب‌گریز است. با این حال، هر زیستگاه، تکامل را به روش خود بازنویسی می‌کند. ماهیان بنتیک به سرعت تکامل می‌یابند اما در شکل محافظه‌کار باقی می‌مانند.
گونه‌های پلاژیک آهسته‌تر تکامل می‌یابند اما تنوع وحشیانه‌ای را به نمایش می‌گذارند. تعادل بین سرعت و تنوع بسته به اینکه ماهی کجا را خانه می‌نامد، تغییر می‌کند.
یک معمای زنده
سانتوس و تیمش همچنین نحوه حرکت گونه‌ها را در طول زمان ترسیم کردند. برخی در امتداد بستر دریا به سمت پایین مهاجرت کردند. برخی دیگر از طریق آب‌های آزاد وارد اعماق دریا شدند.
هنگامی که مستقر شدند، با چالش‌های محلی سازگار شدند. این حرکت رفت و برگشتی چیزی را تولید کرد که سانتوس آن را "موزاییکی" از مسیرهای تکاملی می‌نامد.
هر تغییر – به سمت بالا، به سمت پایین یا به پهلو – امکانات جدیدی را اضافه کرد. نتیجه، اکوسیستمی است که هیچ قانون واحدی نمی‌تواند همه چیز را توضیح دهد. عمق و سبک زندگی با هم کار می‌کنند و ماهیان را به گالری از بازماندگان شکل می‌دهند.
اشکال ناشناخته ماهی
اعماق دریا یکی از معدود مکان‌هایی در زمین است که دست‌نخورده از انسان باقی مانده است. وسعت آن میلیون‌ها موجود ناشناخته را پنهان کرده است. هر مطالعه جدید نگاهی اجمالی به نحوه شکوفایی حیات در آنجا ارائه می‌دهد.
سانتوس گفت: «تنها مکانی که انسان‌ها بر روی این سیاره سلطه نیافته‌اند، اعماق دریا است – و هنوز چیزهای زیادی برای یادگیری درباره رازهای آن وجود دارد.»
«این مقاله ما را با این شناخت به جلو می‌برد که تکامل بسته به اینکه ماهی‌ها دقیقاً در کجای اعماق دریا هستند، می‌تواند بسیار متفاوت عمل کند.»
کلمات او جوهر کشف را به تصویر می‌کشند. در زیر آن آبی آرام، تکامل هنوز در حال آزمایش است. هر شکل، هر درخشش، هر حرکت داستان بقا در تاریک‌ترین دنیای زمین را روایت می‌کند.
نویسندگان همکار این مطالعه شامل سارا فریدمن (Sarah Friedman) از مرکز علوم شیلات آلاسکا NOAA و کریستوفر مارتینز (Christopher Martinez) از دانشگاه کالیفرنیا، اروین هستند.
این مطالعه در مجله Evolution منتشر شده است.