وجد العلماء أوّل دليل على وجود العظم في سجل أحفوري, وتم هذا الاكتشاف باستخدام أشعة سينية قوية لدراسة البقايا المتحجرة لمجموعة من الحيوانات تعرف باسم "heterostracans", وهذه هي أقدم الأمثلة على الفقاريات الموجودة على الأرض، والتي يعود تاريخها إلى أكثر من 400 مليون عام مضى.
اكتشف الباحثون أن "heterostracans" مصنوعة من أنسجة غريبة تعرف باسم "الأسبيدين"، والتي لا تشبه أنسجة الفقاريات الوقت المعاصر, وكان النسيج، الذي يتكون من نمط متقاطع من الأنابيب الدقيقة، موضوعا لنقاش عمره 160 عامًا، مع علماء غير متأكدين مما إذا كان "الأسبيدين" مرحلة انتقالية في تطور العظام، أو أقرب مثال على ذلك, ومع ذلك، تظهر أحدث النتائج أن "الأسبيدين" هو نوع من العظم، يغيّر الجدول الزمني لمصدر هياكلنا العظمية.
تحتوي الفقاريات الحية على هياكل عظمية مبنية من أربعة أنواع مختلفة من الأنسجة: العظم والغضروف (مصنع الأنسجة الرئيسية الموجودة في الهياكل العظمية البشرية)، والعاج والمينا (الأنسجة التي يتم بناء أسناننا عليها), وهذه الأنسجة فريدة من نوعها لأنها تصبح معدنية عندما تتطور، مما يعطيها قوة الهيكل والصلابة.
يمكن العثور على أدلة للتطور المبكر لهياكلنا العظمية في مجموعة من الأسماك الأحفورية المسماة "heterostracans"، والتي عاشت قبل أكثر من 400 مليون عام, وتضم هذه المجموعة من الأسماك بعض أقدم الفقاريات ذات الهيكل المعدني تم اكتشافه على الإطلاق, ومع ذلك، فإن الطبيعة الدقيقة للنسيج الموجود في الهياكل العظمية غير المتجانسة لطالما حيرت العلماء.
وألقى باحثون من جامعة مانشستر وجامعة بريستول نظرة تفصيلية داخل هياكل عظمية مغايرة باستخدام التصوير المقطعي السنكروتروني, وهو نوع خاص من الأشعة المقطعية التي تستخدم الأشعة السينية عالية الطاقة للغاية التي ينتجها مسرع الجسيمات, وباستخدام هذه التقنية، تمكن الفريق من التعرف على الأنسجة الغامضة على أنها "أسبيدين".
وقال الباحث جوزيف كيتنغ، من كلية الأرض لعلماء البيئة في جامعة مانشستر، إن "الهياكل العظمية Heterostracan مصنوعة من نسيج غريب حقا يسمى "أسبيدين".. إنها تتقاطع عبر أنابيب صغيرة ولا تشبه أيا من الأنسجة الموجودة في الفقاريات اليوم", وأضاف الدكتور كيتنغ: "لقد تساءل العلماء لمدة 160 عامًا عما إذا كان الأسبيدين مرحلة انتقالية في تطور الأنسجة الممعدنة".
وكشف المزيد من التحليل من قبل الباحثين أن الأنابيب الصغيرة في نمط تقاطع هي في الواقع الفراغات التي تؤوي في الأصل حزم الألياف الكولاجين، وهو نفس البروتين الموجود في الجلد والعظام, ودفع هذا العلماء إلى استنتاج أن الأسبيدين هو أقرب دليل على وجود العظم في السجل الأحفوري.
وقال البروفيسور فيل دونوغو المشارك في البحث بجامعة بريستول "هذه النتائج تغير نظرتنا إلى تطور الهيكل العظمي, فقد كان يعتقد سابقا بأن الأسبيدين هو مقدمة للأنسجة المعدنية الفقارية, وظهر أنه، في الواقع، نوع من العظام، وأن جميع هذه الأنسجة يجب أن تكون قد تطورت قبل ملايين الأعوام في وقت سابق.
ونشرت الدراسة الكاملة في مجلة Nature Ecology and Evolution.