เมกาโลดอนกินอะไร? อะไรก็ได้หรือไม่
การวิจัยใหม่ของพรินซ์ตันแสดงให้เห็นว่าฉลามเมกะทูธยุคก่อนประวัติศาสตร์ ซึ่งเป็นฉลามที่ใหญ่ที่สุดเท่าที่เคยมีมา เป็นผู้ล่าที่ปลายสุดที่ระดับสูงสุดเท่าที่เคยวัดมา
ฉลามเมกะทูธได้ชื่อมาจากฟันที่ใหญ่โต ซึ่งแต่ละตัวอาจมีขนาดใหญ่กว่ามือมนุษย์ กลุ่มนี้รวมถึงเมกาโลดอน ฉลามที่ใหญ่ที่สุดเท่าที่เคยมีมา รวมถึงสายพันธุ์ที่เกี่ยวข้องอีกหลายชนิด
แม้ว่าฉลามชนิดใดชนิดหนึ่งหรืออย่างอื่นจะมีอยู่มานานก่อนที่ไดโนเสาร์ — เป็นเวลากว่า 400 ล้านปีแล้ว — ฉลามเมกะทูธเหล่านี้วิวัฒนาการหลังจากที่ไดโนเสาร์สูญพันธุ์และปกครองท้องทะเลจนกระทั่งเมื่อ 3 ล้านปีก่อน
“เราเคยนึกถึงสายพันธุ์ที่ใหญ่ที่สุด เช่น วาฬสีน้ำเงิน ฉลามวาฬ แม้แต่ช้างและสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนม ในฐานะที่เป็นผู้ป้อนอาหารหรือสัตว์กินพืช ไม่ใช่สัตว์กินเนื้อ” Emma Kast ปริญญาเอกปี 2019 กล่าว จบการศึกษาด้านธรณีศาสตร์ซึ่งเป็นผู้เขียนคนแรกในการศึกษาใหม่ในฉบับปัจจุบันของ Science Advances “แต่เมกาโลดอนและฉลามเมกะทูธตัวอื่นๆ เป็นสัตว์กินเนื้อขนาดมหึมาที่กินสัตว์นักล่าตัวอื่นๆ และเม็กก็สูญพันธุ์ไปเมื่อไม่กี่ล้านปีก่อน”
ที่ปรึกษาของเธอ Danny Sigman ศาสตราจารย์ด้านธรณีวิทยาและธรณีฟิสิกส์แห่งเมือง Dusenbury แห่งเมือง Princeton กล่าวเสริมว่า “ถ้า Megalodon อยู่ในมหาสมุทรสมัยใหม่ มันจะเปลี่ยนปฏิสัมพันธ์ของมนุษย์กับสิ่งแวดล้อมทางทะเลอย่างทั่วถึง”
ทีมนักวิจัยของพรินซ์ตันได้ค้นพบหลักฐานที่ชัดเจนว่าเมกาโลดอนและบรรพบุรุษของมันบางส่วนอยู่ในขั้นสูงสุดของห่วงโซ่อาหารยุคก่อนประวัติศาสตร์ ซึ่งนักวิทยาศาสตร์เรียกว่า “ระดับโภชนาการ” สูงสุด นักวิจัยกล่าวว่าอันที่จริงลายเซ็นโภชนาการของพวกเขานั้นสูงมากจนพวกเขาต้องกินผู้ล่าและผู้ล่าคนอื่นในเว็บอาหารที่ซับซ้อน
“ใยอาหารในท้องทะเลมักจะยาวกว่าห่วงโซ่อาหารของสัตว์บก กวาง-หมาป่า เพราะคุณเริ่มต้นด้วยสิ่งมีชีวิตขนาดเล็กเช่นนี้” Kast ซึ่งปัจจุบันอยู่ที่มหาวิทยาลัยเคมบริดจ์ ผู้เขียนงานวิจัยชิ้นนี้ซ้ำครั้งแรกกล่าว บทหนึ่งในวิทยานิพนธ์ของเธอ “ในการไปให้ถึงระดับโภชนาการที่เรากำลังวัดในฉลามเมกะทูธเหล่านี้ เราไม่เพียงแค่ต้องเพิ่มระดับโภชนาการหนึ่งระดับ — นักล่าปลายยอดหนึ่งตัวที่อยู่ด้านบนของห่วงโซ่อาหารทางทะเล — เราต้องเพิ่มอีกหลายตัวที่อยู่ด้านบนสุดของปลาสมัยใหม่ เว็บอาหารทะเล”
คาดว่าเมกาโลดอนจะมีความยาวประมาณ 15 เมตร หรือ 50 ฟุต ในขณะที่ฉลามขาวสมัยใหม่มักจะอยู่สูงประมาณ 5 เมตร (15 ฟุต)
Kast, Sigman และเพื่อนร่วมงานได้ใช้เทคนิคใหม่ในการตรวจวัดไอโซโทปไนโตรเจนในฟันของฉลามเพื่อหาข้อสรุปเกี่ยวกับใยอาหารทางทะเลยุคก่อนประวัติศาสตร์ นักนิเวศวิทยาทราบมานานแล้วว่ายิ่งสิ่งมีชีวิตมีไนโตรเจน -15 มากเท่าใด ระดับโภชนาการก็จะยิ่งสูงขึ้น แต่นักวิทยาศาสตร์ไม่เคยสามารถตรวจวัดไนโตรเจนจำนวนเล็กน้อยที่เก็บรักษาไว้ในชั้นเคลือบฟันของฟันนักล่าที่สูญพันธุ์ได้มาก่อน
Zixuan (Crystal) Rao นักศึกษาระดับบัณฑิตศึกษาในกลุ่มวิจัยของ Sigman และผู้เขียนร่วมในรายงานฉบับปัจจุบันกล่าวว่า “เรามีฟันฉลามหลายชุดจากช่วงเวลาต่างๆ และเราสามารถติดตามระดับโภชนาการของฟันเมื่อเทียบกับขนาดของมันได้ .
วิธีหนึ่งที่จะเพิ่มระดับโภชนาการพิเศษหรือสองอย่างคือการกินเนื้อคน และหลักฐานหลายบรรทัดชี้ให้เห็นถึงสิ่งนี้ทั้งในฉลามเมกะทูธและสัตว์กินเนื้อในยุคก่อนประวัติศาสตร์อื่นๆ
เครื่องเวลาไนโตรเจน
หากไม่มีไทม์แมชชีน ไม่มีทางง่ายๆ ที่จะสร้างใยอาหารของสิ่งมีชีวิตที่สูญพันธุ์ไปแล้ว มีกระดูกเพียงไม่กี่ชิ้นที่รอดจากรอยฟันที่บอกว่า “ฉันถูกฉลามตัวใหญ่แทะ”
โชคดีที่ซิกแมนและทีมของเขาใช้เวลาหลายสิบปีในการพัฒนาวิธีการอื่นๆ โดยอาศัยความรู้ที่ว่าระดับไอโซโทปไนโตรเจนในเซลล์ของสิ่งมีชีวิตเปิดเผยว่ามันอยู่ที่ด้านบนสุด ตรงกลาง หรือด้านล่างสุดของห่วงโซ่อาหาร
“ทิศทางทั้งหมดของทีมวิจัยของฉันคือการมองหาอินทรียวัตถุที่สดใหม่ทางเคมี แต่มีการป้องกันทางกายภาพรวมถึงไนโตรเจนในสิ่งมีชีวิตจากอดีตทางธรณีวิทยาอันไกลโพ้น” ซิกแมนกล่าว
พืช สาหร่าย และสปีชีส์อื่นๆ สองสามชนิดที่ด้านล่างของใยอาหารเชี่ยวชาญในการเปลี่ยนไนโตรเจนจากอากาศหรือน้ำให้เป็นไนโตรเจนในเนื้อเยื่อของพวกมัน สิ่งมีชีวิตที่กินพวกมันจะรวมไนโตรเจนนั้นเข้าไปในร่างกายของมันเอง และที่สำคัญ พวกมันขับถ่าย (บางครั้งผ่านทางปัสสาวะ) ของไอโซโทปที่เบากว่าของไนโตรเจน N-14 มากกว่า N-15 ลูกพี่ลูกน้องที่หนักกว่าของมัน
กล่าวอีกนัยหนึ่ง N-15 สร้างขึ้นเมื่อเทียบกับ N-14 เมื่อคุณปีนขึ้นไปในห่วงโซ่อาหาร
นักวิจัยคนอื่นๆ ได้ใช้วิธีนี้กับสิ่งมีชีวิตในอดีต ซึ่งก็คือช่วง 10-15,000 ปีที่ผ่านมา แต่ยังไม่มีไนโตรเจนเหลือเพียงพอในสัตว์ที่มีอายุมากกว่าที่จะวัดได้จนถึงขณะนี้
ทำไม เนื้อเยื่ออ่อน เช่น กล้ามเนื้อและผิวหนังแทบจะไม่เคยถูกรักษาไว้เลย เพื่อทำให้เรื่องยุ่งยากขึ้น ฉลามไม่มีกระดูก โครงกระดูกของพวกมันทำจากกระดูกอ่อน
แต่ฉลามมีตั๋วทองคำใบเดียวในบันทึกฟอสซิล นั่นคือ ฟัน ฟันสามารถรักษาได้ง่ายกว่ากระดูกเพราะเคลือบด้วยสารเคลือบ ซึ่งเป็นวัสดุที่แข็งเหมือนหินซึ่งแทบไม่มีภูมิคุ้มกันต่อแบคทีเรียที่เน่าเปื่อยส่วนใหญ่
“ฟันได้รับการออกแบบให้ทนต่อสารเคมีและร่างกาย เพื่อให้สามารถอยู่รอดได้ในสภาพแวดล้อมที่มีปฏิกิริยาทางเคมีของปาก และแยกอาหารที่มีส่วนที่แข็ง” ซิกแมนอธิบาย นอกจากนี้ ฉลามไม่ได้จำกัดอยู่แค่เพียง 30 เม็ดสีขาวมุกที่มนุษย์มี พวกมันเติบโตและสูญเสียฟันอย่างต่อเนื่อง โดยเฉลี่ยแล้วฉลามทรายจะสูญเสียฟันทุกวันตลอดอายุขัยหลายสิบปี ซึ่งหมายความว่าฉลามทุกตัวสร้างฟันได้หลายพันซี่ตลอดอายุของมัน
“เมื่อคุณดูบันทึกทางธรณีวิทยา ซากดึกดำบรรพ์ที่มีมากที่สุดชนิดหนึ่งคือฟันฉลาม” ซิกแมนกล่าว “และภายในฟัน มีสารอินทรีย์จำนวนเล็กน้อยที่ใช้สร้างเคลือบฟัน และตอนนี้ก็ติดอยู่ภายในเคลือบฟันนั้น”
เนื่องจากฟันฉลามมีมากมายและได้รับการเก็บรักษาไว้อย่างดี ลายเซ็นไนโตรเจนในเคลือบฟันจึงเป็นวิธีหนึ่งในการวัดสถานะในใยอาหาร ไม่ว่าฟันจะหลุดจากปากฉลามเมื่อหลายล้านปีก่อนหรือเมื่อวาน
แม้แต่ฟันที่ใหญ่ที่สุดก็ยังมีเปลือกเคลือบบางๆ ซึ่งส่วนประกอบของไนโตรเจนเป็นเพียงร่องรอยเล็กๆ น้อยๆ เท่านั้น แต่ทีมของซิกแมนได้พัฒนาเทคนิคที่ละเอียดมากขึ้นเรื่อยๆ ในการสกัดและวัดอัตราส่วนไอโซโทปไนโตรเจนเหล่านี้ และด้วยความช่วยเหลือเพียงเล็กน้อยจากการฝึกซ้อมของทันตแพทย์ การทำความสะอาดสารเคมี และจุลินทรีย์ที่เปลี่ยนไนโตรเจนจากภายในเคลือบฟันให้เป็นไนตรัสออกไซด์ในที่สุด สามารถวัดอัตราส่วน N15-N14 ในฟันโบราณเหล่านี้ได้อย่างแม่นยำ
“เราเป็นเหมือนโรงเบียร์นิดหน่อย” เขากล่าว “เราปลูกจุลินทรีย์และป้อนตัวอย่างของเราให้พวกเขา พวกเขาผลิตไนตรัสออกไซด์ให้เรา จากนั้นเราจะวิเคราะห์ไนตรัสออกไซด์ที่พวกเขาผลิต”
การวิเคราะห์ต้องใช้ระบบการเตรียมไนตรัสออกไซด์แบบอัตโนมัติที่สร้างขึ้นเอง ซึ่งจะสกัด ทำให้บริสุทธิ์ ทำให้เข้มข้น และส่งก๊าซไปยังแมสสเปกโตรมิเตอร์ที่มีอัตราส่วนไอโซโทปที่เสถียรเป็นพิเศษ
“นี่เป็นภารกิจที่ยาวนานหลายทศวรรษที่ฉันได้ทำเพื่อพัฒนาวิธีการหลักในการวัดปริมาณไนโตรเจนเหล่านี้” ซิกแมนกล่าว จากไมโครฟอสซิลในตะกอน พวกมันย้ายไปยังฟอสซิลประเภทอื่นๆ เช่น ปะการัง กระดูกหูปลา และฟันฉลาม “ต่อไป เราและผู้ร่วมงานของเรากำลังใช้สิ่งนี้กับฟันของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมและฟันไดโนเสาร์”
เจาะลึกวรรณกรรมช่วงล็อกดาวน์
ในช่วงต้นของการระบาดใหญ่ ขณะที่เพื่อนๆ ของเธอกำลังทำแป้งเปรี้ยวและดื่ม Netflix อย่างล้นหลาม Kast ทบทวนวรรณกรรมทางนิเวศวิทยาเพื่อค้นหาการวัดไอโซโทปไนโตรเจนของสัตว์ทะเลสมัยใหม่
Michael (Mick) Griffiths นักบรรพชีวินวิทยาและนักธรณีเคมีจาก William Patterson กล่าวว่า “สิ่งที่ยอดเยี่ยมอย่างหนึ่งที่ Emma ทำคือการขุดค้นวรรณกรรมจริงๆ ข้อมูลทั้งหมดที่ได้รับการตีพิมพ์มานานหลายทศวรรษ และเกี่ยวข้องกับบันทึกฟอสซิล” มหาวิทยาลัยและผู้ร่วมเขียนบทความ
ขณะที่ Kast กักตัวอยู่ที่บ้าน เธอพยายามสร้างสถิติที่มีสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมในทะเลมากกว่า 20,000 ตัวและฉลามมากกว่า 5,000 ตัว เธอต้องการที่จะทำสิ่งต่าง ๆ ให้มากขึ้น “เครื่องมือของเรามีศักยภาพในการถอดรหัสใยอาหารโบราณ สิ่งที่เราต้องการในตอนนี้คือตัวอย่าง” Kast กล่าว “ฉันชอบที่จะหาพิพิธภัณฑ์หรือหอจดหมายเหตุอื่น ๆ ที่มีภาพรวมของระบบนิเวศ — คอลเลกชันของฟอสซิลประเภทต่างๆ จากที่หนึ่งและที่หนึ่ง จาก forams ใกล้กับฐานของใยอาหาร ไปจนถึง otoliths — หูชั้นใน กระดูก ตั้งแต่ปลาประเภทต่างๆ ไปจนถึงฟันของสัตว์เลี้ยงลูกด้วยนมในทะเล ฟันฉลาม เราสามารถวิเคราะห์ไอโซโทปไนโตรเจนแบบเดียวกันและรวบรวมเรื่องราวทั้งหมดของระบบนิเวศในสมัยโบราณได้”
นอกจากการค้นหาวรรณกรรมแล้ว ฐานข้อมูลยังมีตัวอย่างฟันฉลามด้วย ผู้เขียนร่วม Kenshu Shimada จาก DePaul University ที่เชื่อมโยงกับพิพิธภัณฑ์สัตว์น้ำและพิพิธภัณฑ์ ในขณะที่ผู้ร่วมเขียน Martin Becker จาก William Patterson University และ Harry Maisch จาก Florida Gulf Coast University รวบรวมตัวอย่าง megatooth บนพื้นทะเล
“มันอันตรายจริงๆ แฮร์รี่เป็นผู้เชี่ยวชาญด้านการดำน้ำ และคุณจำเป็นต้องเป็นผู้เชี่ยวชาญจริงๆ เพื่อให้ได้สิ่งเหล่านี้มา” กริฟฟิธส์กล่าว “คุณสามารถหาฟันปลาฉลามได้บนชายหาด แต่เพื่อให้ได้ตัวอย่างที่ดีที่สุด คุณต้องลงไปที่ก้นมหาสมุทร มาร์ตี้และแฮร์รี่ได้รวบรวมฟันจากทุกที่”
เขากล่าวเสริมว่า: “เป็นความพยายามร่วมกันอย่างแท้จริงในการได้ตัวอย่างเพื่อดึงสิ่งนี้เข้าด้วยกัน โดยทั่วไปแล้ว การร่วมมือกับพรินซ์ตันและมหาวิทยาลัยระดับภูมิภาคอื่นๆ เป็นเรื่องที่น่าตื่นเต้นมาก เพราะนักศึกษาน่าทึ่งมาก และเพื่อนร่วมงานของฉันก็ยอดเยี่ยมมากที่ได้ร่วมงานด้วย”
Alliya Akhtar, ปริญญาเอก 2021 จบการศึกษาจากพรินซ์ตัน ปัจจุบันเป็นนักวิจัยดุษฎีบัณฑิตในห้องทดลองของกริฟฟิธส์
“งานที่ฉันทำเพื่อวิทยานิพนธ์ของฉัน (ดูองค์ประกอบไอโซโทปของน้ำทะเล) ก่อให้เกิดคำถามมากที่สุดเท่าที่จะตอบได้ และฉันรู้สึกขอบคุณอย่างเหลือเชื่อที่มีโอกาสได้ทำงานเหล่านี้ต่อไปกับผู้ทำงานร่วมกัน/ที่ปรึกษาที่ฉันเคารพ” Akhtar เขียนในอีเมล “ฉันตื่นเต้นที่สุดเกี่ยวกับงานทั้งหมดที่ยังคงต้องทำ ความลึกลับทั้งหมดที่ยังไม่ได้รับการแก้ไข!”
สามารถอัพเดตข่าวสารเรื่องราวต่างๆได้ที่ k9-companions.com