میشا، فیلی محبوب در باغ‌وحش بود که زندگی طولانی و کاملاً مستندی داشت. پس از مرگ او در سال ۲۰۰۸، بقایایش فرصتی غیرمنتظره را برای دانشمندانی که حرکت حیوانات بزرگ را در چشم‌اندازهای مختلف مطالعه می‌کنند، فراهم کرد.
ردیابی مهاجرت حیوانات با استفاده از ایزوتوپ‌های استرانسیوم
محققان دانشگاه یوتا روشی را توسعه داده‌اند که با استفاده از ایزوتوپ‌های استرانسیوم در مینای دندان، مهاجرت حیوانات را ردیابی می‌کند. این تکنیک می‌تواند به دانشمندان در درک حرکات گونه‌های منقرض‌شده‌ای مانند ماستودون‌ها و ماموت‌ها کمک کند. همچنین ممکن است به متخصصان حفاظت از محیط زیست در شناسایی منشأ حیات‌وحش مدرن، از جمله قربانیان تجارت غیرقانونی عاج، یاری رساند.
کشف تاریخ از طریق دندان‌های فیل
استرانسیوم، عنصری طبیعی، هنگام تغذیه و نوشیدن در دندان‌ها و استخوان‌های حیوانات تجمع می‌یابد. از آنجایی که مناطق جغرافیایی مختلف امضای ایزوتوپی متفاوتی دارند، تجزیه و تحلیل نسبت‌های استرانسیوم می‌تواند نشان دهد که یک حیوان در کجا زندگی کرده است.
دمینگ یانگ، نویسنده اصلی این مطالعه، می‌گوید:
“مطالعه ما نه‌تنها به درک بهتر نحوه ثبت ایزوتوپ‌های استرانسیوم در مینای دندان حیوانات کمک می‌کند، بلکه در بازسازی مسیرهای مهاجرت حیوانات نیز نقش دارد.”
او افزود:
“این روش می‌تواند در مطالعات دیرینه‌شناسی برای پاسخ به پرسش‌هایی درباره نحوه مهاجرت گیاه‌خواران غول‌پیکر در گذشته استفاده شود. همچنین در مطالعات حفاظت مدرن و علوم جنایی برای ردیابی منشأ تجارت غیرقانونی عاج و دیگر اشکال قاچاق حیات‌وحش کاربرد دارد.”
میشا؛ نمونه‌ای ایده‌آل برای آزمایش روش جدید
میشا، یک فیل ماده، در سال ۲۰۰۵ به باغ‌وحش هوگل در سالت‌لیک‌سیتی منتقل شد. پیش از آن، در پارک تفریحی “سیکس فلگز دیسکاوری کینگدام” در کالیفرنیا زندگی می‌کرد. تاریخچه مستند زندگی او، میشا را به نمونه‌ای ایده‌آل برای آزمایش این روش تبدیل کرد.
علم پشت ردیابی با استرانسیوم
استرانسیوم در بدن مانند کلسیم رفتار کرده و در استخوان‌ها و دندان‌ها جذب می‌شود. ایزوتوپ 87Sr^{87}Sr (استرانسیوم-۸۷) رادیوژنیک است، به این معنی که از تجزیه عنصر روبیدیوم با نیمه‌عمر بیش از ۴۹ میلیارد سال تشکیل می‌شود.
در حالی که سطح 87Sr^{87}Sr در طول زمان افزایش می‌یابد، سایر ایزوتوپ‌های استرانسیوم ثابت می‌مانند. این ویژگی باعث می‌شود که هر منطقه دارای نسبت ایزوتوپی منحصر‌به‌فردی باشد که از طریق تغذیه وارد بدن حیوانات می‌شود.
گیب بوون، یکی از نویسندگان این مطالعه، توضیح می‌دهد:
“حیوانات هنگام غذا خوردن و نوشیدن، این امضای محیطی را دریافت کرده و در دندان‌های خود ذخیره می‌کنند. این ذخیره‌سازی مانند یک آرشیو تاریخی از مواجهه‌های محیطی عمل می‌کند.”
او ادامه می‌دهد:
“ما از عناصر مختلفی استفاده می‌کنیم، اما در این مورد، روی استرانسیوم تمرکز کرده‌ایم، زیرا ارتباط قوی با زمین‌شناسی دارد. در نهایت، این مسئله به منشأ این عنصر، نحوه ورود آن به بدن حیوان و منابع دریافت آن بستگی دارد.”
ردیابی گذشته‌ی یک فیل از طریق دندان‌هایش
پس از مرگ میشا، پروفسور تور سرلینگ فرصت را غنیمت شمرد و از باغ‌وحش هوگل اجازه گرفت تا دندان‌های او را قبل از دفن بازیابی کند. سوابق دامپزشکی دقیق از زندگی میشا به دانشمندان اجازه داد تا امضای ایزوتوپی مینای دندان او را با حرکات ثبت‌شده‌اش مقایسه کنند.
یانگ، در نقش یک پژوهشگر فوق‌دکترا، مسئولیت تحلیل عاج و دندان‌های میشا را بر عهده گرفت تا میزان ثبت محیط‌های گذشته را در آن‌ها بررسی کند.
متخصصان از روش لیزر ابلاتیون برای نمونه‌برداری از لایه‌های مختلف مینای دندان و عاج استفاده کردند. سپس، با کمک طیف‌سنج جرمی، ترکیب ایزوتوپی استرانسیوم را در نمونه‌ها اندازه‌گیری کردند.
ثبت حرکات در مینای دندان
بوون می‌گوید:
“این یک تاریخچه حرکتی ساده است. او بیش از یک دهه در یک مکان زندگی کرده و سپس به سالت‌لیک‌سیتی منتقل شده است، و ما تاریخ این جابه‌جایی را می‌دانیم.”
محققان دریافتند که داخلی‌ترین لایه مینای دندان، دقیق‌ترین اطلاعات را درباره مواجهه‌های ایزوتوپی ثبت می‌کند و بهترین نقطه برای نمونه‌برداری است.
دیگو فرناندز، یکی از نویسندگان این مطالعه و متخصص در دپارتمان زمین‌شناسی و ژئوفیزیک، که آزمایشگاه طیف‌سنجی جرمی دانشگاه را اداره می‌کند، توضیح داد:
“ما ایزوتوپ‌های استرانسیوم را از بالا تا پایین دندان در خطوط موازی مختلف تعیین کردیم که نشان‌دهنده زمان‌های مختلف رشد میشا بود. این روش دوره‌ای را که میشا از کالیفرنیا به یوتا منتقل شد، ثبت کرده است.”
تجربه‌ای آموزشی
کاتیا پودکوویروف، دانشجوی کارشناسی، در پالایش روش‌های آزمایشگاهی برای تحلیل بیوآپاتیت (ماده معدنی تشکیل‌دهنده مینای دندان و استخوان) کمک کرد.
او می‌گوید:
“این آزمایشگاه اولین جایی بود که تجربه عملی در تحقیقات علمی را به دست آوردم و بلافاصله عاشق آن شدم. یکی از هیجان‌انگیزترین بخش‌های کار این بود که هر نمونه، یک تاریخچه در خود داشت؛ رازی که منتظر کشف شدن از طریق امضای شیمیایی بود.”
پودکوویروف، که اکنون دانشجوی تحصیلات تکمیلی در دانشگاه اورگن است، اضافه کرد:
“این تحقیق هم هیجان‌انگیز و هم چالش‌برانگیز بود؛ نمونه‌برداری از عاج نیاز به دقتی فوق‌العاده داشت، زیرا حتی آلودگی جزئی می‌توانست نتایج را تغییر دهد. همچنین خالص‌سازی ایزوتوپ‌ها یک فرآیند دقیق و زمان‌بر بود.”
او ادامه داد:
“مهم‌ترین جنبه‌ی این پروژه، تأثیر گسترده آن فراتر از یک مطالعه‌ی موردی بود: این روش در تلاش‌های حفاظت مدرن، برای ردیابی منشأ تجارت غیرقانونی عاج، کاربرد دارد.”
فراتر از دندان‌های فیل
موفقیت این روش در تحلیل دندان‌های میشا نشان می‌دهد که آزمایش‌های مشابه می‌توانند برای بررسی فسیل‌ها استفاده شوند و به دانشمندان در درک نحوه مهاجرت حیوانات باستانی کمک کنند.
این تکنیک همچنین می‌تواند نقش مهمی در حفاظت از محیط زیست ایفا کند، منشأ حیوانات مدرن را شناسایی کرده و به ردیابی تجارت غیرقانونی حیات‌وحش کمک کند.
با استفاده از سوابق شیمیایی طبیعت، مانند آنچه در دندان‌های فیل یافت می‌شود، محققان در حال روشن‌تر کردن گذشته هستند و همزمان ابزارهای ارزشمندی برای حفاظت از حیوانات امروزی ارائه می‌کنند.
این مطالعه‌ی کامل در مجله‌ی Communications Biology منتشر شده است.
