Tetrapodi: Ribe zunaj vode

Seymouria (Seymouria baylorensis), štirinožec iz zgodnjega permskega obdobja, najden kot fosil v Severni Ameriki.

wrangel / Getty Images

To je ena od ikoničnih podob evolucije: pred približno 400 milijoni let, daleč nazaj v prazgodovinskih meglicah geološkega časa, pogumna riba s težavo prileze iz vode na kopno, kar predstavlja prvi val invazije vretenčarjev, ki vodi do dinozavri, sesalci in ljudje. Logično gledano seveda ne dolgujemo nič več zahvale prvemu tetrapodu (grško za 'štiri noge') kot prvi bakteriji ali prvi spužvi, a nekaj na tem predrznem bitju nas še vedno vleče v srce.

Kot se pogosto zgodi, se ta romantična podoba ne ujema povsem z evolucijsko resničnostjo. Pred 350 do 400 milijoni let, različne prazgodovinske ribe ob različnih časih prilezla iz vode, zaradi česar je skoraj nemogoče prepoznati 'neposrednega' prednika sodobnih vretenčarjev. Pravzaprav je imelo veliko najbolj slavnih zgodnjih tetrapodov sedem ali osem prstov na koncu vsake okončine in, ker se sodobne živali strogo držijo načrta telesa s petimi prsti, to pomeni, da so ti tetrapodi predstavljali evolucijsko slepo ulico z vidika prazgodovinske dvoživke ki jim je sledil.

Izvori

Najzgodnejši tetrapodi so se razvili iz rib z 'režastimi plavutmi', ki so se v pomembnih pogledih razlikovale od rib z 'žarkastimi plavutmi'. Medtem ko so žarkastoplavute ribe danes najpogostejša vrsta rib v oceanu, so edine plavutoplavute ribe na planetu pljučne ribe in celakanti , za katere se je mislilo, da so slednje izumrle pred več desetimi milijoni let, dokler se leta 1938 ni pojavil živ primerek. Spodnje plavuti rib z režnjami so razporejene v parih in podprte z notranjimi kostmi – potrebni pogoji za te plavuti da se razvijejo v primitivne noge. Ribe z režnjami devonski obdobju so že lahko dihali zrak, kadar je bilo potrebno, prek 'dušnic' v svojih lobanjah.

Strokovnjaki se razlikujejo glede okoljskih pritiskov, zaradi katerih so se ribe z režnjami razvile v hodeče in dihajoče tetrapode, vendar ena od teorij pravi, da so bila plitva jezera in reke, v katerih so te ribe živele, izpostavljena suši, kar je dajalo prednost vrstam, ki so lahko preživele v suhih razmerah. Druga teorija pravi, da so najzgodnejše tetrapode dobesedno pregnale večje ribe iz vode – na suhem je bilo obilo hrane za žuželke in rastline, nevarnih plenilcev pa ni bilo. Vsaka riba z režnjami, ki bi prišla na kopno, bi se znašla v pravem raju.

Z evolucijskega vidika je težko razlikovati med najnaprednejšimi ribami z režnjami in najprimitivnejšimi štirinožci. Trije pomembni rodovi bližje ribjemu koncu spektra so bili Eusthenopteron, Panderichthys in Osteolopis, ki so ves čas preživeli v vodi, vendar so imeli latentne značilnosti tetrapodov. Do nedavnega so ti predniki tetrapodov skoraj vsi izhajali iz nahajališč fosilov v severnem Atlantiku, toda odkritje Gogonasusa v Avstraliji je ovrglo teorijo, da kopenske živali izvirajo s severne poloble.

Zgodnji tetrapodi in 'ribepodi'

Znanstveniki so se nekoč strinjali, da so bili prvi pravi tetrapodi pred približno 385 do 380 milijoni let. Vse se je spremenilo z nedavnim odkritjem sledov tetrapodov na Poljskem, ki so bili stari 397 milijonov let, kar bi dejansko zavrtelo evolucijski koledar za 12 milijonov let. Če bo to odkritje potrjeno, bo to spodbudilo revizijo evolucijskega soglasja.

Kot lahko vidite, evolucija tetrapodov še zdaleč ni zapisana v kamen – tetrapodi so se razvili večkrat in na različnih mestih. Kljub temu obstaja nekaj zgodnjih vrst tetrapodov, ki jih strokovnjaki obravnavajo kot bolj ali manj dokončne. Najpomembnejši med njimi je Tiktaalik, za katerega se domneva, da sedi na sredini med štirinožci podobnimi ribami z režnjami in poznejšimi pravimi štirinožci. Tiktaalik je bil blagoslovljen s primitivnim ekvivalentom zapestij – kar mu je morda pomagalo, da se je naslonil na svoje čokate sprednje plavuti ob robovih plitvih jezer – kot tudi s pravim vratom, ki mu je zagotavljal prepotrebno prožnost in mobilnost med hitrim izleti na suho.

Zaradi mešanice štirinožcev in ribjih značilnosti se Tiktaalik pogosto imenuje 'ribonožec', ime, ki se včasih uporablja tudi za napredne ribe z režnjami, kot sta Eusthenopteron in Panderichthys. Drug pomemben ribonožec je bil Ichthyostega, ki je živel približno pet milijonov let po Tiktaaliku in je dosegel podobno ugledne velikosti - približno pet metrov dolg in 50 funtov.

Pravi tetrapodi

Do nedavnega odkritja Tiktaalika je bil najbolj znan med vsemi zgodnjimi tetrapodiAcanthostega, ki je bilo pred približno 365 milijoni let. To vitko bitje je imelo razmeroma dobro razvite okončine, pa tudi 'ribje' lastnosti, kot je stranska senzorična črta, ki poteka vzdolž njegovega telesa. Drugi, podobni tetrapodi tega splošnega časa in kraja so bili Hynerpeton, Tulerpeton in Ventastega.

Paleontologi so nekoč verjeli, da so ti poznodevonski štirinožci veliko časa preživeli na suhem, zdaj pa se domneva, da so bili predvsem ali celo popolnoma vodni, svoje noge in primitivne dihalne naprave pa so uporabljali le, ko je bilo nujno. Najpomembnejša ugotovitev o teh štirinožcih je bilo število prstov na njihovih sprednjih in zadnjih okončinah: od 6 do 8, kar je močan znak, da niso mogli biti predniki kasnejših petprstih tetrapodov in njihovih sesalcev, ptičjih in reptilski potomci.

Romerjeva vrzel

Na začetku je 20 milijonov let dolg časovni odsekKarbonobdobje, ki je prineslo zelo malo fosilov vretenčarjev. To prazno obdobje v fosilnem zapisu, znano kot Romerjeva vrzel, je bilo uporabljeno za podporo Kreacionistično dvom v teorijo evolucije, vendar je zlahka razložljiv z dejstvom, da fosili nastajajo le v zelo posebnih pogojih. Romerjeva vrzel še posebej vpliva na naše znanje o evoluciji tetrapodov, ker, ko se lotimo zgodbe 20 milijonov let pozneje (pred približno 340 milijoni let), obstaja množica vrst tetrapodov, ki jih je mogoče združiti v različne družine, pri čemer se nekatere zelo približajo prave dvoživke.

Med opaznimi tetrapodi po vrzeli so drobne Casineria, ki so imele noge s petimi prsti; jegulji podoben Greererpeton, ki se je morda že 'razvil' iz svojih bolj kopenskih prednikov štirinožcev; in močeradru podoben Eucritta melanolimnetes, sicer znan kot 'bitje iz črne lagune,' iz Škotske. Raznolikost kasnejših tetrapodov je dokaz, da se je moralo med Romerjevo vrzeljo evolucijsko zgoditi marsikaj.

Na srečo nam je v zadnjih letih uspelo zapolniti nekaj praznin Romerjeve vrzeli. Okostje Pederpesa je bilo odkrito leta 1971 in tri desetletja kasneje je nadaljnja preiskava strokovnjakinje za tetrapode Jennifer Clack datirala na sredino Romerjeve vrzeli. Pomembno je, da je Pederpes imel naprej obrnjena stopala s petimi prsti in ozko lobanjo, značilnosti, ki so jih opazili pri poznejših dvoživkah, plazilcih in sesalcih. Podobna vrsta, dejavna med Romerjevo vrzeljo, je bila velikorepa Whatcheeria, za katero se zdi, da je večino svojega časa preživela v vodi.