Hvernig og hvenær gengu hryggdýr á land?

Nafn þitt

Netfang þitt

Netfang móttakanda

Ruslpóstvörn =

Svar

Hvernig og hvenær gengu hryggdýr á land?
Sambærilegri spurningu var svarað á Vísindavefnum árið 2002. Eins og höfundur þess svars nefnir, var lítið vitað um landnám hryggdýra á þeim tíma. Síðan hefur hins vegar þekking vísindamanna á landnámi hryggdýra aukist gífurlega.

Eitt af stærstu skrefum í þróunarsögunni var landnám hryggdýra. Svarið við ráðgátunni um hvernig og hvenær þetta gerðist, fannst nyrst í Kanada, í leiðangri bandaríska steingervingafræðingsins Neil Shubin og félaga árið 2004. Eins og Shubin rakti í bók sinni, Fiskurinn í okkur^[1], var vitað að elstu ferfætlingar (tetrapod) voru um það bil 365 milljón ára gamlir. Sú staðreynd benti til að náskyldur ættingi formóður ferfætlinga gæti fundist í jarðlögum sem væru 10-20 milljón árum eldri. Það reyndist líka raunin þegar Shubin og félagar uppgötvuðu leifar Tiktaalik roseae.

Tiktaalik roseae (héðan í frá kallað tiktaalik) er eins konar millistig holdugga (Sarcopterygian) og ferfætlinga (tetrapod) (Shubin, o.fl., 2006). Fyrir fund tiktaalik var ekki vitað hvernig viss hryggdýr yfirgáfu lífið í vatni og héldu til lands. Út frá þekktum steingervingum af fornum holduggum og ferfætlingum var talið líklegt að einhver fornholduggi (Sarcopterygii) hefði sest að á landi og frá honum hefðu landhryggdýr þróast. Vandamálið var að bæði núlifandi holduggar (lungnafiskar og bláfiskar) og steingervingar fornra holdugga (til dæmis Eusthenopteron) eru mjög frábrugðnir steingervingum af þekktum fornum ferfætlinum, eins og Ichthyostega og Acanthostega (Pough, o.fl., 2009).

Eins og margir fiskar höfðu fornir holduggar sporð, paraða ugga og keilulaga höfuð sem ekki var hægt að hreyfa sjálfstætt miðað við búkinn. Með öðrum orðum höfðu þeir ekki háls frekar en aðrir fiskar. Fornir ferfætlingar eins og Ichthyostega höfðu hins vegar flatt höfuð og voru komnir með háls. Þar með gátu þeir hreyft höfuðið. Þeir höfðu einnig einhvers konar sporð sem líktist meira því sem við köllum hala. Uggarnir voru líka alveg horfnir og í þeirra stað voru fullþróaðir ferfætlinga-útlimir með greinilegum fingrum/tám (Futuyma, 2013).

Form holdugga og frumstæðra ferfætlinga eru mjög ólík, þá sérstaklega útlimir, en fæturnir voru einstaklega frábrugðnir uggum fiskanna. Líffræðingum þótti líklegast að einhver „týndur ættingi“ sem tengdi fornholduggana og fornferfætlingana væri ófundinn en hans væri helst að leita í setlögum frá réttum jarðsögulegum tíma (Shubin, 2008).^[2]

Þessi „týndi ættingi“ var tiktaalik. Hann kom í leitirnar árið 2004 (fundurinn var gerður opinber árið 2006) þegar hópur vísindamanna fann áhugaverðan steingerving á Ellesmere-eyju nyrst í Kanada. Steingervingurinn var í einstöku ástandi, en hann fannst í 375 milljón ára gömlum jarðlögum sem talið er að hafi verið lækur á votlendissvæði á sínum tíma. Dýrinu var gefið heitið Tiktaalik roseae en tiktaalik þýðir „stór ferskvatnsfiskur“ á inúktitút, sem er eitt meginmál Inúíta á svæðinu (Shubin, o.fl., 2006).

Hjá tiktaalik má sjá blöndu af eiginleikum fiska og ferfætlinga. Eins og flestir fiskar hafði hann ugga og vel þroskuð tálkn, þótt mögulegt sé að öndunaraðferð hans hafi verið einhvers konar millistig fiska og landferfætlinga. Svipað og ferfætlingar hafði tiktaalik flatan haus, sem minnir aðeins á krókódíl, og út frá beinabyggingu virðist sem hausinn hafi verið hreyfanlegur (háls til staðar). Rifbeinin voru stór og mögulegt að tiktaalik hafi haft burðuga brjóstvöðva. Eitt það merkilegasta við tiktaalik er þó líklegast innri bygging ugganna. Jafnvel þótt tiktaalik virðist hafa verið með ugga eins og fiskar, samsvarar beinabyggingin því sem finnst í útlimum ferfætlinga. Það lítur út fyrir að hann hafi verið með eins konar axlir, olnboga og úlnlið. Þannig mætti segja að útlimir tiktaalik séu eins konar millistig ugga fiska og fóta ferfætlinga. Brjóstkassinn og útlimirnir benda til að hann hafi getað reist líkama sinn, mögulega getað gert „armbeygjur“ og „gengið“ stuttar vegalendir á fjórum fótum (Daeschler, o.fl., 2006).

Fundur tiktaalik var einstaklega merkur fyrir náttúrufræðina og varpaði nýju ljósi á það hvernig hryggdýr námu fyrst land. Tiktaalik upplýsir um þrep í tilurð útlima hryggdýra, sem fyrir hans fund voru óljós. Neil Shubin og félagar leituðu svara við ráðgátunni um uppruna ferfætlinga með því að velja ákveðin jarðlög. Þeir prófuðu tilgátu um að þar gæti leynst ættingi ferfætlinga, og sú tilgáta var staðfest. Tiktaalik sýnir einnig hve lifandi vísindin eru og hvað fundur eins steingervings getur breytt miklu. Margir „týndir ættingjar“ eða „hlekkir“ eins og tiktaalik liggja í jarðlögunum og bíða eftir að vísindamenn komandi kynslóða finni þá.

Samantekt:

• Landnám hryggdýra var lengi óþekkt en talið var að landhryggdýr væru skyld fornholduggum.
• „Týndi ættinginn“ Tiktaalik roseae fannst árið 2004 í 375 milljónum ára gömlum jarðlögum nyrst í Kanada og varpaði nýju ljósi á landnám hryggdýra.
• Tiktaalik var eins konar millistig milli fornholdugga og fornra ferfætlinga og hafði blöndu af einkennum þeirra.
• Uggar tiktaalik voru einna merkilegastir, þeir litu líklegast út eins og uggar fiska en beinbyggingunni svipaði til útlima ferfætlinga.
• Tiktaalik sýnir hversu mikið fundur eins steingervings getur breytt skilningi okkar.

Tilvísanir:

1. ^ Heitir upp á ensku Your inner fish, kom út í íslenskri þýðingu Guðmundar Guðmundssonar 2011.
2. ^ Oft er talað um týnda hlekki (e. missing link) í þróunarsögunni, en vegna þess hve sjaldgæfir steingervingar eru, er næsta öruggt að beinir forfeður ákveðinna hópa finnast aldrei. Mun meiri líkur eru að við finnum steingervinga af nær skyldum ættingjum, týnda hlekksins. Því er varfærnara að segja „týndir ættingjar“.

Heimildir og myndir:

• Daeschler, Edward B., Shubin Neil H. & Jenkins Jr, Farish A. (2006). A Devonian tetrapod-like fish and the evolution of the tetrapod body plan. Nature, 440, 757-763.
• Futuyma, Douglas & Kirkpatrick, Mark (2018). Evolution. New York: Oxford University Press.
• Pough, F. Harvey, Janis, Christine M. & Heiser, John B. (2009). Vertebrate Life. San Francisco: Pearson Education, Inc.
• Shubin, Neil (2008). Your Inner Fish. New York: Pantheon Books.
• Shubin, Neil (2011). Fiskurinn í okkur. Guðmundur Guðmundsson þýddi. Forlagið.
• Shubin, Neil H., Daeschler, Edward B. & Jenkins Jr, Farish A. (2006). The pectoral fin of Tiktaalik roseae the origin of the tetrapod limb. Nature 440, 764 – 771.
• Tiktaalik Chicago.JPG - Wikimedia Commons. Höfundur myndar: Eduard Solà. Birt undir Creative Commons Attribution-ShareAlike 3.0 Unported leyfi. (Sótt 1.11.2022).
• Tiktaalik roseae (3705198718).jpg - Wikimedia Commons. (Sótt 1.11.2022).
• Simplified phylogeny spanning the fish–tetrapod transition.jpg - Wikimedia Commons. Höfundur myndar Per E. Ahlberg. Birt undir Creative Commons Attribution 4.0 International (CC BY 4.0) leyfi. (Sótt 1.11.2022).

...