Tetrapods: The Fish Out of Water

Seymouria (Seymouria baylorensis), tetrapod zo skorého permského obdobia nájdený ako fosília v Severnej Amerike.

wrangel / Getty Images

Je to jeden z ikonických obrazov evolúcie: asi pred 400 miliónmi rokov, ďaleko v pravekých hmlách geologického času, sa odvážna ryba namáhavo plazí z vody na pevninu, čo predstavuje prvú vlnu invázie stavovcov, ktorá vedie k dinosaurov, cicavcov a ľudí. Logicky povedané, samozrejme, prvému tetrapodu (grécky „štyri nohy“) nevďačíme o nič viac ako prvej baktérii alebo prvej špongii, no niečo na tomto odvážnom stvorení nás stále ťahá za srdce.

Ako to už často býva, tento romantický obraz sa celkom nezhoduje s evolučnou realitou. Pred 350 až 400 miliónmi rokov rôzne praveké ryby vyliezol z vody v rôznych časoch, takže bolo takmer nemožné identifikovať „priameho“ predka moderných stavovcov. V skutočnosti mnohé z najslávnejších raných tetrapodov mali na konci každej končatiny sedem alebo osem číslic, a keďže moderné zvieratá prísne dodržiavajú plán tela s piatimi prstami, znamená to, že tieto tetrapody predstavovali evolučnú slepú uličku z pohľadu prehistorické obojživelníky ktorý ich nasledoval.

Pôvod

Najstaršie tetrapody sa vyvinuli z „lalokoplutvých“ rýb, ktoré sa v dôležitých veciach líšili od „lúčoplutvých“ rýb. Zatiaľ čo lúčoplutvé ryby sú dnes najbežnejším druhom rýb v oceáne, jedinými laločnatými rybami na planéte sú pľúcnik a coelacanths , z ktorých sa predpokladalo, že vyhynuli pred desiatkami miliónov rokov, kým sa v roku 1938 neobjavil živý exemplár. Spodné plutvy laločnatých rýb sú usporiadané do párov a podopreté vnútornými kosťami – nevyhnutné podmienky pre tieto plutvy vyvinúť sa na primitívne nohy. Laločnaté ryby z devónsky období už boli schopní dýchať vzduch, keď to bolo potrebné, cez „spirakuly“ v ich lebkách.

Odborníci sa líšia v názoroch na environmentálne tlaky, ktoré podnietili laločnaté ryby, aby sa vyvinuli do chodiacich a dýchajúcich tetrapodov, ale jedna z teórií hovorí, že plytké jazerá a rieky, v ktorých tieto ryby žili, boli vystavené suchu, čo uprednostňovalo druhy, ktoré mohli prežiť v suchých podmienkach. Iná teória hovorí, že prvé tetrapody boli doslova vyháňané z vody väčšími rybami – suchá zem skrývala množstvo hmyzu a rastlinnej potravy a výraznú absenciu nebezpečných predátorov. Akákoľvek ryba s laločnatými plutvami, ktorá by narazila na pevninu, by sa ocitla v skutočnom raji.

Z evolučného hľadiska je ťažké rozlíšiť medzi najpokročilejšími laločnatými rybami a najprimitívnejšími tetrapodmi. Tri dôležité rody bližšie ku koncu rýb boli Eusthenopteron, Panderichthys a Osteolopis, ktoré strávili celý čas vo vode, no mali latentné vlastnosti tetrapodov. Až donedávna títo predkovia tetrapodov takmer všetci pochádzali z fosílnych ložísk v severnom Atlantiku, ale objav Gogonasus v Austrálii postavil kibosh na teóriu, že zvieratá žijúce na súši majú pôvod na severnej pologuli.

Skoré štvornožce a „rybníky“

Vedci sa raz zhodli, že najstaršie pravé tetrapody pochádzajú z obdobia pred 385 až 380 miliónmi rokov. To všetko sa zmenilo s nedávnym objavom značiek tetrapodov v Poľsku, ktoré sa datujú do obdobia pred 397 miliónmi rokov, čo by v skutočnosti posunulo evolučný kalendár späť o 12 miliónov rokov. Ak sa tento objav potvrdí, vyvolá určitú revíziu evolučného konsenzu.

Ako vidíte, evolúcia tetrapodov nie je ani zďaleka napísaná v kameni – tetrapody sa vyvíjali mnohokrát na rôznych miestach. Napriek tomu existuje niekoľko skorých druhov tetrapodov, ktoré odborníci považujú za viac-menej definitívne. Najdôležitejším z nich je Tiktaalik, o ktorom sa predpokladá, že bol posadený uprostred medzi laločnatými rybami podobnými tetrapodom a neskoršími skutočnými tetrapodmi. Tiktaalik bol obdarený primitívnym ekvivalentom zápästia – čo mu mohlo pomôcť podoprieť sa na hrboľatých predných plutvách pozdĺž okrajov plytkých jazier – ako aj skutočným krkom, ktorý mu poskytol toľko potrebnú flexibilitu a mobilitu počas rýchleho vyráža na suchú zem.

Pre svoju kombináciu vlastností tetrapoda a rýb sa Tiktaalik často označuje ako „rybanožka“, čo je názov, ktorý sa niekedy používa aj pre pokročilé ryby s laločnatými plutvami, ako sú Eusthenopteron a Panderichthys. Ďalším dôležitým rybonožcom bol Ichthyostega, ktorý žil asi päť miliónov rokov po Tiktaaliku a dosahoval podobne úctyhodné veľkosti – asi päť stôp dlhý a 50 libier.

Skutočné štvornožky

Až do nedávneho objavu Tiktaaliku bol najslávnejší zo všetkých raných tetrapodovAcanthostega, ktorý sa datuje do doby asi pred 365 miliónmi rokov. Tento štíhly tvor mal pomerne dobre vyvinuté končatiny, ako aj také „rybie“ črty, ako je bočná zmyslová línia, ktorá sa tiahne pozdĺž jeho tela. Iné podobné tetrapody tohto všeobecného času a miesta zahŕňali Hynerpeton, Tulerpeton a Ventastega.

Paleontológovia kedysi verili, že tieto neskoré devónske tetrapody trávili značné množstvo času na suchu, ale teraz sa predpokladá, že boli primárne alebo dokonca úplne vodné, pričom nohy a primitívne dýchacie prístroje používali iba vtedy, keď to bolo absolútne nevyhnutné. Najvýznamnejším zistením o týchto tetrapodoch bol počet prstov na ich predných a zadných končatinách: kdekoľvek od 6 do 8, čo je silný náznak toho, že nemohli byť predkami neskorších päťprstých tetrapodov a ich cicavcov, vtákov a plazí potomkovia.

Romerova medzera

Na začiatku je 20 miliónov rokov dlhý časový úsekKarbonskýobdobie, ktoré prinieslo veľmi málo fosílií stavovcov. Toto prázdne obdobie vo fosílnych záznamoch, známe ako Romer's Gap, bolo použité na podporu Kreacionista pochybnosť v teórii evolúcie, ale dá sa ľahko vysvetliť skutočnosťou, že fosílie vznikajú len vo veľmi zvláštnych podmienkach. Romer's Gap ovplyvňuje najmä naše znalosti o evolúcii tetrapodov, pretože keď sa pozrieme na príbeh o 20 miliónov rokov neskôr (asi pred 340 miliónmi rokov), existuje množstvo druhov tetrapodov, ktoré možno zoskupiť do rôznych čeľadí, pričom niektoré sa veľmi približujú svojej existencii. pravé obojživelníky.

Medzi pozoruhodné tetrapody po medzere patrí drobná Casineria, ktorá mala päťprsté nohy; úhorovi podobný Greererpeton, ktorý sa už možno „vyvinul“ zo svojich predkov tetrapodov orientovaných viac na súši; a salamandrovi podobný Eucritta melanolimnetes, inak známy ako „stvorenie z Čiernej lagúny“ zo Škótska. Rozmanitosť neskorších tetrapodov je dôkazom toho, že počas Romer's Gap sa z evolučného hľadiska muselo stať veľa.

Našťastie sa nám v posledných rokoch podarilo vyplniť niektoré prázdne miesta Romer's Gap. Kostra Pederpesa bola objavená v roku 1971 a o tri desaťročia neskôr ju ďalšie vyšetrovanie odborníčky na tetrapod Jennifer Clack datovalo do stredu Romer's Gap. Je príznačné, že Pederpes mal chodidlá smerujúce dopredu s piatimi prstami a úzkou lebkou, čo sú vlastnosti, ktoré sa pozorovali u neskorších obojživelníkov, plazov a cicavcov. Podobným druhom aktívnym počas Romer's Gap bola Whatcheeria s veľkým chvostom, ktorá, zdá sa, strávila väčšinu času vo vode.