Pirmo tetrapodiešu evolūcija

Tas ir viens no ikoniskajiem evolūcijas attēliem: pirms apmēram 400 miljoniem gadu, atpakaļceļā ģeoloģiskā laika aizvēsturiskajās miglā, drosmīga zivs pārmeklē smagi izkļūstot no ūdens un uz zemes, pārstāvot pirmo mugurkaulnieku iebrukuma vilni, kas noved pie dinozauriem, zīdītājiem un cilvēkiem būtnes. Loģiski runājot, protams, pateicoties pirmajam tetrapodam (grieķu valodā “četras pēdas”), mēs vairs neesam parādā vairāk nekā mēs dariet to ar pirmo baktēriju vai pirmo sūkli, bet kaut kas par šo noplukušo kritiķi tomēr velk mūs sirdspuksti.

Kā tas bieži notiek, šis romantiskais tēls neatbilst evolūcijas realitātei. Laikposmā no 350 līdz 400 miljoniem gadu dažādi aizvēsturiskās zivis dažādos laikos izmeklēja no ūdens, padarot gandrīz neiespējamu mūsdienu mugurkaulnieku "tiešo" senču identificēšanu. Faktiski daudziem visvairāk svinētajiem agrīnajiem tetrapodiem bija septiņi vai astoņi cipari katras ekstremitātes galā, un tāpēc, ka mūsdienu dzīvnieki stingri ievērot piecu kāju ķermeņa plānu, tas nozīmē, ka šie tetrapodi bija evolūcijas strupceļš no

Agrākie tetrapodi attīstījās no zivīm, kas dzenošas ar daivām, kas nozīmīgā veidā atšķīrās no zivīm, kurām ir ar fēnu. Kamēr mūsdienās okeānā visizplatītākais zivju veids ir ar lāpstiņu slīpētas zivis, planētas vienīgās zivis ar daivas zivīm ir plaušas un koelakanti, no kuriem pēdējais tika uzskatīts par izmiris pirms desmitiem miljonu gadu, līdz dzīvs īpatnis parādījās 1938. gadā. Zivju daivas, kas atrodas ar daivu, apakšējās spuras ir sakārtotas pa pāriem un atbalstītas ar iekšējiem kauliem - nepieciešamie apstākļi, lai šīs spuras pārtaptu primitīvās kājās. Zivis ar daivas spuru Devona periodā jau spēja elpot gaisu, kad tas bija nepieciešams, izmantojot "spirāles" galvaskausos.

Eksperti ir atšķirīgi attiecībā uz vides spiedienu, kas pamudināja zivis ar daivas zivi pārvērsties staigājošos, elpojošos tetrapodos, bet viens teorija ir tāda, ka seklajos ezeros un upēs, kurās dzīvoja šīs zivis, notika sausums, dodot priekšroku sugām, kuras varētu izdzīvot sausā stāvoklī nosacījumus. Citā teorijā ir teikts, ka agrākos tetrapodus burtiski lielāki izraida no ūdens zivis - sausā zemē atradās pārpilnība kukaiņu un augu barības, kā arī izteikti bīstama plēsoņa. Jebkuras daivas zivis, kas izplūdušas uz sauszemes, būtu nonākušas īstā paradīzē.

Evolūcijas izteiksmē ir grūti atšķirt visattīstītākās zivis ar daivas spuru un primitīvākajiem tetrapodiem. Trīs nozīmīgas ģinšu spektra tuvākās zivju sugas bija Eusthenopteron, Panderichthys un Osteolopis, kuras visu laiku pavadīja ūdenī, bet kurām bija latentas tetrapodiskas īpašības. Vēl nesen šos tetrapodu senčus gandrīz visi sagaidīja no fosilām atradnēm Atlantijas okeāna ziemeļu daļā, bet tas bija atklājums Gogonasus Austrālijā ir izvirzījusi teoriju, ka zemes dzīvnieki cēlušies ziemeļu puslodē.

Zinātnieki savulaik vienojās, ka agrākie patiesie tetrapodi datēti no aptuveni 385 līdz 380 miljoniem gadu atpakaļ. Tas viss ir mainījies līdz ar neseno Polijā atklāto tetrapodžu ceļa zīmju datumu pirms 397 miljoniem gadu, kas faktiski atsauktu evolūcijas kalendāru par 12 miljoniem gadu. Ja tas tiks apstiprināts, šis atklājums pamudinās uz zināmu evolūcijas konsensa pārskatīšanu.

Kā redzat, tetrapod evolūcija nebūt nav ierakstīta akmenī - tetrapodi attīstījās daudzas reizes, dažādās vietās. Tomēr joprojām ir dažas agrīnās tetrapodu sugas, kuras eksperti uzskata par vairāk vai mazāk galīgām. Vissvarīgākais no tiem ir Tiktaalik, kas, domājams, ir novietots pusceļā starp tetrapodiem līdzīgajām daivas zivīm un vēlākajām, īstajām tetrapodām. Tiktaalik tika svētīts ar plaukstas locītavu primitīvo ekvivalentu - tas, iespējams, ir palīdzējis tam sevi atbalstīt uz spītīgajām priekšējām spurām gar seklu ezeru malas, kā arī īsts kakls, nodrošinot to ar tik ļoti nepieciešamo elastību un mobilitāti, strauji pārceļoties uz sausu zemi.

Tā kā tetrapod un zivju īpašības sajaucas, Tiktaalik bieži sauc par "fishapod". nosaukums, ko dažkārt lieto arī tādām uzlabotas zivs zivīm kā Eusthenopteron un Panderichthys. Vēl viens svarīgs zivs haods bija Ichthyostega, kurš dzīvoja apmēram piecus miljonus gadu pēc Tiktaalik un ieguva līdzīgi cienījamus izmērus - apmēram piecas pēdas garš un 50 mārciņas.

Līdz nesenajam Tiktaalik atklājumam visslavenākais no visiem agrīnajiem tetrapodiem bija Acanthostega, kas datēts ar pirms aptuveni 365 miljoniem gadu. Šim slaidajam radījumam bija samērā labi attīstītas ekstremitātes, kā arī tādas “neticamas” iezīmes kā sānu maņu līnija, kas iet gar visa ķermeņa garumu. Pie citiem, līdzīgiem šī vispārējā laika un vietas tetrapodiem piederēja Hynerpeton, Tulerpeton un Ventastega.

Paleontologi kādreiz uzskatīja, ka šie vēlu devona tetrapodi ievērojamu laika daļu pavada uz sausas zemes, bet tagad domājams, ka tie galvenokārt vai pat bija pilnīgi ūdens, tikai absolūti lietojot kājas un primitīvos elpošanas aparātus nepieciešams. Visnozīmīgākais atradums par šiem tetrapodiem bija ciparu skaits priekšējās un pakaļējās ekstremitātēs: jebkur no 6 līdz 8, spēcīga norāde, ka viņi nevarētu būt vēlāko pieckāju tetrapodžu un viņu zīdītāju, putnu un rāpuļu senči pēcnācēji.

Sākumā ir 20 miljonus gadu ilgs posms Oglekļa periods, kurā radušās ļoti maz mugurkaulnieku fosiliju. Pazīstams kā Romer's Gap, šis tukšais periods fosiliju reģistrā ir izmantots, lai atbalstītu Kreacionists šaubas evolūcijas teorijā, bet tas ir viegli izskaidrojams ar to, ka fosilijas veidojas tikai ļoti īpašos apstākļos. Romer's Gap īpaši ietekmē mūsu zināšanas par tetrapod evolūciju, jo, kad mēs izvēlamies stāstu pēc 20 miljoniem gadu vēlāk (apmēram 340 miljoni pirms gadiem) ir ļoti daudz tetrapodu sugu, kuras var sagrupēt dažādās ģimenēs, dažas no tām ir ļoti tuvu īstiem abiniekiem.

Starp ievērojamiem pēcapgrieziena tetrapodiem var minēt sīko Casineria, kurai bija piecu kāju pēdas; zušiem līdzīgais Greererpeton, kurš, iespējams, jau ir "attīstījies" no saviem senāk uz zemes orientētajiem tetrapodu senčiem; un salamandram līdzīgi Eucritta melanolimnetes, citādi pazīstams kā "radījums no Melnās lagūnas", no Skotijas. Vēlāko tetrapodu dažādība ir pierādījums tam, ka Romēra plaisa laikā evolūcijas ziņā ir noticis daudz.

Par laimi, mēs esam spējuši aizpildīt dažas Romer's Gap nepilnības pēdējos gados. Pederpes skelets tika atklāts 1971. gadā, un trīs desmitgades vēlāk tetrapodo ekspertes Dženiferas Klevas papildu izmeklēšana datēja to ar smaku līdz Romēra plaisa vidum. Zīmīgi, ka Pederpes pēdas bija vērstas uz priekšu ar pieciem kāju pirkstiem un šauru galvaskausu, kas raksturīgs vēlākajiem abiniekiem, rāpuļiem un zīdītājiem. Līdzīga suga, kas bija aktīva Romer's Gap laikā, bija lielgalvis Whatcheeria, kas, šķiet, lielāko daļu laika pavadīja ūdenī.