Tajemnice ewolucji: starożytne zwierzęta, które nie wymarły

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2023-12-16 16:14

Ewolucja życia na Ziemi zawiera wiele tajemnic. Jednym z nich są skoki ewolucyjne, podczas których w krótkim czasie według standardów paleontologicznych pojawiły się nowe grupy istot żywych lub nowe znaki, które radykalnie zmieniają „strukturę” organizmu. Przykładem jest pochodzenie ptaków od dinozaurów.

Ale są przykłady właściwości przeciwnych: ewolucja wydawała się zatrzymywać na setki milionów lat.

Zjawisko „żywych skamieniałości” pozostaje jednym z najbardziej kontrowersyjnych we współczesnej biologii, a nagromadziła się ogromna ilość tematów i materiałów do dyskusji. Znamy ze szkoły jedną z podręcznikowych opowieści: do końca lat 30. XX wieku nadrzędność ryb krzyżowopłetwych uważano za wymarły w okresie kredowym.

Jednak w 1938 roku z Oceanu Indyjskiego z głębokości 70 m wydobyto niesamowite stworzenie, nazwane później koelakantem. Okazało się, że ryby, w których płetwach znajdowały się umięśnione płaty, przetrwały do czasów nowożytnych. Szczególnie duże zainteresowanie znaleziskiem spowodowane było tym, że nauka uznała ryby krzyżowopłetwe za formę przejściową od ryb do płazów, a „mięśniowe” płetwy postrzegano jako krok do łap, którymi można poruszać się po lądzie.

Również płetwy krzyżowe, jak się okazało, miały bliskiego wspólnego przodka z rybami nadrzędnego oddychania płucami - to znaczy mogą oddychać zarówno tlenem rozpuszczonym w wodzie, jak i powietrzem atmosferycznym. Gałąź ta pozostawiła we współczesnej faunie potomków w postaci ryb rogatych - i można je również uznać za rodzaj żywych skamieniałości, ponieważ inni liczni przedstawiciele nadrzędu istnieją tylko w kronice geologicznej.

Tak więc żywe stworzenia są zwykle określane jako żywe skamieniałości, które albo morfologicznie prawie nie różnią się od znanych starożytnych zwierząt (roślin, bakterii), albo odziedziczyły pewne archaiczne cechy od odległych przodków.

Co się stało z zegarem?

Istnienie takich „bliźniaczych par”, łączących mieszkańców starożytnej Ziemi i naszych współczesnych, stało się jednym z trudnych pytań teorii ewolucji. W końcu ewolucja, zgodnie ze współczesnymi koncepcjami, opiera się na rodzaju zegara biologicznego. W długich skalach czasowych genomy powinny gromadzić porównywalną liczbę mutacji. A jeśli niektóre stworzenia pozostały praktycznie niezmienione przez setki milionów lat, to ich „zegar” się zatrzymał.

Zjawisko „żywych skamieniałości” zostało podchwycone przez kreacjonistów, którzy zaprzeczają mechanizmom ewolucyjnym zidentyfikowanym przez naukę. Niech przez setki milionów lat mutacje genetyczne i dobór naturalny zamieniły niektóre gałęzie dinozaurów w orły i sikory, ale dlaczego te obiektywne prawa natury pozostawiły skrzyżowane płetwy, choć względne, ale niezmienione?

Jakby w odpowiedzi na tego rodzaju rozumowanie, wielu dzisiejszych biologów jest skłonnych ogólnie uważać termin „żywe skamieliny” (wracając, nawiasem mówiąc, do samego Darwina), za niepoprawny. I dlatego, że nie ma jasnej definicji i dlatego, że nieprecyzyjnie określa istotę zjawiska. W końcu nie ma mowy o zatrzymaniu ewolucji. Niedawno opublikowano badanie przygotowane przez naukowców z Uniwersytetu Michigan na jesiotrach żyjących w Wielkich Jeziorach Ameryki.

Ta ryba, która ma dość archaiczny wygląd, została uznana za jednego z kandydatów na żywe skamieniałości - jesiotry istnieją na naszej planecie od około 100 milionów lat. Jednak, jak udało nam się dowiedzieć, mieszkańcy Wielkich Jezior na przestrzeni dziejów wykazywali kolosalne tempo zmian ewolucyjnych - zachowując główne cechy morfologiczne, stale zmieniali swoją wielkość. Wielkie Jeziora były domem zarówno dla karłów, jak i gigantycznych ryb, a także jesiotra wielu średnich rozmiarów.

Okręt podwodny Nautilus - mieszkaniec głębin Pacyfiku i Oceanu Indyjskiego - jest jednym z najbardziej spektakularnych przedstawicieli „żywych skamieniałości”. Należy do Nautiloidea - nadrzędu głowonogów, których skamieniałości znane są od kambru (500 milionów lat temu). W przeciwieństwie do innych głowonogów, takich jak ośmiornice czy kałamarnice, łodziki zachowały swoje muszle o niesamowitej urodzie przez pół miliarda lat. Z całej gamy łodzików pozostało tylko kilka gatunków.

Te same wnioski wyciągnęła współczesna nauka dla klasycznych przykładów „żywych skamieniałości” – tego samego celakanta. Patrick Laurenti, biolog ewolucyjny z francuskiej Narodowej Fundacji Nauki CNRS, był jednym z tych, którzy ustalili, że istnieją zauważalne anatomiczne różnice w wielkości, w budowie czaszki, kręgosłupa i innych elementów morfologicznych między celakantami - przedstawicielami ryb kredowych - i nowoczesne celakanty. A co najważniejsze, tempo zmian w genomie jest dość porównywalne ze zmianami w DNA stworzeń, które w toku ewolucji przeszły radykalne metamorfozy.

Tarcze - małe słodkowodne skorupiaki z podrzędu Notostraca - po raz pierwszy pojawiły się na Ziemi około 265 milionów lat temu i od tego czasu zachowały swój niezmieniony wygląd. Jednak i tu nie sprawdziło się założenie o zatrzymanej ewolucji. Naukowcy z Uniwersytetu w brytyjskim mieście Hull zsekwencjonowali kilka genów z DNA około 270 osobników żyjących tarcz.

W wyniku tych prac okazało się, że dziś tarcze tworzą nie 11, jak wcześniej sądzono, ale 38 odrębnych gatunków, a gatunki te należą do dwóch różnych gałęzi, które zostały podzielone w okresie jurajskim – około 184 mln lat temu. Jednocześnie aktywna specjacja i odpowiadające jej zmiany w genomie zachodziły regularnie, bez wpływu na podstawową morfologię.

Zielony kontynent stał się miejscem na Ziemi, w którym przez długi czas ewoluowały w izolacji najbardziej niezwykłe grupy ssaków.

Ciche miejsce i dostrojenie

Ale jeśli ewolucja wprowadza regularnie, choć nie od razu zauważalne, ale ciągłe, konstruktywne zmiany, to dlaczego pojawia się zjawisko „żywych skamieniałości”? Aby zilustrować ten mechanizm, przejdźmy do historii ludzkości. Wielkie migracje, takie jak Wielka Migracja Narodów, powstawanie państw i imperiów, rozprzestrzenianie się religii świata – wszystko to doprowadziło do mieszania się grup etnicznych i nieustannej zmiany sposobu życia ludzi z pokolenia na pokolenie.

Zdarzają się jednak przypadki, kiedy w wyniku makroprocesów jakiekolwiek oddzielne plemię znalazło się na odległej wyspie, w głębi dżungli lub w innych warunkach, które doprowadziły do odosobnienia, ale nie przyczyniły się zbytnio do rozwój cywilizacji. I kiedy gdzieś kładziono tory kolejowe, budowano nowoczesne miasta, samoloty latały w niebo, izolowane plemię nadal żyło tak, jak żyli jego przodkowie, być może tysiące lat temu.

Mniej więcej to samo, tylko w różnych skalach czasowych, wydarzyło się w historii dzikiej przyrody. Przodkowie większości „żywych skamieniałości” należeli w odległej przeszłości do znacznie bardziej rozległych, spokrewnionych grup stworzeń. Ci liczni krewni w przeszłości, wpadli pod topór doboru naturalnego, albo przystosowali się do zmienionych warunków, stopniowo przekształcając się nie do poznania, albo wymarli, zamieniając się w ślepe gałęzie.

I tylko niewielka część grupy, z woli okoliczności, stała się paleoendemią. Znalazła się w warunkach, które po pierwsze praktycznie nie zmieniły się przez miliony lat, a więc nie wymagały radykalnej adaptacji, a po drugie izolowały tę populację od naturalnych wrogów. W tych laboratoriach ewolucyjnych zegar genetyczny działał z tą samą prędkością, jednak dobór naturalny nie miał innego wyboru, jak tylko dostroić ustaloną już morfologię.

Biblia i rock and roll

Kilka innych zjawisk paleontologicznych jest ściśle związanych ze zjawiskiem „żywych skamieniałości”. „Efekt Łazarza” pochodzi od biblijnej postaci wskrzeszonej przez Chrystusa. Mówimy o gatunkach, które raz odnotowane w zapisie kopalnym wydają się na długi czas znikać, a potem ponownie się pojawiać („wskrzeszać”).

Najczęściej wynika to po prostu z braku danych paleontologicznych: w końcu powstawanie skamieniałości jest nie tyle normą, co rzadkim przypadkiem, a jeśli dla danej epoki nie znaleziono szczątków jakiegokolwiek stworzenia, to nie znaczy, że tak nie było. Być może po prostu miał „pecha”, że pozostawił ślady w skamielinach, albo te ślady nie zostały jeszcze odnalezione. Efekt Łazarza obejmuje również rzadkie przypadki, gdy zwierzę uważane za wymarłe nagle pojawia się wśród żywych.

Zagadka głębin

Latimeria, ze względu na swój niezwykle „prehistoryczny” wygląd, od dawna uważana jest za klasyczny przykład „żywej skamieniałości”. Jednak z biegiem czasu zidentyfikowano znaczące różnice między tym mieszkańcem Oceanu Indyjskiego a starożytnymi celakantami. W szczególności niektóre cechy metaboliczne wskazują, że skamieniali krewniacy celakantu żyli w zbiornikach słodkowodnych, gdzie prawdopodobnie płetwy mięśniowe pomagały im się poruszać, polegając na dnie płytkiej wody. Ponadto współczesny celakant jest większy niż starożytna ryba krzyżowa.

Klasycznym przykładem taksonu Łazarza jest nielotny ptak takahe na Wyspie Południowej Nowej Zelandii. Szczątki ptaka odkryto w połowie XIX wieku i choć jego gatunek nie jest szczególnie stary, przez 100 lat takahe uważana była za całkowicie wymarłą. Ale zmartwychwstanie nadal nastąpiło. Mniej więcej ten sam los spotkał piekarzy Chak, włochatego, przypominającego świnię mieszkańca Ameryki Południowej. W 1930 r. odkryto jego kości, które nie zostały jeszcze skamieniałe, co wskazuje na stosunkowo niedawne wyginięcie gatunku. I dopiero 45 lat później okazało się, że nie było zniknięcia - po prostu zwierzę dobrze ukryło się przed wzrokiem ciekawskich.

„Efekt Elvisa” również świadczy o pewnym naukowym złudzeniu. Jak wiecie, po przedwczesnej śmierci króla rock and rolla było wielu ludzi, którzy widzieli Elvisa żywego w różnych częściach Ameryki i świata. W ten sam sposób stworzenia o bardzo podobnych cechach morfologicznych, oddzielone dużymi odstępami czasu, czasami mylono z tymi samymi gatunkami biologicznymi, które przetrwały epoki. Typowy przykład pochodzi ze świata bezkręgowców morskich zwanych ramienionogami lub ramienionogami.

Gatunek ramienionogów o nazwie Rhaetina gregaria został odnotowany w skamielinach z późnego triasu. Po triasie, około 200 milionów lat temu, nastąpiło wydarzenie znane jako wymieranie triasowe (lub triasowo-jurajskie), które doprowadziło do wyginięcia wielu gatunków bezkręgowców.

Jednak skamieniałości pochodzące z okresu jurajskiego zawierają również szczątki stworzenia bardzo podobnego do Rhaetina gregaria. Niemniej jednak dalsze badania wykazały, że ramienionogi jurajskie to ten sam „wskrzeszony Elvis”, czyli istota, która nie jest potomkiem triasowego barku, ale przedstawicielem innej gałęzi, która nabrała podobieństw w wyniku zbieżnej ewolucji - zjawisko, które dało skrzydła ptakom i nietoperzom, które nie mają bliskiego związku.

Lista stworzeń, które przetrwały niejako niezmienione, całe epoki geologiczne, jest obszerna i obejmuje ssaki, ryby, ptaki, mięczaki, a także rośliny i bakterie. Jednak, jak pokazują dane naukowe, żadne z tych stworzeń nie może być dowodem na „zatrzymanie ewolucji”. Po prostu nie zawsze znamy jej drogę.