Az állati óidő devon időszaka izgalmas és jelentős periódusa volt az élet fejlődéstörténetének. Ebben a nagyjából 419 millió éve kezdődő, és 359 millió évvel ezelőtt záruló érában alakultak ki azok az élőlények, amelyek leszármazottai között megtalálható az összes ma ismert szárazföldi (és az innen később a vízbe újra visszatérő) gerinces állat. Ezeknek a lényeknek a leszármazottai között vagyunk mi magunk, emberek is. A négylábúakról, azaz a Tetrapodák "főosztályáról” van szó, amely annak ellenére, hogy a csoport minden tagja (a kétéltűek, a hüllők, az emlősök, és a négy lábuk közül kettőt már szárnyként használó madarak is) közös őstől származik, nem rendszertani, csupán egy összefoglaló név. A Tetrapodák legkorábbi képviselői, a devon időszakban fellépő átmeneti alakok az élővilág igazi úttörői voltak. A szárazföldi életteret később fokozatosan meghódító korai kétéltűek a bojtosúszójú halak egyik kihalt csoportja, a Rhipidistia rend tagjaiból alakultak ki. Egyes paleoklimatológiai kutatások arra az eredményre jutottak, hogy a devon késői szakaszában a már korábban is meleg éghajlat csapadékosabbá vált. Ez a folyamat kedvezően hatott a szárazföldön akkor épp terjeszkedésnek induló élet számára, mind az ízeltlábúak, mind a gerincesek tekintetében, ami pedig felgyorsíthatta az alkalmazkodás folyamatát. Kézenfekvőnek tűnik hát, hogy a korai, átmeneti négylábúak képviselői főként a Föld azon részeiről kerülnek elő, amelyek a legkedvezőbb éghajlattal bírtak ebben az időszakban.
A két újonnan felfedezett korai tetrapoda, a Tutusius és az Umzantsia rekonstrukciója (forrás: phys.org)
Az előzmények
A paleontológusok már a múlt század elején feltételezték, hogy a devon időszak lesz a kulcsa őseink szárazföldre lépésének. Az 1881-ben leírt Eusthenopteron kövületein már látható, hogy a végtagok elkezdtek átalakulni: annak ellenére, hogy egy őshalról van szó, uszonyában már a későbbi Tetrapodákra jellemző csontszerkezet látható. A későbbiekben aztán több olyan fosszília is előkerült, ami az átmenet különböző állomásait képviseli. Ha csak a legfontosabb felfedezéseket nézzük, akkor három komoly áttörést érdemes megemlíteni: az Ichthyostega, az Acanthostega és a nem is olyan régen napvilágra került Tiktaalik nemzetségek fosszíliáit.
Forrás: Dustdevill; Nobu Tamura; Zina Deretsky
Az Ichthyostega maradványait a tragikusan fiatalon elhunyt svéd kutató, Gunnar Säve-Söderbergh fedezte fel 1931-ben, Grönland keleti partvidékén. A közel 1 méter hosszú állat 365-360 millió évvel ezelőtt élt, és noha már négy végtagja volt, és ezeken jól elkülöníthető az öt ujjszerű képződmény, farkuk még a halakéhoz hasonlóan úszósugaras volt. Évtizedeken keresztül egymaga képviselte a szárazföldre lépés „hiányzó láncszemeinek” táborát, holott már az Ichthyostega felfedezése előtt találtak olyan ősmaradványt, ami az átmenet korábbi fázisához tartozik – csak nem tudtak róla! Szintén Säve-Söderbergh lelete volt az a néhány uszony-töredék, amit még az 1920-as években írtak le, és neveztek el Acanthostega gunnarinak. Mivel az előkerült példányok meglehetősen töredékesek voltak, nem tették lehetővé a komolyabb tudományos vizsgálódást. A faj leírása után több mint 60 évvel, 1988-ban azonban újabb példányok kerültek elő Grönlandon, amelyeket a Cambridge-i Egyetem kutatója, Jenny Clack dolgozott fel. Kiderült, hogy az Acanthostega végtagjai úszóláb alakúak, de benne már kifejlett ujjakat láthatunk. Annak ellenére, hogy az átalakulás már megkezdődött, ezeket a végtagokat az Acanthostega még a vízben való mozgásra használta. Clack így azt feltételezte, hogy a végtagok szárazföldi állatoknál is ismert szerkezete eredetileg a vízben való előrehaladás segítésére alakult ki.
A tetrapodák kifejlődésének kulcsszereplői (forrás: Wikipedia)
A téma legfrissebb, és egyben legnagyobb szenzációja a Chicago-i Egyetem és a Field Museum of Natural History evolúcióbiológusa, Neil Shubin nevéhez köthető. Bámulatos, hogy a paleontológia többszáz éves tevékenykedése után a mai napig kerülnek elő olyan kövületek, amelyek új adatokkal tudnak szolgálni az élet fejlődéstörténetével kapcsolatos ismereteinkhez! Shubin és társai 2004-ben, Kanada sarkvidéki területein fedezték fel a később a helyi őslakosok javaslatára Tiktaaliknak elnevezett élőlény maradványait. Ez a felfedezés egy új átmeneti alakot adott a tudomány számára a korábban ismert csontoshalak és az Ichthyostegához vagy az Acanthostegához hasonló kétéltűek között. A Tiktaalik még hal volt, de végtagjai már alkalmasak voltak rövid szárazföldi tartózkodásra. A csontok ízületi felszínei különösen jó állapotban maradtak meg, így a kutatók modellezni tudták a mellső végtagok mozgási irányait. Ennek alapján arra a következtetésre jutottak, hogy a Tiktaalik képes volt fekvőtámasz-szerűen megemelni a testét. Ezek az anatómiai jegyek egyértelműen egy átmeneti állapotra utalnak: az állat egy évszakonként változó kiterjedésű, iszapos partokkal körülvett sekély folyóvízi környezetben a táplálékszerzésnél szelekciós előnnyel bírt ezzel a képességével. A hatalmas ragadozó halaktól hemzsegő vízi környezetben ez egy „életmentő” ökológiai fülke volt. Neil Shubin zseniális könyvében, A belső halban részletesen olvashatunk a felfedezés körülményeiről, a Tiktaalik egyéb tulajdonságairól és tudományos jelentőségéről, és arról a kutatásról, ami bámulatos eredményekkel szolgált az emberi testfelépítés evolúciós gyökereinek vizsgálatához.
Az alábbi rövid videón láthatjuk, hogy miként mozoghatott a Tiktaalik a lelőhelyén azonosított őskörnyezetben:
Forrás: www.youtube.com/Paleozoo
Cikkünk aktualitását az adja, hogy egy a közelmúltban megjelent új tanulmány érdekes ősföldrajzi fejleményekről számolt be a késő-devon tetrapodák élőhelyével kapcsolatban. A szerzők nem is egy, hanem két újonnan leírt nemzetséget mutatnak be, amelyek a dél-afrikai Grahamstown közelében fekvő Waterloo Farm vadrezervátum egy 2016-ban megkezdett útépítésének területén, szürkés agyagos, kb. 360 millió éves összletből kerültek elő. Az itt található fosszíliák – annak ellenére, hogy meglehetősen kompaktak, azaz lapítottak –, általában rendkívül jó megtartásúak, néhány korábbi esetben még lágyszövetek is fennmaradtak pár halfosszíliánál. Ennek ellenére sajnos a most leírt példányok teljes csontváza nem került elő. Az egyik állat, amelyet Tutusius umlambo-nak kereszteltek, mindössze egyetlen vállővhöz tartozó csonttal, az ún. cleithrummal képviselteti magát, ám ez alapján is egyértelmű volt a fosszília rendszertani helyzete, és az is, hogy az alaktani vizsgálat alapján új nemzetség kijelölése szükséges. A másik új nemzetség neve Umzantsia amazana lett, amelynek kövületei már jóval beszédesebbek voltak: a vállőv mellett több, koponyához és állkapocshoz tartozó csont is előkerült. A Tutusius nagyjából 1 méter hosszú lehetett életében, az Umzantsia valamivel kisebb.
A vállőv csontjai mindkét új taxon esetében alkalmasak voltak arra, hogy összehasonlító filogenetikai vizsgálatot végezzenek más hasonló leletekkel. Az alábbi ábrán láthatjuk az egyelőre még csak feltételes filogenetikai fát – ez alapján arra az eredményre jutottak, hogy az Umzantsia kifejezetten előkelő helyet foglalhat el a szárazföldi négylábúak törzsfejlődés-történetében, közel áll az evolúciós szenzációt szolgáltató Tiktaalikhoz.
Forrás: Gess, Robert & Ahlberg, Per.
A leletek legnagyobb jelentőségét azonban nem ez adja, hanem a belőlük levonható őséletföldrajzi (paleobiogeográfiai) következtetések.
Eddig a korai négylábú gerincesek maradványai kizárólag meleg, csapadékos éghajlatú vidékekről kerültek elő. A fent említett, korábban leírt nemzetségek kivétel nélkül az egykori Laurázsia kontinenséhez tartozó területekről származnak, amelyek ebben az időszakban teljes egészében a trópusi övezetben helyezkedtek el. Ezen kívül az egykori déli kontinensről, Gondwanáról is kerültek már elő korai tetrapoda fosszíliák (egy nyomfosszília, illetve egy Ichthyostegalia rendbe tartozó példány állkapocs töredéke), de ezek is mind a mai Ausztrália területéről, az akkori déli szélesség 30. fokától északra, amely ebben az időben szintén trópusi éghajlattal rendelkezett.
A Föld a késő-devon időszakban - kb. 370 millió éve (forrás: www.geologypage.com)
A Tutusius és az Umzantsia azonban teljesen más éghajlaton élt, ez a vidék akkoriban a déli sarkkörön túl helyezkedett el! A lelőhely egykori környezeti viszonyai azt mutatják, hogy ez a déli szélesség 70. foka környékén elterülő árapályos, csökkentsósvízes tájék ugyan nem volt a fagy birodalma, sőt, kiterjedt erdőségekről tanúskodó bőséges ősnövény fosszília anyag áll rendelkezésre, de ez a flóra kifejezetten sarkvidéki éghajlatot jelez. Ezen kívül ahogyan ma is, a nap a késő-devonban is hónapokra elkerülte ezt a területet a téli félévben. Ennek tükrében jelentős felfedezés, hogy a négylábú gerincesek szárazföldi térhódításának már egy korai szakaszában az átmeneti alakok egyfajta globális elterjedése nyert igazolást – ellentétben a korábbi vélekedéssel, amely ezt a makroevolúciós jelenséget a kedvező éghajlattal hozta összefüggésbe.
A bal oldali képen a lelőhely pozíciója Dél-Afrika térképén. A jobb oldali képen fekete csillaggal jelölve a most előkerült példányok lelőhelye a késő-devon Gondwanáján, a kék csillagok pedig a Gondwanáról korábban előkerült korai tetrapoda fosszíliák lelőhelyeit mutatják. (forrás: Gess, Robert & Ahlberg, Per.)
***
Források:
- A Phys.org híradása a tanulmányról
- Gess, Robert & Ahlberg, Per. (2018). A tetrapod fauna from within the Devonian Antarctic Circle. Science. 360. 1120-1124. 10.1126/science.aaq1645.
- Neil Shubin: A belső hal (Vince Kiadó, 2010)
