Az ichthyoszauruszok delfinszerűbbek voltak, mint eddig gondoltuk
2018. december 09. írta: Fitos Attila

Az ichthyoszauruszok delfinszerűbbek voltak, mint eddig gondoltuk

Egyre bámulatosabb dolgokra képes a tudomány szolgálatába állított technika az ősélettan kutatásának területén is. A molekuláris technológiának és az egyre fejlettebb biogeokémiai ismereteinknek köszönhetően újabb és újabb eszközök és adatok állnak rendelkezésünkre, hogy szóra bírjuk a kivételes állapotban megőrződött fosszíliákat. Az utóbbi években soha nem látott léptékben bővült tudásunk az egykor élt élőlények anatómiájával és életmódjával kapcsolatban. Elég csak a legkorábbi állatok biomarkerek segítségével nemrégiben történt beazonosítására, vagy a rejtélyes Dickinsonia 600 millió éves kőzetekből kimutatott lipid molekula-maradványainak felfedezésére gondolnunk.
Olyan élőlényekről tudunk egyre árnyaltabb képet festeni, amelyekről pár éve még azt sem tudtuk, hogy eszik-e vagy isszák őket, sőt, némelyikük részletesebb megismerése közelebb vihet minket az evolúció működésének megértéséhez is.

Ez utóbbira példa a neves Nature magazin december 5-i számában publikált új tanulmány, amelyben egy páratlan épségben fennmaradt 180 millió éves Ichthyosauria kövület korszerű vizsgálata kapcsán leszűrt izgalmas új eredményeket olvashatunk.

stenopterygius_graphics.jpgA Stenopterygius anatómiájával kapcsolatos, kissé morbid összefoglaló ábra a Nature tanulmányban közölt eredmények tükrében (Joschua Knüppe illusztrációja - forrás: Earth Archives)

De mi az az Ichthyosauria?

Az ichthyoszauruszok, azaz a halgyíkok az ősállatok világának ikonikus alakjai. Már a 17-18.  század fordulóján megismerték és leírták a csoport néhány képviselőjének részleges maradványait, bár sokáig nem voltak biztosak abban, miféle állathoz tartozhattak a jura időszaki kőzetekből előkerült, és ismeretlen felépítésű csontok. A vízözön egy pórul járt emberáldozatától a halakon és krokodilokon át sokféle feltételezés napvilágot látott, mígnem aztán – hála az angliai Dorset partvidékének legendás kövületvadászai által felfedezett teljesebb csontleleteknek – a 19. század elejére már tudtuk, hogy ezek a lények a hüllők egy olyan speciális csoportjához tartoztak, amelyek kiválóan alkalmazkodtak a nyílt tengeri életmódhoz. Olyannyira, hogy a csontok finom anatómiai jegyeit figyelmen kívül hagyva, pusztán alakjukat tekintve könnyedén összetéveszthetők a nagyobb testű halakkal, például cápákkal vagy kardhalakkal. Névadója, Karl Dietrich Eberhard König német természettudós ennek hatására illette a csoportot az ichthyosaurus, azaz halgyík terminussal. A későbbiekben egyre több kiváló megtartású lelet került elő – főként a híres németországi Holzmadenből – , amelyek tökéletes épségben konzerválták nem csak az állat csontjait, de gondos preparálás útján a lágyrészek lenyomatának kontúrjai is láthatóvá váltak az egykori finom tengeri iszapból kialakult palás kőzetek felületén. Ezeknek a fosszíliáknak köszönhetően váltak láthatóvá az egykori uszonyok és az állat farkának jellegzetes formái, ami meghökkentő hasonlóságot mutatott egy ma is élő, és a tengerekben aktív úszó életmódot folytató állattal: a delfinnel.

stenopterygius_lot64.jpgStenopterygius JAEKEL 1904 (Holzmaden) - szépen látszik az állat egykori lágytestének körvonala.

Ráadásul a későbbi leletek rámutattak arra is, hogy nem csak alakjukban, de életmódjukban is több hasonlóság fedezhető fel a két állat között, legyen az táplálkozásuk, vagy a tény, hogy utódaikat – a szárazföldi tojásrakás képességének híján – elevenszüléssel hozták világra. Ez utóbbi tényt szívszaggató fosszíliák egész sora bizonyítja. Később a delfinek nagy rendjéről, a cetfélékről kiderült, hogy származási vonalukat vissza lehet vezetni egészen bő 50 millió évvel ezelőttig, ősük pedig egy őzhöz hasonló kistermetű szárazföldi emlős volt, tehát ez az állatcsoport egy speciális útját „választotta” az új élőhelyek meghódításának, és ezáltal saját törzsfejlődésének: a szárazföldit felváltotta a tengeri életmód. Az ichthyoszauruszok elődeinek, azaz az Ichthyopterygia nagyrend képviselőinek vérvonala hasonlóképp juthatott ugyanerre a sorsra, első képviselőik valamikor a nagy permi kihalás után, közel 250 millió évvel ezelőtt jelenhettek meg, és a csoport utolsó képviselői némileg beelőzve a dinoszauruszokat, valamikor 90 millió éve tűntek le az Élet színpadáról. Bár kétségtelen, hogy – mivel ez a fejlődési folyamat cirka százmillió évvel korábban zajlott le – jóval kisebb leletanyag áll mindennek feltérképezésére, azért a téma kutatóinak jókora adag átmeneti formát sikerült az elmúlt évtizedek során felmutatniuk az ún. Ichthyosauromorphák, azaz a halgyík-formájú hüllők kládján belül. Ezek egyik leghíresebb képviselője, a nemrégiben Kínában megtalált fókaszerű Cartorhynchus minden bizonnyal jó eséllyel indulna az egykor élt állatok cukiság versenyén, ha esetleg lenne ilyen.

cartorhynchus_by_julio_lacerda_4x3.jpgFiatal Cartorhynchus példány pihen a parton egy kimerítő vadászat végeztével (Julio Lacerda illusztrációja, forrás: Earth Archives)

Adott hát két nagyon hasonló történet a Föld élővilágának sokszázmillió éve tartó fejlődése során, amelynek a végkifejlete mindkét esetben egy alakjában és életmódjában szinte azonos élőlény. Mintha a történelem ismételné önmagát. Egymáshoz nem kapcsolódó törzsfejlődési vonalon kifejlődő különböző élőlények a rájuk ható azonos környezeti feltételek hatására hasonló biológiai jellegzetességeket öltenek magukra az evolúció során. A híres brit anatómus és természetbúvár, a ’dinoszaurusz’ szó atyja, Richard Owen vetette fel először ezt a jelenséget a 19. század közepén, és azóta is nagyon sokan végeznek kutatásokat a konvergens evolúció, mint törvényszerűség témakörében – kezdve a szárny kialakulásától a növények azonos alakúságán át a szem evolúciójáig.

ichthyosaur-fossils_by_skepticink_com.jpgAz Ichthypterygiák fejlődési vonalának áttekintő ábrája (forrás: scepticink.com)

A szóban forgó tanulmány tárgya az Ichthyosauriák rendjén belül a Stenopterygius nemzetséghez tartozó halgyík egy maradványa, ami a korábban már nálunk is bemutatott, döbbenetesen tökéletes állapotú fosszíliáiról híres holzmadeni alsó-jura posidoniás pala egyik lelőhelyéről került elő. Első ránézésre nem mondanánk róla, hogy egy szép példány: a csontváz nem teljes, a csontok szétcsúsztak a betemetődés során, a laikus szemlélő számára így szinte felismerhetetlen az egykori élőlény kiléte. Felbecsülhetetlen értékű lágyszöveteket rejtett azonban magában a kövület, olyannyira szerencsés állapotban, hogy a kutatók a modern eljárások segítségével be tudták azonosítani a 180 millió évvel ezelőtt a tengeraljzatra süllyedt állat májának maradványait is!

press_1.jpgA tanulmányban vizsgált példány - hivatalos nevén MH 432 (Urweltmuseum Hauff, Holzmaden, Németország). A fosszília hossza 85 cm, az eredeti állat nagyjából kétszer ilyen hosszú lehetett.

A nemzetközi kutatócsoport a témában már korábbi tanulmányokat is jegyző svéd Johan Lindgren vezetésével a legmodernebb molekuláris technológiákkal, többféle ion-tömegspektrométeres eljárással is tanulmányozta a szakmai berkekben romantikusan csak MH 432-nak keresztelt példányt. A kutatás eredményei meglepetésként érték magukat a szakembereket is. Az eddigi molekuláris elemzések, amelyeket tengeri környezetből származó ősmaradványokon végeztek, nem hoztak komoly eredményeket, most azonban új információk egész sora került napvilágra! A legfontosabb eredményt az állat kitűnő állapotban fennmaradt fosszilis bőrszöveteivel kapcsolatban sikerült elérni, amelyet meghökkentő módon a hámsejtek szintjén lehetett mikroszkóppal tanulmányozni. A vizsgálat ezen része kimutatta, hogy a Stenopterygius bőre nem pikkelyes volt, ahogy azt a hüllőknél ma tapasztaljuk, hanem a mai delfinekéhez hasonlóan sima, erős és rugalmas.

Ezen felül a hámszövetek pigment és melanocita elemzésével új információkat sikerült szerezni egy a kutatókat régóta foglalkoztató, és az utóbbi években vitákat gerjesztő kérdésre: milyen színük volt az ichthyoszauruszoknak? Ez bagatellnek tűnő, mégis fontos kérdés, hiszen megválaszolásával közelebb kerülhetünk nem csak a halgyíkok élettanának, hanem koruk ősföldrajzi, ökológiai hátterének, sőt, általános evolúciós törvényszerűségek megismeréséhez is. Az elmúlt években – a már említett új technológiai lehetőségeknek köszönhetően – több ilyen témájú tanulmány is született. A témát még a legendás brit természetfilmes, David Attenborough is bemutatta idén év elején megjelent filmjében, az Attenborough and The Sea Dragon című alkotásban. Az eddigi kutatások arra az eredményre jutottak, hogy a fiatal ichthyoszauruszok még egységesen sötét színűek lehettek, majd egyedfejlődésük során fokozatosan kialakult egy világosabb hasi színezet, a hátuk pedig sötét maradt – pontosan ahogyan a mai delfineknél is látjuk. Ez a színösszetétel előnyös a tengeri élőlények számára a ragadozókkal szembeni, vagy a vadászathoz szükséges álcázás terén: alulról nézve így beleolvadnak az ég világosabb színébe, míg felülről nézve a tenger mélyének sötétségébe. Ez a mostani tanulmány gyakorlatilag megerősítette a korábbi eredményeket, ugyanezek a tulajdonságok igazolhatóak voltak a csonttani adatok alapján egyértelműen felnőtt példányként azonosított MH 432 esetében is.
Az azonban mindenképpen újdonságnak számít, hogy a kivételesen jó állapotban megőrződött szövetekben ezúttal képesek voltak a melaninokat termelő bőrsejtekben elágazódási struktúrát is felfedezni, ami arra utal, hogy az ichthyoszauruszok képesek voltak valamilyen mértékben önmaguk szabályozni bőrük árnyalatát! Ez egyelőre csak feltételezés, mint ahogyan az is, hogy ezt a képességet vajon álcázásra, vagy a testhőmérsékletük szabályozására használták-e, de bízzunk benne, hogy a jövő erre a kérdésre is tartogat egy választ.

stenopterygius_nobu_tamura_bw.jpg

Stenopterygius rekonstrukció (Nobu Tamura illusztrációja)

A legjelentősebb fejleményt azonban nem a pigmentek vizsgálata hozta, hanem az a felfedezés, hogy a Stenopterygius a mai cetfélékhez hasonló, bőr alatti hőszigetelő zsírréteggel rendelkezett! Mivel eddig még soha senki nem talált ilyesmire utaló nyomot egyetlen fosszíliában sem, a kutatóknak kísérleti úton kellett meggyőződniük arról, hogy amit látnak, az valóban ilyen típusú zsírszövet lehet. Ezt úgy oldották meg, hogy mai delfinek hasonló, bőrt és zsírréteget egyaránt tartalmazó szövetmintáit kiszárítva, egyfajta mesterséges fosszilis állapotot hoztak létre. Ezután az eredményt összevetették az MH 432 mintáival, és arra a következtetésre jutottak, hogy ez valóban az, amire gondoltak.
Ma ilyen hőszigetelő bőr alatti zsírréteget kizárólag a tengeri életmódhoz alkalmazkodott emlősöknél és egy hőmérsékletét szabályozni képes hüllőnél, a tengeri kérgesteknősnél találhatunk. Ez az eredmény abszolút beleillik abba a korábbi, több egyéb érvvel is megtámogatott elméletbe, miszerint az ichthyoszauruszok a mai delfinekhez hasonlóan melegvérű állatok lehettek. Az elfogyasztott táplálékukból kikövetkeztethető gyors mozgásuk, az elevenszülés, a gyors csontnövekedés, vagy a tény, hogy egykori hideg sarkvidéki környezetből is kerültek elő maradványaik, eddig is komoly érvek voltak az ichthyoszauruszok melegvérűsége mellett, ez a mostani felfedezés pedig újabb muníciót biztosít ehhez az elmélethez.

image-two-1.jpg

Összehasonlító ábra, melyen bal oldalon egy mai delfin mesterségesen mumifikált bőr- és zsírszövete látható, jobb oldalon pedig a vizsgált Stenopterygius fosszília ugyanezen elemei (forrás: Nature)

Ez a mostani tanulmány az ichthyoszauruszok kutatásának egy meghatározó állomása, a szerzők elmondása szerint ennyire összetett, interdiszciplináris és eredményes munkát még soha senki nem végzett ilyen típusú anyagon. Én személy szerint már alig várom, és aktívan figyelemmel fogom kísérni a további fejleményeket.

***

Források:

  • Az Earth Archives bejegyzése
  • A Science Daily híradása
  • A Nature tanulmány: Johan Lindgren, Peter Sjövall, Volker Thiel, Wenxia Zheng, Shosuke Ito, Kazumasa Wakamatsu, Rolf Hauff, Benjamin P. Kear, Anders Engdahl, Carl Alwmark, Mats E. Eriksson, Martin Jarenmark, Sven Sachs, Per E. Ahlberg, Federica Marone, Takeo Kuriyama, Ola Gustafsson, Per Malmberg, Aurélien Thomen, Irene Rodríguez-Meizoso, Per Uvdal, Makoto Ojika, Mary H. Schweitzer. Soft-tissue evidence for homeothermy and crypsis in a Jurassic ichthyosaur. Nature, 2018; DOI: 10.1038/s41586-018-0775-x
  • A Nature tanulmány irodalom listája
  • Microscopy and Analysis - Characterising a 200 million years old sea dragon

A bejegyzés trackback címe:

https://paleotop.blog.hu/api/trackback/id/tr3714463960

Kommentek:

A hozzászólások a vonatkozó jogszabályok  értelmében felhasználói tartalomnak minősülnek, értük a szolgáltatás technikai  üzemeltetője semmilyen felelősséget nem vállal, azokat nem ellenőrzi. Kifogás esetén forduljon a blog szerkesztőjéhez. Részletek a  Felhasználási feltételekben és az adatvédelmi tájékoztatóban.

ezneménvagyok 2018.12.14. 03:53:30

"... fokozatosan kialakult egy világosabb hasi színezet, a hátuk pedig sötét maradt – pontosan ahogyan a mai delfineknél is látjuk. Ez a színösszetétel előnyös a tengeri élőlények számára a ragadozókkal szembeni, vagy a vadászathoz szükséges álcázás terén: alulról nézve így beleolvadnak az ég világosabb színébe, míg felülről nézve a tenger mélyének sötétségébe."

Ez nagyon jól hangzik, szinte közhelyszerűen szokták citálni, csak nem igaz. A sötét hátszín bizonyos körülmények között még akár hasznos is lehet, de egy nagyméretű állat nem tud olyan hófehér hasat villantani, hogy a felszín közelében úszva alulról ne egy nagy sötét foltnak tűnjön így is.

A valóságban ez a mintázat nem alulról vagy felülről, hanem oldalról rejti el az állatot. Egy teljesen egyszínű test a vízben nagyon erősen plasztikusnak tűnik, ugyanis a hátrészét jóval világosabbra festi a felszín felől beszűrődő fény, míg a hasoldal jóval sötétebbnek tűnik az árnyékhatás miatt. Egy egyszínű állat ezért oldalról már messziről is jól látható. Ha azonban a fényesebb hátrészt ellenárnyékolja egy eleve sötétebb szín, az árnyékos hasoldalt pedig egy világosabb, a végeredmény egy szinte dimenziók nélküli egyszínű, lapos szellemalak lesz, ami sokkal jobban el tud tűnni a környező víz hátterében.