paleotóp

paleotóp


Egy bizarr tünemény az idő mélyéről: az Opabinia

2020. augusztus 10. - Fitos Attila

Valamivel több, mint 500 millió évvel ezelőtt, a kambrium időszak során a világ óceánjaiban beálló környezeti feltételek olyan lehetőségeket teremtettek, aminek hatására az addig teljesen más utakat járó, és főként az Ediacara-életközösségből ismert állatvilág komoly fejlődésen eshetett át. Ez volt az a periódus, amikor gyakorlatilag majdnem az összes ma ismert állattörzs kialakult – és azokon kívül még jópár, amelyek azóta már kihaltak. Csalánozók, pörgekarúak, tüskésbőrűek, puhatestűek, ízeltlábúak és férgek egész sereglete bukkan fel a kambriumi fosszíliarekordban, földtörténeti léptékben szinte egy szempillantás alatt. Ennek az evolúciós bonanzának a során – állítólag az akkor még kevésbé fejlett génkészletnek köszönhetően – több olyan, mai szemmel abszurd élőlény is megjelent, amelyek aztán végül hellyel-közzel sikeresnek bizonyultak az élet nagy küzdelmében, így új fajként kifejezetten hosszú ideig fennmaradhattak. Ennek köszönhető az elsőként a kanadai Burgess-palában felfedezett, majd később még a világ más pontján is feltárt, meghökkentően változatos, és bizarr élőlényeket felsorakoztató ősi fauna is. Ennek az életközösségnek volt a tagja egy mindösszesen 7-9 cm hosszú állat, az Opabinia, amely apró termete ellenére korának egyik jelentős ragadozója volt. Ízekre tagolt testét oldalt kopoltyúkat takaró lebenyek szegélyezték, hátrafelé fokozatosan keskenyedő farkán pedig három pár váltott állású, V betűt formázó, penge alakú képlet helyezkedett el. Ez még nem is tenné különösebben furcsává kinézetét, ám fejéből pontosan 5 szem állt ki, amelyek mindegyike egy-egy nyélen foglal helyet, szájába pedig egy porszívócsőhöz hasonló hajlékony nyúlvány végén helyet foglaló, rágószervekkel ellátott fogóval húzta be a tengeraljzaton élő áldozatait.

opabinia_regalis_life_restoration.jpgAz Opabinia regalis rekonstrukciós ábrázolása (Nobu Tamura illusztrációja)

Az Opabinia nemet a kanadai Sziklás-hegységben, Brit Columbia tartományban található Burgess-pala Formáció felfedezője, Charles Doolittle Walcott írta le még 1912-ben. Az akkoriban előkerült, és Opabinia regalis fajként publikált 9 példányon, valamint néhány töredéken kívül, amelyeket ő különálló rendszertani egységként Opabinia media névvel illetett, más helyről nem ismerünk egyértelműen beazonosítható példányokat. Az 1960-as években orosz tudósok a szibériai Norilszk környékéről jelentettek egy új fajt, amelyet ők Opabinia norilica néven írtak le, de ezek a kövületek annyira rossz megtartásúak, hogy a tudományos közvélemény egyelőre nem fogadja el őket, mint az Opabinia genus tagjait.

opabinia_smithsonian.jpgAz Opabinia regalis egyik legszebb fosszilis példánya a Burgess-palából a washingtoni Smithsonian Museum gyűjteményében (fotó: Simon Conway Morris, Oxford University Press, 1998)

Az Opabinia felfedézésével vált igazán érzékelhetővé az, hogy mennyire keveset tudunk a rég letűnt korok váz nélküli, azaz fosszilizálódásra csak nagyon kivételes esetekben alkalmas élőlényeiről, és hogy ez milyen hiányossá teszi az élet történetének evolúciós dinamikájával kapcsolatos ismereteinket is. Amikor a brit paleontológus, Harry Blackmore Whittington 1975-ben megjelentette híres összegző tanulmányát a különös lényről, már javában zajlott egy komoly vita az élővilág korai evolúciójáról. A ’kambriumi robbanás’ elmélete valamikor az ötvenes-hatvanas években bontakozott ki, majd a hetvenes évek elején Niles Eldredge és Stephen Jay Gould alkották meg a bakugrásokkal tarkított evolúciós dinamika teóriáját, amelynek a ’Punctuated Equilibrium’, azaz a ’szaggatott egyensúly’ nevet adták. Az elmélet lényege, hogy az evolúció az idő nagy részében statikus, vagy csak kis változások jellemzik, míg bizonyos időközönként a környezeti változások komolyabb ugrásokat váltanak ki a fajképződésben.

burgess_scale_cor.pngA Burgess-palából előkerült gerinctelen állatok méretbeli ábrázolása egy kifejlett Homo sapienshez viszonyítva (forrás: Wikipedia)

Ugyanebben az időben azonban arra is fény derült, hogy az élővilág már a kambriumot megelőző korokban, azaz a proterozoikumban komolyabb fejlődésnek indult, amellyel kapcsolatban – szintén a fossziliák hiányából fakadóan – még a kambriuminál is szegényesebb a tudásunk. A ritka kivételre kiváló példát jelentenek a fent is említett ediakara időszaki lelőhelyek.

source.gif_972x656

Az Opabiniát – néhány más hasonló nemmel egyetemben – mindenesetre Whittington nem sorolta a ma is ismert, a modern állatokat is magába foglaló szélesebb taxonómiai csoportokba, hanem a kambrium fajképződéshez kedvező, katalizáló környezetének egyik olyan, átvitt értelemben vett „kísérleti eredményeként” értelmezte ezeket az állatokat, amelyek aztán előbb vagy utóbb letűntek az élet színpadáról. Az ezt követő évtizedek során további fosszíliák kerültek elő, amelyek szintén ezt a rég letűnt csoportot, a későbbiekben Dinocarididának elnevezett osztályt gyarapítják. Talán a leghíresebb közülük a kambriumi tenger arányait nézve igazi monstrumként jellemezhető ragadozó lény, az Anomalocaris. Az Opabinia azonban mindig is a kambriumi robbanással kapcsolatos elméleti kutatások ikonikus alakja marad.

20191201_radiodonta_amplectobelua_anomalocaris_aegirocassis_lyrarapax_peytoia_laggania_hurdia.png

A Dinocarididák Radiodonta rendjének tagjai: Amplectobelua symbrachiata (balra fent), Anomalocaris canadensis (jobbra fent), Aegirocassis benmoulai (=Aegirocassis benmoulae, középen), Peytoia nathorsti (=Laggania cambria, balra lent), Lyrarapax unguispinus (középen lent), and Hurdia victoria (jobbra lent). Forrás: Wikipedia

 

20191114_gilled_lobopodians_opabinia_pambdelurion_kerygmachela.png

A Dinocarida osztály kopoltyús lobopodái: Opabinia regalis (fent), Pambdelurion whittingtoni (balra lent) és Kerygmachela kierkegaardi (jobbra lent). Forrás: Wikipedia

 

***

Források:

Új eredmények a Burgess fauna egy rejtélyes tagjával kapcsolatban

A Torontoi Egyetem és a Royal Ontario Museum által nemrég megjelentetett tanulmány szerint sikerült közelebb kerülni egy olyan kérdéshez, ami a Burgess faunát kutató szakembereket már régóta foglalkoztatja.
A Burgess-pala a kanadai Sziklás-hegység egy középső kambriumi, kb. 508 millió éves, sekélytengeri környezetben képződött kőzettípusa, ami a szerencsés viszonyoknak köszönhetően kiváló épségben fennmaradt ősmaradványokat is tartalmaz. A természet igazi ajándéka, ún. Lagerstätte, ugyanis a tengeralatti magaslatokról időnként lavinaszerűen lezúduló törmelék - tehát a hirtelen betemetődés - miatt sok esetben a fosszilizációra amúgy szinte esélytelen lágyszövetek is fennmaradtak látható minőségben, egyfajta finom lenyomatként az iszapszerű üledékből keletkezett kőzetben. Külön szerencse, hogy a törzsfejlődés egy olyan szakaszában, a “kambriumi robbanás” során keletkeztek ezek a kövületek, amikor a ma is élő rendszertani alakok többsége valamilyen nem tisztázott oknál fogva, földtörténeti szempontból nagyon rövid idő alatt, 10-20 millió év alatt egyszercsak megjelent a semmiből.
Az elképesztően szerencsés fosszilizálódási körülményeknek köszönhetően a Burgess-palából számtalan olyan  különös fosszília került elő, ami zavarba ejtette a korábban még csak hasonlókat sem látó geológusokat. Az legismertebb példák közé tartozik a Hallucigenia és az Anomalocaris. Utóbbiról csak az első maradványok 1892-es felfedezése után 93 évvel sikerült kideríteni, hogy miféle szerzet lehetett, miután több, korábban különálló állattípusnak gondolt kövületről sikerült egy teljes példány felfedezésével bizonyítani, hogy tulajdonképpen egyazon fajhoz tartozó példányok különböző testrészei.

Ugyanilyen titokzatos eleme ennek az ősmaradványegyüttesnek az imént említett tanulmány tárgya, a Habelia optata is. Magát a genust már jó régen ismerjük - konkrétan az a Charles D. Walcott írta le először még 1912-ben, akinek a nevéhez maga a Burgess-pala formáció felfedezése is fűződik. A habeliidák rendszertani helyzete azonban mindeddig pusztán találgatás tárgya volt.

a508milliony.jpg

A Habelia optata művészi rekonstrukciója. Forrás: Joanna Liang. Copyright: Royal Ontario Museum

Az átlagosan kb. 2 cm hosszú, tagolt testtel, külső vázzal és különböző csápokkal, végtagokkal rendelkező élőlényt már az első példányok vizsgálata során az ízeltlábúak (Arthropoda) törzsébe sorolták, és ebben igazuk is volt. A részletesebb analízis és ezáltal a pontosabb meghatározás azonban váratott magára. Néhány korai tanulmány kitért arra, hogy a habeliidák valószínűleg állkapcsos ízeltlábúak voltak, azaz mandibulaták. Azonban ez volt a legtöbb, amire jutottak.

Az ízeltlábúakat táplálkozás – pontosabban a táplálkozást végző szájszerveik – alapján két csoportba osztjuk: Amandibulata (állkapocs nélküliek) és Mandibulata (állkapcsosak). Utóbbiak többféle tapogatóval és csáppal rendelkeznek, illetve egy pár speciális nyúlvánnyal – ezt hívjuk mandibulának – amellyel elragadják, magukhoz szorítják és megrágják táplálékukat.

Most a Torontoi Egyetem Ökológiai és Evolúcióbiológiai Tanszékének kutatója, Cédric Aria és a Royal Ontario Museum főkurátora, Jean-Bernard Caron alapos kutatómunkával, és a 3D-s képalkotás modern eszközeivel egy még a kilencvenes években gyűjtött, 41 példányból álló kollekciót dolgozott fel, és sikerrel is járt a Habelia taxonómiai hovatartozásának pontosításában. A kutatók neve egyébként ismerősen csenghet az őslénytani híreket rendszeresen olvasók körében, ugyanis nemrég, kb. fél éve hasonló felfedezéseket tettek más, szintén a Burgess-palából származó ősmaradványokkal kapcsolatban.

Az új elemzés alapján a szakemberek úgy gondolják, hogy a Habeliidák nem állkapcsos, hanem épp ellenkezőleg, állkapocs nélküli ízeltlábúak voltak. Ezen belül is, a morfológiai jellegek alapján arra következtetnek, hogy a csáprágósok (Chelicerata) ősének egy közeli rokona lehetett, nem sokkal azok kialakulása előtt leválva a fejlődési vonalról (ld. itt a rendszertani ábrát). A Chelicerata superclassis ad helyet az olyan hatalmas, ma is élő csoportoknak, mint a pókfélék, skorpiók, a tőrfarkú rákok (Limulidae), vagy a már rég kihalt tengeri skorpiók (Eurypterida). A morfológiai jegyek, amelyek erre a következtetésre juttatták a tudósokat, a jól látható hármas osztatú testfelépítés, a fej szerkezeti elemei és a fosszíliákon kivehető, két darab csáprágószerű nyúlvány voltak.

12862_2017_1088_fig1_html.gif

Néhány a vizsgált példányok közül. A képeken látható mértékegység jelölők: (a), 4 mm; (b), 3 mm; (cdg), 2 mm; (efh), 1 mm. Forrás: BMC Evolutionary Biology.
A D jelű kép nagy felbontásban itt.

Aria szerint ez a felvetés új fénybe helyez, és akár meg is válaszolhat jópár régebbi kérdést, amit néhány csáprágós taxonnal kapcsolatban eddig nem tudtak megválaszolni. Egyik példa erre, hogy nem tudták pontosan, miért van a tőrfarkú rákok fejének hátsó részén egy pár csökevényes nyúlvány. Most már nagy valószínűséggel kijelenthető, hogy a csáprágósok korábbi fejlődési szakaszában jelen lévő nyúlványok visszafejlődött maradványáról van szó.

Egyébiránt, ami a Habelia életmódját illeti, minden jel arra utal, hogy ádáz ragadozó volt: a thoraxon 5 pár, gyors mozgást lehetővé tévő ’láb-csáp’, a fejen merev, egymást fedő fogazott lemezkék voltak, és rendelkezett egy olyan apró sörtékkel borított láb-szerű csáppal is, amely kiválóan alkalmas lehetett a préda elragadására (pl. kisebb trilobiták).

És itt jön a képbe az a zavarbaejtő dolog, ami az egész tanulmány lényege. Annak ellenére, hogy a fő morfológiai jegyek a csáprágósok közeli rokonságát és származási vonalát sejtetik, a H. optata olyan, főként állkapcsos ízeltlábúakra jellemző anatómiai jegyekkel is rendelkezik, mint pl. a táplálék elragadását lehetővé tevő nyúlványok, vagy a fej hátsó részén található hetedik pár tapogató. Ezeket a jegyeket a tanulmányban részletesen leírják, és összevetik az állkapcsos ízeltlábúakra jellemző tulajdonságokkal. A konklúzió szerint ennek a jelenségnek az élővilág fejlődéstörténete során számtalan példával alátámasztható alaki konvergencia az oka. Tehát a maga idejében a Habelia származási vonalához tartozó csoportok olyan mértékű diverzitást értek el az élőhelyükön, ami lehetővé tette sokféle forma létrejöttét. Ezek közül néhány taxon, mint pl. ezen írás tárgya, más csoportokkal hasonló környezetben, hasonló életmóddal, az adott körülményeknek megfelelő legoptimálisabb felépítést érték el, ezáltal morfológiailag hasonlóak lettek egymáshoz. További ismert példa az alaki konvegenciára az ichthyosaurus és a delfin hasonlósága (más rendszertani csoport, hasonló életmód, ezért hasonló alak).

12862_2017_1088_fig7_html.gif

Alaki hasonlóság a fej anatómiájában és morfológiájában a Habelia (A) és két állkapcsos ízeltlábú esetén: Ianiropsis sp. (Malacostraca: Isopoda; B; © Buz Wilson, Australian Museum) és Henicops washpoolensis (Myriapoda: Chilopoda; C; forrás: G. Edgecombe). A színek a tapogatónyúlványok közötti morfológiai-funkcionális összefüggéseket jelölik.  

A másik fontos üzenet, amiben ez a felfedezés a segítségünkre lehet, az a ’kambriumi robbanás’ mozgatórugóinak megértése. Úgy tartják, hogy paleoökológiai szempontból a törzsfejlődés felgyorsulásának az egyik oka a szilárd héjjal, páncéllal rendelkező életformák létrejötte is lehetett, hiszen a táplálékláncban az érhetett el nagyobb sikereket, aki adaptálódni tudott a zsákmányszerzés ezen új nehézségeihez. A Habelia példája pedig jól illeszkedik ehhez a felvetéshez.

 ***

Források:

 
A Habelia optata bemutatása (videó):

 

 

süti beállítások módosítása