paleotóp

paleotóp


A nap képe: a Föld történetének egyik első szárazföldi növénye

2021. augusztus 08. - Fitos Attila
A növények kétségtelenül a legfontosabb élőlények a Földön. Ha valamilyen csoda folytán hirtelen egy csapásra teljesen eltűnnének ezek a tápláléklánc alapját jelentő fotoszintetizáló lények a bolygóról, az meglepően gyorsan az élővilág teljes pusztulását vonná maga után. Nem véletlen, hogy az állatvilág fejlődéstörténete során bekövetkezett legnagyobb ugrásokat a legtöbb esetben a növényvilágban jelentkező újítások váltották ki. Nem következhetett volna be a gerincesek “partraszállása” (tehát a mi történetünk) sem anélkül, hogy a növények előtte ne hódították volna meg a szárazföldet.

Ez egy rendkívül hosszú folyamat volt, ami a mai ismereteink szerint a legegyszerűbb telepes növényekkel már a paleozoikum legelején (több, mint 500 millió éve) elkezdődhetett, majd szép lassan elszakadva az állandó vízforrástól és alkalmazkodva a gravitáció nehézségeihez, kialakulhattak a komolyabb, szállítószövetekkel bíró növények.

Az alábbi képeken egy igazi úttörő látható, az egyik első valódi szövetes, vagy más néven edényes növény, amelyet fosszíliákból ismerünk. A neve Cooksonia, és lenyomatai kb. 430 millió éves kőzetekből kerültek elő. Nem volt még sem levele, sem gyökerei, a feltételezések szerint a néhány centiméteres szárak olyan gyöktörzsekből indulhattak ki, amelyek végül nem maradtak ránk.
dsqiynyu0aecc-e.jpg
A Cooksonia sp. egy szépen fennmaradt kövülete, Bertie Formáció, felső-szilur (kb. 420 millió éve), New York, USA (forrás: Dave Rudkin, Twitter)
735942c2d29a4a8e0cbfb0a42b522758.jpg
Masato Hattori illusztrációja a növényről.

 

Ha tetszett a cikk, iratkozz fel hírlevelünkre, hogy ne maradj le az új tartalmakról!


Mit üzen nekünk egy 310 millió éves állat központi idegrendszere?

Az állatok különféle vázelemei, csontjai, héjai, esetleg páncélelemei aránylag sokáig fennmaradnak azok tulajdonosainak elhullását követően is, így jóval nagyobb eséllyel őrződnek meg az élővilág történelmének évmilliós távlataiban, mint a lágy részek. A puhább szövetek fosszilis maradványainak felfedezése viszont annyira ritka eseménynek számít, hogy az őslénytan eredményeit számon tartó közönség számára egy-egy ilyen lelet publikálása általában valóságos szenzációt jelent. Szerencsére a földtörténet szinte minden időszakára jut azért néhány kivételes lelőhely bolygónkon, ahol a különféle környezeti hatások megfelelő kombinációjának hála az átlagosnál gyakrabban kerül elő az élőlények lágy részeiről is árulkodó maradvány. Azonban ezeknek a különleges helyeknek a száma mégiscsak elenyésző.
Az ilyen egyedülálló, szaknyelven lagerstättének is nevezett lelőhelyek közé tartozik az Amerikai Egyesült Államok Illinois államában található Mazon Creek Formáció is, amelynek 310 millió éves üledékes kőzeteiben egy akkoriban itt kanyargó folyó deltatorkolatának ősi élővilága alussza örök álmát. A körülmények itt úgy alakultak, hogy az elhullott növények és állatok bomlása során felszabaduló szén-dioxid az aljzat iszapjában kioldódott vas-oxiddal egyesülve vas-karbonáttá alakult, ami az élőlények maradványai köré kemény sziderites gumókat hozott létre. Ezek a gumók aztán a továbbiakban egyfajta légmentes koporsóként védelmezték a fosszíliákat, megőrizve sok-sok élőlény lágytestének legapróbb részleteit is. A formáció egyik legismertebb ősmaradványa a rejtélyes, rendszertani helyzetét tekintve máig megfejtésre váró Tullimonstrum, amely egyben Illinois állam hivatalos fosszíliája is (igen, az USA-ban ilyen is van!).

ddf26mv-011b3c4f-e98f-43ce-93c2-f68b0b0a1dfd_1.pngA Mazon Creek Formációból előkerült tőrfarkú rák-féle, az Euproops rekonstrukciója (alkotó: Andrew Kerr, forrás: DeviantArt)

A Geology tudományos folyóirat hasábjain tegnap megjelent egy tanulmány, amely egy innen, a Mazon Creek lagerstätte rétegeiből előkerült mindössze pár milliméteres, de annál jóval nagyobb jelentőséggel bíró tőrfarkú rákféle maradványaival kapcsolatos eredményeket teszi közkinccsé.

Hogy mitől jelentős? Nos, a vas-oxidos aljzat különleges körülményeinek köszönhetően ezúttal a lágyszövetek között fennmaradtak az állat központi idegrendszerére utaló nyomok is! Ráadásul a nem mindennapi lelet nem csak az ízeltlábúak idegrendszerére vonatkozó evolúciós változásokkal kapcsolatban hordoz új információt a tudomány számára, hanem az idegpályák megőrződésének egy eddig kevésbé ismert módja miatt a lágyszövetek fosszilizálódását kísérő fizikai és kémiai folyamatokra vonatkozó eddigi ismeretekhez is hozzájárul.

 

Miért fontos?

Az a kevés, amit az ősi ízeltlábúak központi idegrendszeréről tudunk, a vizsgálható kövületeket tekintve többnyire két forrásból táplálkozik. Egyrészről borostyánkő zárványokból, tehát az egykori fák gyantájába ragadt ízeltlábúak maradványaiból, másrészt a kambrium során keletkezett Burgess-pala típusú kőzetrétegek páratlan állapotban fennmaradt leleteiből.
A borostyánkő fogságába esett rovarok és egyéb ízeltlábúak maradványai sok esetben az egykori élőlény minden porcikájának legapróbb részleteit is látni engedik (erről érdemes blogunk egy korábbi cikkét is elolvasni), a legújabb technológiával pedig a kívülről nem látható idegrendszer elemei is kifogástalanul tanulmányozhatók.
Azonban ami az állattörzs teljes időskálájának lefedését illeti, az ízeltlábú zárványok vizsgálatának lehetőségei korlátozottak: a legkorábbi ilyen lelet a földtörténeti középidő triász időszakából származik, azaz “mindössze” 230 millió éves. Ez hatalmas idő, de a csoport 540 millió éves történelmének mégis csak kevesebb, mint a fele.

decoding-the-secrets-o-2.jpgEgy százlábú és egy hangya, 23 millió éves mexikói borostyánkőben (fotó: Greg Edgecombe, forrás: Russell D.C. Bicknell et al)

A lágyrészeket finom elszenesedett hártyaként bámulatos részletességgel konzerváló kambriumi Burgess-pala típusú rétegek már jóval idősebbek, körülbelül 500-520 millió évesek. Ezekkel a maradványokkal az ízeltlábúak evolúciójának legkorábbi szakaszába nyerhetünk bepillantást.

decoding-the-secrets-o-3.jpgEgy kambriumi ízeltlábú, a kínában Burgess-típusú szelvényből előkerült Chengjiangocaris kunmingensis kitűnő állapotú fosszíliája és idegrendszerének rekonstrukciója (illusztráció: Javier Ortega-Hernández, forrás: Russell D.C. Bicknell et al)

Az újonnan bemutatott karbon időszaki tőrfarkú lelet pedig a rendelkezésre álló két kor közé esik, így egy mindeddig ilyen szempontból még feltérképezetlen időszakkal kapcsolatban juthatunk új információkhoz.

A kövület másik jelentősége, hogy a lágyrészek megőrződésének egy eddig ismeretlen mechanizmusára világít rá. A vizsgált tőrfarkú rák példány, amely egyébként a kizárólag a karbonból ismert Euproops danae fajhoz tartozik, ugyanolyan sziderites konkrécióban fosszilizálódott, mint a Mazon Creek egyedülálló kövületeinek többsége.
Annyi az újdonság, hogy ennél az Euproops példánynál a központi idegrendszer elemeinek anyaga egy fehér színű agyagásvánnyal, kaolinittel cserélődött ki. Egészen pontosan a lágyrészek eltűnése után keletkező üres teret töltötte ki ez az anyag utólag, így maradhatott fenn annak formája. Tulajdonképpen az a szerencsénk, hogy az utólagosan benyomuló anyag színe ennyire eltér a bezáró kőzet színétől, máskülönben nehezen lettek volna képesek a kövületet vizsgáló szakemberek felismerni, vizuálisan elkülöníteni ezeket a szerveket a többi lágyszövettől. 

decoding-the-secrets-o.jpg

decoding-the-secrets-o-1.jpgA vizsgált fosszília és a szóban forgó, kaolinittal kitöltött központi idegrendszer közeli képe, valamint rekonstrukciós ábrája (forrás: Russell D.C. Bicknell et al)

A harmadik pont, amire a tanulmány kitér a lelet kapcsán, az a tőrfarkú rákfélék evolúciójához köthető érdekes megfigyelés. Ha visszaemlékezünk az iskolai biológia órákra, talán beugrik, hogy a tőrfarkú rákokat gyakran emlegették, amikor az élő kövületekre kellett példákat felhozni. És valóban, vannak olyan fajaik, amelyek lényegi tulajdonságaikat tekintve zavarba ejtően változatlanok maradtak hosszú évszázmilliók során. A tőrfarkú félék tágabb értelemben vett csoportja, a Xiphosura osztály fosszilis fajai azonban morfológiai és ökológiai szempontból is jelentős változásokon estek át és komolyan diverzifikálódtak hosszú történetük során.
Ennek ellenére az az összehasonlító vizsgálat, amit a tanulmány szerzői végeztek a szóban forgó maradvány és a ma élő tőrfarkú rákfélék központi idegrendszere kapcsán, azt mutatja, hogy komolyabb változás nem történt ezekben a szervekben az eltelt 310 millió év alatt. Morfológiai szempontból a karbon időszaki maradványon vizsgálható elemek, azaz az idegpályák szemhez és végtagokhoz vezető pályái, valamint a nyelőcső felé vezető pályák a fosszilis és mai állatoknál is alapvetően a ma élő rokonokéval azonos jellemzőket mutatnak.

 ***

Források:

  • Russell D.C. Bicknell et al, Central nervous system of a 310-m.y.-old horseshoe crab: Expanding the taphonomic window for nervous system preservation, Geology (2021). DOI: 10.1130/G49193.1
  • A Phys.org híradása a tanulmányról

 

***

 

Ha tetszett a cikk, iratkozz fel hírlevelünkre, hogy ne maradj le az új tartalmakról!


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:

Kardfogú óriás szardellák népesítették be a tengereket 45 millió éve

A 66 millió évvel ezelőtti nagy kréta-tercier kihalási esemény bekövetkeztével, és a földtörténeti középkor ökológiai rendszerének teljes összeomlásával a Föld élővilágában komoly változások álltak be. A legfontosabbak között az emlősök és a madarak térnyerését tartjuk számon, de voltak olyan események is, amelyek pusztán érdekességükkel járulnak hozzá paleobiológiai ismereteink palettájához. Nevezhetjük őket egyfajta őslénytani csemegének is, és nem csak azért, mert a napoletana pizzát annyira ízletessé tevő szardellafélék ősi családtagjairól lesz most szó. Ezeknek a békés planktonevő apróságoknak az évmilliókkal ezelőtt élt rokonai ugyanis valamivel előkelőbb helyet foglaltak el a tengeri táplálékláncban: vérszomjas ragadozók voltak.

Egy a napokban a The Royal Society Open Science tudományos folyóiratban megjelent tanulmány két olyan, az eocén korai és középső szakaszából származó, koponyát is tartalmazó halkövületet mutat be, amelyek az alaktani bélyegeik alapján a mai szardellák korai képviselőiként azonosíthatók, ám mindkettő koponya felső állkapcsán egy-egy magányos, szablya alakú fog található. Az egyik kövület, amely a koponyán kívül a test mellső uszonyig fennmaradt részét is magában foglalja, a belgiumi Chièvres városához közel került elő. A másik, töredékes koponya fosszília a pakisztáni Pandzsáb tartományban látta meg sok-sok millió év után újra a napfényt, még valamikor a hetvenes évek vége felé.

maintitle1.pngVérszomj ide vagy oda, volt, aki a Monosmilusra is veszélyt jelentett. Joschua Knüppe illusztrációján egy négylábú őscet, a Dalanistes egy példánya ragadja el a szardellák ősi rokonát. (forrás: Joshua Knüppe)

A Belga Királyi Természettudományi Intézetben őrzött leleteket mikro-CT-s vizsgálatnak is alávetették, és megállapították, hogy mindkét hal koponyájának alsó állkapcsán kisebb tépőfogak egész sora ül, míg a felső állkapcson egyetlen hegyes kardfog foglal helyet. Ezen kívül a két ősi hal méretében is meghaladja mai rokonait: míg a mai szardellák 10-15 cm hosszúra nőnek, addig a koponya adatai alapján a két most leírt példány egyike megközelíthette az 1 méteres hosszúságot is.

A kisebbik példány, amelyet Belgiumban találtak még 1946-ban, nem csak holotípus, de fajának egyetlen példánya is. Magát a rendszertani besorolást azonban már régen elvégezték: Edgar Casier paleontológus nem sokkal a felfedezést követően publikálta munkásságát és írta le ezt az 50 millió éves fajt Clupeopsis straeleni néven.

A Pakisztánban felfedezett közel egy méteres halat viszont ezen friss tanulmány keretében sorolhatták új nembe és fajba, melynek ereményeként a Monosmilus chureloides nevet kapta. A Monosmilus elnevezés az állat felső állkapcsán lévő agyarszerű fogra utal, míg a chureloides fajnevet a több dél-ázsiai kultúrában is megjelenő félelmetes külsejű alakváltó vámpír-démon, a Kurel után adták. Minden bizonnyal ezzel kívánták érzékeltetni, hogy egy nem kifejezetten megnyugtató külsejű élőlény képét nyújthatta az egykoron a sekélytengerekben kisebb halakra vadászó ragadozó. A felső kardfog mellett az alsó állkapocs látványa sem utalhatott arra, hogy a szardellák óriás nagybácsikája békés szándékkal közeledett volna másokhoz. A koponya eleje felé növekvő méretű 16 darab tűhegyes hajlított fogából az utolsó elérte a 2 centimétert, ami a teljes koponya méretének 20%-a volt.

20200514szardella-monosmilus-chureloides-eocen.jpgMonosmilus chureloides és egy mai szardella méretbeli különbségei (forrás: Joschua knüppe)

A Monosmilus 45 millió éve, a középső eocén lutéciai korszakában élt, amikor nálunk, pontosabban hazánk helyén is gazdag élővilággal benépesített sekélytenger hullámzott. Pakisztán azonos korú képződményei híresek a cetfélék korai evolúciójához köthető őslénytani leleteiről, a négylábú őscetek olyan korai képviselőiről, mint például a Dalanistes. Joggal feltételezhető, hogy ezek a tengeri életmódhoz egyre inkább alkalmazkodó emlősök egyben a Monosmilus ragadozói is lehettek.

Annak ellenére, hogy a két vizsgált állat külön fajba tartozott, és évmillók választják el őket időben is, a kutatást végző szakemberek mégis egy közös tanulmányban közölték a velük kapcsolatos eredményeket. Ennek oka, hogy eddig máshonnan nem ismertek hasonló felépítésű halfélét, sem a kihalt, sem a ma élő csoportok között. Így biztosra vehető közöttük valamilyen kapcsolat – ha más nem, morfológiai és életmódbeli mindenképpen. Az szintén meglepő fordulat volt, hogy a két fosszilis fajt szoros rokoni kapcsolat fűzi a ma élő apró szardellákhoz, hiszen a mai leszármazottak őseikkel ellentétben a tenger apró lebegő biomasszájával, azaz planktonnal táplálkoznak.

Rendkívül érdekes adatokkal szolgál hát ez a két fosszília a 66 millió évvel ezelőtti hatalmas kréta-tercier kihalás utáni időkről, amikor a mezozoikum végén kiüresedő tengerek ökológiai fülkéit új meg új élőlények töltötték be. Ezek a „próbálkozások” aztán némely esetben hosszú távra is sikeresek maradtak, míg mások, mint a vérszomjas szardellák, alulmaradtak a fennmaradásért folyó küzdelemben.

***

Források:

  • A Live Science beszámolója
  • Capobianco A., Beckett H.T., Steurbaut E., Gingerich P. D., Carnevale G, Friedman M. (2020) Large-bodied sabre-toothed anchovies reveal unanticipated ecological diversity in early Palaeogene teleosts. R. Soc. open sci.7192260 http://doi.org/10.1098/rsos.192260 

 

 ***

 

Ha tetszett a cikk, iratkozz fel hírlevelünkre, hogy ne maradj le az új tartalmakról!


 

Így nyeltek őseink

A nyelvcsont evolúciójába enged betekintést egy új ősemlős fosszília

Az emlősök törzsfejlődésének legősibb összetett szerkezetű nyelvcsontját azonosították kutatók egy a cickányokhoz hasonlatos jura időszaki ősemlős, a Microdocodon gracilis 165 millió éves fosszíliájában.

Az emlősök fejlődésének a földtörténet során megtett útja kétségtelenül diadalmenetként jellemezhető, még ha mi emberek most a végén mindent jól tönkre is teszünk. Leszámítva azt a hibbant rombolást, amit az eddig eltelt geológiai idő utolsó másodperceiben mi itt lerendezünk, rendszertani osztályunk egyértelműen az élővilág evolúciójának győztesei közé tartozik. Mint tudjuk, igazából minden olyan élőlénycsoport – legyen az baktérium, gomba, növény vagy állat –, amelynek a képviselői ma élnek és mozognak, az evolúció győztesének számít, ám az emlősökről elmondható, hogy meghódították a teljes bioszférát, a bolygó szinte összes ökológiai fülkéjébe beférkőztek az elmúlt 200 millió év során. Ez még akkor is komoly dolog, ha eltekintünk az emberi faj mindent elsöprő inváziójától. Mitől lettünk mi emlősök ilyen sikeresek? Attól eltekintve, hogy 66 millió éve az előttünk regnáló őshüllők egy kiváltó okait tekintve még mindig kérdéses kihalás keretében átadták a terepet az addig elnyomásban élő őseinknek.
Nos, egy 2014-ben, az északkelet-kínai Taohukou-rétegsor jura időszaki képződményeiből előkerült apró, cickányszerű ősemlős kitűnő állapotban fennmaradt 165 millió éves kövülete új információkkal szolgál ehhez a kérdéskörhöz.

fossil_closeup_1.jpgA Microdocodon gracilis fosszíliája. Az újonnan leírt nemzetség és faj típuspéldányaként számontartott kövület a senjangi Liaoning Őslénytani Múzeum gyűjteményébe került. (Fotó: Csö-Hszi Lo)

Az emlősök sokféleségének egyik kulcsa ugyanis egy apró csontocska, a garatot és a gégét összekötő nyelvcsont lehetett, amely a gerinces állatoknál arra szolgál, hogy a szájba vett és megrágott táplálékot tovább juttassa a nyelőcsőbe, majd onnan a gyomorba.
A modern emlősöknél ez az apparátus nagyságrendekkel kifinomultabb, mint más ma élő gerinces csoportoknál. Míg mondjuk a hüllőknél a nyelvcsont egy egyszerű bot alakú képződmény, addig az emlősöknél egy több ízesült elemből álló, és ezáltal kifinomultan mozgatható, nyereg alakú struktúra fejlődött ki. Amíg más gerincesek csak nagyobb adagokban, vagy esetleg csak egyben tudják lenyelni áldozatukat (mint pl. az aligátorok), addig az összetett nyelvcsont lehetővé teszi az emlős állat számára, hogy a táplálékot megrágás után kisebb porciókban juttassa le a gyomorba. A fogazat változatossá válásán kívül a feldarabolt táplálék kis adagokban való lenyelésének képessége járult hozzá a leginkább ahhoz, hogy az emlősök a lehető legtöbbféle táplálékhoz hozzá tudjanak férni, legyen az rovar, féreg, hús vagy növényi tápanyag. Így nyílhatott meg számukra az út a temérdek niche, és ezáltal a hatalmas változatosság felé.

071719_cg_mammal-chewing_inline2_730.png

Az olyan primitív emlős-ősöknek, mint amilyen késő-permben és kora-triászban (kb. 250 millió éve) élt Thrinaxodon (balra), ’A’ alakú nyelvcsontja volt – egy olyan kezdetleges forma, amely nem tette lehetővé a rugalmas rágást. Ezzel szemben a Microdocodon gracilis (középen), amely 165 millió éve élt, már nyereg alakú nyelvcsonttal rendelkezett, nagyon hasonlóval, mint amilyen ma a kutyáknak van (jobbra). a nyelvcsontok (kék) ízülettel vannak összekötve (zöld), elősegítve azt a rugalmasságot, aminek köszönhetően az állat meg tudja őrölni és le tudja nyelni a különféle típusú táplálékot.

Fontos szerepet töltött hát be ez a parányi csontocska, és már régóta foglalkoztatta a paleontológusokat a kérdés, hogy ez a kifinomult nyelvcsont struktúra mikor jelent meg elsőként az emlősök evolúciója során. Ezzel kapcsolatban - megfelelő fosszilis bizonyítékok hiányában - eddig csupán feltételezések láthattak napvilágot.

A 2014-ben előkerült, és a napokban a nagyhírű Science hasábjain Microdocodon gracilis néven új fajként leírt, nagyjából 5-9 cm hosszú ősemlős fosszíliája megdöbbentően kivételes állapotban, a legapróbb részleteiben maradt fenn az utókor számára a belső-mongóliai Tiaocsisan formáció finom márgarétegei között. A keskeny testű, és rokonaihoz képest szokatlanul hosszú farkú, rágcsálókhoz hasonlító kis állat a végtagok felépítése alapján vélhetően fákon élhetett.
Rendszertani szempontból a Microdocodon az ősemlősök egy mára már kihalt ágán, a Docodonták között helyezkedik el. Ezt a kizárólag a földtörténeti középidőre korlátozódó csoportot egyébként egy magyar tudós, a Széchenyi-díjas Kretzoi Miklós alkotta meg még 1946-ban, és később ökológiai szempontból meglehetősen szerteágazónak bizonyult: ha csak a Tiaocsisan formációt nézzük, a Microdocodon kortársai között említhetjük a félvízi életmódot folytató Castorocaudát, a föld alatti Docofossort, a fán lakó Agilodocodont, de előfordultak még vitorlázó életmódot folytató fajok is a képviselői között! Mivel kihaltak, a Docodonták ily módon természetesen nem tekinthetők a mi közvetlen őseinknek, pusztán őseink közeli rokonainak, ám mindez cseppet sem csökkenti jelentőségüket. Ez a klád ugyanis az emlősök fejlődésének egy izgalmas állomása volt: bizonyos bélyegeikben, mint például az alsó állkapocshoz tartozó középfülcsont, még az emlősök perm és triász időszaki primitív hüllőszerű őseire hasonlítanak, míg több attribútumuk már a modern emlősökhöz köti őket. A Docodonták vizsgálata tehát közelebb vihet minket saját fajunk korai történetének feltárásához is.

reconstruction_closeup.jpgA Microdocodon gracilis rekonstrukciója. Ez az interpretáció az állatot éjszakai ragadozóként jeleníti meg, egy jellegzetes jura-időszaki benettitesz fán. (Forrás: April I. Neander)

A kutatóknak saját elmondásuk szerint már az elején volt egy olyan érzésük, hogy ez a gyönyörű, ősi kövület valami egyedülálló üzenetet hordoz, de nem tudták megmondani, mi lehet az. Csak miután fényképeket készítettek a kövület részleteiről, és mikroszkóp alatt is alaposabban szemügyre vették, döbbentek rá, hogy a maradványon kitűnően tanulmányozható a mai emlősökére egyébként kísértetiesen hasonlító nyelvcsont struktúra.
Ez a felfedezés aztán teljesen új kontextusba helyezte a fosszília későbbi vizsgálatát a kutatócsoport számára. A fogak és a nyelvcsont között egyértelmű összefüggés van, hiszen ha az állat nem képes kis adagokban nyelni, nincs szüksége a táplálék finomra őrléséhez megfelelő fogazatra sem. Ezen logika, és a rendelkezésre álló fogleletek alapján már korábban is feltételezték, hogy a modern nyelvcsontnak meg kellett lennie a korai emlősöknél is. Azonban közvetlen bizonyíték nem volt, az eddig feltárt ősmaradványokon nem tudták egyértelműen beazonosítani a képletet. Így, hogy a Microdocodon fosszíliája példát mutatott, és egyszerűen fogalmazva a szakemberek „rájöttek, mit kell nézni”, több korábbi, hasonló korú, de más rendszertani csoportba tartozó ősemlős leleten is képesek lettek felismerni az apró csontokat.

untitled_1_1.jpgAz apró csont, ami a lelet jelentőségét adja (Fotó: Csö-Hszi Lo, a kiemelést a jelen cikk szerzője készítette)

A tanulmány szerzőinek szerint ennek a Microdocodon fosszíliának köszönhető, hogy most már képesek vagyunk feltérképezni a rendelkezésünkre álló ősmaradványanyagot, és mélyebb betekintést nyerni a közvetett módon saját fajunk kifejlődéséhez is hozzájáruló, nélkülözhetetlen táplálékfeldolgozási apparátus evolúciójába. A parányi kis ősemlős még parányibb csontocskái tehát nagy kérdések megválaszolásához segíthetnek hozzá minket a jövőben.

 

***

Források:

 

*

Ha tetszett a cikk, iratkozz fel hírlevelünkre, hogy ne maradj le az új tartalmakról!


A madarak körében mindeddig ismeretlen végtagstruktúrát rejtett a borostyánkő

A mianmari borostyánból előkerült madárvégtag egyik ujja aránytalanul nagy méretű volt, ami vélhetőleg a fák törzsében élő szervezetek könnyebb elérésére, egy hatékonyabb táplálékszerzésre való alkalmazkodás eredménye lehetett. Erre eddig sem fosszilis, sem ma élő madaraknál nem ismertünk példát.

A természetes szelekción alapuló evolúció elméletének kialakításában Charles Darwin egyik fő inspirációja a Galápagos-szigeteki pinty fauna különös alakgazdagságának megfigyelése volt. A brit természettudós bámulatosnak találta, hogy a különböző környezeti feltételek milyen változatosságot képesek kialakítani az apró madarak körében. Valószínűleg hasonló megfigyeléseket tehetett volna a mai Mianmar területén is 99 millió évvel ezelőtt, amikor a néhai Tethys-óceán északkeleti szigetvilágának partvidékén a fák gyantája tonnaszámra kövült meg, hogy aztán napjaink őslénykutatóinak szinte feldolgozhatatlan mennyiségű munkát adjon. A világhírű Hukawng-völgy borostyánkövéből, a burmitból leggyakrabban előkerülő zárványok – mint minden hasonló lelőhelyen – rovarok, pókok és ezerlábúak, ám mindezek mellett már több alkalommal publikáltak madaraktól származó maradványokat is az ősi élet kutatói. Most pedig egy olyan ősmadár végtagjának maradványa került elő a különleges fosszília-együttesből, amely a csoport egy eddig ismeretlen evolúciós ágának nyomait őrzi. 

205293_web.jpgAz Elektorornis chenguangi táplálékszerzés közben - rekonstrukció (illusztráció: Csongda Csang)

Az utóbbi évek burmittal kapcsolatos őslénytani bejelentéseinek javát jegyző pekingi kutatócsoport egyik tagja, a Kínai Földtudományi Egyetem munkatársa, Lida Hszing még 2014-ben jutott hozzá a kétes hírű borostyánkő kereskedők révén a szóban forgó, alig 4 cm átmérőjű darabhoz. A példány korábbi tulajdonosai közül mindenkinek az volt a meggyőződése, hogy egy gyík végtagja található a megkövesedett gyantában. Ez egyáltalán nem gyakori, de azért nem is példátlan ebben a formációban. A tudós azonban már a vásárlás pillanatában tudta, hogy egy madár végtagja rejtőzik a borostyán mélyén, a lelet valódi jelentősége pedig csak a későbbi kutatómunka során bontakozott ki.
Az egykori állat jobb alsó végtagja maradt fenn a kőben, az is már erősen oszlásnak indult, mire a gyanta végül konzerválta az utókor számára. A bomlás eredményeként a lágyszövet szétesett, a borostyánban is több helyen láthatók az egykor levált bőr foszlányai. Mindezek ellenére a szakemberek szabad szemmel is könnyen azonosítani tudták a végtag csonttani bélyegeit, és az is látható volt, hogy az élőlény négy ujja közül az egyik bizarr módon jóval hosszabb, közel másfélszer akkora, mint a többi.

205295_web.jpgAz Elektorornis chenguangi végtagját rejtő 99 millió éves borostyánkő (Fotó: Lida Hszing)

A későbbi, részletesebb vizsgálatok során a már jól bevált gyakorlat szerint mikro-CT-s letapogató berendezéssel is szóra bírták a fosszíliát, amelynek köszönhetően meg tudták alkotni a fogságba esett testrész 3D modelljét is. Az ily módon zavartalanul tanulmányozhatóvá és összehasonlíthatóvá vált végtagról kiderült, hogy egykori gazdája egy verébnél is kisebb ősi madár volt, amely a krétában gyakori, de a dinoszauruszokkal együtt kihalt Enantiornithesek csoportjába sorolható. Az ősmaradvány továbbá a jellegzetesen megnyúlt ujj miatt nemcsak új fajként, de új nemzetségként is leírható. A szakemberek az újonnan felfedezett, és a Current Biology című tudományos folyóiratban július 11-én bemutatott állatot az Elektorornis chenguangi névre keresztelték, amely nagyjából annyit tesz: 'Csen Kuang gyantába veszett madara'. Csen Kuang az egyik helyi borostyánkő múzeum kurátora.

 gr1_lrg.jpgA végtagról a mikro-CT eljárás alapján készített rekonstrukciós rajz (Forrás: Lida Hszing)

Eddig összesen öt Enantiornithes-féle maradvány került elő a mianmari borostyánból, és azok tüzetes vizsgálatát követően mind az ötöt juvenilis, azaz a felnőttkort még el nem érő példányként tartják számon. Ezzel szemben a most előkerült madárka – apró mérete ellenére – kifejlett példánynak bizonyult a csonttani elemzés alapján.
A kutatómunka során megpróbáltak fényt deríteni arra is, hogy miért alakult ki ez a nyilvánvalóan specialista életmódra utaló különös végtag az egykori partvidéki erdőben elpusztult kismadárnál. Végül arra jutottak, hogy nem ismerünk sem a kihalt, sem a ma élő madarak közül olyat, amely végtagjain az Elektororniséhoz hasonló egyedüli meghosszabbodott lábujjal bírt.
(Megjegyzés: némileg árnyalja a képet, hogy a tanulmányban ezt az egyedülálló tulajdonságot bemutatni hivatott összehasonlító ábrán - B jellel ellátva - látható egy a kréta időszak korai szakaszában élt Enantiornithes-féle, az Eopengornis végtagja is, amely - ha nem is épp annyira, de az Elektororniséhoz hasonló mértékben megnyúlt harmadik ujjal rendelkezik)
Közvetlen őslénytani és aktualista példák hiányában maradt hát a spekuláció a szakemberek számára. Ha kicsit kitágítjuk a látókörünket, és nem csak a madarakra irányul a figyelmünk, találunk azért olyan állatokat ma is a bolygón, amelyek hasznot húznak megnyúlt ujjaikból. Madagaszkár szigetén őshonos például a fura kinézetű, macska nagyságú félmajom, a véznaujjú maki. A nevét adó karcsú ujjak közül mellső végtagjain a középső ujj hosszabb a többinél, amit arra használ, hogy a korhadó fatörzsekben élő ízletes rovarokhoz könnyebben hozzájusson. Nem kizárt hát, hogy a jellegzetes képlet az Elektorornis esetében is egy hasonló, speciális táplálékszerző stratégia eredményeként alakult ki az alsó végtagokon. Ez az elképzelés – noha a bizonyítása a ma rendelkezésre álló adatok alapján lehetetlen – beleillik a Hukawng-bióta borostyán zárványainak tudományos feldolgozása során a lelőhely egykori őskörnyezetéről eddig alkotott képbe.

Akármi is volt az egyedi módon megnyúlt ujjacskák kialakulásának oka, a lelet érdekes újdonságot jelent a pusztán fosszíliák alapján egyébként nagyon nehezen megismerhető ősi életközösségek palettáján.

***

Források:

 

*

Ha tetszett a cikk, iratkozz fel hírlevelünkre, hogy ne maradj le az új tartalmakról!


A kacsacsőrű emlősre hasonlíthatott a különös tengeri hüllő

Az ősvilág fura szerzetei sorozat

Meglehetősen nagy volt eddig a ’fejetlenség’ az egyik legősibb halgyík, az Eretmorhipis háza táján, eddig előkerült kövületeik ugyanis mind koponya nélkül maradtak ránk. Nemrégiben azonban bejelentettek két új példányt, amelynél már tanulmányozhatók a fej anatómiai bélyegei is, és ez alapján a kutatók meglepő feltevéssel álltak elő: a különös kis tengeri hüllő mind kinézetében, mind életmódjában hasonlíthatott a ma élő kacsacsőrű emlősre.

A nagyjából 252 millió évvel ezelőtt bekövetkezett perm végi kihalás eredményeként földtörténeti léptékben nézve egy szempillantás alatt eltűnt bolygónk tengeri állatfajainak 96%-a. A kihalást követő földtörténeti időszak, a triász során az élővilág – egyes feltételezések szerint a sarki területekről kiindulva – fokozatosan regenerálódott, amelynek során az élőhelyeket új típusú állatok is hatalmukba keríthették. Nem sokkal a kihalás után jelent meg a hüllők egy új csoportja, amelynek képviselői feladták addigi szárazföldi élőhelyüket, és – a mai cetfélék emlős elődeihez hasonlítva – fokozatosan meghódították a tengereket, hogy aztán fejlődési vonaluk végén olyan állatok jöjjenek létre, mint amilyenek a delfinekhez hasonló ichthyoszauruszok. Ennek az átalakulásnak az egyik bölcsője a legújabb kutatások szerint a mai Kína egykor sekélytengerrel borított területe lehetett, ahonnan a kora-triászból több ősi típusú tengeri hüllő kövülete is előkerült. Az egyik ilyen Ichthyosauromorpha – azaz halgyík-formájú – élőlénycsoport a Hupehsuchiák rendje, amelynek tagjai mind a többi ősi, mind a későbbi fejlett halgyíkokhoz képest igen különös formát mutatnak. Ormótlan testükhöz képest fejük kisméretű, nagy lapát uszonyai viszont jóval méretesebbnek tűnnek az indokoltnál. Bizonyos nemzetségei, mint például a rend nevét is adó Hupehsuchus – a nevét is ihlető kínai Hupej tartomány kivételes lelőhelyeinek köszönhetően – kifejezetten jó megtartású fosszíliák formájában maradt fenn az utókor számára, rekonstrukciójuk így kis túlzással gyerekjáték volt a szakemberek számára. Van azonban egy olyan nemzetsége ennek a csoportnak, amit eddig kizárólag koponya nélkül megőrződött kövületek alapján ismertünk. A 70 cm hosszú, és testéhez képest hatalmas evezőszerű végtagjaival, valamint a Stegosauruséhoz hasonló háti páncéllemezeivel meglehetősen rendhagyó formának számító Eretmorhipis eddig előkerült két példánya közül az elsőt még 1991-ben fedezték fel, de tudományos leírására egészen 2015-ig várni kellett. Ez az elsőként megtalált darab volt egyben a legjobb megtartású is, ugyanis a koponyát leszámítva a csontváz minden más eleme fennmaradt. Ez adta a pár éve leírt nemzetség és faj, az Eretmorhipis carrolldongi (Chen et al., 2015) holotípusát is, mivel a másik fosszília csupán néhány háti csigolyát és a végtagok részleges maradványát tartalmazta.

50708388_953265698396651_1128505809529995264_o.jpgAz Eretmorhipis carrolldongi művészi rekonstrukciója a legújabb tanulmány alapján (forrás: Junseok Choi)

A Scientific Reports című tudományos folyóiratban csütörtökön nyilvánosságra hozták két új kövület leírását, amelyeket még tíz évvel ezelőtt fedezett fel a Kínai Geológiai Intézet kutatócsoportja a Hupej tartomány nyugati részén fekvő Hekou városának egyik 250 millió éves, alsó-triász sekélytengeri kőzeteket feltáró kőfejtőjében. Az új példányokat egyértelműen az Eretmorhipis nemzetségbe sorolták, és hatalmas jelentőségüket az adja, hogy bár ezek sem teljes csontvázak – az egyik a végtagok kisebb elemeit nélkülözi, a másik csak a test elülső részéből áll –, mindkét fosszília megőrizte a koponya részleteit. Az ezen végzett vizsgálatok pedig meglepő eredményeket hoztak.
Mint kiderült, az állat fejének orr-része olyan megnyúlt villa alakú csontkinövés volt, amely egy porcszövetekből álló, lapos csőrszerű képződmény megtartására szolgálhatott. Van egy ma is élő lény, amelynek a koponyája zavarba ejtően hasonló bélyegeket mutat: ez az Ausztrália keleti partvidékének édesvizeiben élő extravagáns tojásrakó, a kacsacsőrű emlős (Ornithorhynchus). A kutatók az Eretmorhipis és a kacsacsőrű emlős koponyájának összehasonlító elemzése során megállapították, hogy a fent említett vékony csontnyúlványok által közrefogott öblös üreg, és az orrnyílásokhoz közeli ízesülési pontok is arra utalnak, hogy a néhai tengeri hüllőn egy ilyen lapos, csőrszerű képződmény ékeskedhetett.

skull1.jpgAz újonnan leírt Eretmorhipis koponyájának fosszíliája és vetületi ábrája (forrás: Cheng L. et al, Scientific Reports)

Ráadásul a mai tojásrakó emlősökkel való hasonlóság nem merül ki ebben az egy sajátosságban. A koponya mérete – ez nem lepte meg a kutatókat – az Eretmorhipis többi rokonához hasonlóan rendkívül kicsi a test egészéhez képest. A tanulmány szerzői szerint azok a ma élő vízi állatok, amelyeknél testükhöz képest arányaiban kisebb a fejméret, nem rendelkeznek jó hallással, ugyanis nem tud olyan fejlettségű hallószerv kialakulni, amely képes a vízben ötször gyorsabban terjedő hang érzékelésére. A látással is gondjai lehettek a kis halgyíknak, az újonnan felfedezett koponyán a szemüreg mérete még a szintén apró szemekkel bíró rokon Hupesuchuséhoz képest is fele akkora. Nagyon valószínű, hogy ez az érzékszerve is teljesen elcsökevényesedett, és az Eretmorhipis szinte teljesen vak lehetett.
Érdekes módon a kacsacsőrű emlősre is igaz az érzékszervek ilyen mértékű hiányossága. Az ausztrál különc hátrányos helyzetét egy szerfelett speciális megoldással küszöböli ki: az elektromosságot hívja segítségül. Csőrének mindkét felületén körülbelül negyven-negyvenezer, vízszintes sorokba rendezett elektromos érzékelő és további harmincezer nyomásérzékelő pálcika található. A két sejtfajta az ember látókérgére emlékeztető módon rétegződik a csőr felületén, és az agy tevékenységének jelentős részét az ezektől kapott információk feldolgozása köti le. Úgy tűnik, a kétféle adat együttes feldolgozásával a kacsacsőrű emlős egyfajta "víz alatti térlátásra" tesz szert. Az elektromos érzékelők felfogják az egészen kis állatok egészen kis izommozgásai keltette jeleket is, a nyomásérzékelők pedig a vízben álló, lebegő, illetve mozgó dolgokról visszaverődő hullámokat észlelik. A kétféle információ együttes feldolgozása lényegesen jobb képalkotást tesz lehetővé a zavaros vízben, mint a látás.

190906_web.jpgBalra egy ma élő kacsacsőrű emlős (Ornithorhynchus), jobbra egy Eretmorhipis koponyájának vázlatos ábrája (forrás: Cheng L. et al, Scientific Reports)

Természetesen fosszilizálódott lágyszövetek hiányában nincsenek egyértelmű bizonyítékok arra vonatkozóan, hogy az Eretmorhipis is hasonló képességekkel szerezte volna táplálékát, de az anatómiai jegyek hasonlósága nem zárja ki a lehetőséget. A környezet pedig, ahonnan a halgyík kövülete előkerült, egy hatalmas területen elnyúló, rendkívül sekély vízű tengeri plató volt a kora-triász során, amely alkalmas lehetett az olyan részleges vízi életmódra, mint amilyet ma a kacsacsőrű emlősnél tapasztalunk – igaz, utóbbi édesvízekben – folyókban és tavakban él.

eretmorhipis-carrolldongi-fossil_1.jpg

Az Eretmorhipis carrolldongi újonnan leírt fosszíliája (forrás: Cheng L. et al, Scientific Reports)

Tehát a koponya bélyegei, a kisméretű szem és a csőr vázelemei, valamint az egykori őskörnyezet, amiben az állat élt, mind arra utalnak, hogy az Eretmorhipis a kacsacsőrű emlőséhez hasonló anatómiával és életmóddal rendelkezett. Ennek rendkívüli jelentősége lehet az állatok evolúciójának kutatásában is. Az Eretmorhipis ugyanis 250 millió évvel ezelőtt élt, azaz mindössze 1-2 millió évvel a nagy perm-triász kihalás után járunk. Ez alatt a földtörténeti léptékben elképesztően rövid idő alatt ezek szerint nem csak a hüllők tengeri életmódhoz való alkalmazkodása zajlott le, de az új élőlénycsoport rendkívül gyorsan specializálódott is az egyes ökológiai fülkékhez való alkalmazkodással, és az Ichthyosauromorphák kládja életmód tekintetében is meglepően gyorsan változatossá vált.

***

Ha tetszett a cikk, iratkozz fel hírlevelünkre, hogy ne maradj le az új tartalmakról!


 

Források:

  • A University of California sajtóközleménye
  • Chen, X.-H., Motani, R., Cheng, L., Jiang, D.-Y. & Rieppel, O. A new specimen of Carroll’s mystery hupehsuchian from the Lower Triassic of China. PLoS One 10, e0126024, https://doi.org/10.1371/journal.pone.0126024 (2015).
  • Cheng, L., Motani, R., Jiang D.-Y., Yan C., Tintori, A.& Rieppel, O. Early Triassic marine reptile representing the oldest record of unusually small eyes in reptiles indicating non-visual prey detection. Scientific Reports (2019) 9:152 | DOI:10.1038/s41598-018-37754-6

Új kövületek teszik több tízmillió évvel korábbra a zárvatermők megjelenését

A zárvatermők eredete és kialakulása már régóta foglalkoztatja a paleobotanika tudósait. Mint a legtöbb őslénytani témájú kutatás, ez is két forrásból táplálkozik: a fosszíliák, valamint a ma élő növények tanulmányozásából. Ez utóbbi terület – mint azt mostanában többször is említettük – az elmúlt néhány évtizedben a genetikai ismeretek fejlődésével és térnyerésével forradalmi újdonságokkal szolgált. Ilyen újdonság például a genetikai kód visszafejtésével, és az evolúció időbeliségének megbecslésével foglalkozó molekuláris óra elve. Ennek ellenére nem szabad lebecsülni a jó öreg, hagyományos módszert, a fosszilis anyag vizsgálatát sem – pláne, hogy itt is komoly technológiai újításokkal találkozhatunk.

Mit tudtunk hát eddig arról, hogy mikor és hogyan alakultak ki a növények rendszertani értelemben vett országán belül azok az általunk jól ismert zárvatermők, amelyek színpompás virágba borulásuk után különféle ízletes – vagy éppen dögletes és mérgező – gyümölcsökkel és egyéb termésekkel örvendeztetik – vagy ölik – meg az állatok országának képviselőit?

euanthus-novataxa_2015-liu-et-wang.jpgEuanthus panii - az eddig ismert egyik legősibb zárvatermőként azonosítható növénymaradvány a kínai középső-jurából (forrás: Zhong-Jian Liu and Xin Wang. 2015.)

Azt eddig is tudtuk, hogy valamikor a dinoszauruszok koraként is emlegetett földtörténeti középidő során terjedtek el, de ennél pontosabb adatok nem álltak rendelkezésre. Mivel kövületek egész sora, pollenek és növényi szövetek maradványai tanúsítják, hogy a mezozoikum harmadik, befejező időszakában, a kora-kréta során, nagyjából 120-130 millió évvel ezelőtt már igen nagy diverzitásban volt jelen a csoport, ezért komoly okunk volt feltételezni, hogy az első képviselők valamikor a 210-145 millió évvel ezelőtti jura időszak során, vagy talán még azelőtt, a triászban jelenhettek meg az élet színpadán. Ez azonban csak elképzelés volt, amelyet a ma élő növények molekuláris óra vizsgálatai némileg megerősítettek ugyan, de bizonyítani nem tudtak.

magnolia_obovata_01.jpgA zárvatermők legfontosabb ismertetőjegye, hogy a termőlevelek zárt magházzá nőnek össze, ezzel védve magkezdeményeiket, az embriót. Ez a tulajdonságuk annyira versenyképesnek bizonyult az életért vívott harcban, hogy mára ezek a növények váltak a Föld flórájának meghatározó alakjaivá, a ma élő növények fajokban leggazdagabb, legváltozatosabb csoportját alkotják. Több, mint kétszázezer fajjal képviseltetik magukat, míg az összes többi növény, beleértve a mohákat, zuzmókat, nyitvatermőket, mindösszesen negyvenezer fajjal.

A fosszilis anyag meglehetősen szűkszavú volt a krétát megelőző időszak zárvatermőivel kapcsolatban. Épp ezért sok helyen még ma is azt olvashatjuk, hogy a csoport feltételezhetően a kora-kréta során alakult ki. Ez persze nem igaz, a kora-krétában tapasztalható, kövületekkel is igazolható fajgazdagság a zárvatermők korábbi megjelenésére utal, és ma már korábbi kőzetekből, a jura középső és felső szakaszából is vannak egyértelműen zárvatermőktől, azok korai alakjaitól származó ősmaradványaink. Nem meglepő módon ezek a kövületek is – mint megannyi szenzációs újdonságot szolgáltató fosszília – Kínának a kutatók által eddig elkerült, őslénytani szempontból érintetlen területeiről kerültek elő.

És most is Kína szolgáltatta az új szenzációt: egy tavaly megkezdett munkálatokon alapuló, de teljességében csak tegnap publikált tanulmány most egy olyan új zárvatermő növény maradványait mutatja be, amelyet a Nanking régió Dél-Xiangshan formációjának alsó-jura, mintegy 174 millió éves kőzeteiből írtak le. A növényt a maradványok külső bélyegei alapján teljesen új nemzetségként és fajként határozták meg, és a Nanjinganthus dendrostyla nevet adták neki.

fos1.jpgA Dél-Xiangshan formáció agyagpalái tömegével tartalmazták az újonnan leírt Nanjinganthus dendrostyla maradványait (forrás: NIGPAS)

A 34 kőzetlapon mintegy 264 példányban vizsgált bőséges leletanyag lehetővé tette, hogy néhány példányt alaposabban is megvizsgáljanak, gyakorlatilag elemeikre szedve azokat. Ezeket magas felbontású mikroszkópokkal, többféle szögből és nagyításban vizsgálva, az apró elemeket összetéve végül képesek voltak megalkotni az egykori növény rekonstrukcióját is. Ennek köszönhetően fedezhették fel, hogy a Nanjinganthus összefüggő, csésze alakú magházzal rendelkezett, amelyekben a külvilág viszontagságai ellen védve helyet foglalhattak a magkezdemények – tehát már valódi zárvatermő volt.

fos2.jpg

Nanjinganthus dendrostyla rekonstrukciós rajza (forrás: NIGPAS)


A kutatók összevetették a kövületeket a nemrégiben Kína északkeleti tartományaiból előkerült, későbbi, középső- és késő-jurából származó zárvatermő leletekkel, és megállapították, hogy azokat szorosabb rokoni szálak nem fűzik a Nanjinganthushoz.
A faj leírása után a kutatók egyik új feladata azt kideríteni, hogy a zárvatermők korai alakjai között monofiletikus kapcsolat van-e – azaz a most felfedezett Nanjinganthus a későbbi zárvatermő növények őse-e –, avagy polifiletkus – tehát a Nanjinganthus a fő fejlődési vonal egy később kihalt mellékága.

Ezek az új leletek tehát újabb fosszilis bizonyítékai annak a korábbi feltételezésnek, hogy a zárvatermők őseit a krétánál jóval korábban, a jura időszakban, vagy még talán annál is korábban kell keresnünk. Az eddigi legkorábbi, teljes bizonyossággal zárvatermőként azonosítható fosszíliák korát pedig mostantól több tízmillió évvel korábbra datálhatjuk!

 

Források:

Hogyan nőttek óriásira a szárazföldi teknősök?

Az ősélet magyar kutatói (1.) – dr. Rabi Márton

Új cikksorozatunkban olyan nemzetközi hírű magyar kutatókat szeretnénk bemutatni olvasóinknak, akik munkájukkal jelentős mértékben hozzájárultak, vagy ma is hozzájárulnak az őslénytan, és ezáltal más föld- és élettudományok fejlődéséhez. Rovatunk első bejegyzésének főszereplője egy fiatal paleontológus, dr. Rabi Márton, aki a teknősök törzsfejlődésének megértéséhez visz egyre közelebb minket. Legutóbbi tanulmányában, amelyet egy argentin kollégájával közösen publikált, a szárazföldi teknősfélék átfogó vizsgálatával elért eredményeik kerültek közlésre. Az új fejlemények felülírnak néhány korábbi, meglehetősen mélyen beivódott feltételezést ezzel az állatcsoporttal kapcsolatban.

A szárazföldi teknősfélék képviselői az egész világon fellelhetők a sivatagoktól az erdőkig, és olyan fajokat foglalnak magukba, mint a házi kedvencként is rendkívül népszerű görög teknős, vagy a darwini eszmék egyik megihletője, a galápagosi óriásteknős. Ha szóba kerülnek, elsőként minden bizonnyal lomha mozgásuk jut eszünkbe, de rajta vannak a világ leghosszabb ideig élő állatainak listáján is: a galapagosi óriásteknős átlag életkora meghaladja a száz évet, de volt olyan példány is, amely bizonyíthatóan több, mint 170 évig élt.
Érdekesség: sokan nem tudják, hogy a galápago szó spanyolul teknőst jelent, így ha azt mondjuk, hogy galápagosi teknős, olyan, mintha azt mondanánk: békönszalonna.
Néhány fajuk – mármint a teknősöké, nem a békönszalonnáé – hatalmas méretűre képes nőni, házuk meghaladhatja az egy méteres hosszúságot is, míg némelyük nem nagyobb 6-8 cm-nél. Annak ellenére, hogy a természetbúvárok már Darwin idejétől kezdve komoly érdeklődéssel tanulmányozták őket, a szárazföldi teknősök törzsfejlődését a közelmúltig homály fedte. Különösen a szigeteken megfigyelt óriások eredetével kapcsolatban ütköztek  a tudományos közvélemény álláspontjai.

source_rory_stansbury_island_conservationflickr.jpgGalápagosi óriásteknős (forrás: Rory Stansbury, Island Conservation, Flickr)

A tény, miszerint az összes ma élő óriás szárazföldi teknősféle szigetlakó, arra sarkallta fejlődéstörténetük kutatóit, hogy kialakulásukat az úgynevezett Foster-törvény, vagy másnéven sziget-hatás következményeként értékeljék: elszigetelt élőhelyeken a nagyméretű állatok törpékké, míg a kisebbek óriásokká válhatnak. A törpévé fejlődés egyik példája a floridai fehérfarkú szarvas, amely rokonától, a „közönséges” fehérfarkú szarvastól pusztán méretében különbözik. Az ilyen méretcsökkenés kiváltó okaként általában a szigeteken fellelhető szűkösebb tápanyagforrást szokták felhozni. A kisebb test ilyen esetekben szelekciós tényező. A szigeti órásnövekedés legjobb példája pedig az egykor Mauritius szigetén élt, és az ipari forradalom kezdetén kihalt röpképtelen galamb, a híres dodó lehet. Ők a mai feltételezések szerint a sziget ragadozóinak nyomására fejlődtek óriás méretűvé, egészen addig, amíg szegényeket egy újonnan érkezett, túlzottan intelligens ragadozó az utolsó szálig agyon nem verte.
A kihalt szárazföldi teknősökkel kapcsolatos korábbi tanulmányok nagy része meglehetősen bizonytalan volt e témában: több esetben az óriás növekedés okaként épp a ragadozó emlősök hiányát nevezték meg, de volt olyan felvetés is, hogy a szárazföldi teknősök már eleve óriások voltak, amikor élőhelyük elterjedése elérte a tengeri szigetvilágokat. Mivel a legtöbb ilyen állat már kihalt, ezeket az elméleteket meglehetősen nehéz mai megfigyelésekkel ellenőrizni. Az egyetlen megoldás hát, ha a kihalt teknősök fosszíliáit vizsgálják meg a szakemberek. 

Dr. Rabi Márton – geológus, paleontológus

2009-ben diplomázott okleveles geológusként az ELTE Természettudományi Karán, majd 2014-ben a Tübingeni Egyetem Földtudományi Karán szerzett szerzett doktori fokozatot. Kutatási területe a teknős- és krokodilfélék makroevolúciója. A híres iharkúti dinoszaurusz lelőhelyen folyó kutatásoknak a kezdetek, 2002 óta résztvevője, ezenkívül feltárásokat végzett a máriahalmi ősemlős lelőhelyen, Kína Xinjiang tartományában és Borneón. Több hazai és nemzetközi kutatási projekt résztvevője, és rendszeresen publikál elismert tudományos folyóiratokban.
Szabadidejében sem mondható átlagos figurának, a Magic Mosquitoz frontember-szájharmonikásaként nem csak egy zenekart, hanem egy új zenei irányzatot is alapított: az „indokolatlan mocsári R&B”-t.

dsc_3711.JPG

Egy fiatal magyar kutató, Rabi Márton a társzerzője annak a közelmúltban a Cladistics című tudományos folyóiratban közzétett átfogó tanulmánynak, amely tiszta vizet öntött a pohárba a fenti témával kapcsolatban. Argentin kollégájával, Evangelos Vlachos-szal komoly összesítő munkát végeztek: az élő fajok genetikai, és a kihalt fajok csonttani adatainak tanulmányozásával összeállították a szárazföldi teknősök (Testudinidae) eddigi legátfogóbb családfáját.

dsc03265_2.jpgPár millió évvel ezelőttig az óriásteknősök Európa déli részén a mai Franciaországtól Törökországig elterjedtek voltak. Titanochelon perpiniana, Párizsi Természettudományi Múzeum (fotó: Rabi Márton)

Ez az első tanulmány, amely globális nagyságrendben tekinti át a szárazföldi teknősök testméretében bekövetkező evolúciós változásokat. A kutatók munkájának köszönhetően új ismeretekkel gazdagodtunk: kiderült, hogy a kövületanyag teljesen más képet mutat a múlttal kapcsolatban, mint amit a jelenkor szárazföldi teknős fajai alapján feltételezhettünk. A szárazföldi teknősök 55 millió évvel ezelőtti megjelenését követően az óriás méret több alkalommal is megjelent a földtörténet különböző szakaszaiban egymástól teljesen függetlenül, és nem csak elszigetelt környezetben, hanem elsősorban Ázsia, Afrika, Európa, valamint Észak- és Dél-Amerika kontinentális területein. Később az ezeken a területeken élő összes faj kipusztult, utolsó képviselőik a pleisztocén korban, az utolsó jégkorszak során éltek.

dsc_0134_2.jpgA tanulmány másik szerzője, Evangelos Vlachos (középen) az általuk tanulmányozott kihalt óriásteknős páncél múzeumba szállításánál - Thesszaloniki régió, Görögország (fotó: Rabi Márton) 

A fosszíliák tehát azt mutatják, hogy a kontinensek belső területein is nagy számban kialakultak óriás méretű fajok, ez pedig arra enged következtetni, hogy az óriás testméret a teknősök esetében nem hozható összefüggésbe az elszigetelt élőhelyek hatásaival. Ehelyett valószínűbb, hogy a ma a szigeteken élő óriás teknősök, mint például a galapagosi és seychelles-i fajok sokkal inkább az egykoron a dél-amerikai, kelet-afrikai és madagaszkári területekről elsodródott ősők leszármazottai. Az óriás teknősök azért lehettek jobbak a szigetek kolonizálásában, mert a kisebb fajoknál jobban tűrik az édesvíz és az élelem hiányát az óceánban történő hosszabb sodródás során. Megfigyelések szerint az óriás teknősök akár 740 km-t is képesek megtenni az óceánban lebegve!

simplified-time-calibrated-phylogeny-of-pan-testudinidae-based-on-the-strict-consensus.pngA szárazföldi teknősfélék egyszerűsített családfája a paleocéntől napjainkig (forrás: Vlachos-Rabi)

Hogy végül miért haltak ki ezek az óriások a nagyobb szárazföldeken, és maradtak életben bizonyos szigeteken, egyelőre rejtély marad. A legutóbbi jégkorszakokig fennmaradó fajok esetén a kihalás kiváltó oka a kontinentális területeken valószínűleg a már több esetben is bizonyított ragadozói – köztük emberi – nyomás és a klímaváltozások okozta hatás kombinációja lehetett.
Hasonlóan tisztázatlan, hogy ha nem a sziget-hatás, akkor mi az, ami miatt a szárazföldi teknősök időről-időre óriásokká nőnek? A kutatók szerint ebben is az éghajlat változása (melegedése) és az életközösség ragadozóinak szelekciós nyomása játszhat szerepet, de a kép rendkívül összetett, és a rendelkezésre álló kövületanyag jelenleg még korlátozott.

p1290535.JPGA kihalt észak-amerikai Hesperotestudo egy hasonló példányának páncéljában a jégkori ember befúródott lándzsahegyét fedezték fel. Floridai Természettudományi Múzeum (fotó: Rabi Márton)

A tanulmánynak egy másik váratlan eredménye is volt: a Földközi-tenger térségének szárazföldi teknősei (pl. a házi kedvenc görög teknős) ugyanis tulajdonképpen egy törpe vonalat képviselnek: mint kiderült, kihalt őseik jóval nagyobb méretűek voltak. Így ez a vonal szintén egy olyan fejlődési irányt igazol, ahol a méret megváltozását nem tudjuk kifejezetten az elszigetelődött élőhely tulajdonságaival magyarázni.
Azt tehát még nem tudjuk pontosan, hogy mi volt az oka a csoport méretbeli változásainak, de a tanulmány rámutatott, hogy a sziget-hatás, mint kiváltó ok, nem jatszott fontos szerepet. Ez pedig kulcsfontosságú információ a későbbi kutatásokhoz.

A szárazföldi teknősök immár 55 millió éve jelen vannak az élet színpadán, és ennek a kutatómunkának az eredményeként fontos lépést tettünk törzsfejlődésük jobb megismerése felé. Szomorú, hogy mire teljessé válik a kép, addigra talán el is tűnnek ezek az ősi, rendkívül békés, legelésző lények. A ma élő 43 fajukból ugyanis több, mint 17 veszélyeztetett, többek között az élőhelyük eltűnése miatt, valamint a túlvadászásnak és az illegális kereskedelemnek köszönhetően.

– fűzte hozzá dr. Rabi Márton.

 

***

Források:

 

 

 

Amikor beindult az Élet

A rejtélyes ediakara időszak és a „prekambriumi robbanás”

2018. szeptember 23. - Fitos Attila

Az élővilág fejlődéstörténetének egy nagyon jelentős, és egyben titokzatos szakasza a nem is olyan régen ediakara időszaknak elkeresztelt földtörténeti periódus. A több, mint 2 milliárd éven keresztül kizárólag egysejtű élőlényekből álló bioszférában geológiai léptékkel nézve egy szempillantás alatt megjelenhettek az első többsejtűek, ugyanis nem sokra rá már bizonyítékaink vannak az első összetett szervezetek, a szivacsok létére. Az időszak névadója a kor második felében virágzó, és világszerte fellelhető Ediakara-bióta, ennek felfedezésével indult a kutatók máig is izgalmas eredményeket produkáló munkája, amivel egyre közelebb kerülünk a komplex élet kialakulásának megismeréséhez.

1946-ban egy fiatal térképező geológus, Reginald Sprigg a kormány megbízásából – rossz nyelvek szerint az akkori atomrobbantásos kísérletek uránérc-utánpótlásához – újranyitásra alkalmas elhagyott bányák után kutatott a délkelet-ausztráliai Ediacara-dombságban. Akármire is kellett az a nyersanyag, egy biztos: Sprigg a tudomány számára minden ércnél fontosabb leletekkel tért haza. Éppen terepi ebédjét fogyasztotta, amikor az előtte lévő kőzetanyagban medúzához hasonló élőlények lenyomatait fedezte fel. Frissen végzett földtani vizsgálatai alapján úgy gondolta, ezek a kövületek a kambrium időszak legkorábbi szakaszából, de talán még annál is korábbról származnak. Ez mindenképpen ígéretes felfedezésnek számított, abban az időben ugyanis a legősibb ősmaradványokat csupán a kambrium időszak derekáról, az összetett tengeri létformák kialakulása utánról ismert a tudomány. Feltételezték ugyan a nyilvánvaló tényt, hogy az élet fejlődésének valamikor jóval korábban kellett elindulnia, de ez csak elmélet volt, semmi tárgyi bizonyíték nem állt rendelkezésre ennek alátámasztására. Sprigg beadott egy tanulmányt bírálatra a már akkor is neves Nature szerkesztőbizottságának, de elutasították az értekezés megjelentetését. Később átutazta a fél világot, hogy részt vehessen az 1948-as londoni Nemzetközi Geológiai Kongresszuson, de az akkori tudós társadalom a legcsekélyebb érdeklődést sem mutatta a felfedezés iránt. A plénum még abban is kételkedett, hogy egyáltalán fosszíliákat talált-e a kutató az ausztráliai lelőhelyen.

mysteriousan.jpgDickinsonia - az egyik első élőlény, amelynek fosszíliáit megtalálták az Ediacara-dombságban. Fotó: Alex Liu

Aztán néhány évvel később, 1957-ben a közép-angliai Charnwoodi erdőben néhány középiskolás diák megtalálta azokat a fosszíliákat, amelyek már bizonyíthatóan kambrium előtti kőzetekből származnak. Az Anglia területén elhelyezkedő földtani képződményeket jóval alaposabban ismerte a tudomány, és a 20. század közepére már az abszolút kormeghatározási módszerek is kellőképpen megbízhatóak voltak ahhoz, hogy fosszíliák nélkül is be tudják azonosítani a képződmények rétegtani helyzetét. Derült égből villámcsapásként érte hát a hír a tudományos közvéleményt: egykori élőlények lenyomatait fedezték fel olyan korú kőzetekben, ahonnan eddig még soha nem kerültek elő ősmaradványok. A nagyméretű tollakhoz hasonló fosszíliát a lelőhely után Charniának nevezték el, és – bár fogalmuk nem volt róla, miféle élőlény volt – ez volt az első ősmaradvány, ami ablakot nyitott az emberiség számára az élet törzsfejlődésének azon korai szakaszára, amikor az egyszerű egysejtű élőlények összetett szervezetekké váltak.

A sors fintora, hogy évtizedek múltán a Charnwoodi erdő kövületeiről is kiderült: a gimnazista srácok 1957-es felfedezése előtt egy évvel egy akkor 15 éves lány, Tina Negus már észrevette a lenyomatokat a sziklákon, de akkori földrajztanára, akinek elmesélte felfedezését, nem tulajdonított jelentőséget neki, mondván, hogy prekambriumi kőzetekben nem lehetnek fosszíliák.

charnia-holotype-10cm-scale-bar-website_1_orig.jpgA Charnwoodi erdőben felfedezett kövületek egyik jellegzetes képviselője, és elsőként megtalált példánya, a Charnia masoni holotípusa (ezen példány alapján írták le az új fajt). A nemzetség névadója a lelőhely, a fajé pedig a fosszília megtalálója. (forrás: www.ediacaran.org)

Az új felismerés híre villám gyorsasággal futott végig a világon, majd végül egy az Osztrák-Magyar Monarchiában született és tanult, de később Ausztráliába elszármazott geológus, Martin Glaessner figyelt fel az összefüggésre a korábban méltatlanul semmibe vett Sprigg Ediacara-dombságból származó leletei és a Charnia között.

Sőt, az évek múltán kiderült, voltak már ennél is korábban előkerült hasonló korú leletek – például az 1872-ben leírt Aspidella terranovica Új-Fundlandról, vagy egy 1933-as namíbiai lenyomat –, csak senki nem merte bevállalni azok zavarba ejtő, kambriumnál korábbi datálását.

Az alaposabb vizsgálatokat követően bebizonyosodott, hogy Sprigg kövületei is a prekambriumból származnak, ráadásul az ott feltárt maradványok az Angliában talált sírközösségnél jóval többféle élőlényt képviselnek. Olyan bizarr, rendszertani hovatartozásukat illetően évtizedes vitákat gerjesztő lények népesítették be a tenger aljzatát ebben az időben az 1 cm-től a másfél méterig terjedő méretben, mint a bordázott tehénlepény alakú Dickinsonia, a szétlapított fenyőtobozra hajazó Yornia, vagy a balerina szoknyát viselő avokádóra emlékeztető Kimberella. Az Ediacara-dombság fosszíliái lettek így ennek a misztikus kornak a névadói: a hasonló időszakból, 575-542 millió évvel ezelőttről származó kövületeket gyűjtőfogalomként ma mind az Ediakara-bióta terminussal illetik. Elterjedt az Ediakara-fauna név is, de mivel évtizedes vita zajlott (és részben még zajlik) azzal kapcsolatban, hogy kizárólag állatokról van-e szó, a ’bióta’ kifejezés szerencsésebb.

3551887ad654215ee655d803a88.jpgAz Ediakara-bióta fantáziarajza. Főbb szerepekben: Dickinsonia, Spriggina, Nimbia és Charnia (forrás: John Sibbick)

A 20. század második felében sorra kerültek elő azok a földtani formációk, amelyekben megtalálhatók az Ediakara-bióta képviselői. Mint később kiderült, voltak közöttük mélyebb és sekélyebb tengerek lakói, törmelékfalók, és később ragadozók is. Volt, amelyik helyhez kötött életmódot folytatott, de néhányuknál már a mobilitásra való képességet is felfedezték. Ahhoz képest, hogy 60 éve még semmit nem tudtunk a létezéséről, ma már egy virágzó tengeri életközösség képe rajzolódik elénk, ha az Ediakara-biótára gondolunk. Jelenleg öt kontinensről (az Antarktisz még hátra van) közel 30 lelőhely ismert, és Kínában már rendelkezésünkre áll egy elképesztően jó állapotban konzervált fosszíliákat tartalmazó rétegeggyüttes, egy igazi Lagerstatte is, a 635 és 551 millió év közötti időszakot lefedő Doushantuo formáció.

Sőt, egy igazán friss - mindössze két napos - tanulmány már arról ad hírt, hogy egy északnyugat-oroszországi lelőhelyről származó, és páratlan épségben fennmaradt Dickinsonia kövületéből új eljárással szerves anyagot tudtak kivonni, és bebizonyosodott: az élőlény szövetei nagy arányban koleszterint is tartalmaztak. Ezáltal bizonyítást nyert a Dickinsonia állati mivolta.

8855722_orig.jpgAz Ediakara-bióta ma ismert lelőhelyei (forrás: www.ediacaran.org)

A feltárt leletanyag feldolgozása során idővel annyira sokat tudtunk meg ezekről az élőlényekről, és annyira jelentősnek bizonyult az általuk képviselt kor a földi élet fejlődéstörténetében, hogy 2004-ben - 8 évi egyeztetést követően - a Nemzetközi Rétegtani Bizottság új földtörténeti időszakot vezetett be ediakara néven a 635 és 541 millió év közötti periódusra. A földtörténeti időskálát folyamatosan finomhangolják még napjainkban is, de ez főként az egyes szakaszok határainak pontosítását jelenti, esetleg a legalacsonyabb, rövidebb egységek variálását. Egy új földtörténeti időszak bevezetésének jelentőségét mi sem érzékelteti jobban, mint hogy az ediakara 2004-es bevezetése előtt utoljára 120 évvel korábban neveztek el geológiai időszakot.

timeline.jpgAz ediakara időszak (forrás: wikipedia.org)

Az új időszakot részben a kambrium korai szakaszából csippentették le, részben a korábban másként tagolt neoproterozoikum utolsó részéhez adták hozzá.

Annak ellenére, hogy a klasszikus értelemben vett Ediakara-bióta képviselőit az 575 és 542 millió év közötti kőzetekből ismerjük, az ediakara időszak kezdetét 635 millió évvel ezelőttre tették. Ennek az az oka, hogy az elmúlt évtizedek során fokozatosan a szemünk elé tárult egy folyamat, amelynek során az evolúció egy komoly lépést tett előre: az élet keletkezése óta eltelt több, mint 2 milliárd év után történt valami, aminek hatására az addig kizárólag egysejtű eukarióta élőlényekből álló bioszférában megjelent a többsejtű élet, majd később olyan bámulatos összetettségű szervezetek alakultak ki, amelyek – az időszak végén lezajló kihalási esemény ellenére is – alapjai lehettek a későbbi kambriumból ismert élővilágnak: ebből a korból már az összes ma is élő állattörzs képviselőit ismerjük.

Az ediakara időszak tehát az a földtörténeti kor, amelynek csaknem száz millió éve során az élet eljutott az egysejtűektől a ma is ismert állattörzsekig.

Az, hogy mindez pontosan hogyan történt, a kutatókat foglalkoztató legfontosabb kérdések közé tartozik. Az elmúlt években rengeteg új eredmény született az ediakara időszak kapcsán, és napjainkban is szabályosan záporoznak a tanulmányok, amelyek mind hozzátesznek valami újat az élővilág történetének eme jelentős szakaszáról alkotott képünkhöz.

Annak ellenére, hogy élesedik a képünk erről az időszakról, igazából rengeteg nyitott kérdés van még a viszonylag jól ismert és sok fosszíliát szolgáltató Ediakara-bióta élőlényeivel kapcsolatban is. Sokáig a fura alakú lények egyikét sem tudták egyértelműen besorolni egyik rendszertani kategóriába sem. A kambriumtól kezdve többségében egyértelműen beazonosítható a kutatók számára a rokoni kapcsolat az akkori és a későbbi korok élőlényei között, az Ediakara-bióta élőlényeiről viszont még az sem volt biztos, hogy egyáltalán állatok-e vagy növények. Vagy gombák, vagy protista egysejtűek. Esetleg az élőlények egy eddig nem ismert és eltűnt ötödik országához tartoznak, ami a kihalásukat követő korokban soha többé nem bukkant fel? Az evolúció zsákutcái voltak ezek a lények, amit egy katasztrófa örökre lesöpört az élet színpadáról, vagy némelyik kövületben talán akár az emberiség ősét is tisztelhetjük?
Ha lassan is, de haladunk a megoldás felé. A Dickinsonia „állati mivoltát” feltáró néhány napos tanulmány mellett számos más kutatás világított rá arra, hogy a bióta több elemének is rokoni kapcsolata van a későbbi korok élőlényeivel.

Lássuk, mit tudunk ma arról, hogy mikor és hogyan jöttek létre a Földön az első többsejtű szervezetek és az első komplex élőlények?

Mindamellett, hogy a paleontológusok a fosszíliákat egyre komolyabb eszközökkel tudják vizsgálni, a kutatásba az elmúlt évekbe beszálltak a genetikusok is. Van ugyanis egy új elv, ami alapján viszonylag pontos becslésekkel tudnak hozzájárulni egyes evolúciós állomások időpontjának meghatározásában. Az elv neve molekuláris óra, és azt veszi alapul, hogy az evolúció során a DNS-ben a mutációk viszonylag egyenletes ütemben jelennek meg. Ennek segítségével meg lehet becsülni azt az időt, mely a ma élő fajoknak bizonyos közös ősöktől való elágazása óta eltelt. A molekuláris óra eljárással egyfajta „idővonalat” készítenek a kutatók ezeket a genetikai változásokat feltérképezve. Így ki lehet következtetni a ma élő fajok genetikai adataiból, hogy az élővilág bizonyos szervezettségi foka hány évvel ezelőtt alakulhatott ki. Természetesen minél régebbi eseményt, azaz minél alacsonyabb fejlettségi fok kialakulásának idejét próbáljuk meghatározni, annál nagyobb pontatlansággal kell kalkulálni.
Ezzel a molekuláris eljárással állapították meg nemrég a kutatók, hogy a többsejtű állatok kifejlődése és első nagyobb csoportjaik leválása az egysejtű szervezetekétől nagyjából 600 millió – 1 milliárd évvel ezelőtt következhetett be.
A ma ismert legősibb többsejtű szervezetek maradványai - a szivacsok -  kb. 600 millió évesek, illetve bizonyos biomarkerek segítségével egy ománi lelőhelyről néhány éve szivacsok nyomait azonosították 635 millió éves kőzetekből - így az általunk keresett esemény valamikor ez előtt következhetett be. Sajnos az ősélet kutatóinak legjobb barátai, az üledékes kőzetek az ediakara előtti időszakkal kapcsolatban teljesen némák: egyáltalán nem állnak rendelkezésünkre olyan rétegek, amelyek alkalmasak lettek volna az akkor élt élőlények fosszilizációjára. Így hát ha az ősmaradványanyagra hagyatkozunk, nem vagyunk előrébb.

extra_large-1464361989-1205-new-600-million-year-old-fossil-is-the-world-s-oldest-sponge.jpgA Föld legősibb többsejtű állatai a szivacsok, legidősebb fosszíliái 600 millió éves kőzetekből kerültek elő (forrás: Zongjun Yin)

Volt azonban valami, ami segített a kutatóknak közelebb kerülni a megoldáshoz, és még a felgyorsult evolúciós tempóra is magyarázattal szolgált.

A geológusok már a 19. század végétől kezdve találtak olyan kőzetdarabokat prekambriumi képződményekbe ágyazódva világszerte, amelyeket hordalékkövekként azonosítottak. Ezek a hordalékkövek olyan kőzetdarabok, amiket hatalmas gleccserek szállítanak és ágyaznak be az éppen akkor kővé váló üledékekbe. A tudomány fejlődésével ezen képződmények korát is pontosítani tudták, és a 20. század második felére kiderült, hogy az egész világon rengeteg ponton található hasonló képződmények nagyjából egy időben alakultak ki. Megszületett, majd azóta bizonyítást is nyert egy elmélet, miszerint nagyjából a 735 és 635 millió év közötti időszakban hatalmas jégkorszakok több hulláma fagyasztotta be szinte az egész bolygót, a jég legnagyobb kiterjedésekor az egyenlítő mentén is vastag jégpáncél volt. Ezt a megfagyott világot a tudomány ’hógolyó-Földnek’ hívja.

4ee1f6dc-c0da-11e6-85c8-a5c9105fe082_1280x720.jpg A 850 és 635 millió év közötti kriogén időszak során több hullámban is totális eljegesedés sújtotta a Földet. A jégsapka nem is sapka volt, az egész bolygó úgy nézett ki, mint egy hógolyó.

Ha tehát meg is indult a többsejtű életformák kialakulása a nagy jégkorszakok előtt, annak képviselői valószínűleg teljesen eltűntek az évmilliókig tartó globális fagy során. Valószínűbb azonban, hogy a molekuláris óra segítségével megbecsült időszak második felében, valamikor a jégkorszak heves vulkanizmus által kiváltott megszűnését követően (tehát kb. 635 millió éve) nyílt lehetőség arra, hogy a jégbe zárt – és a túlélésre ezáltal alkalmasabb – egysejtű létformák továbbfejlődése a kedvezővé vált klímával megtámogatva kibontakozhasson.

Ez viszont azt jelenti, hogy a sivár hógolyótól az első bonyolultabb létformákig tartó időszak pusztán néhány millió évig tartott. Ez evolúciós léptékben rendkívül rövid idő! Mi történhetett?

Egy friss elmélet szerint éppen a hógolyó-Föld hatalmas gleccsereinek köszönhető ez a gyors tempó. A legfrissebb tanulmány tavaly jelent meg a Nature hasábjain, de már korábban felvetették, hogy a jégkorszakok során a gleccserek minden más glaciális időszaknál hosszabb ideig koptatták a hegységek kőzetanyagát. Amikor a több tízmillió évig tartó folyamat végén a jég elolvadt, elképesztő mennyiségű kőzetanyag került az olvadékkal együtt az óceánok vízébe. Ez az ásványi anyagban rendkívül gazdag törmelék kiváló tápanyag volt az akkor ébredező alga kolóniák számára. Az algák elszaporodása alapot teremtett egy későbbi tápláléklánc számára, ami serkentőleg hatott az evolúciós folyamatokra.
A tavalyi tanulmány nem bizonyítja az elméletet, pusztán a szóban forgó időszak egy ideális rétegsorát vizsgálva kijelenti, hogy a kőzetekben található mikrofosszíliák vizsgálatával is tapasztalható az a trend, miszerint az eljegesedést követő rövid időn belül komoly mértékben elszaporodtak az algák, és földtörténeti léptékben rövid idő alatt megjelentek az első többsejtű szervezetek, a szivacsok.

Az ediakara tehát az élővilág fejlődéstörténetének igazán izgalmas és kritikus szakasza. Sok titkot rejt még az evolúció és a földtörténet kutatói előtt, de napról napra új eredmények születnek ezekkel a korai létformákkal kapcsolatban, és idővel egyre közelebb kerülünk az Élet hajnalának megismeréséhez. Érdemes figyelemmel kísérni a híreket!

 

Források:

 

 

 

Az öreg fajok nehezebben mozdulnak

2018. augusztus 16. - Fitos Attila

Egy panamai kutatócsoport az elmúlt 4 millió év karib-tengeri bryozoa faunájának átfogó vizsgálatával arra az eredményre jutott, hogy a régebben kialakult fajoknak több időbe telik egy új élőhely meghódítása, mint a rendszertanilag hozzá közel álló, de fiatalabb fajoknak.

A fosszilizálódáshoz jókora szerencse kell, így nem csoda, ha sok egykori élőlénnyel kapcsolatban meglehetősen hiányos a tudásunk. Az esetek többségében még az egykori növény vagy állat anatómiai tulajdonságaira is csak mai analógiákat használva következtethetünk, és akkor még nem is beszéltünk a tudományos szempontból fontosabb kérdésekről, pl. az adott létforma saját környezetével való kölcsönhatásainak vizsgálatáról. De vannak azért olyan nagy tömegben előforduló kövületek is, amelyek ha megfelelő mennyiségben azonos területen fellelhetők, és jelenlétük viszonylag hosszú időtávot lefed, nagyobb ívű következtetésekre is alkalmasak.

Nagyon jó példa erre a panamai Smithsonian Trópusi Kutatóintézet (STRI) munkatársainak a Scientific Reports-ban szerdán közzétett tanulmánya, amelyben bizonyos paleoökológiai és őséletföldrajzi adatokból olyan fontos eredményekre jutottak, amelyek rendkívül nagy segítséget nyújthatnak az evolúció mozgatórugóit kutató szakemberek számára is.
Aaron O’Dea és társai úgy vélték, hogy a Karib-tenger délnyugati térsége megfelelő lenne arra, hogy az elmúlt évmilliók során ezen a területen élt állatok egy kiválasztott csoportjának vizsgálatával választ kapjanak a kérdésre: vajon egy állatfaj új élőhelyen történő elterjedésének készségét befolyásolja-e az, hogy az adott faj mióta létezik.

Egy faj átlagos életkora, azaz fajöltője néhány millió év. Előfordulnak ennél kevesebb ideig létező fajok is, de lehetnek, amelyek ennek az átlagnak a sokszorosát is megérik. Gondoljunk csak az olyan „élő kövületként” emlegetett, ma is élő és viruló élőlényekre, mint a Lingula nevű brachiopoda, vagy a páfrányfenyő (Gingko).

Fontos kérdés ez, hiszen a minél több környezeti tényezőhöz való alkalmazkodás képessége mellett az új élőhelyeken való elterjedés sebessége is mérvadó, ha mondjuk egy adott faj kihalási esélyeit kell megállapítani.

Nagyjából 25 millió évvel ezelőtt megkezdődött egy folyamat, amely eleinte csak korlátozta, majd a végére a Panamai földhíd 3-4 millió évvel ezelőtti kiemelkedésével teljesen meg is szüntette a kapcsolatot a Csendes-Óceán keleti része és a Karib-tenger délnyugati ága között. Az új földszoros elvágta az utat az addig főként nyugat-kelet irányú tengeráramlatok elől, amely a tápanyag utánpótlás megszűnésével végzetes hatást gyakorolt a korábban ezen a területen virágzó planktonikus (lebegő) faunára. Ez a folyamat az élőhely gyökeres átalakulásához vezetett, a korábbi, plankton-központú biotóp után túlsúlyba kerültek az aljzatlakó, azaz bentosz szervezetek. A változás a térség geológiájában is nyomon követhető: a 4 millió évvel ezelőtti üledékek karbonátokban szegény, szervesanyagban gazdag agyagos rétegek, míg az ezt követő időszakban megjelennek a korallzátonyok, ami a már meglévők mellé meszes üledékek megjelenését hozta magával.

1-oldspeciesle.jpgMa élő Cupuladriida bryozoa kolónia. Forrás: Aaron O'Dea, Smithsonian Tropical Research Institute

Ez a környezetváltozás gyakorlatilag egy a természet által elvégzett evolúcióbiológiai kísérletet hagyott ránk. Ha megtaláljuk azokat az élőlényeket, amelyek ez idő alatt végig megbízhatóan és nagy mennyiségben fosszilizálódtak, magas a faj-diverzitásuk és könnyen meghatározhatók, akkor ezek maradványainak a vizsgálatával végigkísérhetjük az élővilág környezetváltozásra adott válaszának az egész folyamatát.
A kutatócsoport pedig meg is találta: a mohaállatok (latin nevükön Bryozoák) egy a teljes időszak során végigkövethető csoportját, a Cupuladriida családba tartozó fajokat választotta vizsgálata tárgyául. Ezek az apró lények – a többi mohaállathoz hasonlóan – diszkosz alakú kolóniákban élnek. A tengerekben elképesztő mértékben képesek felhalmozódni, ami annak is köszönhető, hogy nem csak szexuális reprodukcióra képesek, hanem ivartalanul is tudnak szaporodni. Amikor a telep elpusztul, a szilárd váz fennmarad, és nagyon jó eséllyel fosszilizálódik.

 Mik azok a mohaállatok?

A mohaállatok, vagy latin nevükön bryozoák nagyon apró, telepeket alkotó élőlények, amelyek kis tapogatók segítségével mikroszkopikus plankton szervezetekkel táplálkoznak. A szilárd, helyhez kötött vázban élő kis egyedeket zooidoknak, vagy polipoknak hívjuk. Korábban a csöves tapogatósokkal és a pörgekarúakkal (Brachiopodák) egy rendszertani egységbe, a tapogatókoszorúsok (Tentaculata) törzsébe sorolták őket, de a legújabb, genetikai alapú rendszerezés már külön törzsnek tekinti őket.
Főként tengerben élnek, de elenyésző fajszámmal édesvízi környezetben is előfordulnak (Magyarországon is megtalálható 10 fajuk).
A földtörténet során többször is előfodultak zátonyalkotó mennyiségben, először az állati óidő ordovícium időszakában, majd a permben, a krétában és a harmadidőszakban is.
Magyarországon főként a harmadidőszakból ismertek kövületei, az eocén kor egyik jellegzetes kőzete tömegesen tartalmazza maradványaikat, ezért is hívják ezt a Budapesten is megtalálható kőzetet bryozoás márgának.

bryozoas_marga.jpgBryozoás márga Budaörs északi részéről (Farkashegy). Forrás: Elekes Andor, Wikipedia

A vizsgálat során 200 begyűjtött fosszíliából több, mint 90 ezer bryozoa kolóniát különítettek el, amelyhez a mai tengerfenékről is beszereztek 90 recens (ma is létező fajhoz tartozó) példányt. A minták tartalmaztak tengeri iszapot, homokot és korall vázmaradványokat is, ami további segítséget nyújtott a szakembereknek az egykori élőhelyi környezet beazonosításában. A példányok meghatározása után kiválasztották a 10 leggyakrabban előforuló fajt, és ezek földrajzi elterjedését rögzítették az adatbázisba. Ezt követően az adatokat mind a fajöltőjük, mind a kolóniák előfordulásának mértékét illetően rendszerezték, és három különböző időkategóriába sorolták az élőhelyen való megjelenésük szerint.

baseline_slide_1.jpgAaron O'Dea, a Smithsonian Tropical Research Institute paleontológusa tengeri eredetű fosszíliákat vizsgál a Dominikai Köztársaságban. Forrás: Sean Mattson, STRI

Az eredmények arról tanúskodnak, hogy – noha minden faj sikeresen meg tudott jelenni az új élőhelyi környezetben az elmúlt 6 millió év során, a különböző fajok különböző sebességgel tették mindezt. Az adatok egyértelműen azt jelzik, hogy a régebben – több, mint 8 millió évvel ezelőtt – megjelent fajoknak a fiatalabbakhoz képest nagyjából 2 millió évvel több időbe telt, mire ugyanabban a kolónia-számban birtokukba vették az új biotópot. Ez egyértelműen arra utal, hogy minél hosszabb ideig él egy faj, annál nehezebben alkalmazkodik az akár csak minimálisan is eltérő környezeti feltételekhez, és annál nehezebben hódítja meg az új lehetőségként feltáruló, de az addigitól némileg különböző területeket. Ezt a kutatók a jól beágyazott populációk niche-konzervativizmusának nevezik.
A jelenség kiváltó okainak megfejtéséhez, illetve annak megállapításához, hogy ez a szabály milyen mértékben vonatkozik más élőlényekre, további kutatásokra van szükség. Minden bizonnyal hallani fogunk még erre a vizsgálati módszerre alapozó újabb munkákról is, más területeken és talán más élőlény csoportokról is.

 

Források:

  • Aaron O’Dea, Brigida De Gracia, Blanca Figuerola & Santosh Jagadeeshan: Young species of cupuladriid bryozoans occupied new Caribbean habitats faster than old species, Scientific Reportsvolume 8, Article number: 12168 (2018). https://doi.org/10.1038/s41598-018-30670-9.
  • A Smithsonian Tropical Research Institute (STRI) sajtóközleménye 
  • Főzy István, Szente István: Ősmaradványok, A Kárpát-Pannon térség kövületei (GeoLitera, 2012)

 

 

 

A sarkvidéket is meghódították az első négylábúak

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.

2-firsttetrapo_1.jpgA 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.

3.jpgForrás: 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.

 fishapods.pngA 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.

5b190d3e24457_1.jpgForrás: 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.

370molls.png

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.

f1_large.jpgA 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)

 

Izgalmas eredmények a legújabb Archaeopteryx lelet kapcsán

Lagerstätte – így hívjuk összefoglaló nevén azokat a különösen szerencsés lelőhelyeket szerte a Földön, amelyek kivételes épségben megőrződött ősmaradványokat tartalmaznak. Ezeken a helyeken az üledékképződés során olyan események zajlottak le, amelyek hatására az élőlények gyorsan betemetődtek, esetleg olyan környezet jött létre, ahol az elhullott tetemek valamilyen kémiai okból nagyon lassan és háborítatlanul bomlottak le. Ilyen lagerstätte a bajorországi Solnhofen környékének felső jura litográf palája is, ahonnan már évszázadok óta meghökkentően szép állapotban fosszilizálódott élőlények maradványai kerülnek elő. Az itt található, tökéletesen konzerválódott ősmaradványok elképesztő részleteiben tárják fel előttünk a kb. 150 millió éve ezen a helyen burjánzó trópusi zátony-szigetek és lagúnák gazdag élővilágát. Sok esetben filmkockaszerűen megörökített események szemtanúi is lehetünk egy-egy ilyen finoman rétegzett, sárgás-fehér kőzetlap felszínét vizsgálva, amely látványra vajmi keveset változott azóta, hogy egy sekély, védett partmenti víz iszapos aljzata volt. Ennek a méltán híres  lelőhelynek köszönhetjük azt a kivételes felfedezést is, ami elsőként utalt arra, hogy a madarak a hüllők csoportjának egy ágából, a theropoda dinoszauruszokból fejlődhettek ki.

Az Archaeopteryx-ről van szó, amelynek első napvilágot látott maradványa valójában egyetlen toll fosszíliája volt, és közel 160 éve, 1860-ban találtak rá a solnhofeni palabányában. Meghökkentő lelet volt ez, hiszen akkor a legrégebbi madarakhoz köthető ősmaradvány jóval későbbi, negyedidőszaki képződményekből volt csak ismert. Hermann von Meyer frankfurti paleontológus írta le a példányt, de mivel részletesen vizsgálható holotípus nem állt rendelkezésre, a szimpla toll alapján taxonómiai besorolása lehetetlen volt. Nem kellett azonban sokáig várni, egy évre rá ugyanis előkerült egy test-fosszília, ami még a tollnál is komolyabb zűrzavart okozott. Annak ellenére, hogy ez a példány sem volt tökéletes, csontjai ugyanis némiképp szétszóródtak a beágyazódás előtt, jól látható volt, hogy az anatómiai jellegek egy része bizony hüllőszerű testfelépítésre utal: medencéje, farokcsigolyái és sima élű felkarcsontja mindenképpen a hüllőkkel való rokonságra engedtek következtetni, ezek jól látszottak a hiányosságok ellenére. Ne felejtsük el, hogy ez egy tudományos szempontból forradalmi időszak volt, hiszen Darwin fajok eredetéről, és az evolúció első téziseiről szóló műve épp két évvel előtte került kiadásra. Ez az új lelet mintegy tálcán kínálta azt a lehetőséget, hogy egy átmeneti fajra bukkantak a bajorországi lelőhelyen. Darwin lelkesedését mutatja, hogy A fajok eredete 1866-os, negyedik kiadásában példaként említi arra vonatkozóan, hogy mennyire nem ismerjük még a történelem előtti élővilág teljes palettáját.

archaeopteryx.jpgArchaeopteryx litographica (Franz Anthony paleoillusztrációja a 252mya.com weboldalán)

Darwin elmélete azonban annyira új és forradalmi volt, hogy heves vitákat váltott ki az új Archaeopteryx-példány kapcsán is. Ez a vita aztán furcsa fordulathoz vezetett. A fosszíliát elsőként vizsgáló német paleontológusok ugyanis a konzervatív oldalt képviselve, nem tulajdonítottak akkora jelentőséget a leletnek, mint amit – most már tudjuk – az megérdemelt volna. Úgy vélték, hogy ez az állat a már korábban leírt hüllők, például pterosaurusok egyikének képviselője lehet, és a körülötte látható képletek nem tollak. A viták közepette a kövület tulajdonosának időközben ajánlatot tett a Londoni Természettudományi Múzeum is, és sikeresen meg is vásárolta azt. Így történt, hogy a világ első értékelhető Archaeopteryx fosszíliáját a híres brit paleontológus, Richard Owen írhatta le.

archaeopteryx_lithographica_replica_of_london_specimen_staatliches_museum_fur_naturkunde_karlsruhe_germany_20100925.jpg

A londoni példány (1861)

Az ezt követő bő másfél évszázad során további pédányok kerültek elő (egyébként mindegyik a solnhofeni formációk egyikéből), és az Archaeopteryx-szel kapcsolatos viták időről időre újra fellángoltak. Legutóbb 2011-ben, egy a Nature-ben megjelent tanulmányban kérdőjelezték meg a nemzetség rendszertani besorolását egy késő jura időszakból származó, kisméretű madárszerű tollas dinoszaurusz, a Xiaotingia zhengi felfedezését követően. A kínai szakemberek akkori vizsgálatának eredményeként olyan evolúciós fa rajzolódott ki, amelyen az Archaeopteryx nem illeszthető a madarak fejlődési vonalába, csak az azok "unokatestvérének" tartott Deinonychosauria csoportba, két lábon járó húsevő dinoszauruszok közé nyert besorolást. Ezt aztán később két különálló kutatás, egy ausztrál és egy belga csoport vizsgálatai is megcáfolták, és az Archaeopteryx-et továbbra is az őt megillető helyén, a hüllők és madarak közötti fejlődési ágon kezeli a tudomány.

archaeopteryx_lithographica_berlin_specimen.jpgAz eddigi legszebb állapotban fennmaradt Archaeopteryx fosszília: a berlini példány (1874)

Összesen 10 Archaeopteryx fosszília került elő egészen 2010 nyaráig, amikor egy amatőr gyűjtő újabb példányra bukkant, egyébként egy kifejezetten kövületvadászoknak fenntartott kőfejtőben, a Solnhofen és Regensburg között fekvő Schamhaupten környékén. Ennek az új kövületnek a kutatási eredményeit tették közzé a napokban a vizsgálatot végző müncheni Lajos-Miksa Egyetem (Ludwig-Maximilian-Universität; LMU) szakemberei.

fig-1-2x.jpgA solnhofen formáció előfordulásának vázlatos térképe az új schamhaupteni példány lelőhelyének feltűntetésével

Érdekességképpen említem, hogy a jelen cikk témáját szolgáltató 2010-es felfedezést követően 2011-ben egy újabb példány került elő, és rövid ideig 12 létező Archaeopteryx kövület szerepelt a tudomány nyílvántartásában. Ez azonban nem tartott sokáig, ugyanis az eddigi legellentmondásosabb darab, amelyet az ötödik, haarlem-i példányként tartottak számon, egy nagyon friss, 2017-es vizsgálat eredményeképp kikerült az Archaeopteryx nemzetségből, mivel közelebb áll egy eddig csak Kínából ismert, szintén madárszerű dinoszauruszhoz, az Anchiornis-hoz. Ez egyébként nem kevésbé jelentős láncszem a dinoszauruszok és a madarak között. A haarlemi példányt így egy új nemzetségbe sorolták.

A most publikált 2010-es, schamhaupteni Archaeopteryx a falu környékén található két kőfejtő közül abból került elő, amit turisták és amatőr ősmaradvány gyűjtők számára tart fenn immár 17 éve a terület tulajdonosa és az eichstätti regionális önkormányzat. A kövületet felfedező nürnbergi gyűjtő csak 2014-ben jelentette a leletet, így annak tudományos feldolgozása ezt követően indulhatott meg. A gondosan feltárt, kiszabadított és preparált fosszíliát egyébként először egy Pterosauriának vélték, csak a későbbi vizsgálatok során bizonyosodott be, hogy az ősmadár maradványáról van szó.

tumblr_inline_n19i9taein1r3jxl7.jpgA fosszília lelőhelye, a Gerstner bánya - a képen a bánya tulajdonosai és névadói, a Gerstner házaspár

A fosszília – a litográf palához méltóan – kiváló megtartású, az élőlény az oldalára fekve fosszilizálódott. Egyedül a vállöv csontjai, a kar és a fej mozdult el némileg az eredeti testtartáshoz képest, minden más az eredeti pozíciójában tanulmányozható. Negatívumként említik, hogy a kövület erősen lapított, ami miatt az anatómiai jegyek több testrész esetében nehezen elemezhetők. Ezen kívül, ami miatt nem is volt egyértelmű az állat rendszertani helyzete, ennél a példánynál nincs nyoma tollazatnak, vagy a tollak finom lenyomatának a beágyazó kőzetben. Mindezektől függetlenül a kutatócsoport részletes morfológiai elemzést készített a csontvázról.

fig-4-2x.jpgAz új, schamhaupteni példány (a méreterány jelző szakasz 50mm). Ide kattintva látható a csontvázat tartalmazó teljes kőzetlap képe

Ezek nyomán az új lelet és az azt bemutató tanulmány három fontos új eredményt hozott a tudomány számára:

  • a lelőhelyen elvégzett rétegtani elemzés alapján ez a mindeddig előkerült, geológiai értelemben véve legidősebb Archaeopteryx lelet. Az eddigi leletek egy kb. 1 millió éves perióduson belül kerültek elő, a tithon emelet alsóbb horizontjaiból. A nehezen azonosítható index fosszíliák ellenére sikerült meggyőzően bizonyítani, hogy az új példány a kimmeridge-i és tithon emeletek határáról származik, ezáltal idősebb, mint az eddigi „korelnők”, az egyik legkorábban felfedezett berlini pédány (ide kattintva látható az összes Archaeopteryx lelet rétegtani helyzetének diagrammja – ezen a jelen cikk témájául szolgáló fosszília még 12. példányként szerepel)
  • részletes és megbízható diagnózist adnak, amely segít elkülöníteni az Archaeopteryx-et a hozzá rendszertanilag legközelebb álló csoportoktól: a nem madárszerű theropoda dinoszauruszoktól, és a madaraktól. Ez az elemzés minden bizonnyal hasznos lesz majd a jövőben, ugyanis az utóbbi időben rengeteg madárszerű ragadozó dinoszaurusz került elő, főként kínából. Ez a sok új lelet jelentősen megnehezíti a csoport rendszertani osztályozását.
  • ennek a részletes analízisnek köszönhető az a megállapítás is, miszerint az eddig előkerült kövületek komoly anatómiai változatosságot mutatnak. Az őslénytani fajfogalom meghatározása a rendelkezésre álló leletanyag szűkössége és állapota miatt mindig is komoly kihívások elé állította a kutatókat, de jelen esetben kifejezetten szembeötlőek például a fogak közötti, vagy a méretbeli különbségek. Emiatt már korábban is felvetődött, hogy a nemzetségén belül több Archaeopteryx faj is létezhetett. Az evolúciós értelemben vett rövid időszak, és a solnhofeni szigetvilág ősföldrajzi helyzete azonban olyan körülményeket is teremthetett, amelyek azonosak a Darwin által a Galapagos-szigeteken felfedezett intraspecifikus versengéssel. Az egyes izolált szigeteken az éppen adott környezeti kihívásokra kialakuló különböző fajon belüli változatok viszonylag rövid időn belül új faj kialakulásához vezetnek (pl. a pintyek különféle tápláléktípushoz alkalmazkodott csőre). Ez volt Darwin új elméletének egyik alapja, és még ma is találnak élő példát a természetes kiválasztódás ilyen villámgyors működésére. Bár még további kutatásokra van szükség, valószínű, hogy az Archaeopteryx Darwin galapagosi pintyeinek jura időszaki analógiája.

image.jpgDarwin pintyekkel kapcsolatos kutatásának egyik vázlata

Kijelenthetjük hát, hogy 160 évvel az első Archaeopteryx kövületek felfedezése, és a vele kapcsolatos évszázados viták után még mindig izzik a levegő az élet fejlődéstörténetének ezen titokzatos szereplője körül. Még mindig alakulnak a vele kapcsolatban kialakított álláspontok és még mindig vannak olyan új leletek, amelyek tovább árnyalják az amúgy is sokszínű képet, továbblendítve a paleontológia és az evolúciókutatás tudományát a fejlődés útján.

***

Források:

 

És akkor kimásztunk a vízből – ’Romer hézagáról’ Skóciában

Nem gondoltam volna, hogy létezhet a világon olyan „mainstream” napilap, amelyben kifejezetten az őslénytan tudományának dedikált rovatot indítanak. Meg is lepődtem, amikor a világhálón való szörfözés közben a brit The Guardian egyik cikkének olvasgatásakor beleszaladtam vadi új, tegnap indított blogjukba, a Lost World Revisited-be. Mint kiderült, azért nevezték el ’revisited’-nek, mert korábban volt már egy őslénytani témájú blogjuk Lost World címmel, amelyben főként „a dinoszauruszokkal és azok néhány ősével” foglalkoztak. A mostani, újragondolt rovat túllép a dinókon, kiszélesíti a látókört (aminek én személy szerint örülők), és az élet történetének több fontos szakaszát fogják megtárgyalni – és ami még örvendetesebb – közérthető formában.

1023.jpg

Rögtön egy általam kedvelt témával kezdtek, az élet fejlődéstörténetének egyik igazi fehér foltjával, az állatvilág szárazföldi megjelenésével a korai karbonban. Ennek az időszaknak aggasztóan foghíjas a fosszília rekordja, igazából a nagy devon végi kihalás után a következő állomás a kb. 330 millió évvel ezelőtti középső karbon szárazföldi gerincesekkel már sűrűbben tarkított periódusa. A kettő közötti 15-20 millió évben – amellett, hogy sejtjük, mi történt és miért – szinte semmilyen értékelhető fosszília nem képződött. Ennek több oka is volt, a devon végi dupla kihalás következtében alapból jóval kevesebb életformának volt egyáltalán lehetősége ’ránk maradni’, ráadásul az ökoszisztéma lábadozása során eleinte nyilván inkább az egyszerűbb, szilárd vázzal egyáltalán nem, vagy kevésbé rendelkező szervezetek voltak túlsúlyban. A kettő között azonban még mindig ott van egy periódus, aminek hiányos adatai eddig lehetetlenné tették a számunkra nagyon fontos periódus történéseinek megértését.

Elolvasom

Kínában előkerült a legkorábbi ismert komplett idegrendszer

Dulai Alfréd cikke az [origo]-n:

A legkorábbi ismert komplett idegrendszert fedezték fel egy tökéletesen fosszilizálódott kínai ősmaradványban. Az eddig ismeretlen faj 520 millió évvel ezelőtt élt a tenger aljzatán.

Különleges ősmaradványra bukkantak Kínában az Arizona Egyetem és a londoni Természettudományi Múzeum munkatársai. Az 520 millió éves, kiváló megtartású példány a tengeri ízeltlábúak kihalt csoportjához tartozott (Megacheira, “nagy kezek”), és a lelet segített megoldani a régóta megválaszolatlan rejtélyt, hogy ez a csoport vajon hová illeszkedik az ízeltlábúak családfáján belül. A kutatócsoport megállapította, hogy a Megacheirák központi idegrendszere nagyon hasonló volt a ma élő tőrfarkú rákokhoz és skorpiókhoz, ami azt jelenti, hogy a csáprágósok (Chelicerata) ősei a kambrium időszak elején már együtt éltek a rákok őseivel. Vagyis a csáprágósok (pókok, skorpiók és rokonaik) ősei több mint félmilliárd évvel ezelőtt váltak el az ízeltlábúak családfájától.

20131016-kambriumi-izeltlabu-leanchoilia-illecebrosa-fosszilia.jpgA Kínában talált Alalcomenaeus ősmaradvány, a skorpiók és a pókok távoli rokona
Forrás: N. Strausfeld/University of Arizona

 

Elolvasom

A legősibb ismert rovar

2012. augusztus 15. - Fitos Attila

Rovarokból sok van, talán nincs is jobb alkalom erre rádöbbenni, mint egy esős nyár éjszakáján, valahol egy szúnyogfelhőben. De nemcsak egyedszámra népes a csoport, hanem fajszámra is, hiszen ez a rovarok osztálya egyedül több fajt tud magáénak, mint az állatvilág bármely más csoportja. A sikerük (egyebek mellett) a nagyfokú alkalmazkodóképességüknek köszönhető, amely a naiv szemlélő számára a fantasztikus formagazdagságban nyilvánul meg.

nature11281-f2_2.jpg

Elolvasom
süti beállítások módosítása