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.

Ma 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.

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.

Aaron 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)

Az állati óidő devon időszaka izgalmas és jelentős periódusa volt az élet fejlődéstörténetének. Ebben a nagyjából 419 millió éve kezdődő, és 359 millió évvel ezelőtt záruló érában alakultak ki azok az élőlények, amelyek leszármazottai között megtalálható az összes ma ismert szárazföldi (és az innen később a vízbe újra visszatérő) gerinces állat. Ezeknek a lényeknek a leszármazottai között vagyunk mi magunk, emberek is. A négylábúakról, azaz a Tetrapodák "főosztályáról” van szó, amely annak ellenére, hogy a csoport minden tagja (a kétéltűek, a hüllők, az emlősök, és a négy lábuk közül kettőt már szárnyként használó madarak is) közös őstől származik, nem rendszertani, csupán egy összefoglaló név. A Tetrapodák legkorábbi képviselői, a devon időszakban fellépő átmeneti alakok az élővilág igazi úttörői voltak. A szárazföldi életteret később fokozatosan meghódító korai kétéltűek a bojtosúszójú halak egyik kihalt csoportja, a Rhipidistia rend tagjaiból alakultak ki. Egyes paleoklimatológiai kutatások arra az eredményre jutottak, hogy a devon késői szakaszában a már korábban is meleg éghajlat csapadékosabbá vált. Ez a folyamat kedvezően hatott a szárazföldön akkor épp terjeszkedésnek induló élet számára, mind az ízeltlábúak, mind a gerincesek tekintetében, ami pedig felgyorsíthatta az alkalmazkodás folyamatát. Kézenfekvőnek tűnik hát, hogy a korai, átmeneti négylábúak képviselői főként a Föld azon részeiről kerülnek elő, amelyek a legkedvezőbb éghajlattal bírtak ebben az időszakban.

A két újonnan felfedezett korai tetrapoda, a Tutusius és az Umzantsia rekonstrukciója (forrás: phys.org)

Cikkünk aktualitását az adja, hogy egy a közelmúltban megjelent új tanulmány érdekes ősföldrajzi fejleményekről számolt be a késő-devon tetrapodák élőhelyével kapcsolatban. A szerzők nem is egy, hanem két újonnan leírt nemzetséget mutatnak be, amelyek a dél-afrikai Grahamstown közelében fekvő Waterloo Farm vadrezervátum egy 2016-ban megkezdett útépítésének területén, szürkés agyagos, kb. 360 millió éves összletből kerültek elő. Az itt található fosszíliák – annak ellenére, hogy meglehetősen kompaktak, azaz lapítottak –, általában rendkívül jó megtartásúak, néhány korábbi esetben még lágyszövetek is fennmaradtak pár halfosszíliánál. Ennek ellenére sajnos a most leírt példányok teljes csontváza nem került elő. Az egyik állat, amelyet Tutusius umlambo-nak kereszteltek, mindössze egyetlen vállővhöz tartozó csonttal, az ún. cleithrummal képviselteti magát, ám ez alapján is egyértelmű volt a fosszília rendszertani helyzete, és az is, hogy az alaktani vizsgálat alapján új nemzetség kijelölése szükséges. A másik új nemzetség neve Umzantsia amazana lett, amelynek kövületei már jóval beszédesebbek voltak: a vállőv mellett több, koponyához és állkapocshoz tartozó csont is előkerült. A Tutusius nagyjából 1 méter hosszú lehetett életében, az Umzantsia valamivel kisebb.

A vállőv csontjai mindkét új taxon esetében alkalmasak voltak arra, hogy összehasonlító filogenetikai vizsgálatot végezzenek más hasonló leletekkel. Az alábbi ábrán láthatjuk az egyelőre még csak feltételes filogenetikai fát – ez alapján arra az eredményre jutottak, hogy az Umzantsia kifejezetten előkelő helyet foglalhat el a szárazföldi négylábúak törzsfejlődés-történetében, közel áll az evolúciós szenzációt szolgáltató Tiktaalikhoz.

Forrás: Gess, Robert & Ahlberg, Per.

A leletek legnagyobb jelentőségét azonban nem ez adja, hanem a belőlük levonható őséletföldrajzi (paleobiogeográfiai) következtetések.
Eddig a korai négylábú gerincesek maradványai kizárólag meleg, csapadékos éghajlatú vidékekről kerültek elő. A fent említett, korábban leírt nemzetségek kivétel nélkül az egykori Laurázsia kontinenséhez tartozó területekről származnak, amelyek ebben az időszakban teljes egészében a trópusi övezetben helyezkedtek el. Ezen kívül az egykori déli kontinensről, Gondwanáról is kerültek már elő korai tetrapoda fosszíliák (egy nyomfosszília, illetve egy Ichthyostegalia rendbe tartozó példány állkapocs töredéke), de ezek is mind a mai Ausztrália területéről, az akkori déli szélesség 30. fokától északra, amely ebben az időben szintén trópusi éghajlattal rendelkezett.

A Föld a késő-devon időszakban - kb. 370 millió éve (forrás: www.geologypage.com)

A Tutusius és az Umzantsia azonban teljesen más éghajlaton élt, ez a vidék akkoriban a déli sarkkörön túl helyezkedett el! A lelőhely egykori környezeti viszonyai azt mutatják, hogy ez a déli szélesség 70. foka környékén elterülő árapályos, csökkentsósvízes tájék ugyan nem volt a fagy birodalma, sőt, kiterjedt erdőségekről tanúskodó bőséges ősnövény fosszília anyag áll rendelkezésre, de ez a flóra kifejezetten sarkvidéki éghajlatot jelez. Ezen kívül ahogyan ma is, a nap a késő-devonban is hónapokra elkerülte ezt a területet a téli félévben. Ennek tükrében jelentős felfedezés, hogy a négylábú gerincesek szárazföldi térhódításának már egy korai szakaszában az átmeneti alakok egyfajta globális elterjedése nyert igazolást – ellentétben a korábbi vélekedéssel, amely ezt a makroevolúciós jelenséget a kedvező éghajlattal hozta összefüggésbe.

A bal oldali képen a lelőhely pozíciója Dél-Afrika térképén. A jobb oldali képen fekete csillaggal jelölve a most előkerült példányok lelőhelye a késő-devon Gondwanáján, a kék csillagok pedig a Gondwanáról korábban előkerült korai tetrapoda fosszíliák lelőhelyeit mutatják. (forrás: Gess, Robert & Ahlberg, Per.)

 ***

Források:

• A Phys.org híradása a tanulmányról
• Gess, Robert & Ahlberg, Per. (2018). A tetrapod fauna from within the Devonian Antarctic Circle. Science. 360. 1120-1124. 10.1126/science.aaq1645.
• Neil Shubin: A belső hal (Vince Kiadó, 2010)

Pár nappal ezelőtt egy új tanulmány látott napvilágot, miszerint az indiai szubkontinens nyugati csücskében, felső jura (kb. 150-155 millió éves) kőzetekből egy szép megtartású, viszonylag ép Ichthyosauria fosszíliát tártak fel a Delhi és a KSKV Kachchh Egyetem kutatói. Az új lelet több szempontból is egyedülálló.

Még gyerekként, David Attenborough legendássá vált sorozata, az 1989-ben bemutatott Elsüllyedt világok, eltűnt életek nyomában alkalmával találkoztam először az ’Ichthyosaurusokkal’, ezekkel az érdekes és változatos mezozoós halgyíkokkal, amelyek az alaki konvergencia jóvoltából szinte kiköpött delfinek voltak – egészen pontosan a delfinek néznek ki és mozognak úgy, mint ahogy nagy valószínűséggel annak idején ezek a tengeri hüllők tették. Lenyűgözött ez a hasonlóság, és a földtörténeti pályafutásuk alatt kialakult formai, valamint méret- és életmódbeli változatosságuk. Na meg persze az is, hogy David bácsi nem bízta a véletlenre, és a németországi Holzmaden legendásan tökéletesen konzerválódott példányait mutogatta a tévében, aminek hatására minden lelkes amatőr kövületgyűjtő feltétlen reflexből nyúl a kalapácsáért, majd sírva omlik össze a felismeréstől, hogy ő úgysem fog ilyen szépséget találni.

Ophthalmosaurus icenicus (Walking with Dinosaurs, 1999)

Aztán később még sokat hallottam a halgyíkokról. Megtudtam, hogy már réges régen, a 17. század legvégén, amikor nemhogy a környéken nem lehetett leakasztani egy valamire való paleontológust, de az egész világon sem, írtak le különféle Ichthyosauria leleteket. Volt, aki halnak nézte, de voltak olyan ma már meredeknek számító elképzelések is, hogy a fura csigolyasorok emberi maradványok, szegény mártíroké, akik az özönvíz áldozatai lettek. Bár meglepő módon több embertársunk a mai napig is hasonló véleményen lenne egy ilyen lelet láttán, az utókor azért megcáfolta ezt a leírást.
A 19. század elején nagy biznisz volt a kövületgyűjtés, az angol arisztokraták megőrültek az ásatag állatokért, ami miatt Nagy-Britannia vidékének szegény lakossága folymatosan rá volt tapadva a sziklás tengerpart kőzetrétegeire. Egy Mary Anning nevű leányzó is ilyen megélhetési kövületvadász volt, és bámulatos dolgokra bukkant a dél-angliai Lyme Regis kőzeteiben. Olyannyira, hogy ő a mai napig a kövületgyűjtés ikonikus alakja, a Londoni Természettudommányi Múzeum állandó kiállítása egy "tengeri hüllők" tematikájú teremben adózik emlékének, ahol többek között az általa talált rengeteg kiváló állapotban megtalált Ichthyosauria lelet is sorakozik – döbbenetes látvány, érdemes ellátogatni ide.