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:

Amikor a gombák az égig értek

Az élővilág történetének egyik sorsdöntő fordulata volt a növények szárazföldi megjelenése és térhódítása, amely elképesztő lendületet adott mind a modern ökoszisztémák kifejlődésének, mind a szárazföldi élővilág kibontakozásához szükséges légköri-éghajlati feltételek kialakulásának. A szárazföldi növénytakaró környezet- és éghajlatformáló tulajdonsága pedig a mai napig hatással van a bolygó minden egyes élőlényére.
A rendelkezésre álló fosszilis bizonyítékok alapján ma úgy gondoljuk, hogy valamikor az állati óidő szilur időszakának vége felé, nagyjából 430 millió éve kezdték elfoglalni a szövetes, vagy edényes növények - a mai legtöbb növény őseinek első képviselői a tengerekhez közeli, állandó vízborítású területeket, a tavak és folyók környezetét. Makrofosszíliák, azaz szemmel is látható növényi maradványok kb. 430 millió évvel ezelőttig engedik számunkra feltárni a szárazföld növényvilágának családfáját – ma egy Prágában őrzött Cooksonia lelet számít a legősibb növényi makrofosszíliának. Különböző biomarkerek segítségével azonban ennél korábbi kőzetekből is mutattak már ki növényi spórákra utaló jeleket, amely alapján úgy tűnik, hogy már a középső-ordovíciumban – azaz 470 millió éve – megjelenhettek a szárazföldön az első, májmoha-szerű növények.
Meglehetősen idegen látványt nyújthatott ekkoriban a szárazföld, de a késő szilurtól kezdve aztán a fejlettebb harasztok és korpafüvek is egyre nagyobb mennyiségben és változatosságban népesítették be a szárazföldet. Olyannyira, hogy a szilur legvégének kiterjedt növényvilágáról már kőszéntelepek is tanúskodnak. Végül a devon közepére-végére eljutott oda a növényvilág, hogy több fejlődési vonalon is megjelenhettek az nagyobb méretű növények, és kialakulhattak az első, hatalmas fáknak otthont adó erdőségek.
A paleobotanika történetének elmúlt két évszázada során komoly leletanyag halmozódott fel, amely alapján összeállt egy kép a szárazföldi növények korai evolúciójáról és életközösségéről. Van azonban egy fosszilis csoport, ami immár több, mint másfél évszázada borzolja a kedélyeket az ősnövénytan területén.

3fd609daa77e93097bbc86a2588eac80.jpgA szárazföld úttörői - kora-devon látkép, 408 millió éve (illusztráció: Jurij Priymak)

Egy igazi óriásról van szó, amely már akkor nyolc méter magasra nőtt, amikor a szárazföldi növények egyike nem ért volna még derékig sem az embernek – már, ha lett volna akkor ember. Jóval a fa méretű növények megjelenése és elterjedése előtt, a szilur időszak végén és a korai devonban élt ez az élőlény, amely korának legnagyobb élő organizmusa volt, és igazi felhőkarcolóként tornyosult minden más korai szárazföldi növény fölé.

1843-ban a Kanadai Geológiai Intézet alapítója és első igazgatója, William Edmond Logan, akiről egyébként országának legmagasabb pontját, a Mount Logan-t is elnevezték, a québec-i Gaspé-öböl mentén végzett térképező és feltáró terepi munkát, hogy a Gaspé-félsziget szénben és egyéb ásványi anyagokban ígéretes képződményeit jobban megismerhesse a tudomány.
A munkálatok során a terület 420 millió éves, alsó-devon időszaki rétegeit is feldolgozták, és az ezekből a képződményekből származó növényi fosszíliák adták az egyik első, szisztematikusan tanulmányozható leletegyüttest a devon legkorábbi szakaszának flórájából. Az itt begyűjtött kövületek között volt egy érdekes, hatalmas fatörzsre emlékeztető képződmény, aminek átmérője akár egy méter is lehetett, egykori magassága pedig meghaladhatta a nyolc métert. A földtörténet későbbi korszakainak növényvilágában ez nem lenne nagy szenzáció, hiszen a fák többsége elérheti, vagy jócskán meg is haladhatja ezt a méretet. Azonban ne felejtsük el, hogy egy olyan korban járunk, amikor minden más növény ennél jóval kisebb méretű volt, az akkori flóra egyetlen eleme – a mohák, harasztok vagy korpafűfélék egyike sem haladta meg az egy méteres magasságot. Mi lehetett hát ez a saját korát jóval megelőző, torony magasságú kakukktojás a Gaspé-öbölből?
Érdekes módon a gyűjtemény ezek után hosszú évekig a polcokon porosodott, mígnem egy másik kanadai geológus, a későbbiekben a Darwin-féle evolúciós tanokat hevesen kritizáló műveiről is híres John William Dawson el nem végezte a különös kövület tudományos vizsgálatát. A már meglévő gyűjteményt saját maga által gyűjtött példányokkal is kiegészítette, majd végül 1859-ben keresztelte el a fosszilis fajt Prototaxites logani-nak. Védelmére szóljon, hogy a paleobotanika tudománya ebben az időben nem állt még a helyzet magaslatán, ráadásul Dawson a 7 napos teremtéselmélet elkötelezett híve is volt, így nem okozott neki problémát, hogy a hatalmas kövült törzseket egy egykori tobozos nyitvatermő fa maradványainak tekintse. A nemzetség általa adott neve, a Prototaxites is erre utal, ennek jelentése ugyanis ’első, vagy ősi tiszafa’, erre a mai növényre emlékeztették őt az ősmaradvány bélyegei. Ma már tudjuk, hogy a tobozos növények első képviselői valamikor a karbon időszak vége felé, 300 millió évvel ezelőtt alakultak ki, így a Prototaxites semmiképpen nem lehetett ennek a csoportnak a képviselője. Annyiban azonban már Dawson is közel állt az igazsághoz, miszerint a kövület bizonyos képletei alapján arra a következtetésre jutott, hogy annak bizonyos részét képezhették valamilyen gomba-szerű létformák maradványai is.

 dawson.jpgA Prototaxites metszeti rajza és egész alakos rekonstrukciója Dawson egy 1888-as tanulmányából.

Ám nem sokáig volt egyeduralkodó a Prototaxites ezen interpretációja, 1872-ben ugyanis a Londoni Természettudományi Múzeum skót botanikusa, William Carruthers tanulmányában kifejtette, hogy Dawson ötlete a nyitvatermővel kapcsolatban egyenesen nevetséges, és – annak ellenére, hogy a kövület szárazföldi eredetére már ekkor is sok bizonyíték utalt – a titokzatos ősmaradványt a tengeri algák egy csoportjába sorolta. Lelkesedése odáig fajult, hogy Dawson eredeti elnevezését, a Prototaxites nemzetséget egyenesen felülírta saját ötletével, és a fosszíliának a Nematophycus, azaz a „szálas növény” nevet adta. Annak ellenére, hogy az ezt követő bő egy évszázad során pusztán egyetlen alkalommal próbálták cáfolni a rejtélyes, törzsszerű maradvány alga-mivoltát, a Nematophycus nevet végül hivatalosan nem fogadták el, és a tudományos nomenklatúrában a mai napig a szintén helytelen rendszertani besorolás nyomán megalkotott Prototaxites, ’ősi tiszafa’ név alatt találhatjuk meg ezt a fosszilis nemzetséget.
A fent említett egyetlen cáfolat még 1919-ben érkezett. Ekkor vetette fel egy szintén brit botanikus, Arthur Harry Church, hogy a Prototaxites felépítése és egykori élőhelyének ismert jellemzői akkor nyernek értelmet, ha azt feltételezzük, hogy valamiféle gomba volt. Sajnos az elgondolás – talán a háború utáni állapotok hatására – teljes apátiával szembesült a kor tudományos közegében, és a huszadik század hátralévő részében már nem is történt semmi érdemleges a Prototaxites kutatásának háza táján. Továbbra is kétséges maradt, hogy ez a hatalmas monstrum – amelynek példányai aztán a késő-szilurtól a késő-devonig terjedő időszak kőzeteiből több lelőhelyről is előkerültek – egy hínárszerű alga, egy méretes gomba vagy valamilyen zúzmóféle maradványa lehet-e.

A kutatás aztán az új évezred beköszöntével ismét fellendült.

A washingtoni Smithsonian Intézet Természettudományi Múzeumának munkatársa, Francis Hueber – a fosszília keresztapjához, Dawsonhoz hasonlóan – saját gyűjtésű példányokat vizsgált, de ő nem csak Kanadából, hanem ausztrál és szaúd-arábiai lelőhelyekről is. Miután szorgalmasan többszáz vékony darabra vágta és csiszolta őket, Dawsonhoz hasonlóan ő is figyelmes lett a Prototaxites kövületeinek érdekes, nagyon apró, csőszerű képleteire, amelyek elektronmikroszkóp alatt úgy néztek ki, mint a mai gombák hifái, azaz gombafonalai. Ezek a gombafonalak micéliumokba rendeződve, az élőlény fő testéből kiindulva hatalmas hálózatot is létrehozhatnak, ami – a mai gombák egy részének esetében – más növényekkel való hasznos együttéléssel, szimbiózissal is járhat. Ennek egyik napjainkban sokat emlegetett változata a mikorrhiza.

37-0.jpgEgy mai gomba felépítése a gombafonalakkal (hyphae) és azok föld alatti hálózatával, a micéliummal (forrás: Katrin Tazelaar, Hogeschool INHolland)

2001-ben megjelent tanulmányában az alaktani jegyek alapján tehát Hueber arra a következtetésre jutott, hogy a Prototaxites gomba volt. A későbbiekben ezt a tanulmányt újabb kutatások követték, és ezúttal a morfológia mellett a modern biogeokémiai ismereteket is segítségül hívták. Egy 2007-ben publikált vizsgálat során a maradványok szénizotópos összetételét vizsgálták, és jutottak a 2001-essel azonos eredményre. A kutatás alapját az képezte, hogy a növényekben – mivel minden esetben ugyanonnan, a légkör CO2 tartalmából nyerik a szenet – javarészt azonos tömegszámú izotópok találhatók, mint pl. 12C és 13C. Ha egy létforma nem fotoszintetizál, hanem heterotróf módon táplálkozik, tehát szerves anyagokat használ a túléléséhez szükséges kémiai energia biztosításához – például az állatok vagy a gombák –, a szenet az elfogyasztott szerves anyagból nyeri. Ebben az esetben a rendelkezésre álló táplálék függvényében változik a szénizotópok aránya is. Előszedték hát a lehető legtöbb, különféle lelőhelyekről és korokból származó Prototaxites fosszíliát, és részletes szénizotópos analízist végeztek rajtuk, figyelembe véve a későbbi, geológiai eredetű eltéréseket a görbéken. További kutatások aztán ezeket az adatokat – mintegy ellenőrzésképpen – összevetették olyan ma élő gombák eredményeivel is, amelyek a szilur végének kezdetleges, pionír társuláséihoz hasonló környezetben élnek. Az eredmény megfelelt a várakozásoknak: a szénizotópok jelentős diverzitást mutattak a különböző helyekről és időből származó példányok esetében, amely a változó környezeti tényezőkből adódó eltérő táplálékforrásra, szaprofita életmódra enged következtetni – és egyúttal arra, hogy a Prototaxites gomba volt!

wissen-prototaxites.jpgEgy hatalmas Prototaxites példány fosszíliája Szaúd-Arábiában (Forrás: Francis Hueber, 2001)

A vita azonban a mai napig nincs véglegesen lezárva. 2007 után több új munka született a Prototaxites rendszertani besorolását illetően. 2010-ben Linda E. Graham és társai egy komoly tanulmányban igyekeztek bizonyítani, hogy nem gombáról van szó, hanem a partmenti sekélytenger hullámtöréseitől, vagy más természeti erőktől szőnyeg módjára feltekeredett májmoha telepekről, olyasféle növényekről, mint amilyen a mai Marchantia. Ennek a feltételezésnek az alapját egyrészről a Prototaxites keresztmetszeteiben látható aszimmetrikus, évgyűrűhöz hasonló alakzatok, másrészről újabb szénizotópos vizsgálatok képezik. Ezt aztán még abban az évben hitelt érdemlően cáfolta egy másik kutatócsoport, érvelve a korábbi egyértelműen heterotróf életmódra utaló jelekkel, a szénizotópos vizsgálat módszertani hibáival és az új elképzelést teljesen felülíró, ám a „májmoha-elmélet” szerzői által elhallgatott anatómiai bélyegekkel. Egyúttal óvva intenek attól, hogy a Prototaxiteshez hasonló, kétséges rendszertani helyzetű és a távoli múlt ködébe vesző élőlényekkel kapcsolatban mindenáron jól beazonosítható mai analógiákat keressenek a kutatók.

prototaxites_viventibusesse_04.jpgKandis Elliot illusztrációja a Prototaxitesről  mint különféle környezeti tényezők hatására szőnyegként feltekeredett májmoha telepekről - Linda Graham és társai elképzelése alapján.

Legutóbb pedig 2014-ben jelentkezett egy kutatócsoport Retallack & Lanting vezetésével, akiknek az "óriásgomba-elmélettel" kapcsolatban több ellenvetésük is volt. Amellett, hogy a gombákhoz spórák is tartoznak, azt pedig soha nem találtak a Prototaxites közelében, nem látták reálisnak egy ekkora testű heterotróf, azaz elhullott élőlények maradványaival táplálkozó organizmus létjogosultságát sem egy olyan korai, fejletlen ökoszisztémában, mint ami a szilur végén rendelkezésre állt. Elvégre egy olyan környezetben – a miniatűr korpafüvek világában – ahol minden táplálékként felhasználható élő anyag mennyisége pusztán töredéke az enni akaró organizmusénak, valóban nehéz lett volna ilyen termetesre nőni. Ők úgy gondolják, hogy a megoldás az lehet, ha a Prototaxitest egyfajta korai zuzmóként értelmezzük. A zuzmók egysejtű fonalas kék- vagy zöldmoszatok és bizonyos gombafélék együttéléséből kialakult szervezetek, amelyek ily módon kétféleképpen is tudnak táplálkozni: a moszatok fotoszintetizálnak, míg a gombafonalak heterotróf anyagcserét végeznek.

Egy biztos: bármilyen élőlénycsoporthoz is tartozott, a Prototaxites korának legnagyobb élő szervezete volt, amely létezésének 70 millió éve alatt végigkísérte a földi növényvilág kibontakozását. Amikor 430 millió éve megjelent az élet színpadán, a növények még csak kezdetleges létformaként voltak jelen a szárazföldön, míg eltűnésükkor, 360 millió évvel ezelőtt már kifejlett erdőségek, és méretükben a Prototaxitesszel versengő fák uralták a bolygót.

Valószínű, hogy kihalásukért is az egyre fejlettebb szárazföldi állat- és növényvilág lehetett a felelős. A kezdeti időkben a Prototaxites tornyait semmi nem akadályozta abban, hogy szép lassan óriássá nőjenek, de ez szép lassan a nővények előretörésével megváltozott, és bár a rendelkezésükre álló tápanyag egyre több volt, az erdők szukcessziója végleg legyűrhette őket.

***

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


 

Források:

A legnagyobb szárazföldi ízeltlábú

Ősállati rekorderek sorozat

A valaha élt legnagyobb szárazföldi ízeltlábú jelenlegi ismereteink szerint a késő-karbon, kora-perm buja erdőségeinek ős-ezerlábúja, az Arthropleura volt.
A kb. 300 millió éve élt nemzetség néhány fajának egyedei fél méter szélesek voltak, hosszuk pedig elérhette a 2,3 métert!

Békésen szürcsölt a többméteres óriástölcsér?

Az állati óidő ordovícium időszakának tengeri monstrumai, az akár 9 méteres hosszúságot is elérő Endoceridák a földtörténet legrejtélyesebb fejlábúi közé tartoznak. Néhol tömegével előforduló kövületei gyakoriságuk ellenére keveset mondanak egykori életmódjukról, és koruk őskörnyezeti viszonyiaról is még alakulóban van a kép. Ezzel szemben a korábbi szakirodalom minden esetben csúcsragadozóként állította be ezeket a bizarr lényeket, holott ennek a ma élő nagyon távoli rokonokkal való erőltetett analógián kívül más alapja nincsen. Egy orosz kutató nemrégiben előállt egy új elmélettel, miszerint az Endoceridák a ragadozókétól teljesen eltérő életmódot folytattak: békés plankton- és törmelékfalók voltak.

Minden földtörténeti időszaknak megvoltak a maga tengeri óriásai. A mi életünkben a sós vizek, és egyben a földkerekség legnagyobb állatának az egykoron a szárazföldről a tengeri élethez visszatérő emlősök, a cetfélék néhány alakja számít. Noha pályafutásukat egy kifejezetten kis méretű, rágcsálószerű szárazföldi élőlényként kezdték úgy 50 millió évvel ezelőtt, a ma ismert legnagyobb állat, a kék bálna testsúlya elérheti a 175 tonnát, testhossza pedig a 30 métert is. A földtörténeti középidőt a hüllők korszakaként is emlegetjük. Nem csoda hát, ha ekkoriban a tengereket is ennek a csoportnak a nagyra nőtt képviselői uralták. A legnagyobb eddig ismert mezozoós tengeri gerinces a moszaszauruszok családjába tartozó Hainosaurus volt, amelynek hossza elérhette a 15 métert is. Valamivel korábban, a jura időszakban élt a korábban már nálunk is tárgyalt Temnodontosaurus, amely a halgyíkok egy órásira nőtt nemzetsége volt. Ám nem csak a hüllők nőttek nagyra, a halak között is megtaláljuk az ősi idők nagy óriásait: a késő-jura hal-óriása, a Leedsichthys egyes példányai még az óvatos becslések alapján is meghaladhatták a 20 métert.

Bármennyire meglepő, a tengeri élőlények óriásnövése nem csak a gerincesek kiváltsága volt. Több olyan periódust is ismerünk, amikor az amúgy nem kifejezetten nagy méretükről ismert puhatestűek, vagy ízeltlábúak nőttek nagyra. Utóbbiakra mindjárt az óidő elején, a kambriumból hozhatunk egy kiváló példát: a rettegett Anomalocarist. És a puhatestűekre?
A puhatestűek legfejlettebb csoportja, a fejlábúak (Cephalopoda) osztályának tagjai valaha elképesztő változatosságban népesítették be az ősi tengereket. Mára ugyan már csak alárendelt szerepet játszanak (pl. a nyolckarú polip, a tintahal-félék vagy a nautilusz személyében), az élet fejlődéstörténetének bizonyos periódusaiban elképesztő változatosságban népesítették be a Föld tengereit – ennek megfelelően sokkal többféle ökológiai fülkét töltöttek be, mint ma. Gondoljunk csak az ammoniteszekre, amelyek sokfélesége és gyors törzsfejlődése a mai geológusoknak hatalmas ajándék: kövületeik segítségével elképesztő pontossággal, akár százezer évekre is tagolható bizonyos kőzetrétegek kora. Annak ellenére, hogy a fejlábúak már a földtörténeti óidő kambrium időszakában megjelentek, első virágkorukat jelenlegi ismereteink szerint az ordovíciumban élték. Legősibb csoportjuk a Nautiloideák alosztálya, ezek egyik rendje, az egyenes vázú Endoceridák is a 485 millió éve kezdődő és 444 millió évvel ezelőtt végződő ordovícium időszakban jelentek meg. Míg más Nautiloideáknál rendre előfordulnak kompakt, azaz feltekeredett alakok, az Endoceridák külső váza minden esetben egyenes vagy enyhén görbült, és keskeny volt. Az „endo” előtag belsőt jelent, ez azonban nem szilárd vázukra értendő, hanem az azon belül található mésztölcsérre, amelyet endoconusnak neveznek.

conul1edktmiswuhoenc0jkg7yv.jpgCameroceras - az Endoceridák egy nemzetsége, itt még mint ragadozó (forrás: Walking with Dinosaurs)

Az ordovícium korai szakaszából származó Endocerida kövületek még kisebb méretűek, de az időszak második felében a csoport néhány fajának egyedei hatalmasra nőttek. Az óriásnövésű fajoknál az átlagos hosszúság 5-6 méter volt, de írtak már le 9 méteres vázakat is. 
A Nautiloideák más rendjénél is előfordult ritkán óriásnövekedés, ám ez az egyetlen olyan csoport, amely törzsfejlődésének végső szakaszában általánossá vált a gigantizmus. Kövületeit nagy számban lehet találni a világ több pontján, és fajszámukat tekintve is „gazdag társulatnak” számít, ez mindenképpen azt jelzi, hogy ökológiai szempontból is változatos létforma lehetett.

endocerid_fossil.jpgEndoceras sp. kövülete az oroszországi Volkhov folyó középső-ordovíciumi rétegeiből (A. A. Mironyenko felvétele)

Sajnos az Endoceridák lágytestéről – mint a letűnt külsővázas cephalopodák többségének esetében (korábbi cikkünk erről a témáról) – egyáltalán nincs információnk, minthogy egyelőre nem találtak olyan jó megtartású fosszíliát, amely árulkodott volna a szövetekről vagy a rágószervekről. Ez nagyban megnehezíti az állat életmódjával kapcsolatos feltételezéseket, de a korábbi szakirodalom a váz alakjából és szerkezetéből következtetve az Endoceridákat minden esetben a tengerfenékhez közeli életmódot folytató ragadozónak, esetleg dögevőnek mutatja be. Egyes tanulmányokban kifejezetten csúcsragadozónak írják le őket, amelyek az aljzaton élő szilárd vázú élőlényekkel, pl. trilobitákkal táplálkoztak.

6f717ede146a73b8d1ce4397956fc0b9.jpgA paleozoikum tengereinek óriásai (Christian Klug grafikája) - a felső állat E betűvel jelölve egy Endoceras giganteum.

Érdekes módon ez a feltételezés azonban nem a morfológiai jegyek, vagy a kutatások alapján feltételezhető egykori élőhelyi környezet, hanem tulajdonképpen kizárólag a ma élő – és egyébként meglehetősen távoli – rokonokkal, pl. a nautilusszal vagy a tintahalakkal való szimpla analógia alapján alakult ki. Holott az Endoceridák vázának felépítése egyáltalán nem támasztja alá ezt, sőt, kifejezetten cáfolja.

Egy orosz kutatónak nemrégiben szöget ütött a fejébe az Endoceridákkal kapcsolatos rengeteg ellentmondás, és egy új tanulmányban felsorolja az életmódjuk jelenlegi értelmezésére vonatkozó ellenérveit, valamint egy új hipotézist tár a nagyközönség elé. Eszerint ezek az állatok ún. mikrofág élőlények voltak, azaz apró lebegő mikroszkópikus élőlényekkel, összefoglaló nevén planktonnal, vagy az elhullott élőlények szerves törmelékével táplálkoztak, épp, mint ahogy teszik azt a mai bálnák. Ez az interpretáció magyarázattal szolgálna több, az Endoceridákkal kapcsolatos megválaszolatlan kérdésre, és összhangban van az ordovícium időszak ökoszisztémájának a közelmúltban jobban megismert tulajdonságaival is.

ghbi_a_1491565_f0002_oc.jpeg

Az Endoceridák plankton- és törmelékfaló apparátusának elméleti ábrája (Andrey Atuchin illusztrációja)

A Historical Biology hasábjain közzétett munkában elsőként az új elmélettel összhangban lévő korábbi elgondolásokról olvashatunk. Néhányan már az 1960-as években felvetették, hogy az Endoceridák külső vázának egyes elemei annyira különböznek a többi nautolideától, hogy valószínűleg azoktól radikálisan eltérő életmódjuk volt. Konkrét elképzelésekkel azonban senki nem állt még elő.
A cikk szerzője, az Orosz Tudományos Akadémia geológusa, Alekszandr A. Mironyenko két csoportba rendezi az új elmélet alátámasztásának érveit. Egyrészről az eddig uralkodó ’ragadozó-elmélet’ hibáit veszi számba, másrészről felsorolja azokat az érveket, amelyek a mikrofág életmódot támogatják.

Suták voltak

A hibák között az Endoceridák vázának alaktanával foglalkozik először. Az Endoceridák kétféle váztípussal rendelkeztek: a teljesen egyenes „tölcsér” alakú vázat orthoceridnek hívják, míg van egy olyan alakú változat, amelynél a váz enyhén hajlott, és a szájadék hasi oldala (ezáltal az előrehaladást biztosító tölcsér) a váz homorú oldalán van – ezt hívják endogasztrikus váznak. A lényeg tömören, hogy ezen váztípusok egyike sem célszerű aljzathoz közeli életmód esetén. Az enyhén hajlott váz esetében annak formája miatt, az egyenes váznál pedig annak nehézkes navigációja miatt az állat folyamatosan beleütné magát valamilyen tengerfenéken lévő akadályba. Ez utóbbi tulajdonság nem csak az aljzati ragadozó, de úgy általában bármilyen ragadozó életmódot megkérdőjelez. Az Endoceridák lakókamrája ráadásul arányában jóval kisebb volt, mint ami egy ekkora és ilyen alakú váz manőverezését és megfelelő sebességét biztosítani tudta volna (ezek a lények a lakókamrába beszívott, majd kipumpált víz hajtóerejével haladnak előre - pontsabban hátra). Az aljzaton vadászó ragadozó számára a gyors mozgás képessége és a pontos irányíthatóság kritikus szempontok, ám ezek egyike sem mondható el ezekről az élőlényekről. És a több tízmillió év alatt nem is mutatkozott jel arra, hogy ebben az irányban kezdtek volna el fejlődni.
Dióhéjban: az Endoceras igencsak kétbalkezes predátor lett volna.

Nem stimmelnek a lelőhelyek

A másik érv az aljzathoz közeli életmód ellen, hogy több esetben találtak Endocerida fosszíliákat olyan formációkból, amelyek egyértelműen mélytengeri környezetben, néhány esetben kifejezetten anoxikus aljzat mellett rakódtak le. Az egykori partközeli élőhelyeknél pedig sokkal ritkábbak ezek a kövületek, mint nyílttengeri környezetben. A környezeti elemzéseket megbízhatóvá teszi az a tény, hogy – míg a mai nautilusz váza az állat halála után többszáz kilométert is sodródhat a betemetődésig, addig a hosszú és egyenes Endocerida vázak nagy valószínűséggel hamarabb leérnek a tenger fenekére. Tehát valószínűleg ott is éltek, ahol a kövületeik megtalálhatók. Oxigénmentes mélytengeri aljzaton pedig igen nehéz ragadozni.

Nem volt mivel prédálni és enni

További érv a ragadozó vagy úgy általában a makrofág életmód – azaz a nagyméretű élőlényekkel való táplálkozás – ellen az, hogy az eddig megtalált Endocerida fosszíliák nagy száma ellenére soha nem került elő semmilyen szájszerv maradvány, még az amúgy rendkívül jó állapotban fennmaradt kövületek mellett sem. A fejlábúaknak van egy rágószervük a radula, amely a lágytestnél némileg ellenállóbb anyagból, főként kitinből épül fel – ha nem is túl gyakran, de esetenként azért kivételes lelőhelyekről előkerül egy-egy ilyen maradvány. Az Endoceridáknál nem ismerünk ilyet.

Egyszerre haltak ki más planktonevőkkel

Az Endoceridák eltűnésének körülménye is árulkodó jel lehet. Az ordovíciumi-szilur határon történt egy komoly kihalás (a harmadik legkomolyabb a földtörténet során), amely a legtöbb nautilidát érintette, de nem túlzottan - a többség megúszta kisebb veszteségekkel. Egyedül két rend sodródott a teljes kihalás szélére: Az Endoceridák és a Lituitidák. Ez utóbbiakat egy tanulmány nemrég szintén a planktonevők közé sorolta. Ez a kihalás klimatikus eredetű volt, amelyeknél a tengeri plankton a legérzékenyebb létformák közé tartozik, ezek tűnnek el először. Így a planktonevők nagyobb veszélnyek vannak kitéve.

És most lássuk, mik azok az érvek, amelyek az új elmélet mellett szólnak:

Mai analógiák

A mai cephalopodák között is előfordulnak olyanok, amelyek a szuszpenzióevőkhez hasonló életmódot folytatnak: a polipok között a Stauroteuthis, Cirroteuthis és Cirrothauma fajok – a fenék közelében ugyan, de – apró mikroszkopikus rákfélékkel táplálkoznak úgy, hogy nyálkaképző mirigyeikből hálószerű képletet kiválasztva összegyűjtik azokat. A mélytengeri vámpírtintahal (Vampyroteuthis infernalis) törmelékfaló, amely a vízoszlopban lebegő szerves törmeléket (’tengeri hó’) gyűjti össze. Ha a mai ökorendszerekben előfordulnak plankton- és törmelékfaló szervezetek, feltételezhető, hogy ehhez hasonló lehetett a földtörténet korábbi időszakaiban is. Sőt, egyes kutatók szerint a legősibb fejlábúak eleve ilyen módon táplákoztak. Az a feltevés tűnik indokoltnak, hogy a legkorábbi fejlábúak nem ragadozóként kezdték, hanem planktonevőként. Ha ez igaz, akkor az Endoceridáknak nem volt szükségük új életmódhoz való alkalmazkodásra. Ez utóbbi felvetést támasztja alá az a tény, hogy a kréta időszaki heteromorfoknál találtak rágószerveket, holott ők is planktonevők voltak – ezekkel a rágókkal ők nem nagyon tudtak prédát fogni, pusztán elődeiktől örökölték. Az Endoceridáknál viszont egyáltalán nem találtak rágószerveket, így jogos a feltételezés, hogy őseiknek sem volt ilyenjük.

stauroteuthis_hablemosdepeces_com_5.jpgStauroteuthis - a mai cirruszos polipok egyik nemzetsége

cirrothauma_twitter_com_evnautilus.jpgCirrothauma - a mai cirruszos polipok egyik nemzetsége

 

Az Ordovíciumi Plankton Forradalom

Több tanulmány is foglalkozott már azzal az eseménnyel, amelyet Great Ordovician Biodiversification Event-nek (GOBE) kereszteltek el. Ez már a kambrium legvégén elkezdődött, és tulajdonképpen a biodiverzitás komolyabb növekedését jelenti mind a nyílt vízi, mind az aljzatlakó élőlények körében. A kutatók arra utaló nyomokat is találtak, hogy ez komoly növekedést idézett elő a plantonikus biótában is, megnövekedett a lebegő kisméretű kagylók, vázzal bíró rákfélék, brachiopodák és trilobiták egyed és fajszáma egyaránt. Ebből logikusan következik, hogy ezzel lépést tartva megnövekedett az erre specializálódott állatok száma is. Ma már biztosan állítják, hogy az Anomalocaridák bizonyos képviselői is ezek közé tartoztak, de ők – a jelenleg ismert elterjedtségi fokukat nézve – képtelenek lehettek a teljes, ekkorra már hatalmasra növekedett ökológiai fülke betöltésére. A jelenlegi fosszíliarekord alapján a legelső gyanúsított minderre a fejlábúak osztályában keresendő.

Az eddigi ellentmondásokat feloldja az új elmélet

A korábbi kétségeket, azaz hogy miért ilyen a váz alakja és mérete, miért nincs rágószerv, miért nem indult meg a ház kompaktizációja (feltekeredése), miért terjedtek el olyan területeken is, ahol az aljzaton nem éltek volna meg, stb. mind-mind eltűnik, ha ebbe az új kontextusba helyezzük az Endoceridák életmódját.
Az egyenes, áramvonalas vázzal a nyílt vízben gyorsan tudtak haladni (bár a manőverezési képességük gyenge volt). Ha planktonnal táplálkoztak, akkor ez a mozgás kifejezetten előnyös lehetett számukra. Így ebben a stabil ökológiai pozícióban egyenes út vezetett a gigantizmushoz. Hasonló játszódott le a cetféléknél és a cápáknál is, ahol a planktonevők sokkal nagyobbra nőttek, mint közeli, de ragadozó rokonaik (sziláscetfélék vs. fogascetek; óriáscápa vs. fehér cápa).
A vázak előfordulási helyére is  – azaz hogy találtak vázakat nyílt tengeri és partközeli fáciesekben is - magyarázattal szolgál az új elmélet. Ha plantonevők voltak, a nyílt tengeri előfordulás természetes, hiszen itt tudják a leghatékonyabban dézsmálni a lebegő szervezeteket. A partközeli előfordulásra a szállítódás nem ésszerű magyarázat, mert a váz alakja nem tett lehetővé többszáz km-es sodródást. Viszont mivel nagyméretű tojásokat-petéket rakott, ezeket oxigénben gazdag környezetben kellett tartania – valószínű, hogy az utódok védelmében kijártak a partokhoz tojásokat rakni. Mindemellett a ragadozó életmódot ezek a tények teljes mértékben kizárják!

De akkor hogyan is táplálkoztak?

Mivel nem maradt ránk semmi az Endoceridák puhatestéből vagy rágószerveiből, csupán feltételezhetjük, miként  gyűjtötték össze vízben lebegő táplálékukat. A hasonló módon táplálkozó mai fejlábúak – ld. fent – egy vékony és rugalmas nyálkahártyát használnak a karjaik között, amelyet előszőr szélesre tárva begyűjtik a lebegő szervezetek halmazát, majd a karokat összezárva, mint egy nagy butykosból, szép lassan benyomják a szájukba az összegyűjtött táplálékot. A mai megfigyeléseket analogizálva elsőként a heteromorf ammoniteszeknél feltételeztek hasonló apparátust, de a tanulmány szerzője a fenti érvek alapján nagyon valószínűnek tartja, hogy hasonló nyálkahártya feszülhetett az Endoceridák karjai között is.
A mai mikrofág cet- és cápafélék nagy része a plankton begyűjtését ciklikusan végzik. Amikor alkalmuk nyílik rá, begyűjtik a biomasszát, és ha már megfelelő mennyiséget gyűjtöttek, becsukják szájukat, kipréselik a vízet és kiszűrik a táplálékot. Van viszont egy cápaféle, az óriáscápa (Cetorhinus maximus), amely megállás nélkül tátott szájjal fogadja be a plantonikus élőlényektől és maradványoktól nyüzsgő tengervizet, amely a kopoltyúján áthaladva nem periodikusan, hanem folyamatosan látja el az állatot táplálékkal. Ez a periodikus szűrésnél jóval hatékonyabb, és bár a mai fejlábúak között nem találkozunk hasonlóval, van némi esélye, hogy az Endoceridák is kifejleszthették ezt a technikát.

az_oriascapa_folyamatosan_eszik_cetorhinus_maximus_by_greg_skomal_wikipedia.JPGAz óriáscápa folyamatosan eszik. Cetorhinus maximus (Greg Skomal fényképe - Wikipedia)

Mironyenko felvetése természetesen egyelőre spekuláció, egy teória, amelyet talán a jövőbeli kutatások tovább árnyalnak, esetleg megerősítenek vagy cáfolnak. A kiinduló érvek, azaz a kövületek őskörnyezeti eloszlása, a rágószervek hiánya az ebből kiinduló evolúciós gondolatmenettel, és az ‘ordovíciumi plankton forradalom’ azonban komoly támogatást adnak ennek az elméletnek, és bízom benne, hogy hallunk még ezzel kapcsolatban újdonságokról a későbbiekben is.

***

Források:

  • Aleksandr A. Mironenko (2018): Endocerids: suspension feeding nautiloids?, Historical Biology, DOI: 10.1080/08912963.2018.1491565
  • Géczy Barnabás: Ősállattan - Invertebrata Paleontologia (Nemzeti Tankönyvkiadó, 1993)

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)

 

Ismeretlen ismerősök: az Ammonoideák titkos élete

A legnépszerűbb, leggyakoribb és tudományosan legalaposabban feldolgozott fosszilis állatcsoport, mégis rengeteg dolgot nem tudunk róluk. Pontosan hogyan néztek ki? Mit ettek? Hogyan mozogtak? Ezek a kérdések a mai napig heves vitákat szülnek a paleobiológia kutatóinak körében. Megpróbáltam utánajárni, hogy áll ma a tudomány a válaszokkal kapcsolatban.  

A fejlábúak Ammonoidea alosztálya nagyjából 400 millió évvel ezelőtt tűnt fel az élet színpadán, és bár törzsfejlődésük első szakaszában, az állati óidő végéig alárendelt szerepet játszottak, a perm végi nagy kihalást követően egészen a kréta időszak legvégéig uralták a tengeri életközösségeket.

Az általános szóhasználatban ammonitesz gyűjtőnévvel ellátott állatok aragonitból kiválasztott külső vázuknak köszönhetően az átlagosnál nagyobb eséllyel fosszilizálódtak, így a mezozoós tengeri karbonátos kőzetek leggyakoribb ősmaradványai közé tartoznak. Mindemellett kozmopoliták voltak, tehát az egész Földön elterjedtek, külső vázuk jól elkülöníthető bélyegekkel rendelkezett, és rendkívül gyors volt a törzsfejlődésük, így az olyan külső jegyek, mint pl. bordák, gumók és egyéb vázelemek, rövid időn belül változtak. Ennél nem is kell több egy rétegtannal, a kőzetek korának meghatározásával foglalkozó szakember számára. Az ammoniták fő tudományos értéke abban rejlik, hogy segítségükkel koruk kőzetrétegei szintekre, ezáltal korszakokra tagolhatóak, elképesztő diverzitásuknak és rövid fajöltőjüknek hála nagyon megbízható módon, akár százezer éves pontossággal. Ez geológiai távlatokat tekintve kiemelkedően precíz kormeghatározást tesz lehetővé.

Az Ammonoideák tehát komoly szerepet töltenek be az alkalmazott tudományok terén, feldolgozottságuk kiemelkedő a fosszíliák sorában. Ám mivel a kormeghatározáshoz a legfontosabb információt a külső váz bélyegei nyújtják, és nem mellesleg ezen kívül az esetek döntő részében más nem is marad fenn az állatból, a tudomány szinte kizárólag ezekkel az alaktani kérdésekkel foglalkozik. A cél ilyenkor elsősorban az ammonitesz példány nemzetség és faj szintű pontos meghatározása, esetleg a paleobiogeográfiai következtetések levonása (az egykori életformák födrajzi elterjedésével foglalkozó tudományág).
Pedig evolúcióbiológiai szempontból felbecsületetlen lenne megfejteni egy ennyire sikeres, hosszúéletű, elterjedt és diverz állatcsoport élettani hátterének titkait.
Hogy nézett ki a külső héj által rejtett élőlény? Milyen volt az életmódja? Mit evett? Hogyan mozgott? 

ammonite_by_frank_lode-d4cc84g.jpgÍgy nézhettek ki. Vagy nem. A tudomány előrehaladásával talán többet is megtudunk majd ezekről a titokzatos lényekről. Frank Lode ammonitesz ábrázolása a művész DeviantArt oldalán

Nem egyszerű azon kutatók dolga, akik ezekre a kérdésekre keresik a választ. Annak ellenére, hogy világszerte elterjedt és hosszú időn át fennálló csoport volt, a hiányos leletanyag jelentősen megnehezíti a paleobiológiai vizsgálatokat. Az ammonitákból ugyanis nem sok maradt meg az utókor számára. A puhatestűek szövetei az elhullás után pillanatok alatt az enyészeté lesznek, ráadásul az ammoniteszek teste a szilárd vázban lévő gázok miatt még sokáig lebeghetett a vízben, ami az esetek döntő többségében megakadályozta a lágytest gyors betemetődését. De még maga a szilárd váz is szinte minden esetben feloldódott még a fosszilizáció előtt, a tengervíz által kifejtett kémiai hatások miatt. Az, hogy mégis látunk ma belőlük bármit is – ez rendszerint a héj úgynevezett kőbele – annak köszönhető, hogy ez a kioldódás lassabban ment végbe, így mire teljesen eltűnt, a bezáró kőzet már volt olyan szilárdságú, hogy egy minimális légréteg maradjon az egykori váz helyén. Persze kivételes lelőhelyeken található szép számmal olyan példány is, amelynek a váza nem oldódott ki, hanem annak anyaga kicserélődött különféle kristályokra, általában kalcitra. Ezek a héjas példányok már nyújtanak némi segítséget a kutatóknak ahhoz, hogy következtetéseket vonjanak le a házban élő állat anatómiai jegyeire, de jelentősen bonyolítja az ügyet az a tény, hogy ezeknél az állatoknál nem voltak annyira egyértelmű kapcsolódási, ízületi pontok a szilárd vázhoz, mint ahogy azt tapasztaljuk az olyan bonyolultabb szervezeteknél, mint a gerincesek vagy az ízeltlábúak. (Az viszont például már a külső váz vizsgálatánál látszik, hogy az ammoniteszek puhateste sokban különbözhetett az egyetlen mai összehasonlítási alapot nyújtó távoli rokonukétól, a nautilusokétól: hosszabb és keskenyebb lakókamrájuk arra utal, hogy a benne élő állat – szerveivel együtt – hosszabb, nyúlánkabb lehetett.)
A fennmaradó szilárd váznál is sokkal, de sokkal ritkábban pedig előfordul, hogy az állat egykori lágytestére utaló nyomok maradnak fenn a kőzetekben. Ezen nyomok egy része szó szerint csupán nyom, ahol a kőzetben az állat élete, vagy esetleg a haláltusája során otthagyott lenyomatok hagytak üzenetet az utókor számára. Azonban több olyan tanulmány is napvilágot látott, amelyben bizonyos nagyon szerencsés körülmények között fosszilizálódott lágyszövetekről írnak. Szerencsére a technológia is egyre hatékonyabb segítséget tud nyújtani a kutatásokhoz: korábban röntgen, újabban CT és más, bonyolultabb eljárásokkal, mint például részecskegyorsítóval (szinkrotonnal) végzett eljárásokkal nyernek új információkat a lágyszövetek formájáról és elhelyezkedéséről.
Az őslénytani munka eredményéhez sok esetben járul hozzá egy másik vizsgálati módszer, az aktualizmus elve. Ez a módszer összefüggéseket keres az egykori és a ma is élő életformák között, ilyen módon a jelen ismert tényei alapján következtet a múltra. Mivel az Ammonoideák egy tejesen, és már nagyon régóta kihalt csoport, ez a vizsgálati módszer enyhén szólva korlátozottan áll a kutatók rendelkezésére.
Az Ammonoideák paleobiológiájának kutatása az utóbbi években – főként néhány új lelet előkerülése és vizsgálati módszer bevezetése miatt – új lendületet vett, heves vitákat váltva ki a téma szakértői között.
Lássuk, mi az, amit ma tudunk róluk, és mi az, ami bizonytalan. Elárulom, az utóbbiból van a több. 

 

Az eltűnt lágytest nyomában.

A perdöntő bizonyítékok csaknem teljes hiánya miatt az Ammonoideák lágytestének anatómiája a legvitatottabb terület. Pedig az olyan kérdések, mint hogy hány karjuk vagy kopoltyújuk volt, volt-e tintazacskójuk, mekkora és milyen látószerveik voltak, stb. jelentősen közelebb vinne minket a csoport eredettörténetének megfejtéséhez. A gyér leletanyag mellett tovább nehezíti a tudományos munkát az is, hogy ha találnak is valamilyen átkristályosodott lágyszövetet egy fosszíliában, annak pontos meghatározása igen nehéz. Vannak olyan szervek, mint például az állkapocs vagy a radula (reszelőszerű rágók), amelyek eleve keményebb anyagból, pl. kitinből álltak, így egy szerencsés kövület esetén ezek még könnyebben felismerhetők. De az olyan, igazán puha szöveteket, mint pl. a köpeny vagy a karok, a legkivételesebb esetben is nehéz felismerni. Érdekesség, hogy az ilyen szervek beazonosításához még aktuálpaleontológiai vizsgálatokat is végeztek: megnézték, hogy a mai belsővázas fejlábúak egyes szervei mennyi idő alatt lesznek az enyészeté (rothadnak el), és az ez alapján felállított időbeli sorrend segített kizárni bizonyos testrészeket a kövületek tanulmányozásánál.
Próbáltam áttekinteni, milyen ismeretanyag áll rendelkezésünkre a lágyszöveteket is tartalmazó Ammonoidea fosszíliákkal kapcsolatban, ehhez pedig nagy segítséget nyújtott a téma egyik svájci szakértője, Christian Klug és csapatának munkája. Szerencsére nem is olyan régen, 2015-ben adtak ki egy összegző művet Ammonoid Paleobiology: From Anatomy to Ecology címmel, amelyben egy egész fejezet foglalkozik az ammoniteszek lágytestének anatómiájával, számba véve az eddig előkerült kivételes példányokat.
Klug munkájából kitűnik, hogy a beazonosított szervek a kövületek döntő többségénél a fent is említett rágószervekhez tartoznak, mivel ezek főként kitinből álltak, jobb eséllyel maradnak fenn. Utána következnek az emésztőszervek (gyomor és bélrendszer), kisebb számú példánnyal a nyelőcső, a kopoltyú és a köpeny. Sajnos az olyan fontos szervek, mint a szemek vagy a karok/csápok maradványát, csak feltételezik néhány fosszíliánál.

baculid.jpgBaculitid ammonitesz a cenomán és turon korszakok határáról észak-nyugat Németországból. Az utóbbi idők egyik legizgalmasabb, beazonosítható Ammonoidea lágyszöveteket is tartalmazó fosszíliája (Klug et al, 2012)

Továbbá heves vita zajlott az elmúlt évtizedekben arról, hogy lehetett-e az ammoniteszeknek – vagy legalábbis egy csoportjuknak – tintazacskója. Néhány fosszíliánál bizonyos elszenesedett részek alakja és elhelyezkedése alapján azt feltételezték, hogy az adott szerv tintazacskó lehetett, majd ugyanez a kutatócsoport pár évvel később visszavonta az eredményét. Más kutatók később hasonló maradványokból melanint mutattak ki, ami hasonló következtetéseket szült, de aztán későbbi vizsgálatok bebizonyították, hogy a fejlábúak más szervei is hozhatnak létre melanint, így a tintazacskó jelenlétét ismét nem sikerült hitelt érdemlően bizonyítani.
Az alábbi táblázat a téma ismert kutatói, Christian Klug és Jens Lehmann fent is említett 2015-ös összefoglaló munkájából való, és az addig valaha nyílvánosságra hozott Ammonoidea lágyszövet maradványokat rendszerezi.

soft_tissue_table.jpg

 

KARdinális kérdés

Biztos vagyok benne, hogy lágyszövet-ügyben a legizgalmasabb kérdés, hogy hány karja lehetett az ammoniteszeknek? Mivel minden ma élő külső és belsővázas fejlábúnak vannak karjai, vagy ha úgy tetszik csápjai, amelyek a szájszerv körül helyezkednek el, nagyon valószínű, hogy az ammoniteszeknek is voltak ilyen szervei. A mai tintahalaknak és polipoknak 8-10 tapogatója van, a nautiluszoknak akár 90 is lehet. Sajnos az eddigi fosszíliarekord azon néhány darabja, ahol feltételezik, hogy a kőzetlapon látható feketés maszat egykor az állat csápja lehetett, nem tekinthető tárgyi bizonyítéknak. Így marad a spekuláció. A korábbi gondolkodásmód az volt, hogy mivel a nautiluszok külső vázukkal valószínűleg a korai fejlábúak jegyeit viselik magukon, hasonló lehet a helyzet a karok számát tekintve is, és az ammoniteszek is több csáppal rendelkeztek, ez a tulajdonság egyfajta archaikus bélyege a Cephalopodáknak. Időközben azonban több olyan tanulmány is napvilágot látott, ahol az Ammonoideák raduláit (rágó szerveit) vizsgálva egyre inkább arra a következtetésre jutottak, hogy rendszertanilag közelebb állhattak a mai belső vázas fejlábúakhoz. Klug és Lehmann pedig, a már említett 2015-ös tanulmányukban aktuálpaleontológiai vizsgálatokat is közzétettek. Ebben arra jutottak, hogy a mai fejlábúak embrionális fejlődése során az embró korai szakaszaiban a karok száma minden esetben mindössze 10. A nautilus magzata is így kezdi, majd a későbbiekben ez a kevés kar válik szét több kisebb csápra az egyedfejlődés során. Ez arra utal, hogy a kisebb számú kar a primitívebb jegy, így az egyéb, Coleoideákkal való rokonságra utaló jelek mellett a ma kijelenthető legvalószínűbb feltételezés az, hogy az ammoniteszeknek kisebb számú karja lehetett, a legvalószínűbb, hogy 8 vagy 10. Ezt a felvetést egyébként tovább erősíti néhány paleozoós nyomfosszília, amelyek szintén kevesebb végtagra utalnak.
Hozzáteszem, az ammoniteszek a földtörténet egyik leghosszabb ideig fennálló csoportja, közel 350 millió éves „pályafutásuk” alatt bőven lehetett idejük száz és százféle alakká fejlődni.

Annak ellenére, hogy a lágyszövetek maradványai ilyen korlátozottan állnak rendelkezésünkre, a tudomány korábbi következtetéseit megerősitik: az Ammonoideákat rendszertanilag továbbra is a puhatestűek törzsén belül a Cephalopoda, azaz a fejlábúak osztályába soroljuk, és több eredmény sugallja azt, hogy anatómiailag, így valószínűleg filogenetikailag is közelebb álltak a mai belső vázas fejlábúakhoz (Coleoidea), mint a Nautiloideákhoz. Azonban hogy pontosan milyen volt a testfelépítésük, és ebből a szempontból melyik ma is élő csoporthoz hasonlítottak leginkább, erősen kétséges.

Egy német-amerikai kutatócsoport 2011-ben tanulmányt adott ki a cephalopodák feltételezett eredettörténetéről és evolúciójáról. Ebben a munkában segítségül hívták a molekuláris evolúcióbiológia technológiai vívmányait is, és a molekuláris óra eljárásával térképezték fel a jelenleg élő fejlábúak filogenetikáját. Nagyon érdekes, hogy ez a vizsgálat minden eddigi, fosszíliák alapján kialakított következtetést megerősített, és az Ammonoideák csoportjának megjelenését is az eddig feltételezett időszakra, a kora devonra teszi. Ami a családfát illeti, a molekuláris vizsgálatok azt is megerősítették, hogy az Ammonoideák a mai belső vázas fejlábúak vonaláról, egy a nautiluszoktól már korábban elkülönült ágról, a Bactritida rendről váltak le. Ez további hitelt ad azoknak a feltételezéseknek, amelyek az Ammoniteszek anatómiai jegyeit a mai belsővázas fejlábúakéval analogizálják.

ceph_lineage.jpeg 

 

Napi menü

Jóval egzaktabb a helyzet az Ammonoideák táplálkozásával kapcsolatban, egész tisztán kivehető fosszíliák állnak a rendelkezésünkre annak kapcsán, hogy miből állt a néhai csigaházas polipok étrendje. Ezek a leletek fontos információkkal szolgálnak a paleoökológia számára, nem csak arról, hogy mi volt az ammoniteszek helye a táplálékláncban, de arról is, hogy melyik tengeri élettér elemei voltak. Szintén Klug és Lehmann műve az, amiben részletes elemzést olvashatunk az eddig leírt ammonitesz táplálékot is tartalmazó kövületekről. Az itt bemutatott eredmények alapján az ammonoideák táplálékai foraminiferák (szilárd vázú egysejtűek), planktonikus tengeri liliomok, apró rákok, csigák, kagylók és szivacsok lehettek. Ezek a következtetések mind olyan fosszíliák alapján történtek, amelyeknél az ammonitesz héj lakókamrájában egyéb maradványokat is kimutattak. Ezen példányok néhányára vannak alternatív magyarázatok is: ahol kisebb méretű ammonoidea héjak vannak, ott meg kell vizsgálni, hogy nem embrionális maradványokról van-e szó, esetleg elképzelhető, hogy az állat saját testében gondozta az ivadékát. Más töredékes vázmaradványoknál pedig az is előfordulhat, hogy azok utólag, a betemetődés során sodródhattak a megüresedett lakókamrába. Ettől függetlenül vannak olyan leletek, ahol egyértelmű, hogy az állat elfogyasztott táplálékáról van szó, ezek a maradványok pedig egytől egyig arra utalnak, hogy az Ammonoideák mikropredátorok, vagy más szóval mikrofág életmódot folytató állatok voltak, azaz kisméretű élőlényekkel táplálkoztak. Ezen életmód feltételezése egyébként összecseng azokkal a vizsgálatokkal, amelyek az ammoniteszek rágószerveit vizsgálta. Ez arra a következtetésre jutott, hogy a mezozoós formák többsége képtelen lehetett nagyobb méretű táplálék megragadására és elfogyasztására. Maradtak tehát a mikroszkopikus méretű planktonikus lények, esetleg kisebb úszó vagy aljzathoz rögzített puhatestűek, tüskésbőrűek. Arra azonban jelenleg nincs egyértelmű adat, hogy mekkora részük szerezte be ezt a táplálékot úszva, vagy a vízben lebegve, és mekkora részük az aljzatról felcsipegetve az ott élő, vagy elhullott állatokat.
A planktonikus tengeri liliomok talán legismertebb példája a Saccocoma, amely a híres solnhofeni litográf pala egyik leggyakoribb ősmaradványa, és több alkalommal találták meg vázelemeiket ammonitesz fosszíliák lakókamrájában.

fake_floating_crinoid_bottom.jpgSaccocoma - sokuk végezte az ammoniteszek gyomrában.

További érdekes, de bizonyításra eddig nem került felvetés a Lumbricaria esete, amely a solnhofeni felső-jura litográf pala egy nyomfosszíliája, egészen pontosan koprolitként, azaz fosszilis ürülékként azonosították. Mivel ez a leggyakoribb koprolit típus ebben a formációban, és az ammoniteszek a leggyakoribb testfosszíliák (továbbá a méret is stimmel), elképzelhető, de szigorúan csak elképzelés, hogy a Lumbricaria az Ammonoideák megkövült ürüléke lehet.

 

ammonite_by_sethd2725-da223yn.jpg

Egy figyelemre méltó ammonitesz ábrázolás egy DeviantArt művésztől. Ha elfogadjuk azt az eddig talán legszilárdabb talajon álló feltételezést, hogy az amoniteszek mikropredátorok voltak (ld. fent), valószínűbb, hogy karjaik inkább ilyenek lehettek. A művész a robusztus, polipszerű karok helyett egy a táplálék elragadását segítő, serteszerű képlet vizionált.

 

Szájfedő vagy nem?

Van azonban olyan kétely is, amely nem is a lágyszövetek erősen hiányos leletanyagával kapcsolatos, hanem meglepő módon a szilárd váz egyik eleméhez köthető. Az ammoniták egyik vázeleme a kagylóhéjra emlékeztető aptychus, amely egy még az aragonitnál is ellenállóbb anyagból, kitines kalcitból épült fel, így még akkor is megmaradt, amikor az állat háza már rég feloldódott. Ezért fordulhat elő, hogy bizonyos kőzetek kizárólag aptychusokat tartalmaznak. Mivel a végleges betemetődés előtt a vázelemek szinte mindig szétestek, az aptychusokat rendszerint az ammoniteszek vázától teljesen elkülönülten találjuk meg. Emiatt sokszor azt sem tudjuk, melyik aptychus melyik ammonitesz nemhez tartozik. És azt sem, hogy pontosan mire használták ezt a primitívebb formáknál egyetlen, fejlettebbeknél két egyforma, tükörszimmetrikus elemből álló szervet. A nautilusoknál van egy ehhez hasonló – bár csupán szaruból álló – vázelem, amelyet egyfajta lakókamrát védő elemként használnak, és néhány kutatás arra az eredményre jutott, hogy ahol be tudták azonosítani „tulajdonosát”, ott az aptychus mérete megegyezett a gazda szájadékának méretével. Ebből arra következtettek, hogy ezek egyfajta szájfedők lehettek, amelyeket a lakókamra nyílására tudtak húzni az állatok, ha védelemre volt szükségük. Azonban ez a magyarázat a beazonosítható leletek többségénél nem állta meg a helyét, a legtöbb esetben ez a méretazonosság nem jelentkezett.

specimen_of_neochetoceras_with_aptychus_in_place_solnhofen.jpgNeochetoceras példánya Solnhofenből, eredeti helyzetében fosszilizálódott aptychussal.


Ulrich Lehmann és Nicol Morton voltak az elsők, akik néhány élethelyzetben megőrződött fosszília alapján egy alternatív magyarázattal álltak elő: szerintük az aptychus az ammoniteszek állkapcsának része volt. Egy olyan csőrszerű rágószervet feltételeztek, mint amilyen a mai polipoknak is van, és az aptychus ebben a képletben az állkapocs alsó felét képezi. Hipotézisük szerint az ammoniteszek az aptychust egyfajta kanálként használva, azt az aljzat üledékébe mélyesztve szedték össze táplálékukat, amelyek főként foraminiferák és rákfélék voltak – ahogyan azt az olyan fosszíliák is igazolják, amelyeknél egyértelműen be tudták azonosítani néhány Ammonoidea béltartalmát.
A szakma kétkedve fogadta ezt az elméletet, mert mindamellett, hogy „túlgondolt” ötletnek tartották, az aptychusok a gazdaállathoz mérten gyanúsan nagyméretű állkapcsot jelentenének, egy olyan méretű szájszervet, amely indokolatlan lett volna a magyarázatban szereplő művelethez. És mint tudjuk, a természet nem pazarol az erőforrásokkal. Idegenül hangzott továbbá az a feltételezés is, hogy ez az ammoniteszek többségénél aljzathoz kötött, azaz bentikus életmódot jelentett volna. Pedig más tényezők is alátámasztani látszanak ezt a feltételezést. Lássuk, melyek ezek!

 

Tudtak egyáltalán lebegni?

Hogyne tudtak volna? – végjuk rá első szuszra. Hiszen ez az egyik legegyértelműbben kikövetkeztethető tulajdonságuk: a szilárd vázuk fennmaradt, így tudjuk, hogy hasonló felépítéssel rendelkeztek, mint a nautilusok. Házuk kamrákra volt osztva, amelyet egy vékony csőszerú képződmény, a szifó kötött össze, ennek segítségével szabályozta az állat a kamrákban lévő anyagok, a tengervíz és a gáz arányát, mint ahogy a mai nautilusok is teszik. Ezzel a mechanikai eszköztárral volt képes az állat a fajsúlyát, és ezáltal a vízoszlopban elfoglalt helyét változtatni. Ahogy nőtt az állat, úgy épített hozzá a vázához mindig új meg új, nagyobb méretű kamrákat, ezáltal fenntartva a lebegés lehetőségét, elkerülve, hogy a teste túlnőjön a gáz térfogatából adódó felhajtóerő nagyságán.
Csakhogy van egy kis bökkenő. Egy német mérnök, Klaus Ebel ugyanis kicsit alaposabban körüljárta a dolgot, és kísérleti módszerekkel arra a következtetésre jutott, hogy az ammoniteszek nem voltak alkalmasak a lebegésre. Ahhoz ugyanis, hogy egy ilyen állat váza és puhateste megfelelő felhajtóerőt generáljon, a saját testénél nagyobb tömegű vízet kell, hogy képes legyen kiszorítani a házából. A nautilusok ezt a feladatot csont nélkül elvégzik, hiszen relatíve kisméretű testükhöz megfelelően nagy üreges váz tartozik. Az ammoniteszek azonban jóval hátrányosabb testtömeg/váztérfogat aránnyal rendelkeztek, ami fizikailag nem tehette lehetővé ezt az életformát. Magyarul nem tudtak annyi gázt tölteni a vázukba, ami megemelte volna a nagy popójukat.
Ebel kísérleteit jura időszaki ammoniteszeken végezte, és ezeket aljzatlakó élőlényekként írja le. Feltételezései szerint vázuk arra ugyan alkalmas volt, hogy a tengerfenékről elrugaszkodva kisebb ugrásokkal manőverezzen, de nektonikus, azaz nyíltvízi, lebegésre képes életmódra aligha. További megerősítést lát abban a tényben, hogy az ammonitesz vázak nagy részének alakja sem volt megfelelő a nektonikus életmódra.

ammonoids_franz-anthony.jpgA többségtől, azaz a spirál alakban feltekeredett vázú ammoniteszektől eltérően a csoport heteromorf tagjai a legelképesztőbb formákkal hozzák zavarba a paleobiológusokat. Milyen környezeti tényező késztethette az ilyen formák létrejöttét? Nipponites (balra) és Diplomoceras (jobbra), Franz Anthony illusztrációja. 


Ez utóbbi felvetéssel más tanulmányok is foglalkoztak, hasonló következtetésre jutva, de vannak érvek, amelyek Ebel felfogása ellen szólnak. Jó példa erre az, hogy ammonitesz vázakat gyakran találnak olyan formációkban, amelyek anoxikus környezetben ülepedtek le. Ilyen körülmények között pedig nem valószínű, hogy aljzathoz kötött életmódot folytatott volna bármilyen élőlény is. Ennek a cáfolatnak a sikerességéhez persze az kell, hogy az ilyen lelőhelyekről előkerült ammonitesz vázak valamelyikéről egyértelműen be tudják bizonyítani, hogy autochton módon ágyazódott be, azaz az élőlény halálát követően a ház szállítódás nélkül temetődött be. A mai nautilusoknál előfordul, hogy az üres házakat a tengeráramlatok többezer kilométerre sodorják, mielőtt a tenger üledéke betemetné azokat!
Annak ellenére, hogy Ebel tanulmányai szilárd matematikai és fizikai alapon nyugszanak, a kutatók többsége ma azt a feltevést fogadja el valószínűbbnek, hogy az ammoniteszek nyíltvízi, mobilis életmódot folytattak, azaz lebegtek.

 

És mi a helyzet az úszással?

A fentiekben a kamrák gáz-víz arányának változtatásával történő mozgás lehetőségét vettük számba. A mai nautilusok azonban képesek arra is, hogy egy belső szervükbe, az úgynevezett köpenybe felszívják a vízet, és annak kilövellésével, a lökhajtásos elv alkalmazásával gyorsan odébbálljanak, ha valahol kínossá válik a helyzet. A kilövellést magát úgy érik el, hogy köpenyüregük falát összehúzzák, ehhez pedig saját testüket hirtelenjében vissza kell hogy húzzák a lakókamrába. Ezzel tulajdonképpen képesek arra, hogy a nyílt tengeren ide-oda ússzanak, ha kedvük tartja. Vajon az Ammonoideák is képesek voltak ilyesmire?
Nos, mily meglepő, itt is nagy kérdőjelek vannak.
A mai nautilusok lakókamrája ugyanis rövid és széles. Ez épp ideális az olyan hirtelen mozdulatokhoz, mint amilyet a lökhajtásos mozgás érdekében végeznek: egy ilyen lakókamrába a megfelelő köpenyizomzattal könnyedén vissza lehet húzni a testet, hogy kipréselődjön a víz. Az ammoniteszek lakókamrái azonban legtöbb esetben hosszúak és keskenyek voltak – volt olyan nemzetség is, amelynek másfél méter hosszú lakókamrája mindösszesen 3 cm átmérőjű volt! De kevésbé extrém esetben is túl hosszú és keskeny lakókamrával bírtak ahhoz, hogy ezt a mozdulatot ésszerű energia felhasználásával el tudják végezni. Az ezzel kapcsolatos kutatások arra az eredményre vezettek, hogy egy ilyen típusú mozgás sok ammonitesznél egyszerűen azt eredményezte volna, hogy a ház a hirtelen mozdulat következtében minden alkalommal átbukott volna a saját tengelyén. Vicces látvány lenne egy ilyen módon közlekedő tengeri állat, de kétségkívül nehéz elképzelni, hogy ez evolúciós szempontból életképes megoldás lett volna.
Egy másik felvetés egy kicsit az aktualizmus elvéhez nyúl ebben a témakörben. Ha megnézzük a teljes Ammonoidea leletanyagot, ami rendelkezésünkre áll, azt látjuk, hogy a vázak nagy része erősen díszített, amely javarészt bordákat és gumókat jelent. Mindemellett az Ammonoideák kamraválaszfalai a csoport törzsfejlődése során egyre inkább fodrosabbak lettek, ezt egyébként a válaszfalaknak a váz külső részén tanulmányozható lenyomata, az ún. lobavonal mutatja. A külső váz bordái a mai tengeri életközösségekben egyértelműen a bentikus, azaz aljzathoz kötött élőlények bélyegei, de logikus is: ezek a bordák ellenállóbbá teszik a vázat. Ugyanez a helyzet a válaszfalakkal is: minél gyűröttebb, annál nagyobb ellenállást ad az állat házának. Ez duplán megéri annak, aki a tenger mélyén él, nagyobb víznyomás alatt, és ráadásul képtelen gyorsan elinalni egy esetleges támadás elől! A kiváló úszó nautilusok nem rendelkeznek díszítéssel, mert nincs is nagy szükségük rá.

srep33689-f1.jpgDamesites Damesi kamraválaszfalainak mikro-computer-tomográfiás képe. Az új tecnológiákkal minden eddiginél részletesebben elemezhetők ezek a kulcsfontosságú morfológiai jegyek, amelyek aztán fontos evolúcióbiológiai kérdésekre is választ adhatnak.


Elképzelhetőnek tartják, hogy az áramvonalasabb, kevésbé díszített vázú ammoniteszek jobb úszók voltak, míg bordázott társaik nem. Bele sem merek gondolni, mi a helyzet a szerényen díszített, de bonyolult lobavonalakkal megáldott jószágokkal... talán nekik vékonyabb volt a külső vázuk anyaga, ezért volt szükség komolyabb segítségre annak merevítésénél a kamraválaszfalak részéről.
Összegzésként elmondható, hogy a fent említett néhány zavaró tényező ellenére az általános vélemény a szakemberek körében még mindig az, hogy ha nem is mindegyik típus, de az ammoniteszek egy része többé-kevésbé képes volt úszni. Voltak kutatások, ahol az ammonitesz vázak akvadinamikáját tanulmányozták, néhol valós vízárammal egy tartályban, más esetben számítógépes modellekkel (Peter Allison, Imperial College). Ezen vizsgálatok során voltak olyan Ammonoidea csoportok, amelyek váza kifejezetten áramvonalasnak bizonyult, így akár jó úszók is lehettek, mint pl. az Oxynoticeras és a Placenticeras (mellesleg előbbinél minimális, utóbbinál teljesen hiányzik a ház díszítettsége).
A számítógépes kísérletek még érdekesebb eredményt hoztak: volt olyan háztípus, amelynél a házat díszítő bordák nemhogy rontottak volna az áramvonalasságon, hanem még elő is segítették azt.

05-peter-allison.jpgA londoni Imperial College egy kutatócsoportja Dr. Peter Allison vezetésével számítógépes áramlási modellek segítségével tanulmányozta az ammonitesz vázak esetleges úszóképességét.

Sok nyitott kérdés van tehát az ammonoideák paleobiológiáját illetően, mondhatjuk úgy is, hogy ők a paleontológiai leletanyag ismeretlen ismerősei.  A tudomány azonban fejlődik, minden új nap hozhat egy új, ismereteinket bővítő, vagy akár paradigmaváltó fosszíliát. Ugyanígy, a technológia fejlődésével is remélhetőleg újabb módszerek nyitnak majd új távlatokat ebben a kérdéskörben is, és egyre többet tudunk majd ezekről a fontos lényekről.

 ***

Források:

  • Christopher Taylor: The Arms of an Ammonite (Catalogue of Organisms, 2017.02.20.)
  • De Baets, K., Hoffmann, R., Sessa, J. A. and Klug, C. 2016. Fossil Focus: Ammonoids. Palaeontology Online,Volume 6, Article 2. 1‐15.
  • Deposits Magazine: Ammonite Wars 2016/02/25
  • Ebel, K. 1992 04 15: Mode of life and soft body shape of heteromorph ammonites. Lethaia, Vol. 25, pp. 179-193. Oslo. ISSN 0024-1 164.
  • Ebel, Klaus. (1990). Swimming abilities of ammonites and limitations. Palsentologische Zeitschrift. 64. 25-37. 10.1007/BF02985919.
  • Franz Anthony: 500 million years of cephalopod fossils (Earth Archives 2018 February)
  • Géczy Barnabás: Ősállattan - Invertebrata Paleontologia (Nemzeti Tankönyvkiadó, 1993)
  • Géczy Barnabás: Őslénytan (Nemzeti Tankönyvkiadó, 1984)
  • Inoue S., Kondo S. (2016) Suture pattern formation in ammonites and the unknown rear mantle structure, Scientific Reports, 6 , art. no. 33689
  • Klug, Christian & Korn, Dieter & De Baets, Kenneth & Kruta, Isabelle & Mapes, Royal. (2015). Ammonoid Paleobiology: From Anatomy to Ecology. 1007/978-94-017-9630-9.
  • KLUG, C., RIEGRAF, W., LEHMANN, J. 2012. Soft–part preservation in heteromorph ammonites from the Cenomanian–Turonian Boundary Event (OAE 2) in north–west Germany. Palaeontology, 55, 6, 1307–1331.
  • Kröger, B. , Vinther, J. and Fuchs, D. (2011), Cephalopod origin and evolution: A congruent picture emerging from fossils, development and molecules. Bioessays, 33: 602-613. doi:10.1002/bies.201100001
  • Ritterbush, K. A., Hoffmann, R. , Lukeneder, A. and De Baets, K. (2014), Pelagic palaeoecology of ammonoids. J Zool, 292: 229-241. doi:10.1111/jzo.12118
  • Robert Lemanis, Stefan Zachow, Florian Fusseis and René Hoffmann (2015). A new approach using high-resolution computed tomography to test the buoyant properties of chambered cephalopod shells. Paleobiology, 41, pp 313-329 doi:10.1017/pab.2014.17

Új eredmények a Burgess fauna egy rejtélyes tagjával kapcsolatban

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

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

a508milliony.jpg

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

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

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

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

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

12862_2017_1088_fig1_html.gif

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

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

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

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

12862_2017_1088_fig7_html.gif

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

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

 ***

Források:

 
A Habelia optata bemutatása (videó):

 

 

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
süti beállítások módosítása