Η εξέλιξη των πρώτων tetrapods

Είναι μια από τις εικονικές εικόνες της εξέλιξης: πριν από 400 περίπου εκατομμύρια χρόνια, πίσω στην προϊστορική ομίχλη του γεωλογικού χρόνου, ένα γενναίο ψάξιμο από το νερό και στην ξηρά, αντιπροσωπεύοντας το πρώτο κύμα μιας εισβολής σπονδυλωτών που οδηγεί σε δεινοσαύρους, θηλαστικά και ανθρώπους όντα. Λογικά, φυσικά, δεν οφείλουμε πλέον χάρη στην πρώτη τετραπόδα (ελληνική για "τέσσερα πόδια") από ό, τι εμείς να κάνετε το πρώτο βακτήριο ή το πρώτο σφουγγάρι, αλλά κάτι σχετικά με αυτό το εκλεπτυσμένο critter εξακολουθεί να ρυμουλκά από μας καρδιές.

Όπως συμβαίνει συχνά, αυτή η ρομαντική εικόνα δεν ταιριάζει αρκετά με την εξελικτική πραγματικότητα. Μεταξύ 350 και 400 εκατομμύρια χρόνια πριν, διάφορα προϊστορικά ψάρια βγήκε από το νερό σε διάφορες χρονικές στιγμές, καθιστώντας σχεδόν αδύνατο τον εντοπισμό του «άμεσου» προγόνου των σύγχρονων σπονδυλωτών. Στην πραγματικότητα, πολλά από τα πιο γνωστά πρώιμα tetrapods είχαν επτά ή οκτώ ψηφία στο τέλος κάθε άκρου και, επειδή τα σύγχρονα ζώα να τηρούν αυστηρά το σχέδιο του σώματος των πέντε κηλίδων, αυτό σημαίνει ότι αυτά τα τετράποδα αντιπροσωπεύουν ένα εξελικτικό αδιέξοδο από την οπτική γωνία ο

Τα πρώτα τετράποδα εξελίχθηκαν από τα ψάρια "λοβού-πτερυγίων", τα οποία διέφεραν σημαντικά από τα ψάρια "ray-finned". Ενώ τα ψάρια με πτερύγια ακτινοβολίας είναι τα πιο συνηθισμένα είδη ψαριών στον ωκεανό σήμερα, το μόνο ψαροειδές ψάρι στον πλανήτη είναι τα φασολιά και coelacanths, τα τελευταία από τα οποία θεωρήθηκαν ότι εξαφανίστηκαν πριν από δεκάδες εκατομμύρια χρόνια μέχρι να εμφανιστεί ένα ζωντανό δείγμα το 1938. Τα πτερύγια στο κάτω μέρος των ψαριών με λοβούς-πτερυγίων είναι διατεταγμένα σε ζεύγη και υποστηρίζονται από εσωτερικά οστά-τις απαραίτητες συνθήκες ώστε τα πτερύγια αυτά να εξελιχθούν σε πρωτόγονα πόδια. Ιχθύς-πτερυγισμένοι ψάρια της Devonian περίοδο ήταν ήδη σε θέση να αναπνέουν αέρα, όταν ήταν απαραίτητο, μέσω "spiracles" στα κρανία τους.

Οι εμπειρογνώμονες διαφέρουν για τις περιβαλλοντικές πιέσεις που ώθησαν τα ψάρια με λοβούς-πτερύγια να εξελιχθούν σε πεζοπορικά, αναπνευστικά τετράποδα, αλλά ένα η θεωρία είναι ότι οι ρηχές λίμνες και τα ποτάμια που ζούσαν αυτά τα ψάρια υποβλήθηκαν σε ξηρασία, ευνοώντας είδη που θα μπορούσαν να επιβιώσουν σε ξηρό συνθήκες. Μια άλλη θεωρία έχει ότι τα πρώτα τετράποδα κυριολεκτικά εκδιώχθηκαν έξω από το νερό από τα μεγαλύτερα οι ξηρές εκτάσεις ψαρεύτηκαν από αφθονία τροφών για τα έντομα και τα φυτά, και μια αξιοσημείωτη απουσία επικίνδυνων αρπακτικά ζώα. Οποιοδήποτε ψαροειδές ψάρι που γκρεμίστηκε στη γη θα βρεθεί σε έναν πραγματικό παράδεισο.

Με εξελικτικούς όρους, είναι δύσκολο να γίνει διάκριση μεταξύ των πιο εξελιγμένων ψαριών με λοβούς και των πιο πρωτόγονων τετραπόδων. Τρία σημαντικά γένη πλησιέστερα στο άκρο του φάσματος των ψαριών ήταν τα Eusthenopteron, Panderichthys και Osteolopis, τα οποία πέρασαν όλο το χρόνο τους στο νερό, αλλά είχαν λανθάνοντα χαρακτηριστικά tetrapod. Μέχρι πρόσφατα, αυτοί οι τετράποδοι πρόγονοι σχεδόν όλοι φάνηκαν από απολιθώματα στο βόρειο Ατλαντικό, αλλά η ανακάλυψη του Γογκονάσου στην Αυστραλία έβαλε το kibosh στη θεωρία ότι τα ζώα που κατοικούν στο έδαφος προέρχονται από το βόρειο ημισφαίριο.

Οι επιστήμονες κάποτε συμφωνούσαν ότι τα πιό πρόωρα τετράποδα χρονολογούνται από περίπου 385 έως 380 εκατομμύρια χρόνια πριν. Αυτό έχει αλλάξει όλα με την πρόσφατη ανακάλυψη σημάτων τετραπόδων στην Πολωνία που χρονολογούνται πριν από 397 εκατομμύρια χρόνια, γεγονός που θα αποκαταστήσει αποτελεσματικά το ημερολόγιο της εξέλιξης κατά 12 εκατομμύρια χρόνια. Εάν επιβεβαιωθεί, αυτή η ανακάλυψη θα προκαλέσει κάποια αναθεώρηση στην εξελικτική συναίνεση.

Όπως μπορείτε να δείτε, η εξέλιξη των τετραπόδων απέχει πολύ από το γράψιμο σε τετράποδες πέτρας που εξελίχθηκαν πολλές φορές, σε διαφορετικά μέρη. Ακόμα, υπάρχουν μερικά πρώιμα είδη tetrapod που θεωρούνται περισσότερο ή λιγότερο οριστικά από τους ειδικούς. Το πιο σημαντικό από αυτά είναι το Tiktaalik, το οποίο θεωρείται ότι έχει σκαρφαλώσει στο μέσο μεταξύ των τετράποδων που μοιάζουν με λοβό-πτερυγισμένα ψάρια και τα αργότερα, αληθινά tetrapods. Ο Tiktaalik ήταν ευλογημένος με το πρωτόγονο ισοδύναμο των καρπών - το οποίο μπορεί να το βοήθησε να προπορευτεί επάνω στα πενιχρά πτερύγια του κατά μήκος του άκρες των ρηχών λιμνών-καθώς και ένα πραγματικό λαιμό, παρέχοντάς της την απαιτούμενη ευελιξία και κινητικότητα κατά τη διάρκεια των γρήγορων εκδηλώσεών της σε ξηρά γη.

Λόγω του συνδυασμού των τετραπόδων και των χαρακτηριστικών των ψαριών, το Tiktaalik αναφέρεται συχνά ως "fishapod" ένα όνομα που εφαρμόζεται μερικές φορές και σε προηγμένα ψάρια με λοβό πτερύγια όπως το Eusthenopteron και το Panderichthys. Ένα άλλο σημαντικό fishpod ήταν το Ichthyostega, το οποίο έζησε περίπου πέντε εκατομμύρια χρόνια μετά από το Tiktaalik και πέτυχε ομοίως αξιόλογα μεγέθη - περίπου πέντε πόδια και 50 κιλά.

Μέχρι την πρόσφατη ανακάλυψη του Tiktaalik, το πιο διάσημο από όλα τα πρώτα tetrapods ήταν Acanthostega, η οποία χρονολογείται περίπου 365 εκατομμύρια χρόνια πριν. Αυτό το λεπτό πλάσμα είχε σχετικά καλά αναπτυγμένα άκρα, καθώς και τέτοια "ψάρια" χαρακτηριστικά, όπως μια πλευρική αισθητήρια γραμμή που εκτείνεται κατά μήκος του σώματος του. Άλλα, παρόμοια τετράποδα αυτού του γενικού χρόνου και τόπου συμπεριλάμβαναν Hynerpeton, Tulerpeton και Ventastega.

Οι παλαιοντολόγοι κάποτε πίστευαν ότι αυτά τα τέλη της δεκαετίας του Δεββανού τετράποδα ξόδεψαν σημαντικό μέρος του χρόνου τους σε ξηρή γη, αλλά είναι τώρα που θεωρούνταν πρωταρχικά ή ακόμη και εντελώς υδρόβια, χρησιμοποιώντας μόνο τα πόδια τους και τις πρωτόγονες αναπνευστικές συσκευές όταν απολύτως απαραίτητη. Το πιο σημαντικό εύρημα για αυτά τα τετράποδα ήταν ο αριθμός των ψηφίων στο πρόσθιο και οπίσθιο άκρο: οπουδήποτε από 6 έως 8, ένα ισχυρή ένδειξη ότι δεν θα μπορούσαν να ήταν οι πρόγονοι των τετράποδων που αργότερα είχαν πεντάδα και των θηλαστικών, των πτηνών και των ερπετών τους απόγονοι.

Υπάρχει ένα χρονικό διάστημα 20 εκατομμυρίων ετών στο νωρίτερο Ανθρακοφόρος περίοδο που έχει αποδώσει πολύ λίγα απολιθωμένα απολιθώματα. Γνωστή ως Gap του Romer, αυτή η κενή περίοδος στο απολιθωμένο αρχείο χρησιμοποιήθηκε για να υποστηρίξει Δημιουργία αμφιβολία στη θεωρία της εξέλιξης, αλλά είναι εύκολα κατανοητό από το γεγονός ότι τα απολιθώματα σχηματίζονται μόνο σε πολύ ειδικές συνθήκες. Το χάσμα του Romer επηρεάζει ιδιαίτερα τις γνώσεις μας για την εξέλιξη των τετραπόδων, διότι, όταν αναλαμβάνουμε την ιστορία 20 εκατομμύρια χρόνια αργότερα (περίπου 340 εκατομμύρια πριν από μερικά χρόνια), υπάρχει μια πληθώρα ειδών τετραπόδων που μπορούν να ομαδοποιηθούν σε διαφορετικές οικογένειες, μερικές από τις οποίες έρχονται πολύ κοντά στο να είναι αληθινά αμφίβια.

Μεταξύ των αξιοσημείωτων τετραπόδων μετά το κενό είναι το μικροσκοπικό Casineria, το οποίο είχε πεντάκοντα πόδια. το Greererpeton που μοιάζει με χέλι, το οποίο μπορεί να έχει ήδη "εξελίξει" από τους πιο προσανατολισμένους προς την γη τετράποδα προγόνους του. και το σαλαμάνδρα Eucritta melanolimnetes, αλλιώς γνωστή ως "το πλάσμα από τη Μαύρη Λιμνοθάλασσα", από τη Σκωτία. Η ποικιλομορφία των τετραπόδων αργότερα αποδεικνύει ότι πολλά πρέπει να έχουν συμβεί, εξελικτικά, κατά τη διάρκεια του χάσματος του Romer.

Ευτυχώς, καταφέραμε να συμπληρώσουμε μερικά από τα κενά του Gap των Romer τα τελευταία χρόνια. Ο σκελετός του Pederpes ανακαλύφθηκε το 1971 και, τρεις δεκαετίες αργότερα, περαιτέρω έρευνα από την τετράποδα εμπειρογνώμονα Jennifer Clack χρονολογείται χαστούκι στη μέση της Gap Romer. Σημαντικά, ο Pederpes είχε πόδια προς τα εμπρός με πέντε δάκτυλα και ένα στενό κρανίο, χαρακτηριστικά που παρατηρούνται στα μεταγενέστερα αμφίβια, ερπετά και θηλαστικά. Ένα παρόμοιο είδος που ήταν ενεργό κατά τη διάρκεια της διαμάχης του Ρόμερ ήταν η μεγάλη ουρά, η οποία φαίνεται να έχει περάσει το μεγαλύτερο μέρος του χρόνου στο νερό.