Tetrapoder: Fisken ute av vannet

Seymouria (Seymouria baylorensis), en tetrapod fra den tidlige permiske perioden funnet som fossil i Nord-Amerika.

wrangel / Getty Images

Det er et av de ikoniske bildene av evolusjon: For 400 eller så millioner år siden, helt tilbake i de forhistoriske tåkene fra geologisk tid, kryper en modig fisk møysommelig ut av vannet og inn på land, og representerer den første bølgen av en virveldyrinvasjon som fører til dinosaurer, pattedyr og mennesker. Logisk sett skylder vi selvfølgelig ikke noe mer takket være den første tetrapoden (gresk for 'fire føtter') enn vi gjør til den første bakterien eller den første svampen, men noe med dette tøffe dyret drar fortsatt i hjertestrengene våre.

Som så ofte er tilfellet, stemmer ikke dette romantiske bildet helt med den evolusjonære virkeligheten. For mellom 350 og 400 millioner år siden var forskjellig forhistorisk fisk krøp opp av vannet til forskjellige tider, noe som gjorde det nesten umulig å identifisere den 'direkte' stamfaren til moderne virveldyr. Faktisk hadde mange av de mest berømte tidlige tetrapodene syv eller åtte sifre på slutten av hvert lem, og fordi moderne dyr følger strengt med den femtåede kroppsplanen, betyr det at disse tetrapodene representerte en evolusjonær blindvei fra perspektivet til forhistoriske amfibier som fulgte dem.

Opprinnelse

De tidligste tetrapodene utviklet seg fra 'flikete' fisker, som skilte seg på viktige måter fra 'strålefinnede' fisker. Mens strålefinnede fisker er den vanligste typen fisk i havet i dag, er den eneste lobfinnede fisken på planeten lungefisk og coelacanths , hvorav sistnevnte ble antatt å ha blitt utryddet for flere titalls millioner år siden inntil et levende eksemplar dukket opp i 1938. Bunnfinnene til lappfinnede fisker er arrangert i par og støttet av indre bein – de nødvendige forholdene for disse finnene å utvikle seg til primitive ben. Lobefinnede fisker av Devonsk periode allerede var i stand til å puste luft, når det var nødvendig, via 'spirakler' i hodeskallen.

Eksperter er uenige om miljøbelastningen som fikk lappfinnet fisk til å utvikle seg til å gå, pustende tetrapoder, men en teori er at de grunne innsjøene og elvene disse fiskene levde i var utsatt for tørke, og favoriserte arter som kunne overleve under tørre forhold. En annen teori sier at de tidligste tetrapodene bokstavelig talt ble jaget ut av vannet av større fisk - tørt land hadde en overflod av insekt- og plantemat, og et markant fravær av farlige rovdyr. Enhver lappfinnet fisk som tråkket inn på land ville ha befunnet seg i et veritabelt paradis.

I evolusjonære termer er det vanskelig å skille mellom de mest avanserte lappfinnede fiskene og de mest primitive tetrapodene. Tre viktige slekter nærmere fiskeenden av spekteret var Eusthenopteron, Panderichthys og Osteolopis, som tilbrakte all sin tid i vannet, men hadde latente tetrapod-egenskaper. Inntil nylig kom nesten alle disse tetrapod-forfedrene fra fossile forekomster i det nordlige Atlanterhavet, men oppdagelsen av Gogonasus i Australia har satt kibosh på teorien om at landlevende dyr oppsto på den nordlige halvkule.

Tidlige tetrapoder og 'fiskepoder'

Forskere var en gang enige om at de tidligste sanne tetrapodene daterte fra rundt 385 til 380 millioner år siden. Alt dette har endret seg med den nylige oppdagelsen av tetrapod-spormerker i Polen som dateres til 397 millioner år siden, som effektivt ville slå tilbake den evolusjonære kalenderen med 12 millioner år. Hvis den bekreftes, vil denne oppdagelsen føre til en viss revisjon i den evolusjonære konsensus.

Som du kan se, er tetrapod-evolusjon langt fra skrevet i stein - tetrapoder utviklet seg mange ganger, på forskjellige steder. Likevel er det noen få tidlige tetrapod-arter som blir sett på som mer eller mindre definitive av eksperter. Den viktigste av disse er Tiktaalik, som antas å ha ligget midt mellom de tetrapod-lignende lappfinnefiskene og de senere, ekte tetrapodene. Tiktaalik ble velsignet med den primitive ekvivalenten til håndledd – noe som kan ha hjulpet den til å støtte seg opp på de stumpe forfinnene langs kantene av grunne innsjøer – samt en ekte hals, som ga den sårt tiltrengt fleksibilitet og mobilitet under den raske tiden. drar ut på tørt land.

På grunn av sin blanding av tetrapod og fiskeegenskaper, blir Tiktaalik ofte referert til som en 'fishapod', et navn som også noen ganger brukes på avanserte lobefinnede fisker som Eusthenopteron og Panderichthys. En annen viktig fiskepod var Ichthyostega, som levde omtrent fem millioner år etter Tiktaalik og oppnådde tilsvarende respektable størrelser - omtrent fem fot lang og 50 pund.

Ekte tetrapoder

Inntil den nylige oppdagelsen av Tiktaalik var den mest kjente av alle de tidlige tetrapodeneAcanthostega, som dateres til rundt 365 millioner år siden. Denne slanke skapningen hadde relativt velutviklede lemmer, i tillegg til slike 'fiskete' trekk som en sanselinje langs siden av kroppen. Andre lignende tetrapoder fra denne generelle tiden og stedet inkluderte Hynerpeton, Tulerpeton og Ventastega.

Paleontologer trodde en gang at disse sene devoniske tetrapodene tilbrakte betydelige mengder av tiden sin på tørt land, men de antas nå å ha vært primært eller til og med fullstendig akvatiske, bare ved å bruke bena og primitive pusteapparater når det var absolutt nødvendig. Det mest betydningsfulle funnet om disse tetrapodene var antall sifre på for- og bakbenene deres: hvor som helst fra 6 til 8, en sterk indikasjon på at de ikke kan ha vært forfedrene til senere femtåede tetrapoder og deres pattedyr, fugle- og fugledyr. reptil etterkommere.

Romer's Gap

Det er en 20 millioner år lang tid i begynnelsenKarbonperiode som har gitt svært få virveldyrfossiler. Kjent som Romer's Gap, har denne tomme perioden i fossilregisteret blitt brukt til å støtte Kreasjonist tvil i evolusjonsteorien, men det er lett å forklare med at fossiler bare dannes under helt spesielle forhold. Romer's Gap påvirker spesielt vår kunnskap om tetrapod-evolusjon, fordi når vi tar opp historien 20 millioner år senere (omtrent 340 millioner år siden), er det en overflod av tetrapod-arter som kan grupperes i forskjellige familier, noen kommer veldig nært å være ekte amfibier.

Blant de bemerkelsesverdige post-gap tetrapods er den lille Casineria, som hadde fem-toed føtter; den ål-lignende Greererpeton, som allerede kan ha 'avviklet' fra sine mer landorienterte tetrapod-forfedre; og den salamanderaktige Eucritta melanolimnetes, ellers kjent som 'skapningen fra den svarte lagunen' fra Skottland. Mangfoldet av senere tetrapoder er bevis på at mye må ha skjedd, evolusjonsmessig, under Romer's Gap.

Heldigvis har vi klart å fylle ut noen av tomrommene i Romer's Gap de siste årene. Skjelettet til Pederpes ble oppdaget i 1971, og tre tiår senere daterte ytterligere undersøkelser av tetrapodeksperten Jennifer Clack det til midten av Romer's Gap. Betydelig nok hadde Pederpes forovervendte føtter med fem tær og en smal hodeskalle, egenskaper sett hos senere amfibier, krypdyr og pattedyr. En lignende art som var aktiv under Romer's Gap var storhale-Whatcheeria, som ser ut til å ha tilbrakt mesteparten av tiden sin i vannet.