Eläinten liikkuminen maasta mereen on tapahtunut useita kertoja viimeisen 250 miljoonan vuoden aikana, ja se on dokumentoitu monin eri tavoin. Mutta nyt, ensimmäistä kertaa, tutkijaryhmä on luonut yleiskatsauksen, joka ei vain tarjoa tietoa evoluutiosta, vaan voi myös auttaa tarkemmin arvioimaan ihmisten vaikutuksia planeetalle.
Asiaan liittyvä sisältö
- Kulissien takana kuraattori Nick Pyenson: Uusi fossiilinen valas
Valtameret ovat täynnä tetrapoodeja - ”nelijalkaisia” lintuja, matelijoita, nisäkkäitä ja sammakkoeläimiä - jotka ovat toistuvasti siirtyneet maasta mereen mukauttaen jalkansa eviin. Siirtymiset on usein korreloitu joukkokuvien sukupuuttoon, mutta todelliset syyt tiedetään vain osittain fossiilien perusteella ja esimerkiksi maapallon ilmastotutkimuksen avulla.
Näitä siirtymiä pidetään evoluutioprosessin ”kanonisina kuvina” ja siten ihanteellisia tutkimukselle; elävillä meren tetrapodoilla - kuten valaat, hylkeet, saukot ja merileijonat - on myös suuri ekologinen vaikutus, Neil P. Kelleyn ja Nicholas D. Pyensonin, kahden Smithsonian tutkijan, jotka laativat näille tetrapodoille uuden ilmeen, ilmestyvät tällä viikolla, mukaan. lehdessä Science .
Sen sijaan, että kerätään todisteita yhdestä kentästä, pari veti tutkimuksen monilta tieteenaloilta, mukaan lukien paleontologia, molekyylibiologia ja suojeluekologia, antaakseen paljon suuremman kuvan siitä, mitä tapahtui, kun eläimet muuttivat maasta mereen vuosituhansien ajan.
Lähes välttämättömyyden mukaan tutkijoilla on taipumus työskennellä kapeissa siiloissa, joten tämä tutkimus auttaa laajentamaan näkemyksiään ja mahdollisesti nopeuttamaan kehitystä ymmärtämään. Tietäminen, kuinka nämä olennot mukautuivat muutaman sadan miljoonan vuoden aikana, ja etenkin kuinka ne ovat muuttuneet ihmisten ilmestymisen aikakaudella, voivat auttaa meitä tulemaan paremmiksi planeetan ylläpitäjiksi.
"Se on ainutlaatuinen yhteenveto kaikesta, mitä tiedetään niistä erilaisista ryhmistä, jotka kehittyivät palaamaan takaisin merelle", sanoo Louis L. Jacobs, maatieteiden professori ja Maan tutkimuksen instituutin presidentti. ja mies Southern Methodist Universityssä. Artikkelissa kaikki esitetään tavalla, joka antaa tutkijoille mahdollisuuden vertailla lajeja, hän lisää.
"Katsaus todella on evoluution ytimessä ja miksi evoluution tutkimus on tärkeä", sanoo Virginian ammattikorkeakoulun ja valtion yliopiston geotieteiden apulaisprofessori Sterling Nesbitt. Nesbitt keskittyy selkärankaisten evoluutioon - ei merieläimiin -, mutta hän sanoo, että Smithsonian tutkijoiden työ auttaa häntä ja hänen oppilaitaan ymmärtämään esimerkiksi kuinka jotkut maaeläimet ovat ehkä sopeutuneet elämään puissa.
Tutkimus tarjoaa myös "evoluutioympäristön ymmärtämiseksi, kuinka meren petoeläinten elävät lajit kehittyvät ja sopeutuvat elämään antroposeenissa", kertoo paperin pääkirjailija ja tutkija Kansallisen luonnonhistorian museon paleobiologian osastolla toiminut Kelley. Hän lisää, että hän päätti tarkoituksella käyttää termiä "antroposeeni" paperissa. Jotkut tutkijat kuvaavat sitä nykyisen geologisen aikakauden kuvaamiseen, mutta tarkoittavat myös, että kyseessä on aika, jolloin ihmisillä näyttää olevan hallitseva rooli planeetan suuntaan.
300 miljoonan vuoden aikana monen tyyppiset lajit, hylkeistä mosasauriin asti, kehittivät itsenäisesti samanlaisia virtaviivaisia etujaloja (uimiseksi) muuttuessaan maasta asumiseen valtamereen. (Neil Kelley ja Nick Pyenson, NMNH) "Ei ole vain akateemista kuvitella, mikä näiden eläinten kohtalo voi olla", Kelley sanoo ja lisääen, että etenkin merisatolaiset ovat ekologisesti tärkeitä toimijoita. "Sillä voi olla suuri vaikutus, jos menetämme nämä saalistajat", hän sanoo.
Kelley- ja Pyenson-artikkeli vetoaa 147 enimmäkseen vertaisarvioitua tutkimusta useilla aloilla, antaen rikkaan yleiskuvan joistakin rinnakkaisista mukautuksista, joita esiintyi useiden meren tetrapodilajien keskuudessa. Se on erittäin houkuttelevaa, sanoo Jacobs.
Monien säikeiden joukossa työ tuo esiin suhteellisen uuden tutkimuslinjan, jota kutsutaan fossiilisten pigmenttien jälleenrakentamiseksi. Tekniikka antaa tutkijoille mahdollisuuden määrittää fossiilista muinaisen linnun höyhenen tai esihistoriallisen matelijan ihon värin. Väritys voi antaa johtolankoja lajien sopeutumisesta ympäristöönsä. Esimerkiksi yksi tutkimus paljasti, että muinaisilla merimatelijoilla oli tumma väri, "mahdollisesti lämpötilan säätämistä tai ultraviolettivalonsuojausta varten", tutkijat kirjoittavat.
Genomitutkimukset auttavat myös koota yhteen syyt, joiden vuoksi eri maan esivanhempien merieläimet näyttävät kehittäneen samanlaisia sopeutumisia, kun he menivät merelle, kirjoittajien mukaan. Esimerkiksi sekä nokkavalaat että hylkeet ovat kehittyneet kyvyksi varastoida myoglobiini - happea sitova proteiini lihaksiin. Tämä antaa syvälle sukeltajalle kyvyn selviytyä vedenalaisena pitkään. Ennen genomiikkaa tutkijat eivät olleet kyenneet jäljittämään samanlaista kykyä molekyylitasolle, Kelley sanoo.
Mutta nyt he näkevät, että tällaisilla erityyppisillä mer sukeltajilla voi olla samat solumekanismit. "Siellä on syvä evoluutioyhteys", sanoo Pyenson, luonnonhistoriallisen museon fossiilisten merinisäkkäiden kuraattori. Nyt kysymys on siitä, voidaanko geneettiset sekvenssit sitoa tiettyyn käyttäytymiseen tai kehotyyppiin, hengityskykyyn tai evien kehitykseen. "Emme tiedä vielä, mutta voimme ehkä seuraavien viiden vuoden aikana", Kelley lisää.
Eroteltuina ajanjaksolla yli 50 miljoonaa vuotta, nykyaikaiset delfiinit ja sukupuuttoon sukupuutuneet ichthyosaurukset ovat syntyneet erilaisista maalajeista, mutta kehittivät silti samanlaisen kalankaltaisen ruumiin. (Dolphin, NOAA. Ichthyosaur, Lindgren et al: n, Nature Publishing Group, kohteliaisuus) Katsauksessa kootaan myös erilaisia tutkimuksia, jotka osoittavat ihmisen vaikutuksen tetrapodin evoluutioon. Ihmiset ovat metsästäneet erilaisia tetrapodoja melkein sukupuuttoon sukupuuttoon, ja ihmisen toiminta näyttää välillisesti kiihdyttävän muiden katoamista. Kuusi seitsemästä merikilpikonnalajista on uhattuna. Ja Jangtse-joen delfiini, jota löydettiin vain kyseisestä joesta Kiinassa, julistettiin kuollut sukupuuttoon vuonna 2006 merenkulun onnettomuuksien ja elinympäristön pilaantumisen seurauksena.
Mutta jotkut tetrapodit ovat ohittaneet ihmiset. Harmaat valaat, joiden ajateltiin elävän vain Tyynellämerellä, on hiljattain löydetty Atlantista. "Paras arvaus siitä, kuinka he saapuivat sinne, ovat liikkumista arktisen alueen läpi", sanoo Kelley ja huomauttaa, että jään on sulanut niin, että vesiväylä kulkee. Fossiilitiedot osoittavat, että harmaat valaat asuivat kerran Atlantilla noin 100 miljoonaa vuotta sitten, joten niiden liikkuminen takaisin voi olla uudelleensopeuttamisprosessi, Kelley sanoo.
Kelley ja Pyenson toivovat, että heidän kirjoituksensa motivoi lisää yhteistyötä, esimerkiksi paleontologien, biologien ja luonnonsuojelijoiden keskuudessa, menneisyyden ja nykyisyyden yhdistämiseksi - etenkin tarkemmin merieläinten tutkimiseksi. Ihmisillä ”on liian suuri vaikutus tulevaisuuteen”, Pyenson sanoo. Katsaus auttaa vastaamaan kysymykseen "mikä on näiden ekologisesti tärkeiden lajien kohtalo?"
"Meren ymmärtäminen on elintärkeää ihmisille tällä planeetalla", Jacobs sanoo, että sillä on tärkeä rooli ekosysteemissä. Mutta hän lisää, että ihmiset muuttavat merta - johtaen merenpinnan nousuun ja lämpötilan nousuun, samoin kuin muutoksiin suolapitoisuudessa ja happamudessa, jotka kaikki aiheuttavat eläimille stressiä. "Emme tiedä kaikkia odottamattomia seurauksia, joita nämä fyysiset muutokset aiheuttavat."
Valikoima liitukauden aikaisia meri-tetrapodia "Matelijoiden aikakauden" lopulta, mukaan lukien merikilpikonna, varhainen lentoton merilintu, iso mosasauri ja pitkäkaulainen elastoaur. (Taideteos Karen Carr / NMNH)
