Mazliet personīgs stāsts par tetrapodu evolūciju
16 jūlija, 2010 6 komentāri
Divus gadus atpakaļ piedalījos ģeoloģijas praksē Polijā. Viens no mūsu apskates objektiem bija Zahelmjes karjers Šventokšijas kalnos. Ieradāmies tur vēlā pēcpusdienā, lai apskatītu biezas iežu slāņkopas, kas cauraustas ar neskaitāmām žūšanas plaisu virsmām, kā arī leņķa diskordanci starp devona un triasa nogulumiem. Toreiz man nebija ne mazākās nojausmas, ka atrodos apmēram 100 m attālumā no tā, kas pēc gada kļūs par vienu no lielākajiem desmitgades atklājumiem evolūcijas jomā. Būtu pieticis nedaudz novirzīties no grupas, aiziet līdz karjera otrai pusei, un voila! es to ieraudzītu. Protams, būtu naivi domāt, ka es vispār to pamanītu, vēl naivāk – ka es saprastu, kas tas ir un pat tādā gadījumā neko diži vairāk es nevarētu iesākt, tomēr izlasot par šo atklājumu internetā, palika tāda mazliet sirreāla sajūta.
Augstāk redzamo video uzgāju kādā jaukā aprīļa pēcpusdienā, gūglējot Pēra Ālberga (Per Ahlberg) vārdu.
Pērs Ālbergs ir Upsalas Universitātes profesors un viens no pasaules vadošajiem zinātniekiem evolucionārās bioloģijas jomā. Esmu viņu esmu satikusi tikai vienreiz, kad pirms diviem gadiem piedalījos paleontoloģiskajā ekspedīcijā, tepat Latvijā. Tā, kā viens no šīs ekspedīcijas mērķiem bija atrast fosīliju, kas ir pārejas forma starp zivi un tetrapodu (četrkājainu mugurkaulnieku), Pērs Ālbergs uz dažām dienām bija atbraucis palīdzēt izrakumos. Viņš man palicis atmiņā kā viens no fascinējošākajiem cilvēkiem, ko jebkad esmu satikusi, pie tam ar lielisku humora izjūtu. Tajā pašā laikā viņš ir arī izcils zinātnieks, tāpēc vienmēr ir interesanti pasekot līdzi viņa gaitām un jaunākajiem atklājumiem.
Tetrapodu pēdu nospiedumi. Redzamas divu izmēru pēdas. Mazākās ir priekškājas, lielākās pakaļkājas. Izkārtojums atbilst mūsdienu ķirzaku gaitai (Foto: pindakaas)
Raksts bija par jaunatklātiem tetrapodu pēdu nospiedumiem Polijā, Zahelmjes karjerā. Attēlā augšā ir manas fotogrājijas, ko ieguvu šogad, atkārtoti apciemojot šo karjeru. Tie ir 395 miljonus gadu veci pēdu nospiedumi un tos atstājis viens no pirmajiem sauszemes iemītniekiem, visu putnu, rāpuļu, zīdītāju un arī cilvēku sencis – 2,5 līdz 3 metrus garš, krokodilam līdzīgs radījums. Pie tam šie nospiedumi ir par 18 miljoniem gadu senāki nekā senākās iepriekš zināmās tetrapoda atliekas. Tādējādi šis atklājums liek nedaudz pārvērtēt līdzšinējos uzskatus par evolūcijas gaitu.
Labajā pusē pēdu nospiedumi, kreisajā – shematisks dzīvnieka gaitas attēlojums (avots: Nature)
Pirmkārt jau laiks, kad mugurkaulnieki pametuši okeānu ir vismaz 18 miljonus gadu agrāks iepriekš uzskatīts. Ir tādi jociņi: “Nekad neaizdod naudu ģeologam. Viņi uzskata, ka miljons gadu ir nesena pagātne”. Nu, bet, 18 miljonu gadu jau ir kaut kas nopietns pat priekš ģeologa. Otrkārt, kā izsakās cita paleontoloģe Ženifera Klaka (Jennifer Clack): “Mēs domājām, ka esam labi izpratuši procesu, kurā zivis evolucionēja par sauszemes dzīvniekiem. Tagad visi iepriekšējie pieņēmumi ir jāpārskata no jauna”. Līdz šim atrastās pārejas formas bija izkārtojamas uzskatāmā sistēmā, kur primitīvākas fosīlijas atbilda agrākam laikaposmam, bet attīstītākas – vēlākam. Tetrapodi cēlušies no noteikta veida zivīm (Eusthenopteron), caur pārejas formu – elpistostegīdiem (Elpistostegids). Agrākie īstie tetrapodi, kas līdz šim atrasti bija 375 miljonus gadu veci, un agrākie elpistostegīdi bija apmērm 386 miljonus gadu veci. Bet tagad, šīs Polijā atrastās tetrapodu pēdas ir vismaz 10 miljonus gadu senākas par senākajiem atrastajiem elpistostegīdiem. Tas nozīmē, ka elpistostegīdi bija kas vairāk nekā tikai īsa pārejas forma evolūcijas gaitā. Iespējams, tie bija tik labi adaptējušies savā dzīves vidē, ka kādu laiku turpināja eksistēt savā zivs-veidīgajā formā pat pēc tam, kad no tiem bija radušies tetrapodi.
Līdzšinējais viedoklis par pāreju no zivs uz tetrapodu (četrkājainu mugurkaulnieku). Tiktaalik un Panderichthys (sarkanā krāsa) atspoguļo pārejas formas starp daivspurzivīm Eusthenopteron un primitīvu tetrapodu Acanthostega. Pa kreisi redzamas pakāpeniskas galvaskausa formas izmaiņas un žaunu vāku (zilā krāsā) izzušana. Redzams arī kā priekšējās un pakaļējās spuras pakāpeniski pārveidojās par kājām ar pirkstiem (Avots: http://universe-review.ca/R10-19-animals.htm)
Un visbeidzot vēl viens pārsteigums šajā atklājumā ir vide, kurā pēdas atrastas. Gandrīz visi iepriekšējie scenāriji par tetrapodu izcelsmi tos saistīja ar saldūdens vidēm, kā, piemēram, upju deltām vai ezeriem. Turpretī ieži, kur pēdas atrastas vēsta par sālsūdens apstākļiem, iespējams, koraļļu lagūnu, kurā dominēja plūdmaiņu procesi. Divas reizes diennaktī notika paisums un divas reizes – bēgums, aiz sevis atstājot sausu okeāna gultni, kas noklāta ar mirušiem vai mirstošiem dzīvniekiem. Mūsu senči – pirmie tetrapodi, gandrīz noteikti, bija maitēdāji, kas bēguma laikā iznāca sauszemē pamieloties ar bagātīgo cienastu, ko okeāns aiz sevis atstājis.
Mente et malleo: ar prātu un āmuru 
Interesants raksts. Bet kā var zināt, ka tās tiešām ir pēdas, un to vecumu? Pirmajās bildēs tās varētu būt arī jebkas cits.
Pēdas tās ir nepārprotami. Varbūt manās fotogrāfijās nav labākie piemēri, jo vislabākos paraugus, kur bija saglabājušies pat pirkstu nospiedumi, zinātnieki paņēma uz muzeju un pētīšanai. Bet arī manās fotogrāfijās ir labi redzams raksturīgais pēdu izvietojums, kas atbilst ķirzakveidīga dzīvnieka gaitai. Nekas cits tādus nospiedumus atstāt nevarētu. To, ka tie ir īsti nosaka laboratorijās. Ja kāds tos būtu izkalis ar āmuru, pats iezis iekšēji nebūtu deformēts, bet šajā gadījumā, uztaisot šķērsgriezumu pēdas iespiedumam varētu redzēt, ka atsevišķi graudiņi ir vairāk saspiesti vidusdaļā, mazāk gar malām. To nevar noviltot. Un vecumu nosaka nosakot ieža vecumu, jo pēdas varēja tikt atstātas tikai mīkstā iezī.
Viennozīmīgi piekrītu Lienei jeb pinkaas par to, kā var atpazīt tetrapodu pēdas, bet jāsaka gan, ka es, piemēram, sākumā pievērstu uzmanību šo pēdu savstarpējam novietojumam un izkārtojumam, pieņemot, ka līdz šim vēl nezinu, ka tās ir atstājis kāds četrkājis. Simetriskais izkārtojums un to forma sākumā pievērš galveno uzmanību, bet pēc tam šie nospiedumi tiek skatīti detalizētāk – skatot iekšējās tekstūras, deformācijas un tamlīdzīgas raksturīgas īpašības.
Paldies, par papildinājumu, Valdemār! Un veiksmi turpmākajās ekspedīcijās!
Un vēl ir papildināms attēls par pašreizējo viedokli par pāreju no ūdens vidi uz sauszemi un šai pārejai raksturīgajām formām. http://whyevolutionistrue.wordpress.com/2009/03/19/good-new-paper-on-the-fish-tetrapod-transition/
Diemžēl nav manos spēkos šeit attēlot attēlu par mazliet precīzāku viedokli/stāvokli par tetrapodu formām pārejas laikā ūdens-sauszeme, bet skatot tetrapodu pāreju, to nevajadzētu neņemt vērā.
Jā, manā rakstā ievietotais attēls par zivs/tetrapoda pārejas formām nav pilnīgs. Bet tas ir ļoti uzskatāms – tajā ir (nosacīti) svarīgākās pārejas formas, secība ir korekta, doti aptuveni laiki, labi uzsvērtas galvenās pazīmes. Ja interesē detālāks iedalījums – apskatiet Valdemāra norādīto saiti. Jāpiebilst, ka elpistostegīdi, ko pieminēju savā rakstā, morfoloģiski ieņem vietu starp Panderichthys un Acanthostega. Cik es sapratu, Tiktaalik pieder pie elpistostegīdiem.
Klakas raksts ir labs. Viegli lasās un labi parādītas svarīgākās pārejas formas un to pazīmes.
Viņa arī izsaka viedokli, ka tetrapodus sauszemē izdzinis pazemināts skābekļa daudzums ūdensvidē un atmosfērā vispār, nevis pielāgošanās barības režīmam plūdmaiņu vidē, kā izteicās Pērs. Bet tas, laikam, vēl joprojām ir debatējams jautājums un prasa vairāk pierādījumu.