Udviklingen af ​​de første tetrapoder

Det er et af de ikoniske billeder af evolutionen: for 400 millioner millioner år siden, langt tilbage i de forhistoriske tåger fra den geologiske tid, gennemsøger en modig fisk arbejdskrævende ud af vandet og på land, der repræsenterer den første bølge af en hvirveldyr invasion, der fører til dinosaurer, pattedyr og mennesker væsener. Logisk set skylder vi selvfølgelig ikke mere tak til den første tetrapod (græsk for "fire fødder"), end vi gør med den første bakterie eller den første svamp, men noget ved denne pludselige kriter trækker stadig på vores heartstrings.

Som det er så ofte, stemmer dette romantiske billede ikke helt med den evolutionære virkelighed. For mellem 350 og 400 millioner år siden var der forskellige forhistorisk fisk kravlede ud af vandet på forskellige tidspunkter, hvilket gjorde det næsten umuligt at identificere den "direkte" forfader til moderne hvirveldyr. Faktisk havde mange af de mest fejrede tidlige tetrapods syv eller otte cifre i slutningen af ​​hver lem, og fordi moderne dyr holde sig strengt til den fem-toed body plan, det betyder, at disse tetrapods repræsenterede en evolutionær blindgyde set fra perspektivet det

De tidligste tetrapods udviklede sig fra "lob-finnede" fisk, som adskiller sig på vigtige måder fra "ray-finned" fisk. Mens strålefinnede fisk er den mest almindelige type fisk i havet i dag, er de eneste lobede finnefisk på planeten lungefisk og blå fiskhvoraf sidstnævnte antages at have udryddet for flere titals millioner år siden, indtil et levende eksemplar dukkede op i 1938. Bundfinnerne på lob-finnede fisk er arrangeret parvis og understøttet af indre knogler - de nødvendige betingelser for, at disse finner kan udvikle sig til primitive ben. Lobe-finnede fisk fra Devonian periode var allerede i stand til at indånde luft, når det var nødvendigt, via "spirakler" i deres kranier.

Eksperter adskiller sig omkring miljøbelastningen, der fik maven til finnefisk til at udvikle sig til at gå, trække vejrfisk, men en teori er, at de lavvandede søer og floder, disse fisk levede i, var udsat for tørke, hvilket favoriserede arter, der kunne overleve i tørt betingelser. En anden teori fortæller, at de tidligste tetrapods bogstaveligt talt blev jaget ud af vandet af større fisk - tørt land indeholdt en overflod af insekt- og plantemad og et markant fravær af farlige rovdyr. Enhver linnefinnet fisk, der mishandlet på land, ville have befundet sig i et veritabelt paradis.

I evolutionære termer er det svært at skelne mellem den mest avancerede lob-finnede fisk og de mest primitive tetrapods. Tre vigtige slægter nærmere fiskens ende af spektret var Eusthenopteron, Panderichthys og Osteolopis, som tilbragte al deres tid i vandet og alligevel havde latente tetrapod-egenskaber. Indtil for nylig kom disse tetrapod-forfædre næsten alle fra fossile aflejringer i det nordlige Atlanterhav, men opdagelsen af Gogonasus i Australien har sat kibosh på teorien om, at landboende dyr stammer fra den nordlige halvkugle.

Forskere var en gang enige om, at de tidligste sande tetrapods dateres fra ca. 385 til 380 millioner år siden. Det har alt ændret sig med den nylige opdagelse af tetrapod-spormærker i Polen, der dateres til 397 millioner år siden, hvilket effektivt ville ringe tilbage til evolutionskalenderen med 12 millioner år. Hvis det bliver bekræftet, vil denne opdagelse medføre en vis revision i den evolutionære konsensus.

Som du kan se, er tetrapod-evolution langt fra skrevet i sten - tetrapods udviklede sig adskillige gange, forskellige steder. Der er stadig nogle få tidlige tetrapod-arter, der af eksperter betragtes som mere eller mindre definitive. Den vigtigste af disse er Tiktaalik, som menes at have været siddende midtvejs mellem de tetrapodlignende lobfinkede fisk og de senere rigtige tetrapoder. Tiktaalik blev velsignet med det primitive ækvivalent af håndled - hvilket måske har hjulpet det med at bøje sig op på sine stubbe forfinner langs kanter på lavvandede søer - såvel som en ægte nakke, der giver den meget tiltrængte fleksibilitet og mobilitet under dens hurtige strejker på tørt land.

På grund af dens blanding af tetrapod og fiskegenskaber kaldes Tiktaalik ofte som en "fishapod" et navn, der også undertiden anvendes til avancerede lob-finnede fisk som Eusthenopteron og Panderichthys. En anden vigtig fiskedyr var Ichthyostega, som levede omkring fem millioner år efter Tiktaalik og opnåede lignende respektable størrelser - cirka fem meter lang og 50 pund.

Indtil den nylige opdagelse af Tiktaalik var den mest berømte af alle de tidlige tetrapoder Acanthostega, som dateres til omkring 365 millioner år siden. Denne slanke væsen havde relativt veludviklede lemmer samt sådanne "fiskede" træk som en lateral sensorisk linje, der løber langs længden af ​​kroppen. Andre, lignende tetrapods fra denne generelle tid og sted inkluderede Hynerpeton, Tulerpeton og Ventastega.

Paleontologer troede engang, at disse sene Devonian tetrapods brugte betydelige mængder af deres tid på tørt land, men de er nu menes at have været primært eller endda helt akvatisk, kun ved hjælp af deres ben og primitive åndedrætsapparater, når det er absolut nødvendig. Det mest markante fund med disse tetrapods var antallet af cifre på deres for- og bagben: overalt fra 6 til 8, stærk indikation af, at de ikke kunne have været forfædre til senere fem-toed tetrapods og deres pattedyr, aviær og krybdyr efterkommere.

Der er en 20 millioner år lang tid i tidligt Karbon periode, der har givet meget få hvirveldyrsfossiler. Denne tomme periode i fossilrekorden, der er kendt som Romers Gap, er blevet brugt til at støtte kreationist tvivl om evolutionsteorien, men det kan let forklares med det faktum, at fossiler kun dannes under meget specielle forhold. Romer's Gap påvirker især vores viden om tetrapod-evolution, fordi når vi henter historien 20 millioner år senere (ca. 340 millioner for år siden) er der en overflod af tetrapod-arter, der kan grupperes i forskellige familier, nogle kommer meget tæt på at være ægte padder.

Blandt de bemærkelsesværdige torpedier efter spalten er den lille Casineria, der havde fem-toede fødder; den ållignende Greererpeton, der muligvis allerede har "de-evolueret" fra dens mere landorienterede tetrapod forfædre; og salamanderlignende Eucritta melanolimnetes, ellers kendt som "skabningen fra den sorte lagune" fra Skotland. Mangfoldigheden af ​​senere tetrapods er bevis på, at meget må have sket, evolutionsmæssigt, under Romers Gap.

Heldigvis har vi været i stand til at udfylde nogle af emnerne i Romers Gap i de senere år. Skelettet af Pederpes blev opdaget i 1971, og tre årtier senere blev en yderligere undersøgelse af tetrapod-ekspert Jennifer Clack dateret, at det lugter til midten af ​​Romers Gap. Det var bemærkelsesværdigt, at Pederpes havde fremadrettede fødder med fem tæer og en smal kranium, karakteristika set i senere amfibier, krybdyr og pattedyr. En lignende art, der var aktiv under Romers Gap, var den storhale Whatcheeria, der ser ud til at have tilbragt det meste af sin tid i vandet.