Dyrenes bevegelse fra landet i havet har skjedd flere ganger i løpet av de siste 250 millioner årene, og den er dokumentert på mange forskjellige og entallige måter. Men nå, for første gang, har et team av forskere laget en oversikt som ikke bare gir innsikt i evolusjonen, men kan også hjelpe mer nøyaktig med å vurdere menneskers innvirkning på planeten.
Relatert innhold
- Bak kulissene med kurator Nick Pyenson: A New Fossil Whale
Havene vrimler av tetrapoder - “firbeinte” fugler, krypdyr, pattedyr og amfibier - som gjentatte ganger har gått over fra land til sjø og tilpasset beina til svømmeføtter. Overgangene har ofte vært korrelert med masseutryddelser, men de sanne årsakene er bare delvis kjent basert på fossiler og gjennom studier av jordas klima, for eksempel.
Disse overgangene anses å være "kanoniske illustrasjoner" av den evolusjonsprosessen og dermed ideelle for studier; levende marine tetrapods - som hvaler, seler, oter og sjøløver - har også en stor økologisk innvirkning, ifølge Neil P. Kelley og Nicholas D. Pyenson, de to Smithsonian-forskerne som samlet det nye utseendet på disse tetrapods, som dukker opp denne uken i tidsskriftet Science .
I stedet for å samle bevis fra et enkelt felt, samlet paret forskning fra mange fagdisipliner, inkludert paleontologi, molekylærbiologi og bevaringsøkologi, for å gi et langt større bilde av hva som skjedde da dyr gikk over fra land til sjø gjennom årtusener.
Nesten nødvendigvis har forskere en tendens til å jobbe i smale siloer, så denne forskningen vil bidra til å utvide synspunktene og potensielt gi raskere fremskritt i å forstå evolusjonen. Å vite hvordan disse skapningene tilpasset seg i løpet av de siste hundre millioner årene, og spesielt hvordan de har endret seg i tiden siden menneskene dukket opp, kan hjelpe oss til å bli bedre forvaltere av planeten.
"Det er en enestående summering av alt som er kjent om de forskjellige gruppene som utviklet seg for å gå tilbake til havet, " sier Louis L. Jacobs, professor i jordvitenskap og president for Institute for the Study of Earth og mann ved Southern Methodist University. Papiret legger alt sammen på en måte som lar forskere gjøre sammenligninger på tvers av arter, legger han til.
"Gjennomgangen er virkelig kjernen i evolusjonen og hvorfor studiet av evolusjon er viktig, " sier Sterling Nesbitt, adjunkt i geofag ved Virginia Polytechnic Institute og State University. Nesbitt fokuserer på utvikling av virveldyr - ikke marine dyr - men han sier at de Smithsonian-forskernes arbeid vil hjelpe ham og studentene sine til å forstå, for eksempel hvordan noen landdyr kan ha tilpasset seg til å kunne leve i trær.
Forskningen gir også den evolusjonære konteksten for å forstå hvordan levende arter av marine rovdyr vil utvikle seg og tilpasse seg livet i Anthropocene, sier Kelley, avisens hovedforfatter og en forsker i National Museum of Natural History avdelingen for paleobiologi. Han legger til at han med vilje valgte å bruke begrepet “Anthropocene” i papiret. Noen forskere bruker den for å beskrive den nåværende geologiske epoken, men også for å bety at det er en tid der mennesker ser ut til å spille en dominerende rolle i retning av planeten.
I løpet av en periode på 300 millioner år utviklet mange slags arter som strekker seg fra seler til mosasaurer uavhengig av lignende strømlinjeformede forben (for svømming) når de gikk over fra å bo på land til havet. (Neil Kelley og Nick Pyenson, NMNH) "Det er ikke bare faglig å forestille seg hva skjebnen til disse dyrene kan være, " sier Kelley, og legger til at spesielt rovdyr er økologisk viktige aktører. "Det kan ha stor innvirkning hvis vi mister disse rovdyrene, " sier han.
Kelley og Pyenson-papiret er hentet fra 147 for det meste fagfellevurderte studier på en rekke felt, og gir en rik oversikt over noen av de parallelle tilpasningene som skjedde blant en rekke marine tetrapod-arter. Det er ekstremt spennende, sier Jacobs.
Blant de mange trådene, belyser arbeidet en relativt ny forskningslinje som kalles fossil pigmentrekonstruksjon, en teknikk som gir forskere muligheten til å bestemme, fra et fossil, fargen på en gammel fuglfjær eller på en forhistorisk reptilhud. Fargelegging kan gi ledetråder for måtene arter tilpasser seg omgivelsene sine. En studie for eksempel avslørte at gamle marine reptiler hadde mørk farge, "muligens for temperaturregulering eller ultrafiolent lysbeskyttelse, " skriver forskerne.
Genomstudier hjelper også til å dele sammen årsakene til at marine dyr med forskjellige landfedre ser ut til å ha utviklet lignende tilpasninger da de gikk i havet, ifølge forfatterne. For eksempel har både nebbhvaler og seler utviklet seg til å kunne lagre myoglobin - et oksygenbindende protein - i musklene. Dette gir de dype dykkerne muligheten til å overleve under vann i lange perioder. Før genomikk, hadde forskere ikke klart å spore den samme evnen ned til et molekylært nivå, sier Kelley.
Men nå kan de se at disse forskjellige typene havdykkere kan ha de samme cellemekanismene. "Det er en dyp evolusjonær forbindelse der, " sier Pyenson, kurator for fossile sjøpattedyr ved Natural History Museum. Spørsmålet er nå om genetiske sekvenser kan knyttes til spesifikk atferd eller kroppstype, pusteevne eller finnutvikling. "Vi vet ikke ennå, men vi vil kanskje i løpet av de neste fem årene, " legger Kelley til.
Atskilt i tid med mer enn 50 millioner år, moderne delfiner og utdødde ichthyosaurs stammet fra forskjellige landlevende arter, men utviklet fremdeles en lignende fiskliknende kropp. (Dolphin, NOAA. Ichthyosaur, takket være Lindgren et al, Nature Publishing Group) Gjennomgangen trekker også sammen forskjellige studier som viser menneskers innvirkning på tetrapod-evolusjonen. Mennesker har jaktet en rekke tetrapoder nesten til utryddelse, og menneskelig aktivitet ser ut til å indirekte fremskynde andres forsvinning. Seks av syv havskilpaddearter er truet. Og delfinen Yangtze-elven, som bare ble funnet i den elven i Kina, ble erklært utryddet i 2006 som et resultat av skipsulykker og forringelse av naturtyper.
Men noen tetrapods har overlistet mennesker. Gråhval, som antas å leve bare i Stillehavet, har nylig blitt funnet i Atlanterhavet. "Den beste gjetningen for hvordan de kom seg dit er at de beveger seg gjennom Arktis, " sier Kelley, og legger merke til at isen har smeltet nok til å tillate en vannbåren passasje. Den fossile referansen viser at gråhval en gang bodde i Atlanterhavet for rundt 100 millioner år siden, så deres bevegelse tilbake kan være en rekoloniseringsprosess, sier Kelley.
Kelley og Pyenson håper at papiret deres motiverer til flere samarbeid, for eksempel blant paleontologer, biologer og naturvernere, for å bringe fortiden og nåtiden sammen - spesielt for å se nærmere på marine dyr. Mennesker "har en stor innvirkning på fremtiden, " sier Pyenson. Gjennomgangen hjelper til med å svare på spørsmålet om "hva kommer til å bli skjebnen til disse økologisk viktige artene?"
"Å forstå havet er viktig for mennesker på denne planeten, " sier Jacobs og merker at det spiller en viktig rolle i økosystemet. Men han legger til at mennesker endrer havet - noe som fører til stigende havnivå og stigende temperaturer, samt endringer i saltholdighet og surhetsgrad, som alle er belastende dyr. "Vi vet ikke alle de uforutsette konsekvensene av hva disse fysiske endringene vil føre til."
Et utvalg av marine krettskjerter fra krittens tid fra slutten av "Age of Reptiles", inkludert en havskilpadde, en tidlig flygeløs sjøfugl, en stor mosasaur og en langhalset elasmosaur. (Kunstverk av Karen Carr / NMNH)
