Dyrets bevægelse fra landet i havet er sket flere gange i løbet af de sidste 250 millioner år, og det er blevet dokumenteret på mange forskellige og entydige måder. Men nu har et forskerhold for første gang skabt et overblik, der ikke kun giver indsigt i evolutionen, men som også kan hjælpe med mere nøjagtigt at vurdere menneskers indflydelse på planeten.
Relateret indhold
- Bag kulisserne med kurator Nick Pyenson: En ny fossilhval
Havene vrimler af tetrapoder - “firbenede” fugle, krybdyr, pattedyr og amfibier - som gentagne gange har overført fra landet til havet og tilpasset deres ben til svømmeføtter. Overgangene er ofte blevet korreleret med masseudryddelser, men de sande grunde er kun delvist kendt baseret på fossiler og gennem undersøgelse af Jordens klima, for eksempel.
Disse overgange betragtes som ”kanoniske illustrationer” af den evolutionære proces og dermed ideelle til undersøgelse; levende marine tetrapods - såsom hvaler, sæler, udter og havløver - har også en stor økologisk indvirkning, ifølge Neil P. Kelley og Nicholas D. Pyenson, de to Smithsonian-videnskabsfolk, der udarbejdede det nye look på disse tetrapods, der vises denne uge i tidsskriftet Science .
I stedet for at indsamle beviser fra et enkelt felt, samlede parret forskning fra mange discipliner, herunder paleontologi, molekylærbiologi og bevaringsøkologi, for at give et langt større billede af, hvad der skete, da dyr overgik fra landet til havet over årtusinder.
Næsten nødvendigt har forskere en tendens til at arbejde i smalle siloer, så denne forskning vil hjælpe med at udvide deres synspunkter og potentielt skabe hurtigere fremskridt i forståelsen af evolutionen. At vide, hvordan disse skabninger tilpassede sig i løbet af de sidste hundrede millioner år, og især hvordan de har ændret sig i den æra, siden menneskerne optrådte, kunne hjælpe os med at blive bedre styrere på planeten.
”Det er en enestående sammenlægning af alt det, der er kendt om de forskellige grupper, der udviklede sig til at gå tilbage til havet, ” siger Louis L. Jacobs, professor i jordvidenskab og præsident for Institute for the Study of Earth og mand ved Southern Methodist University. Papiret lægger det hele ud på en måde, der giver forskere mulighed for at sammenligne på tværs af arter, tilføjer han.
"Gennemgangen er virkelig kernen i evolutionen, og hvorfor studiet af evolution er vigtigt, " siger Sterling Nesbitt, adjunkt i geovidenskab ved Virginia Polytechnic Institute og State University. Nesbitt fokuserer på hvirveldyrsudvikling - ikke havdyr - men han siger, at de Smithsonian-forskeres arbejde vil hjælpe ham og hans studerende med at forstå, for eksempel hvordan nogle landdyr måske har tilpasset sig til at kunne leve i træer.
Forskningen ”tilvejebringer også den evolutionære kontekst til forståelse af, hvordan levende arter af marine rovdyr vil udvikle sig og tilpasse sig livet i Anthropocene, ” siger Kelley, papirets hovedforfatter og forsker i National Museum of Natural History afdeling for paleobiologi. Han tilføjer, at han med vilje valgte at bruge udtrykket “Anthropocene” i papiret. Nogle forskere bruger den til at beskrive den aktuelle geologiske æra, men også for at betyde, at det er et tidspunkt, hvor mennesker ser ud til at spille en dominerende rolle i retning af planeten.
I løbet af en periode på 300 millioner år udviklede mange slags arter lige fra sæler til mosasaurer uafhængigt lignende strømlinede forben (til svømning), da de skiftede fra at bo på land til havet. (Neil Kelley og Nick Pyenson, NMNH) ”Det er ikke kun akademisk at forestille sig, hvad disse dyrs skæbne kan være, ” siger Kelley og tilføjer, at især rovdyr er økologisk vigtige spillere. ”Det kan have en stor indflydelse, hvis vi mister disse rovdyr, ” siger han.
Kelley- og Pyenson-papiret trækker fra 147 hovedsageligt peer-evaluerede undersøgelser inden for en række forskellige felter og giver et rigt overblik over nogle af de parallelle tilpasninger, der fandt sted blandt et antal marine tetrapod-arter. Det er ekstremt fristende, siger Jacobs.
Blandt dets mange tråde fremhæver værket en relativt ny forskningslinje kaldet fossil pigmentrekonstruktion, en teknik, der giver forskerne mulighed for at bestemme, fra et fossil, farven på en gammel fuglefjer eller af en forhistorisk reptilhud. Farvning kan give ledetråde til måder, hvorpå arter tilpasser sig deres miljø. En undersøgelse afslørede for eksempel, at gamle marine krybdyr havde mørk farve, "muligvis til temperaturregulering eller ultraviolent lysbeskyttelse, " skriver forskerne.
Genomiske undersøgelser hjælper også med at sammensætte årsagerne til, at havdyr med forskellige landfædre synes at have udviklet lignende tilpasninger, da de gik ud i havet, ifølge forfatterne. For eksempel har både næbede hvaler og sæler udviklet sig til at have evnen til at opbevare myoglobin - et iltbindende protein - i deres muskler. Dette giver de dybe dykkere evnen til at overleve under vand i lange perioder. Forud for genomik havde forskere ikke været i stand til at spore den lignende evne ned til et molekylært niveau, siger Kelley.
Men nu kan de se, at disse forskellige typer havdykkere kan have de samme cellulære mekanismer. ”Der er en dyb evolutionær forbindelse der, ” siger Pyenson, kurator for fossile havpattedyr ved Natural History Museum. Spørgsmålet er nu, om genetiske sekvenser kan knyttes til specifik adfærd eller kropstype, åndedrætsevne eller finnudvikling. ”Vi ved ikke endnu, men vi kan måske om de næste fem år eller deromkring, ” tilføjer Kelley.
Adskilt i tid med mere end 50 millioner år, moderne delfiner og uddøde ichthyosaurer stammede fra forskellige jordarter, men udviklede stadig en lignende fisklignende krop. (Dolphin, NOAA. Ichthyosaur, høflighed af Lindgren et al, Nature Publishing Group) Gennemgangen samler også forskellige undersøgelser, der viser menneskers indflydelse på tetrapod-evolution. Mennesker har jagtet en række tetrapoder næsten til udryddelse, og menneskelig aktivitet synes indirekte at fremskynde andres forsvinden. Seks af syv havskildpadde arter er truet. Og delfinen Yangtze-floden, der kun findes i denne flod i Kina, blev erklæret udryddet i 2006 som et resultat af skibsulykker og forringelse af levesteder.
Men nogle tetrapods har overlistet mennesker. Gråhval, som menes at leve kun i Stillehavet, er for nylig blevet fundet i Atlanterhavet. ”Den bedste gæt for, hvordan de kom der, er, at de bevæger sig gennem Arktis, ” siger Kelley og bemærker, at isen er smeltet nok til at tillade en vandbåren passage. Den fossile registrering viser, at gråhval engang levede i Atlanterhavet for omkring 100 millioner år siden, så deres bevægelse tilbage kan være en rekoloniseringsproces, siger Kelley.
Kelley og Pyenson håber, at deres papir motiverer til flere samarbejder, for eksempel blandt paleontologer, biologer og konservatører, for at bringe fortiden og nutiden sammen - især for at se nærmere på havdyr. Mennesker "har en stor indflydelse på fremtiden, " siger Pyenson. Gennemgangen hjælper med at besvare spørgsmålet om "hvad bliver denne økologisk vigtige arts skæbne?"
”At forstå havet er afgørende for mennesker på denne planet, ” siger Jacobs og bemærker, at det spiller en vigtig rolle i økosystemet. Men han tilføjer, at mennesker ændrer havet - hvilket fører til stigende havstand og stigende temperaturer samt ændringer i saltholdighed og surhedsgrad, som alle stresser dyr. ”Vi ved ikke alle de uforudsete konsekvenser af, hvad disse fysiske ændringer vil medføre.”
Et sortiment af kridtstids marine tetrapods fra nær slutningen af "Age of Reptiles", herunder en havskildpadde, en tidlig flyveløs havfugl, en stor mosasaur og en langhalset elasmosaur. (Kunstværk af Karen Carr / NMNH)
