K přesunům zvířat z pevniny do moře došlo za posledních 250 milionů let několikrát a bylo zdokumentováno mnoha různými a jedinečnými způsoby. Nyní však tým vědců poprvé vytvořil přehled, který nejen poskytuje nahlédnutí do evoluce, ale může také pomoci přesněji posoudit dopad lidí na planetu.
Související obsah
- Za scénami s kurátorem Nickem Pyensonem: Nová fosilní velryba
Oceány se hemží tetrapody - „čtyřnohými“ ptáky, plazy, savci a obojživelníky - kteří opakovaně přecházeli z pevniny do moře a upravovali své nohy na ploutve. Přechody byly často korelovány s masovými zániky, ale skutečné důvody jsou známy pouze částečně na základě fosilií a například studiem zemského klimatu.
Tyto přechody jsou považovány za „kanonické ilustrace“ evolučního procesu, a proto jsou ideální pro studium; Živé mořské tetrapody - jako jsou velryby, tuleni, vydry a lachtani - mají také velký ekologický dopad, podle Neila P. Kelleyho a Nicholase D. Pyensona, dvou Smithsonovských vědců, kteří sestavili nový pohled na tyto tetrapody, který se objeví tento týden v časopise Science .
Namísto shromažďování důkazů z jediného pole, pár přitáhl dohromady výzkum z mnoha oborů, včetně paleontologie, molekulární biologie a ekologie ochrany, aby poskytl mnohem větší obrázek o tom, co se děje, když zvířata přecházela z pevniny na moře přes tisíciletí.
Téměř nezbytně mají vědci tendenci pracovat v úzkých silech, takže tento výzkum pomůže rozšířit jejich názory a potenciálně přispěje k rychlejšímu pokroku v porozumění evoluci. Znalost toho, jak se tato stvoření během posledních několika stovek milionů let přizpůsobila, a zejména to, jak se změnili v éře od doby, kdy se objevili lidé, by nám mohla pomoci stát se lepším správcem planety.
"Je to jedinečný souhrn všeho, co je známo o těch různých skupinách, které se vyvinuly k návratu k moři, " říká Louis L. Jacobs, profesor věd o Zemi a prezident Ústavu pro studium Země a Man na Southern Methodist University. Článek to všechno stanoví způsobem, který vědcům umožňuje srovnávat jednotlivé druhy.
"Recenze se opravdu dostává do centra evoluce a proč je studium evoluce důležité, " říká Sterling Nesbitt, odborný asistent geověd na Polytechnickém institutu ve Virginii a na Státní univerzitě. Nesbitt se zaměřuje na vývoj obratlovců - ne na mořská zvířata - ale říká, že práce Smithsonovských vědců mu pomůže a jeho studentům porozumět například tomu, jak se některá suchozemská zvířata mohla přizpůsobit tomu, aby mohla žít ve stromech.
Výzkum také „poskytuje evoluční kontext pro pochopení toho, jak se budou živé druhy mořských predátorů vyvíjet a přizpůsobovat životu v antropocenu, “ říká Kelley, hlavní autor článku a výzkumný pracovník v paleobiologickém oddělení Národního muzea přírodní historie. Dodává, že se v článku záměrně rozhodl použít termín „antropocen“. Někteří vědci jej používají k popisu současné geologické éry, ale také k tomu, že to je doba, kdy se zdá, že lidé hrají ve směru planety dominantní roli.
Během období 300 milionů let mnoho druhů, od tuleňů až po moskvy, nezávisle vyvíjelo podobné usměrněné přední končetiny (pro plavání), když přecházely z života na pevnině k oceánu. (Neil Kelley a Nick Pyenson, NMNH) "Není to jen akademické představit si, jaký může být osud těchto zvířat, " říká Kelley a dodává, že zejména mořští dravci jsou ekologicky důležitými hráči. "Mohlo by to mít velký dopad, kdybychom ztratili tyto predátory, " říká.
Papír Kelleyho a Pyensona čerpá ze 147 většinou recenzovaných studií v různých oblastech a poskytuje bohatý přehled o některých paralelních adaptacích, ke kterým došlo u řady mořských tetrapodů. To je nesmírně dráždivé, říká Jacobs.
Mezi mnoha vlákny práce vyzdvihuje relativně novou linii výzkumu nazvanou rekonstrukce fosilních pigmentů, což je technika, která vědcům umožňuje určit z fosilních barev barvu peří starověkého ptáka nebo kůži prehistorického plazů. Zbarvení může poskytnout vodítko k tomu, jak se druhy přizpůsobí svému prostředí. Jedna studie například odhalila, že starověcí mořští plazi měli tmavé zbarvení, „možná pro regulaci teploty nebo ochranu před ultrafialovým světlem“, píší vědci.
Genomické studie také pomáhají spojovat důvody, podle kterých se zdálo, že mořští živočichové s různými předky země vyvinuli podobné adaptace, když šli do oceánu, podle autorů. Například se zobáky velrybí i tuleňové vyvinuli, aby měli schopnost ukládat myoglobin - protein vázající kyslík - ve svých svalech. To dává hlubokým potápěčům schopnost přežít pod vodou po dlouhou dobu. Před genomikou nebyli vědci schopni sledovat podobnou schopnost až na molekulární úroveň, říká Kelley.
Nyní však mohou vidět, že tyto různé typy mořských potápěčů mohou mít stejné buněčné mechanismy. "Existuje tu hluboké evoluční spojení, " říká Pyenson, kurátor fosilních mořských savců v Natural History Museum. Nyní je otázkou, zda mohou být genetické sekvence spojeny se specifickým chováním nebo typem těla nebo s dýchací schopností nebo vývojem ploutví. "Zatím to nevíme, ale asi tak v příštích pěti letech, " dodává Kelley.
Moderní delfíni a vyhynulí ichthyosauři, oddělené časem o více než 50 milionů let, pocházeli z různých suchozemských druhů, ale stále si vyvinuli podobné rybí tělo. (Dolphin, NOAA. Ichthyosaur, s laskavým svolením Lindgren et al, Nature Publishing Group) Přezkum také sdružuje různé studie, které ukazují vliv lidí na vývoj tetrapodů. Lidé lovili řadu tetrapodů téměř až k vyhynutí a zdá se, že lidská činnost nepřímo urychluje zmizení ostatních. Šest ze sedmi druhů mořských želv je ohroženo. A delfín řeky Yangtze, který byl nalezen pouze v této řece v Číně, byl v roce 2006 prohlášen za zaniklý v důsledku dopravních nehod a degradace stanovišť.
Ale někteří tetrapodové přežili lidi. Šedé velryby, o nichž se předpokládalo, že žijí pouze v Pacifiku, byly nedávno nalezeny v Atlantiku. "Nejlepší odhad, jak se tam dostali, je, že se pohybují přes Arktidu, " říká Kelley a poznamenává, že led se natavil natolik, aby umožnil průchod vodou. Z fosilních záznamů vyplývá, že šedé velryby kdysi žily v Atlantiku asi před 100 miliony let, takže jejich zpětný pohyb může být procesem reklonizace, říká Kelley.
Kelley a Pyenson doufají, že jejich práce motivuje více spolupráce, například mezi paleontology, biology a ochránci přírody, aby spojila minulost a současnost - zejména proto, aby se podrobněji podívali na mořská zvířata. Lidé „mají nadměrný dopad na budoucnost, “ říká Pyenson. Recenze pomáhá odpovědět na otázku „co bude osudem těchto ekologicky významných druhů?“
„Pochopení oceánu je pro lidi na této planetě životně důležité, “ říká Jacobs a poznamenává, že hraje v ekosystému důležitou roli. Dodává však, že lidé mění oceán - což vede ke stoupání hladiny moří a stoupajícím teplotám, jakož i ke změnám slanosti a kyselosti, což vše jsou stresující zvířata. "Neznáme všechny nepředvídané důsledky toho, co tyto fyzické změny způsobí."
Sortiment křídelních mořských tetrapodů z období blízkého konce "Věk plazů", včetně mořské želvy, ranního bezletého mořského ptáka, velkého mosasaura a elasmosaura s dlouhým hrdlem. (Umělecká díla od Karen Carr / NMNH)
