Największe ptaki, jakie kiedykolwiek żyły – wymarłe już obecnie
mamutaki –wyglądały jak bardzo przerośnięte strusie. Biegały szybko i były nielotami, tak samo jak strusie. A ich domem była wyspa Madagaskar, niedaleko od stałego lądu afrykańskiego, gdzie żyją strusie.
Jeśli miałbyś postawić pieniądze na tożsamość najbliższego żyjącego krewnego mamutaków, struś byłby pewniakiem. Byłby to także spektakularnie zły wybór.
Mamutaki wymarły stulecia temu, ale ich szkielety znajdują się w muzeach na całym świecie. Wydostając DNA z tych okazów i porównując go do DNA żyjących ptaków Kieren Mitchell z Australian Centre for Ancient DNA odkrył, że najbliższym żyjącym krewnym mamutaków jest… kiwi.
“To nas całkowicie zaskoczyło - mówi Alan Cooper, który kierował tym badaniem. – Musiałbyś nieźle próbować, by znaleźć bardziej różniącą się parę”.
Nie przesadza. Mamutaki prawdopodobnie zjadały owoce z drzew, podczas gdy kiwi grzebią w opadłych liściach w poszukiwaniu larw i robaków. Mamutaki żyły na Madagaskarze, w odległości niemal 12 tysięcy kilometrów od domu kiwi w Nowej Zelandii. Największe mamutaki dorastały do 3 metrów wysokości i ważyły do 275 kilogramów (według innych źródeł waga mamutaków dochodziła do pół tony. MK); kiwi ocierają ci się o łydki, a dorosłe kiwi mniejszychgatunków zmieściłyby się wewnątrz olbrzymiego jaja mamutaka.
“To nie miało sensu geograficznie. To nie miało sensu morfologicznie, To nie miało żadnego sensu ekologicznie – mówi Cooper. – Testowaliśmy to na wszystkie strony, bo byliśmy tak zdziwieni, ale nie ma wątpliwości w danych genetycznych”.
Wszyscy naukowcy, z którymi się skontaktowałem, zgodzili się, że wyniki są zaskakujące. W rzeczywistości jednak pasują one do opowieści o pochodzeniu strusi, kiwi i ich krewnych, która w ostatnich dziesięcioleciach zdobywała coraz więcej poparcia.
Mamutak i kiwi należą do grupy ptaków zwanych
strusiowatymi. Obejmują one także strusie z Afryki, nandu z Ameryki Południowej i emu oraz kazuary z Australii, jak też wymarłe moa z Nowej Zelandii.
Poza kiwi wszystkie te gatunki są duże i nielotne. Wielu naukowców (zupełnie rozsądnie) zakładało, że wyewoluowały od wspólnego przodka, który sam był duży i nielotny. Ten przodek strusiowatych żył prawdopodobnie na południowych kontynentach, które były złączone w masę lądową zwaną Gondwana i rozdzieliły się na odrębne formy, kiedy ten superkontynent rozłamał się.
Ta historia “przenosin na tratwie” wydawała się intuicyjnie słuszna, ale rozpadła się w obliczu dowodów genetycznych.
Kiedy naukowcy porównali DNA strusiowatych, odkryli, że sąsiedzi geograficzni niekoniecznie są sąsiadami ewolucyjnymi. Na przykład moa i kiwi są z Nowej Zelandii. Kiedy jednak Cooper w 1992 r. zsekwencjonował DNA moa, zobaczył, że kiwi są bliższe australijskim emu i kazuarom niż swoim sąsiadom na wyspie. Te ptaki powstały po rozdzieleniu się Australii i Nowej Zelandii, jeśli więc wszystkie wyewoluowały od już nielotnego przodka, kiwi musiały w jakiś sposób przeprawić się na tratwie przez olbrzymią przestrzeń Oceanu Spokojnego.
Ani też nie wszystkie strusiowate są nielotne. Badania genetyczne ujawniły, że grupa latających ptaków południowoamerykańskich, zwanych kusaczami jest częścią grupy strusiowatych. Co jeszcze dziwniejsze, najbliższymi krewnymi małych, przypominających kuropatwy kusaczy są olbrzymie moa – który to fakt potwierdził na początku obecnego miesiąca Allan Baker z Royal Ontario Museum.
Odkrycie Coopera jest odzwierciedleniem stosunku moa-kusacz. Dwie grupy gigantycznych ptaków (moa i mamutaki) są bliżej spokrewnione z małymi ptakami wielkości kur (kusaczami i kiwi) z drugiej strony świata niż z podobnymi dużymi sąsiadami (strusiami i nandu). Raz za razem wygląd i geografia okazały się marnymi wskazówkami ewolucji strusiowatych.
Istnieje tylko jedno prawdopodobnie brzmiące wyjaśnienie: strusiowate wyewoluowały z małych latających ptaków, które przefrunęły między kontynentami i niezależnie utraciły zdolność latania przy co najmniej sześciu okazjach.
Hipoteza przenosin na tratwie jest martwa i para kiwi-mamutak jest “ostatnim gwoździem do trumny”, mówi Michael Bunce z Curtin University, który bada prastary DNA. “Trzeba będzie napisać na nowo wiele podręczników”.
W książce z 2004 r. The Ancestor’s Tale, Richard Dawkins pisze: “Zachwyca mnie moc doboru naturalnego i ucieszyłaby mnie informacja, że strusiowate wyewoluowały swoją nielotność niezależnie w różnych częściach świata… Niestety, tak nie jest”. Uśmiechnij się, Richard. To właśnie tak jest.
Strusiowate są niesłychanym przykładem zbieżnej ewolucji – procesu, w którym żywe stworzenia przychodzą na ucztę życia w takich samych ubraniach. „Wszystkie zaczęły jako te małe, latające, podobne do kuropatw stworzenia, a większość z nich stała się tymi wielkimi, gigantycznymi figurami, które były tak podobne, że wszyscy założyli, że w ten sposób musiały rozpocząć swoją ewolucyjną drogę” – mówi Cooper.
Cooper sądzi, że powstanie strusiowatych miało miejsce wkrótce po wymarciu większości dinozaurów. Ich nieobecność stworzyła próżnię ekologiczną – było pełno roślin, ale nie było dużych zwierząt do zjadania ich. Strusiowate wypełniły tę niszę. Raz za razem rozwijały się w wielkich roślinożerców, tracąc w tym procesie zdolność latania.
Po mniej więcej 10 milionach lat ssaki zaczęły robić to samo i ich sukces powstrzymał inne ptaki od pójścia śladami strusiowatych. „Okno tej możliwości zniknęło – mówi Cooper. – Od tego momentu żaden ptak nie mógł próbować zostać dużym i nielotnym, bo od razu go zjadano. Strusiowate przetrwały dzięki temu, że biegały szybko jak wszyscy diabli”.
Ta hipoteza wyjaśnia także, dlaczego kiwi i kusacze pozostały małe. Cooper sądzi, że przybyły one w miejsca, które już miały wielkie nielotne strusiowate – moa i nandu. „Pojawiły się po tym, jak ktoś inny zajął niszę wielkości i nielotności, zmuszając je do znalezienia czegoś innego – mówi. – Kiwi stały się małymi, nocnymi owadożercami. Kusacze kontynuowały latanie”.
To odkrycie wzbudza inne pytania o ewolucję kiwi. Niektórzy naukowcy sądzili, że kiwi składają nieproporcjonalnie duże jaja, ponieważ wyewoluowały z dużo większych przodków. „Według tej nowej pracy kiwi zawsze były małe, co sugeruje, że rozmiar jaj u kiwi niezależnie stał się wielki mimo że rozmiar ciała pozostał taki sam” – mówi Rebecca Kimball z University of Florida. “To może dać początek nowym, interesującym badaniom”.
Jeśli w tej historii jest jakieś pęknięcie, to jest nim fakt, że wyniki Coopera oparte są na genomach mitochondrialnych – małych drugorzędowych zestawach DNA w naszych komórkach. W przeszłości naukowcy musieli zmieniać wnioski oparte na mitochondrialnym DNA, kiedy udawało im się zbadać główny genom jądrowy. „Mitochondria dają nam tylko częściowy obraz – mówi Bunce. – Następnym wyzwaniem jest obejrzenie genomu jądrowego”.
“Pracujemy nad tym” – mówi Cooper. Nie jest to łatwe. Mamutaki umierały w gorących, wilgotnych, bagnistych środowiskach, które są okropne do przechowywania DNA. Zespół Coopera przez lata próbował wydostać dosyć materiału do sekwencjonowania, zanim udało im się zdobyć go z okazów w muzeum w Nowej Zelandii. Będzie jeszcze trudniej powtórzyć to z genomem jądrowym tych olbrzymów. Cooper dodaje: „DNA jądrowy innych strusiowatych, włącznie z moa, potwierdza to, co widzimy z mitochondriów, nie spodziewamy się więc zbyt wielu niespodzianek”.
Źródło: Mitchell, Llamas, Soubrier, Rawlence, Worthy, Wood, Lee & Cooper. 2014. Ancient DNA reveals elephant birds and kiwi are sister taxa and clarifies ratite bird evolution. Science http://dx.doi.org/10.1126/science.1251981
The Surprising Closest Relative of the Huge Elephant Birds
Not Exactly Rocket Science, 22 maja 2014
Tłumaczenie: Małgorzata Koraszewska
Ed Yong
Mieszka w Londynie i pracuje w Cancer Research UK. Jego blog „Not Exactly Rocket Science” jest próbą zainteresowania nauką szerszej rzeszy czytelników poprzez unikanie żargonu i przystępną prezentację.
Strona www autora
