Pójdź w swojej genealogii wstecz wystarczająco daleko, a znajdziesz wśród przodków rybę. Przed około 370 milionami lat nasi przodkowie byli pokrytymi łuskami stworzeniami, które żyły w morzu, pływając przy pomocy płetw i używając skrzeli do wydobywania tlenu z wody.
Potem, przez miliony lat, zaczęli przenosić się na ląd, przystosowując się do warunków lądowych. Stali się czworonogami, linią, która z czasem wydała dzisiejsze płazy, gady, ptaki i ssaki. W miarę jak naukowcy odkrywali skamieliny z tych wczesnych dni, jedna lekcja stawała się coraz głośniejsza i wyraźniejsza: przejście nie było jednym skokiem. Zamiast tego odbywało się bardzo długo i etapami.
O jednej z najważniejszych z tych skamielin świat dowiedział się w 2006 r. Poszukując skamielin na Arktyce zespół naukowców znalazł stworzenie liczące 370 milionów lat, które nazwali Tiktaalik. Jak pisałem wówczas w Loom, Tiktaalik należał do kręgowców wodnych zwanych rybami mięśniopłetwymi – do tej grupy zaliczamy dzisiaj ryby dwudyszne i celakantokształtne.
Wiele cech anatomicznych wyróżnia ryby mięśniopłetwe od innych pozostałych ryb i pokazuje, że są bliżej spokrewnione z nami i innymi czworonogami. Ogólnie mają solidne płetwy, w których są kości odpowiadające kościom w naszych rękach i nogach. Niektóre szkielety płetw tych ryb mają nie tylko kości odpowiadające kości ramiennej – długiej kości przyczepionej do barku – ale także kości promieniowej i kości łokciowej.
Nawet jednak wśród mięśniopłetwych Tiktaalik niezwykle przypominał czworonogi. Miał na przykład wyraźną szyję i jego płetwy miały dodatkowe, przypominające kończyny kości. Wraz z kośćmi odpowiadającymi kości ramiennej, promieniowej i łokciowej miał podobne do przegubu kości, które funkcjonowały jako stawy, tak jak to robią w naszych rękach. Bez palców Tiktaalik nie mógł chwycić płetwami gałęzi. Potrafił jednak przyzwoicie poruszać się po błotnistych płyciznach, które były jego domem w okresie dewonu. (Neil Shubin, jeden z odkrywców Tiktaalika, opowiedział historię tego stworzenia w książce z 2009 r. Nasza wewnętrzna menażeria.)
Kości, które Shubin z kolegami opisali w 2006 r. pochodziły z przedniej części Tiktaalika. Dopiero teraz, osiem lat później, Shubin i jego koledzy odsłonili drugą połowę tej niezwykłej bestii. I jeszcze bardziej rozciągnęli opis historii przejścia od ryby do czworonoga.
Ośmioletnie opóźnienie nie jest czymś niezwykłym w świecie paleontologii. Wydobycie i zanalizowanie skamielin wymaga bardzo dużo czasu. Kiedy Shubin z kolegami najpierw odkryli Tiktaalika na Arktyce w 2004 r., nie próbowali od razu wydostawać kości. Zamiast tego wyrąbali wielki kawał skały, który zawierał skamielinę i zabrali go do University of Chicago. Tam mogli ostrożnie wydobywać kości w laboratorium.
Zanim jednak mogli włożyć skałę do helikoptera, żeby rozpocząć podróż do domu, musieli pokryć ją ochronną warstwą gipsu. Niestety, nie spodziewali się, że będą mieli tak potężną bryłę. Jej olbrzymia waga wymagałaby grubej ochrony gipsowej, a na to nie mieli dosyć gipsu w obozie. Zamiast tego postanowili rozciąć skałę na dwie części i pokryć je cieńszą warstwą.
Oba kawałki bezpiecznie dotarły do Chicago. Naukowcy zaczęli pracę nad skałą, która zawierała czaszkę i inne kości z przedniej części Tiktaalika. Kiedy skończyli, mieli kości trzech różnych osobników. Dopiero po przeanalizowaniu kości i stworzeniu szczegółowego opisu anatomii Tiktaalika, zabrali się – w 2008 r. – za drugi kawałek skały, który pozostał nieruszany przez cztery lata.
Odłupując kawałki skały zaczęli docierać do kości. Były tam promienie z płetwy brzusznej. Niektóre kości były żebrami z tylnej części zwierzęcia. A w środku skały znajdowała się szczególnie cenna kość: miednica.
Nie tego spodziewali się Shubin i jego koledzy. Najbliżsi krewni czworonogów wśród ryb mięśniopłetwych mieli malutkie miednice, które służyły jedynie do przyczepienia mięśni kontrolujących płetwę brzuszną podczas pływania. Tiktaalik miał potężną miednicę – równie wielką jak najwcześniejsze prawdziwe czworonogi z nogami i palcami. I, podobnie jak my, z boku był wycięty duży otwór, w który mogła pasować głowa kości udowej.
To odkrycie skłoniło Shubina i jego kolegów do ponownego przyjrzenia się tysiącom innych fragmentów skamielin, jakie przez lata znaleźli na miejscu wykopania Tiktaalika, z których wiele pozostawało dla nich tajemnicą. Porównali nową kość Tiktaalika do tych niezaklasyfikowanych skamielin i stwierdzili, że – nie wiedząc o tym – znaleźli pięć innych miednic Tiktaalika. Jak długo nie wiedzieli, jak wygląda miednica Tiktaalika, nie wiedzieli, co znaleźli.
Wszystkie te kości biodrowe wyraźniej zarysowały Tiktaalika. Pokazywały one, że to stworzenie mogło być duże. Największe kości miednicowe, jakie znaleźli, sugerowały, że Tiktaalik mógł dorastać do ponad 2,5 metra. Innymi słowy, nasi pradawni krewni byli wielkości aligatora.
Miednica nie tylko była duża, ale duża była także płetwa brzuszna. Shubin i jego koledzy wyobrażają sobie Tiktaalika używającego potężnych mięśni przyczepionych do miednicy, by napędzać swoje płetwy tylne – nie tylko do pływania, ale do chodzenia pod wodą lub czołgania się do przodu przez błotniste płaszczyzny.
Choć Tiktaalik miał biodra wielkości czworonoga, nadal anatomicznie były one rybie. Nasze biodra są ściśle połączone z naszym kręgosłupem. Byłoby katastrofalne, gdyby poruszały się luźno w naszym ciele, ponieważ nie bylibyśmy w stanie utrzymać ciężaru tułowia, ani nie moglibyśmy skutecznie wykorzystywać pracy nóg. To samo dotyczy większości innych czworonogów, z których wszystkie są zaadaptowane do poruszania się po suchym lądzie, nie zaś do podtrzymywania przez wodę. 360 milionów lat temu wczesne czworonogi wyewoluowały przyczepienie miednicy do kręgosłupa.
Ich poprzednik, Tiktaalik, miał jednak nadal swobodnie poruszające się biodra. Innymi słowy Tiktaalik pokazuje, że 370 milionów lat temu jego plan ciała nadal był jak najbardziej w trakcie przekształcania się – od głowy do ogona.
(Historię tych badań przed Titaalikiem opowiada moja książka At the Water’s Edge.)
Źródło: Neil H. Shubin, Edward B. Daeschler, and Farish A. Jenkins, Jr., “Pelvic girdle and fin of Tiktaalik roseae,” Proceedings of the National Academy of Sciences. 2014. http://www.pnas.org/cgi/doi/10.1073/pnas.1322559111
How we got on land bone by bone
The Loom, 13 stycznia 2014
___________
Carl Zimmer
Wielokrotnie nagradzany amerykański dziennikarz naukowy publikujący często na łamach „New York Times” „National Geographic” i innych pism. Autor 13 książek, w tym „Parasite Rex” oraz „The Tanglend Bank: An introduction to Evolution”. Prowadzi blog The Loom publikowany przy „National Geographic”.
