Ewolucja rybich szczęk

Tutaj jest Petenia splendida, ryba z rodziny pielęgnicowatych, robiąca to samo. A tutaj jest Hydrocynus goliath nie całkiem dorównująca w wysuwaniu szczęki mitsukurinie lub P. splendida, ale z pewnością pchająca swój zębiasty pysk dalej niż jego normalne miejsce. A tutaj jest najbardziej niepokojący przykład ze wszystkich – murena, która chwyta już ugryzioną zdobycz, używając drugiego zestawu szczęk, które znajdują się wewnątrz jej gardła.

Tysiące gatunków ryb potrafi wysuwać szczęki do przodu, czasami na odległość jednej czwartej długości ich ciała. Ta zdolność pozwala im chwytać zwierzynę z niedostępnych szczelin, zakładać balistyczne zasadzki i nie dopuścić do pozostawienia ostatnich, krytycznych milimetrów, które pozwoliłyby zdobyczy uciec. David Bellwood z James Cook University opisuje te “wysuwane szczęki” jako “jedną z najważniejszych innowacji w żerowaniu kręgowców podczas ostatnich 400 milionów lat” i sporządził wykres ich ewolucji przez ostatnie 100 milionów lat.  

Szczęki ryby są skomplikowaną maszynerią, która zawiera wiele ruchomych kości i części. Bellwood odkrył jednak, że tę złożoność można sprowadzić do jednej wyraźnej zmiennej: długości jednej konkretnej kości szczękowej. Długość tej kości może dokładnie wskazać, jak daleko ryba może wysunąć szczęki. Przez zmierzenie tej kości w skamieniałościach ryb Bellwood mógł zrekonstruować powstawanie wysuwających się szczęk na przestrzeni czasu.

W epoce późnej kredy (66 do 100 milionów lat temu), kiedy dinozaury nadal dominowały na ziemi, przeciętna ryba mogła wysunąć szczęki tylko o mniej niż jeden procent długości swojego ciała. Nawet najlepsi wysuwacze potrafili zrobić to tylko do 8 procent długości ciała. W eocenie (34 do 56 milionów lat temu), przeciętna ryba potrafiła wyciągnąć szczęki o 2 procent, a najlepsze osiągały 13 procent. Dzisiaj przeciętne wysunięcie wynosi 3 procent długości ciała, a mistrz – Epibulus insidiator  - wyciąga je na całe 21 procent długości ciała.

Jako grupa ryby ewoluowały więc stopniowo do coraz dalszego wysuwania szczęk. Ten trend odzwierciedla rozwój Acanthomorpha – niezmiernie zróżnicowanej grupy, która obejmuje znane nam ryby. Dorsz, tuńczyk, makrela, sola, szczupak, konik morski, węgorz, skalar i wargaczowate wszystkie należą do Acanthomorpha.  

Inne ryby mogły uczynić drobne kroki ewolucyjne ku wysuwaniu szczęk, ale prawdziwymi innowatorami są Acanthomorpha. Wyniki badań Bellwooda sugerują, że zajmowały się tym od czasu swojego powstania około 140 milionów lat temu i różne grupy niezależnie wyewoluowały tę zdolność między 8 a 15 razy. Być może, wysuwanie szczęk pomaga także wyjaśnić, dlaczego Acanthomorpha odniosły taki sukces i stanowią dzisiaj około 60 procent wszystkich gatunków ryb.

A co ze zwierzyną, na którą polują? Mogły zaadaptować się do tego nowego zagrożenia na wiele sposobów: ukrywanie się w piasku; wyewoluowanie twardej zbroi; lub zwiększenie własnej szybkości i zwinności. Bellwood sądzi jednak, że ich najskuteczniejszą taktyką byłoby po prostu zmniejszenie rozmiarów, co czyniłoby je trudniejszymi do zauważenia.

Istnieją pewne dowody, że kraby i inne skorupiaki – należące do ulubionego pokarmu ryb o ruchomych szczękach – zaczęły kurczyć się w okresie kredy. Przeciętny skorupiak w dzisiejszej rafie koralowej mierzy zaledwie 0,4 milimetra. Same ryby wykazują oznaki tych zmian: podczas eocenu ich paszcze zmalały, a oczy powiększyły się, co sugeruje zmianę zwierzyny łownej na mniejszą i mniej widoczną. Wysuwające się szczęki zamknęły lukę między rybami a ich zwierzyną łowną zaledwie o milimetry i centymetry, ale zmieniły losy ewolucyjne obu grup w olbrzymich odcinkach czasu.

The rise of the jaw slingers

Not Exactly Rocket Science, 8 paździenika 2015

Tłumaczenie: Małgorzata Koraszewska