Artiest beschrijving van een gepantserde vis die leefde 455 miljoen jaar geleden. Illustratie: Nobumichi Tamura
De voorwaarden onder welke de vroege levensvormen ontstaan en ontplofte in de vele groepen van dieren die we vandaag zien is een mysterie dat heeft beschaamd wetenschappers tientallen jaren duren. Nieuw onderzoek suggereert ondiepe mariene omgevingen waren een kritische testbed voor deze vroege dieren, biedt de perfecte ruimte voor hen om te evolueren van de fysieke kenmerken die nodig zijn voor hen om buiten hun nearshore cradle.
Microben waren de enige vorm van leven op Aarde voor duizenden en miljoenen jaren. Maar dan iets opmerkelijks gebeurd: complexe, meercellige organismen, met inbegrip van dieren, verscheen. Schijnbaar ‘ s nachts, deze nieuwe levensvormen gediversifieerd in allerlei maffe wezens, het uitbreiden van de in te vullen vrijwel elk hoekje en gaatje op de planeet. De habitat binnen dat dit cruciale transformatie plaatsvond, is echter slecht begrepen, tengevolge van een gebrek aan fossiel bewijs. Nieuw onderzoek dat vandaag is gepubliceerd in de Wetenschap, zo stelt de theorie dat ondiep, nearshore omgevingen waren van cruciaal belang voor deze biologische revolutie, en dat alle gewervelde groepen vandaag de dag leven naar voren uit deze soorten van het mariene milieu tussen de 480 miljoen tot 360 miljoen jaar geleden.
Een fascinerende implicatie van dit onderzoek is, naast het leveren van nieuwe gegevens over de herkomst van complexe gewervelde dieren, is dat het kan ons iets vertellen over hoe het leven ontstaat, of niet kan komen, op andere bewoonbare planeten. Zonder ondiepe wateren, dit nieuwe onderzoek suggereert dat de vroege leven zou kunnen blijven steken in een primitieve modus.
Voorafgaand aan het nieuwe onderzoek, biologen vermoedden dat het begin van de gewervelde dieren kunnen zijn ontstaan en geëvolueerd in ondiep water, maar enkele stelde voor dat ze geëvolueerd in zoet water, de open oceaan, of zelfs onder koraalriffen. Met bewijs ontbreekt, maar de wetenschappers konden niet met zekerheid zeggen welke van deze interpretaties correct was.
Een deel van het probleem, volgens Lauren Salan, de hoofdauteur van het nieuwe onderzoek en onderzoeker aan de Universiteit van Pennsylvania, heeft te maken met de enorme gebrek aan fossielen. De fossielen van gewervelde dieren is het eerder zielig voor tientallen miljoenen jaren na hun debuut tijdens de Cambrische Explosie, zei ze, maar wetenschappers zijn in staat om te ontdekken stukjes van het bot, en de oneven gehele lichaam fossiele, van de Ordovician periode vanaf ongeveer 480 miljoen jaar geleden. Niets, echter, is te vinden in de versteende ecosystemen, zoals koraalriffen. Vervolgens in de Silurian periode, te beginnen rond 443 miljoen jaar geleden, een groot aantal van jawed en jawless dieren plotseling allemaal tegelijk, merkte Salan. De grote vraag die de wetenschappers hebben gevraagd is waarom en onder welke voorwaarden—deze ingrijpende verandering nam plaats.
Salan zei de nieuwe ontwikkelingen in de kwantitatieve methoden zijn tenslotte waardoor wetenschappers testen van theorieën over de voorouderlijke habitats van de gewervelde dieren, in tegenstelling tot het maken van educated gissingen.
“We stellen samen een database van meer dan 2.700 begin van de gewervelde exemplaren van 480 miljoen jaar geleden tot 360 miljoen jaar geleden, toen de vissen ervaren een massa-extinctie, en bepaald wat omgevingen deze fossielen oorspronkelijk vandaan kwam,” Salan vertelde Gizmodo. “We gebruikten om de evolutionaire boom van het begin van de vissen en wiskundige modellen te reconstrueren van de voorouderlijke habitats voor verschillende soorten gewervelde dieren. Dit toont aan dat grote groepen, van jawless vissen om te jawed vissen, ontwikkeld in een zeer beperkte band van de kustwateren, goed shoreward van de lagune. Vervolgens hebben We in vergelijking met de gewervelde record dat voor ongewervelde dieren, zoals schelpen en koralen, waaruit bleek dat de vroege vissen bloeide en gediversifieerde in veel ondieper water dan verwacht.”
De ondiep-water lagunes langs de midden-Paleozoïcum kustlijn, dit onderzoek wijst er op, dat geserveerd wordt als een springplank voor alle belangrijke groepen van het begin van de gewervelde dieren over een periode van 100 miljoen jaar. Als deze wezens geëvolueerd en gediversifieerde, hun lichaam is aangepast op een manier die uiteindelijk toegestaan ze te verspreiden in nieuwe omgevingen; sterk, duurzaam dieren bleef nearshore of verplaatst naar zoetwater habitats zoals meren en rivieren, terwijl de meer delicate, flexibele wezens gewaagd om te diep water te voorkomen van de steeds vijandiger concurrentie, de onderzoekers speculeren.
“Onze studie suggereert dat er sprake was van een herhaalde ‘invasie van de oceanen door gewervelde dieren die begon in ondiepe wateren en verschoven naar offshore riffen en instellingen,” zei Salan. “Dit vereist specifieke veranderingen, zoals flexibele lichamen, net als de invasie van het land nodig de vorige evolutie van de specifieke eigenschappen zoals longen en ledematen. Echter zien we geen verdere grote diversificatie veroorzaakt door deze verschuivingen in de offshore. We vinden ook dat veel van de eerste gewervelde groepen binnengevallen zoet water.”
Deze studie heeft alleen betrekking op de eerste fasen van de evolutie van de gewervelde. Vooruitkijkend naar de toekomst onderzoek, Salan zei haar team zou graag willen weten of deze primordiale water cradle bleef door de tijd, of als andere omgevingen, zoals koralen, een of andere manier bijgedragen aan het ontstaan van nieuwe vis groepen.
De Meeste Bewoonbare Aarde-Achtige Planeten Kunnen Worden Waterworlds
Meer dan 70 procent van onze planeet is bedekt met water, en we hebben de neiging om te denken dat is veel. Een nieuwe studie…
Lees meer Lees
De diversificatie van het begin van de gewervelde dieren was afhankelijk van de aanwezigheid van ondiepe wateren, dit onderzoek suggereert. Een relevante vraag is of er soortgelijke beperkingen bestaan elders, namelijk op bewoonbare exoplaneten. Een verrassende bevinding uit de astronomie is dat de meeste bewoonbare Aarde-achtige planeten kunnen worden waterworlds. Zulke planeten zouden worden verstoken van ondiepe gebieden, met een diepe wateren omhult de hele wereld. Het is mogelijk dat het microbiële leven zou kunnen ontstaan op waterworlds, en zelfs evolueren naar primitieve vis-achtige wezens, maar zonder nearshore-omgevingen, deze organismen niet kunnen overstappen naar het volgende niveau van evolutionaire complexiteit.
Het is nog een potentieel teken dat de voorwaarden vereist voor de ondersteuning van het ontstaan van intelligent leven in de kosmos zijn uiterst zeldzaam.
[Wetenschap]
Deel Dit Verhaal