Artist ‘ s skildring av et pansret fisk som levde 455 millioner år siden. Illustrasjon: Nobumichi Tamura
Under hvilke vilkår tidlige livsformer stammer og eksploderte i mange dyr grupper vi ser i dag er et mysterium som har forvirret forskere i flere tiår. Ny forskning tyder på grunne marine miljøer var en kritisk teststed for disse tidlige dyr, og gir den perfekte plassen for dem å utvikle fysiske egenskaper er nødvendig for dem å bevege seg utenfor sine nearshore vugge.
Mikrober var den eneste form for liv på Jorden i tusenvis av millioner av år. Men så var det noe bemerkelsesverdig skjedde: kompleks, flercellede organismer, inkludert dyr, dukket opp. Tilsynelatende over natten, disse nye livsformer diversifisert i alle slags skrullete skapninger, utvide til å fylle nesten hver krik og krok på planeten. Habitat i denne avgjørende transformasjonen som fant sted, men er dårlig forstått, på grunn av en mangel på fossile bevis. Ny forskning publisert i dag i Vitenskap har den teorien at grunt, nearshore miljøer var kritiske til denne biologiske revolusjon, og at alle virveldyr grupper som lever i dag dukket opp fra disse sorterer av marine miljøer mellom 480 millioner kroner til 360 millioner år siden.
En fascinerende implikasjon av denne forskningen, bortsett fra å gi nye opplysninger om opprinnelsen av komplekse vertebrater, er at det kan fortelle oss noe om hvordan liv oppstår eller kan oppstå på andre beboelige planeter. Uten grunt vann, er dette ny forskning antyder, tidlig i livet kan bli sittende fast i en primitiv-modus.
Før den nye studien, biologer mistanke om at tidlig vertebrater kan ha oppstått og utviklet seg i grunne farvann, men noen foreslo at de utviklet seg i ferskvann, det åpne hav, eller til og med blant korallrev. Med bevis mangler, men forskerne kunne ikke være sikker på hvilken av disse tolkningene som var riktig.
En del av problemet, i henhold til Lauren Sallan, hovedforfatter på den nye studien og forsker ved University of Pennsylvania, har å gjøre med den store mangelen på fossiler. De fossile oppføring av vertebrater er ganske patetisk for titalls millioner av år etter sin debut under den Kambriske Eksplosjon, sa hun, men forskere har vært i stand til å avdekke biter og stykker av bein, og odd hele kroppen fossil, fra Ordovician periode som starter på rundt 480 millioner år siden. Ingenting har imidlertid blitt funnet i fossile økosystemer som korallrev. Så i Silur-perioden, starter rundt 443 millioner år siden, et stort antall av jawed og jawless dyr som plutselig dukket opp alle på en gang, bemerket Sallan. Det store spørsmålet som forskere har vært stille er hvorfor og under hvilke betingelser—denne dramatiske transformasjon fant sted.
Sallan sa nye utviklingen i kvantitative metoder er endelig slik at forskerne å teste teorier om forfedrenes habitater av vertebrater, som i motsetning til bare å gjøre utdannede gjetninger.
“Vi satt sammen en database over 2,700 tidlig virveldyr forekomster fra 480 millioner år siden til 360 millioner år siden, da fiskene opplevd en masseutryddelse, og bestemmes hvilke miljøer disse fossiler opprinnelig kom fra,” Sallan fortalte Gizmodo. “Vi brukte den evolusjonære treet for tidlig fisk og matematiske modeller for å rekonstruere tidligere leveområder for ulike typer av vertebrater. Dette viste at alle de store grupper, fra jawless fisk til å jawed fisk, utviklet seg i et svært begrenset band av kystnære farvann, godt shoreward av lagunen. Vi så sammenlignet virveldyr ta opp til at for virvelløse dyr som skjell og koraller, som viste at tidlig fisk blomstret og diversifisert i mye grunnere vann enn forventet.”
Grunne vann laguner langs midten av Paleozoic kysten, denne forskningen antyder, fungerte som et springbrett for alle de store gruppene av tidlig vertebrater over en periode på 100 millioner år. Som disse vesener har utviklet seg og diversifisert, deres kropper tilpasset på måter som til slutt tillot dem å spre seg til nye miljøer; tøff, holdbar dyr bodde nearshore eller flyttet inn i ferskvann habitater som innsjøer og elver, mens mer delikat, fleksibel skapninger våget seg dypt vann for å unngå den stadig mer fiendtlig konkurranse, forskere spekulerer.
“Vår studie tyder på at det var et gjentatt ‘invasjon av hav’ av vertebrater som startet i grunne farvann og flyttet til revene og offshore innstillinger,” sa Sallan. “Dette kreves konkrete endringer som fleksibel kropp, akkurat som invasjonen av landet som kreves forrige utviklingen av spesifikke egenskaper som lungene og lemmer. Men vi trenger ikke å se lenger store diversifisering forårsaket av disse skiftene offshore. Vi finner også at mange tidlig virveldyr grupper invadert vassdrag første.”
Denne studien dekker bare de innledende fasene av virveldyr evolusjon. Vi ser fram til fremtidig forskning, Sallan sa hennes team vil gjerne vite om dette opprinnelig vann vugge vedvarte gjennom tid, eller hvis andre miljøer, for eksempel koraller, noe som bidro til fremveksten av nye fisk grupper.
Mest Beboelige Planeter Kan Være Waterworlds
Over 70 prosent av vår planet er dekket av vann, og vi har en tendens til å synes at det er mye. En ny studie…
Les mer Les
Diversifisering av tidlig vertebrater var betinget av tilstedeværelsen av grunt farvann, og denne forskningen antyder. Et relevant spørsmål å stille er om lignende begrensninger eksisterer et annet sted, nemlig på beboelig eksoplaneter. Et overraskende funn fra astronomi er det mest beboelige planeter kan være waterworlds. Slike planeter skulle være blottet for grunne områder med dypt vann omsluttende hele verden. Det er mulig at mikrobiell liv kunne dukke opp på waterworlds, og selv utvikle seg til primitiv fisk-lignende skapninger, men uten nearshore miljøer, disse organismene kan ikke være i stand til å oppgradere til neste nivå av evolusjonære kompleksitet.
Det er ennå en annen potensiell tegn på at vilkårene som kreves for å støtte fremveksten av intelligent liv i kosmos er svært sjelden.
[Naturvitenskap]
Deler Denne Historien