Artist ‘ s skildring af en pansret fisk, der levede 455 millioner år siden. Illustration: Nobumichi Tamura
De betingelser, under hvilke tidlige livsformer opstod og eksploderede i de mange dyre-grupper vi ser i dag, er et mysterium, der har forvirret forskere i årtier. Ny forskning tyder på, lavvandede marine miljøer blev en afgørende prøvesten for disse tidlige dyr, der giver perfekt plads for dem til at udvikle sig de fysiske karakteristika, der er nødvendige for dem til at bevæge sig ud over deres kystnære vugge.
Mikrober var den eneste form for liv på Jorden for tusinder af millioner af år. Men så er der noget bemærkelsesværdigt skete: komplekse, flercellede organismer, herunder dyr, dukkede op. Tilsyneladende natten, disse nye livsformer diversificeret i alle slags skøre skabninger, udvide til at fylde næsten alle kroge og hjørner på planeten. Den habitat, inden for hvilke denne afgørende transformation fandt sted, men er dårligt forstået, på grund af en mangel på fossile beviser. Ny forskning offentliggjort i dag i Science postulerer teorien om, at lavvandede, kystnære miljøer, der var afgørende for det biologiske revolution, og at alle hvirveldyr grupper i live i dag, er opstået ud fra disse sorterer af marine miljøer mellem 480 millioner til 360 millioner år siden.
En fascinerende implikation af denne forskning, bortset fra at give nye oplysninger om oprindelsen af komplekse hvirveldyr, er, at det kan fortælle os noget om, hvordan liv opstår—eller kan ikke komme på andre beboelige planeter. Uden lavvandede farvande, denne nye forskning tyder på, tidligt i livet kan være fastlåst i en primitiv tilstand.
Forud for den nye undersøgelse, biologer mistanke om, at en tidlig hvirveldyr kan have opstået og udviklet sig på lavt vand, men nogle foreslog, at de har udviklet sig i ferskvand, det åbne hav, eller selv blandt koralrev. Med beviser mangler, men forskerne kunne ikke være sikker på, hvilken af disse fortolkninger er korrekte.
En del af problemet, ifølge Lauren Sallan, der er hovedforfatter på det nye studie, og en forsker ved University of Pennsylvania, har at gøre med ren og skær mangel på fossiler. De fossile optegnelser af hvirveldyr er temmelig patetisk for millioner af år efter deres debut i den Cambriske Eksplosion, sagde hun, men forskerne har været i stand til at afdække stumper og stykker af knogle, og de ulige hele kroppen fossile, fra Ordovicium-perioden starter ved omkring 480 millioner år siden. Intet, men er blevet fundet i forstenede økosystemer som koralrev. Så i den Silure periode, der starter omkring 443 millioner år siden, et stort antal af jawed og jawless dyr, der pludselig dukkede op på én gang, bemærkede Sallan. Det store spørgsmål, som forskerne har været at spørge, hvorfor og under hvilke vilkår dette dramatiske transformation fandt sted.
Sallan sagde, nye udvikling i kvantitative metoder er endelig giver forskere til at teste teorier om slægts levesteder for hvirveldyr, som modsætning til blot at lave kvalificerede gæt.
“Vi lægger sammen en database med over 2.700 begyndelsen af hvirveldyr forekomster fra 480 millioner år siden til 360 millioner år siden, da fisk har oplevet en masse-udryddelse, og besluttet hvad miljøer disse fossiler oprindeligt kom fra,” Sallan fortalte Gizmodo. “Vi brugte det evolutionære træ i begyndelsen af fisk og matematiske modeller til at rekonstruere den fædrene levesteder for forskellige arter af hvirveldyr. Denne viste, at alle større grupper, fra jawless fisk at jawed fisk, har udviklet sig i en meget begrænset band af kystnære farvande, godt shoreward af lagunen. Vi så i forhold hvirveldyr-record for hvirvelløse dyr som skaller og koraller, som viste, at en tidlig fisk trivedes og diversificeret i meget lavvandede farvande end forventet.”
De lavvandede laguner langs midten af Palæozoikum kyst, denne forskning tyder på, fungeret som et springbræt for alle større grupper af tidlig hvirveldyr over en periode på 100 millioner år. Som disse væsener har udviklet sig og er alsidig og deres organer, der er tilpasset på måder, som i sidste ende gav dem lov til at sprede sig i nye miljøer; stærk, holdbar dyr opholdt sig nearshore eller flyttet ind i ferskvand naturtyper som søer og floder, mens mere sarte, fleksibel væsener turdet dybt vand for at undgå, at den mere og mere fjendtlige konkurrence, forskere spekulere.
“Vores undersøgelse tyder på, at der var en ny ‘invasion af havets af hvirveldyr, der startede ud i lavvandede farvande og flyttet til koralrev og offshore-indstillinger,” sagde Sallan. “Det krævede, at specifikke ændringer, såsom fleksibel organer, ligesom invasionen af områder, der er nødvendige tidligere udviklingen af bestemte træk som lunger og lemmer. Men vi kan ikke se nogen yderligere større spredning forårsaget af disse skift offshore. Vi finder også, at mange af de første hvirveldyr grupper invaderet ferskvand første.”
Denne undersøgelse kun dækker de første faser af hvirveldyr evolution. Ser frem til fremtidig forskning, Sallan sagde, at hendes team vil gerne vide, om denne oprindelige vand vugge fortsatte gennem tiden, eller hvis andre miljøer, såsom koraller, på en eller anden måde har bidraget til fremkomsten af nye fisk grupper.
De Fleste Beboelige Jord-Lignende Planeter Kan Være Waterworlds
Over 70 procent af vores klode er dækket af vand, og vi har en tendens til at synes, at det er en masse. En ny undersøgelse…
Læs mere Læs
Diversificering af tidlig hvirveldyr var betinget af tilstedeværelsen af lavvandede farvande, denne forskning antyder. Et relevant spørgsmål at stille, er, om lignende begrænsninger findes andetsteds, nemlig på beboelige exoplaneter. Et overraskende fund fra astronomi er, at de fleste beboelige Jord-lignende planeter kan være waterworlds. Sådanne planeter ville være blottet for lavvandede områder med dybt vand, omsluttende hele kloden. Det er muligt, at mikrobielle liv kunne opstå på waterworlds, og selv udvikle sig til primitive fiske-lignende skabninger, men uden kystnære miljøer, er disse organismer måske ikke være i stand til at opgradere til det næste niveau af evolutionære kompleksitet.
Det er endnu et potentielt tegn på, at de betingelser, der er nødvendige til at støtte fremkomsten af intelligent liv i universet, er overordentlig sjældne.
[Videnskab]
Dele Denne Historie