Egy-egy bálnacsontvázzal szembesülve az átlagember első (és gyakran egyetlen) gondolata, hogy “hát igen, ez valóban bazi nagy”. Azonban a fizikai nagyság el- és felismerése mellett gyakran hajlamosak vagyunk elsuhanni az apróbb részletek mellett (persze néha kontár preparátorok is segítenek ebben).
Éppen egy masszív csontváz kapcsán beszélni “apró” részletekről, furcsának tűnhet (és valóban, minden relatív), de ez esetben mégsem inadekvát. Arról a két kisméretű csontról lesz itt ugyanis (javarészben) szó, amelyek a test két oldalán, a gerincoszlop alatt helyezkednek el a bálna hasában.
A két csont annyira jelentéktelennnek tűnik, hogy kevésbé figyelmes szemlélők gyakran észre sem veszik őket (és nota bene, a bálna mindennapjai szempontjából tényleg nem is bírnak jelentőséggel), pedig evolúciós szempontból egyáltalán nem érdektelenek: arról a korról tanúskodnak, amikor a mai bálnák ősei a szárazföldön jártak. A két csont ugyanis a bálnák medenceövének és hátsó végtagjának a maradéka.
A cetek különösen jól alkalmazkodtak a vízi élethez, hiszen azon kevés emlősfaj közé tartoznak, amelyek képesek egész életüket a vízben leélni: itt táplálkoznak, párzanak, sőt itt hozzák világra utódaikat is. Kevés kétség fér ahhoz is, hogy a bálnák és delfinek testalkata hidrodinamikailag szinte tökéletes, olyan mintha erre az életformára “teremtettek” volna.
Persze “teremtő aktusról” nincs (és nem is volt) szó, de a cetek különlegessége az emlősök között sokáig komoly fejfájást okozott Darwinnak és remek támadó felületet kínált a kreacionista mozgalmaknak az evolúcióval szemben. Az elmúlt évtizedben aztán minden megváltozott. Számos olyan fosszília került napvilágra, amelyek segítségével egyre finomabb képet kaptunk arról, miként is szánta rá magát az emlősök egy csoportja, hogy áttérjen a vízi életre. S bár nyilvánvalóvá vált, hogy Drawin megérzése, miszerint a cetek egy medveszerű ragadozó őstől számaznak pontatlan, mégsem tévedett nagyot. A történet valóban egy ragadozóval kezdődik, egy patás ragadozóval.
Ez a ragadozó, a mára már kihalt, tartozó Mesonychia csoportba tartozott. Egy farkas alkatú és méretű páros-ujjú patások volt, amelynek jellegzetes fogazata sokban hasonlított a mai ragadozó cetek fogaihoz.
A legősibb szárazföldi “cet” a Pakicetus, amely cirka 50 millió éve örvendeztette meg jelenlétével a környezetét, és a maradványai alapján mindenapi zsákmányát a folyókban halászva szerezte. Őt követi a sorban az Ambulocetus, amely már inkább egy emlősbe oltott krokodilként írható le: állkapcsa megnyúlt és hosszú farka volt, amelyet (feltehetőleg) előszeretettel használt az úszás során.
Ezután ahogy közeledünk korban napjainkhoz, úgy válnak a fosszíliák is egyre delfin- és bálnaszerűbbé. Egyre izomsabb farokúszójuk van, de ugyanakkor még mindegyiken jól felismerhető a hátsó végtag (bár fokozatosan csökken a mérete). Éppen ezért a legtöbb kutató azt valószínűsiti, hogy akárcsak ma a fókák és rozmárok, a Gaviocetus és rokonai még ki-kijöttek a szárazföldre, de ott egyre sutábban mozogtak. A sorozat a Basilosaurusnál látszik megszakadni, ahol már csak egészen elsatnyult hátsó végtaggal találkozunk – ennek már csak a párzásban lehetett szerepe.
(A vízi életmódhoz történő alkalmazkodás során a változás persze nem csak a hátsó végtagra korlátozódott. Jól nyomon követhető a fogazat átalakulása, a légzőnyílás “vándorlása” az állkapocs elejétől a koponya középső részére, vagy éppen a középfül átalakulása. Utóbbi különösen fontos lehetett, hiszen főleg rossz látótávolság esetén a vízben megnő a hallás jelentősége (még echolokáció hijján is), de a “hagyományos” szárazföldi életmódhoz alkalmazkodott emlős hallókészülék felkészületlen a vízben történő tájékozódásra. A külső hallójárat jelentősége elvesztődik, mivel a vízben terjedő hanghullám “berezgeti” az egész koponyát, ez pedig megnehezíti a hang irányának meghatározását. Ezért a cetek hallókészüléke egy párnázott üregben helyezkedik el, ahova az állkapocs körül elhelyezkedő különleges zsírpárna vezeti a hangot.)
Egy fejlődésbiológus számára persze a legizgalmasabb kérdés, hogy milyen molekuláris és genetikai okokra vezethető vissza a hátsó végtag elvesztése? Mivel sem bálna-, sem delfin embriókkal nem egyszerű dolgozni, a kérdés megválaszolása sokáig váratott magára, de idén tavasszal született egy magyarázat.
(Mivel lusta vagyok az alapoktól elindulni ;-), a következő bekezdés tartalmának kisilabizálásához meleg ajánlom a végtagfejlődéses post (újra)olvasását.)
A bálna fosszíliák felkutatásában is jeleskedő Hans Thewissen csoportja pettyes delfinek fejlődő embrióiban kezdte vizsgálni, hogy mely pontjain ment gallyra a végtagfejlődés mechanizmusa.
Az már régóta ismert volt, hogy a cetek embrionális fejlődése során megjelennek a hátsó végtagbimbók is, ám ahelyett hogy teljes értékű lábat hoznának létre egy idő után elsorvadnak. Az említett kísérletsorozat során kiderült, hogy ez egyebek mellett azzal magyarázható, hogy a végtagbimbó legfőbb “szervező központjaként” működő apikális ektodermális redő (AER) csak időleges alakul ki, egy idő után eltűnik. További érdekesség, hogy a végtag polaritásának kialkulásában kulcsfontosságú ZPA sem jön létre. Ez utóbbi persze lehetne azzal is magyarázható, hogy amiután az AER már nem alakult ki, a későbbi hátsó végtagfejlődési folyamatokban zavartalanul felhalmozódhattak a mutációk, de ha a fosszíliákat is megnézzük, akkor más következtetésre jutunk.
Sokkal valószínűbb ugyanis, hogy a ZPA hatómolekulájaként működő Sonic-hedgehog koncentrációjának lassú csökkenése okozta a hátsó végtag elsatnyulását az évmilliók során. Majd, amikor a hátsó végtag jelentősége teljesen elvesztődött bekövetkezhetett az AER funkcióvesztése is.
Mint minden evodevos cikkben, itt is fontos hangsúlyozni, hogy a változások/mutációk nem elsősorban a gének fehérje kódoló régióiban történtek, hanem a gének expresszióját szabályozó DNS szekvenciákban. (Mivel ezek a gének rengeteg más fejlődési folyamatban is kiemelten fontosak, ez érthető is.) Ez viszont egyszerűbbé teszi, hogy időnként “visszafordíthatóvá” váljon a változás, és olyan bálnák szülessenek, amelyeknek jól látható lába van. Az ilyen rég “elfelejtett” fejlődési mechanizmusok újraéledése vezet az atavizmusok kialakulásához.
Bővebben:
Talk.Origins: The Origin of Whales and the Power of Independent Evidence
Thewissen labor | Edward Babinski honlapja
Carl Zimmer: At the Water’s Edge
Thewissen JG, Cohn MJ, Stevens LS, Bajpai S, Heyning J, Horton WE Jr. (2006) Developmental basis for hind-limb loss in dolphins and origin of the cetacean bodyplan. PNAS 103(22): 8414-8418.
Nummela S, Thewissen JGM, Bajpal S, Hussain ST, Kumar K (2004) Eocene evolution of whale hearing. Nature 430: 776-778.
Thewissen, J. G. M., Bajpai S. (2002) Whale origins as posterchild for macroevolution. BioScience 5: 1037-1049.
Előzmények:
„Kígyónak lábsó…” – Csökevény szervek 1. | Kilóg a kígyóláb
“… madaraknak fogsor” – Csökevény szervek 2. | Re: “…madaraknak fogsor”
Helló Dolphin!
Én azt szeretném megkérdezni tőled, hogy mitől tekinthető egy faj átmenetinek? Mert nekem az az érzésem, hogy ez teljesen tetszőleges.
Sajnos maga a faj fogalom is mesterséges, ami megnehezíti ennek a megértését. Bizonyos szempontból minden faj “átmeneti”, hiszen a környezet nem állandó. Mondhatjuk, hogy “csak a változás örök”, minden faj folyamatosan adaptálódik a változó környezethez. Így aztán x millió év alatt új fajjá alakulhat, abban az értelemben, hogy a jelenlegi és leendő egyedei egymással nem tudnának szaporodóképes utódot létrehozni (hogy maradjunk egy klasszikus, bár kétségkívül tökéletlen definíciónál). Ugyanakkor nem lehet az évmilliók alatt valahol egyértelműen húzni egy vonalat, hogy eddig volt A faj, mostantól pedig B faj.
Az átmeneti fosszíliák már egy fogasabb kérdés. Soha nem tudhatjuk teljes bizonyossággal egy kihalt fajról, hogy az a szó szoros értelmében “átmeneti” volt, vagyis a közvetlen őse egy ma élő fajnak/állatcsoportnak. Az azonban a jegyei alapján megmondható, hogy ha nem is az “üknagypapa”, akkor is egy “távoli nagybácsi”: olyan jegyeket hordoz, amelyek átmenetet képeznek egy szűkebb csoport jellegei, és az azt magába foglaló nagyobb csoport jellegei között, (pl. egy járásra képes hátsó végtag vs. egy elsatnylut hátsó végtag).
(Egyébként, durva egyszerűsítésben, éppen emiatt vannak az ún. átmeneti fosszíliák mindig a fa egy-egy külön ágán ábrázolva – lásd a post 2. ábráját.)
Igen, én is így gondoltam, hogy minden faj átmeneti és a faj is csak mesterséges kategória. Csak azon gondolkodom, hogy a kreacionisták miért mondják ,hogy nem léteznek átmeneti fajok illetve náluk egyáltalán mi a faj definiciója(Ugyebár szerintük új fajok nem keletkeznek)?
Nemcsak a faj fogalma, de a többi rendszertani fogalom is mesterséges, mivel csak az eligazodást segiti (kb. mint az országhatárok). Tessék belegondolni, hogy nem létezhetnénk sem mi sem más mai élőlény sem, ha nem lettek volna szüleink s nekik is szüleik. S ez így a végtelenségig. Ez a folyamat esetünkben a legelső élőlényekig vezethető vissza. A kihaltak esetében pedig az utód nélküli kihalásukig! Ergo, a kihalt lény nem lehet az őse semmiféle mai lénynek. Az evolúció tehát a folyamatban történt, a mellékszállak , változatok képezik az utód nélkül kipusztult típusokat. Ezeket mi azért téversztjük össze az evolúciós lánc láncszemeivel mert a folyamatról csak “diaképeink”, “filmkockáink” vannak, az összefüggő és teljes “filmszallag” helyett. Csak arra támaszkodhatunk, hogy egy- egy specializált típusnak nem ismerjük későbbi leszármazottjait (ld. pl. a dinoszauruszokat), de akármelyik más ilyen csoportot. A cikkben idézett leszármozási sor csak feltételezés, ahogy a kladogrammok is azok. Ezeknek ráadásul az a közös hibájuk, hogy mindegyik tetszökegesen vállasztja ki az elemzendő és így értékelendő jellegeket.
“Ergo, a kihalt lény nem lehet az őse semmiféle mai lénynek.”
Ezt nem értem. Ezzel lényegében azt mondod, hogy egyetlen fossziliának sem lehet ma is élő leszármazottja.
Mi zárja ezt ki?
kihaláson az utód nélküli kihalást értjük. tehát az, ha egy rég élt faj tovább evolválódott, és évmilliók alatt egy másik faj (vagy több) lett belőle (most az egyszerűség kedvéért használom a fajfogalmat), akkor az nem halt ki, csak képes volt alkalmazkodni a változó környezeti feltételekhez. ettől még megtalálhatók a fosszíliái a rétegekben, és ezek a fosszíliák nem feltétlenül egyeznek meg egy ma élő faj felépítésével sem.
tehát egy faj akkor hal ki, ha az összes egyed úgy hal ki, hogy mind meghal, nuku gyerekek, senki se marad.
magamura: ami kihalt, attól azért az, mivel nem maradt utóda. Függetlenül attól, hogy ez mikor történt. Az utód ugyanis örökli az előd jellegeit, ha azok megmaradnak, akkor meg nem történt kihalás. Te láthatóan összetéveszted – mint oly sokan – a fosszilis anyagot (vagyis a fennmaradt maradványokat) a kihalt faj (tipus) fogalmával.
molcsa: nem fajokban, hanem egyedekben kell gondolkodni!!!! Ugyanis nem a fajok, hanem az egyedek szaporodnak, örökitik jellegeiket. (Mivel a faj egy mesterséges fogalom). A kihalásról meg lásd feljebb. Alkamazkodás: nem az élőlény alkalmazkodik (csak bevésődött a köztudatban ez a rossz értelmezés), hanem a környezeti feltételek szabják meg, hogy az adott paraméterek közt egy-egy élőlény képes e azokat elviselni, élni, szaporodni köztük/bennük. Amelyik igen, az életben marad és tovább örökiti jellegeit, amelyik nem az elpusztul (rendszerint el sem jut a szaporodás lehetőségéhez).A környezet változásakor (akár az változik, akár az élőlény kerül más környezetbe) az utódok közül a legjobban megfelelőnek van legtöbb sansza a túlélésre. Ezt a változékonyság teszi lehetővé. A túlspeciálizálódott élőlényeknél pont ez szükül be és vezet a kihaláshoz többé-kevésbé drasztikus környezetváltozás eredményeként. Egy fejlődési vonalon szerencsés esetben kimutathatóak a fokozatos változások, azok viszont amelyek nem folytatódnak a későbbi fosszilis alakoknál, azokat kihaltaknak tekinthetjük. Mint előzőleg irtam, mivel csak “filmkockáink” vannak, a “filmet” csak igen vázlatosan, spekulációk alapján tudjuk rekonstruálni és sohasem állithatjuk, hogy teljesen biztos e az illető hipotézis. Ami igen, az magának a folyamatnak az evolúciónak a léte!
magamura: ami kihalt, attól azért az, mivel nem maradt utóda. Függetlenül attól, hogy ez mikor történt. Az utód ugyanis örökli az előd jellegeit, ha azok megmaradnak, akkor meg nem történt kihalás. Te láthatóan összetéveszted – mint oly sokan – a fosszilis anyagot (vagyis a fennmaradt maradványokat) a kihalt faj (tipus) fogalmával.
molcsa: nem fajokban, hanem egyedekben kell gondolkodni!!!! Ugyanis nem a fajok, hanem az egyedek szaporodnak, örökitik jellegeiket. (Mivel a faj egy mesterséges fogalom). A kihalásról meg lásd feljebb. Alkamazkodás: nem az élőlény alkalmazkodik (csak bevésődött a köztudatban ez a rossz értelmezés), hanem a környezeti feltételek szabják meg, hogy az adott paraméterek közt egy-egy élőlény képes e azokat elviselni, élni, szaporodni köztük/bennük. Amelyik igen, az életben marad és tovább örökiti jellegeit, amelyik nem az elpusztul (rendszerint el sem jut a szaporodás lehetőségéhez).A környezet változásakor (akár az változik, akár az élőlény kerül más környezetbe) az utódok közül a legjobban megfelelőnek van legtöbb sansza a túlélésre. Ezt a változékonyság teszi lehetővé. A túlspeciálizálódott élőlényeknél pont ez szükül be és vezet a kihaláshoz többé-kevésbé drasztikus környezetváltozás eredményeként. Egy fejlődési vonalon szerencsés esetben kimutathatóak a fokozatos változások, azok viszont amelyek nem folytatódnak a későbbi fosszilis alakoknál, azokat kihaltaknak tekinthetjük. Mint előzőleg irtam, mivel csak “filmkockáink” vannak, a “filmet” csak igen vázlatosan, spekulációk alapján tudjuk rekonstruálni és sohasem állithatjuk, hogy teljesen biztos e az illető hipotézis. Ami igen, az magának a folyamatnak az evolúciónak a léte!
molcsa: bocsi, nem szándékozlak kioktatni, csak magamurának adott válaszomat fűztem a kommentedhez.
primavis: köszi, kb. tom, h “nem a faj alkalmazkodik”, hanem a megváltozott környezet meg fitnesz meg több utódja az egyednek stb. de ha jól megnézed, az egyik 3 szó, a másik 3 sor. mivel tudjuk, hogy miről van szó, meglehetősen adaptív dolog rövödített kifejezéseket használni. pl baci=baktérium a mikrobiológiai szlengben, pedig az a bacillus rövidítése, és vannak más alkakú baktériumok is. de az ember már csak ilyen slendrián.
a fajfogalom használatáról. én igenis azt gondolom, h a faj használata célravezető és ajánlatos, annak ellenére, h evolúciós távlatokban persze nem lehatárolható objektíven. viszont az egy adott pillanatban élő élőlények rendszerezésénél hasznos lehet.
Az Indohyus hová kerülne a fenti ábrán?
http://www.scientificblogging.com/news_releases/indohyus_are_the_missing_link_between_whales_and_four_legged_ancestors
Avatar,
az ereddeti cikk szerint az Indohyus nem cet volt, csak azok kozeli rokona, igy meg a Pakicetus ele kerulne ezen a filogenetikai fan.
http://criticalbiomass.freeblog.hu/archives/2007/12/26/iIndohyusi_a_balnaos/