Pravěká ryba nalezená v Kanadě pomáhá pochopit, jak se ryby mohly dostat na pevninu. Je zřejmé, že k tomu ryby potřebovaly proměnit své ploutve v nohy, naučit se dýchat vzduch, zbavit se přebytečné zátěže kožních kostí a šupin – a jít dál. To se však snadněji řekne, než udělá, protože na této evoluční cestě musely ryby najít řešení mnoha inženýrských a biologických problémů. S takovou hromadou se najednou vyrovnat nedá a je jasné, že evoluce postupovala postupně přes řadu mezistupňů. Nebyla však nalezena žádná zvířata mezi rybami a ranými tetrapody. Nyní se takové zvíře stalo známým.
Na území arktické Kanady, v nalezištích pozdního devonu (asi před 380 miliony let) jižní části ostrova Ellesmere, objevili američtí paleontologové Edward Deshler, Neil Shubin a Farish Jenkins pozoruhodnou rybu. Dostala jméno Tiktaalik (tiktaalik), což znamená „velká sladkovodní ryba, která žije v mělké vodě“ v jazyce Eskymáků, kteří obývají tuto část arktické Kanady. Plochá ryba pokrytá velkými šupinami s krokodýlí hlavou s očima nahoře, dvěma nozdrami a velkou zubatou tlamou vpředu. Tato ryba má některé rysy podobné starověkým lalokoploutvým rybám a jiné rysy ji přibližují prvním tetrapodům (tetrapodům). Rybí vlastnosti jsou šupiny, ploutvové paprsky, téměř stejné jako u lalokových ploutví, složitá spodní čelist a patrové kosti. A „čtyřnohé“ vlastnosti jsou zkrácená lebka, hlava oddělená od opasku, a proto relativně pohyblivá, a loketní a ramenní klouby.
Takto autoři objevu zrekonstruovali Tiktaalik. Pohled shora a ze strany (obr. z článku v Příroda)
Aby se ryba proměnila v obojživelníka, potřebuje se zaprvé naučit chodit, zadruhé dýchat bez pomoci žaberních krytů, zatřetí se dostat na zem, potřebuje co nejvíce odlehčit své tělo, aby vyrovnat se s gravitací bez pomoci Archimedovy síly a přijít na to, jak ochránit břicho táhnoucí se po zemi. V pozdním devonu se mnoho ryb současně a nezávisle snažilo tyto problémy vyřešit. S většinou z nich se Tiktaalik úspěšně vypořádal. Tato ryba využívala své ploutve nejen ke koupání, ale také k procházkám po dně. Analýza kostry předloktí a metakarpální oblasti umožnila vědcům prokázat, že ploutev může zaujímat několik stabilních pozic, z nichž jedna naznačovala, že tělo zvířete bylo zvednuto nad zem.
U ryb je kostra ploutví připojena k pletenci končetin, který je zase připojen ke kostře žáber. A to je pro ryby výhodné: synchronizují pohyby žaberního krytu a prsních ploutví, a tak dýchají. Ale nemůžete jen otočit hlavu: protože je k hlavě připevněna žábrová pokrývka, pohyb hlavy bude mít za následek škubání ploutví. V Tiktaaliku zmizely téměř všechny kosti žaberního krytu, takže hlava získala svobodu a nezávislost. Skloubení zbytků žaberního krytu s hlavou, která ztratila svou funkčnost, také získalo volnost a začala pomalá, ale pro všechny suchozemské tetrapody nesmírně důležitá cesta do lebky, pomalu se měnící v drobné sluchové kůstky (i když tato přeměna bude dokončen mnohem později).
Struktura předních končetin starověkých lalokoploutvých ryb (vlevo od Tiktaaliku) a nejstarších obojživelníků (napravo od něj). Rýže. z článku v Příroda
Ale jak teď může Tiktaalik dýchat, když tam není operkulum a prsní ploutve už neprovětrávají žábry? Tato ryba dýchala dýchacími otvory umístěnými na konci jejího plochého a širokého čenichu. Voda a možná i atmosférický vzduch nebyly pumpovány do plic žaberními kryty, ale pumpami na tvářích. To bylo usnadněno širokým tvarem tlamy těchto ryb, velmi podobným krokodýlovi. Je třeba poznamenat, že tento vynález vytvořili i další zástupci starověkých lalokoploutvých ryb, například panderichthys (Panderichthys), takže se zde Tiktaalik nemá čím chlubit (viz také Odkud rostou uši, Gazeta.ru, 19.01.2006).
Žebra, zploštělá a vzájemně se překrývající, pomohla Tiktaalikovi posílit páteř a břicho a zkostnatělé klouby obratlů způsobily, že páteř byla méně pohyblivá. To vše přispělo k pěšímu životnímu stylu, a to nejen k plavání.
Paleoekologická interpretace polohy Tiktaaliku nás zobrazuje s malými, nízkoprůtokovými sladkovodními útvary subtropického nebo tropického pásma. Možná by tyto nádrže mohly vyschnout a Tiktaalik byl nucen přizpůsobit se životu v takových podmínkách, kdy voda již neslouží jako opora pro tělo, kde je nutné dýchat atmosférický vzduch bez pomoci žaber.
Ichthyostega (ichtyostega) – vždyť už je to čtyřnohé zvíře, a ne ryba (byť s rybím ocasem). Tiktaalik má plné právo nárokovat si titul „přechodná forma“ mezi pokročilými lalokoploutvými rybami, jako je Eusthenopteron, a primitivními obojživelníky, jako je Ichthyostega (rekonstrukce Ichthyostega ve vitríně Moskevského paleontologického muzea). Fotografie z evolbiol.ru
Při čtení popisu této ryby a jejího prostředí by se dala tato ryba nazvat přechodným článkem mezi rybami a obojživelníky. Zde máte žebra, ploutev velmi podobnou tlapce a zmenšení žaberního krytu. Sami autoři článku ale správně poznamenávají, že rysy tetrapoda existovaly v té či oné množině u mnoha ryb, ale Tiktaalik jich má prostě nejvíc. Například nejen lalokoploutvé, ale i mnohé další ryby dokázaly velmi úspěšně chodit po dně na čtyřech ploutvích a zvedat své tělo nad zem. Čtyřnožky a chůze jako taková tedy vznikla mnohem dříve než samotná čtyřnožka. Inovace čtyřnožců se objevily paralelně, jak ve skupinách ústí řek, tak ve sladkovodních skupinách. Upozorňuji na tuto skutečnost, abych vám znovu připomněl, že zákony evoluce ještě nejsou zcela pochopeny a mnoho známých skutečností vyžaduje přehodnocení. A nové fosilní nálezy se právě teď ukazují jako nejvhodnější.
PS V současnosti existují podezření, že starověcí tetrapodi Ichthyostega a Acanthostega (pravděpodobní potomci Tiktaalika) nejsou přímými předky pozdějších obojživelníků, ale patří do určité slepé větve. Stejný příběh je s Archeopteryxem, který zjevně není přímým předkem moderních ptáků, ale také patří do jisté slepé větve dinosaurů, která se vydala cestou „optimalizace“.
Paleontologové dobře vědí, že mnohé z největších evolučních „průlomů“ (jako je vynoření ryb na pevninu, původ členovců, ptáků, savců, krytosemenných rostlin atd.) byly provedeny jakoby „společným úsilím“ několika paralelní vývojové linie, které byly na sobě nezávislé, získaly podobné progresivní rysy. Dokonce přišli se zvláštními názvy pro takové jevy (například místo „původu savců“ často mluví o „procesu savace plazů podobných zvířatům“, místo „původu ptáků“ – o „ ornitizace archosaurů“). Jedním slovem, četné paralelismy při přechodu na novou, vyšší evoluční úroveň – není výjimkou, ale pravidlem.
Zdroje:
1) Edward B. Daeschler, Neil H. Shubin, Farish A. Jenkins Jr. Devonská ryba podobná tetrapodu a vývoj plánu těla tetrapoda // Příroda. 2006. V. 440. S. 757–763.
2) Neil H. Shubin, Edward B. Daeschler, Farish A. Jenkins Jr. Prsní ploutev Tiktaalik roseae a původ končetiny tetrapoda // Příroda. 2006. V. 440. S. 764–771.
Přítomnost ryb v izolovaných vodních plochách vyvolává otázku, jak se tam dostaly. Navíc jsou tyto nádrže obývány rybami stejného druhu jako sousední nádrže spojené s globálním vodním systémem.
Ekologové z Maďarska a Španělska nakrmili osm divokých jiker kaprovitých ryb. Z celého objemu vajec spotřebovaných ptáky se s exkrementy vyklubalo dvanáct životaschopných embryí, z nichž se ze tří vylíhl potěr. Autoři článku publikovaného v časopise Proceedings of the National Academy of Sciences se domnívají, že kaprovité ryby se mohou rozptýlit pomocí zoochory. Je známo, že ryby se mohou rozptýlit na velké vzdálenosti, včetně jezer a rybníků, které nejsou spojeny s původním stanovištěm populace. Teoreticky by rybí jikry mohly létat z jedné vodní plochy na druhou na peří nebo nohou vodního ptactva, ale existuje jen málo důkazů o tomto mechanismu. Další možnou metodou šíření vajíček je endozoochorie, tedy šíření trávicím systémem zvířat, která vajíčka požírají a po několika hodinách je vylučují trusem. Někteří bezobratlí, rostliny a dokonce i halančíky se usazují ve střevech ptáků. Zygoty posledně jmenovaných mohou vstoupit do diapauzy (stav, ve kterém jsou všechny fyziologické procesy inhibovány) a pokryty hustou membránou, takže není divu, že embrya mohou přežít v agresivním prostředí trávicího traktu. Zda mohou být vejce jiných ryb s měkkými skořápkami rozptýlena endozoochorií, není známo. Vědci z Maďarska, Španělska a Rumunska pod vedením Orsolyi Vinczeové z University of Babes-Bolyai nakrmili osm kachen divokých (Anas platyrhynchos) třemi gramy (asi 500 kusů) vajíček uměle oplodněného kapra (Cyprinus carpio) v prvním pokusu a stříbrem karas obecný ( Carassius gibelio ) ve druhém. V různých intervalech vědci sbírali kachní exkrementy a filtrovali celá vejce, která pak inkubovali. Zástupci kaprovitých ryb byli vybráni pro jejich vysokou invazivnost a také proto, že struktura jejich jiker je typická pro kostnaté ryby. Celkem bylo z exkrementů získáno osm celých vajíček kapra a deset karasů (z toho šest se ukázalo jako neživotaschopných); Pouze u dvou z osmi kachen se ve výkalech nenašlo jediné vejce. Většina embryí prošla trávicím traktem kachny divoké za hodinu (kachny za tu dobu dokážou uletět až 60 kilometrů), za čtyři až šest hodin jen jedno. Z 12 vajec devět uhynulo na houbové infekce a ze zbývajících tří se vylíhl potěr.
Vědci poznamenávají, že vodní ptactvo se často živí rybími vejci, protože mají vysoký obsah tuku a bílkovin. Jedna ryba dokáže naklást stovky tisíc jiker najednou a někdy stačí k vytvoření kolonie jen jeden jedinec (nepohlavně se může rozmnožovat například zlatá rybka). To znamená, že přestože v experimentu přežilo v trávicím traktu kachen pouze 0,2 procenta vajíček, je vysoká pravděpodobnost, že se kaprovité ryby rozptýlí zoochorií. Vědci se také domnívají, že k šíření různých druhů ryb dochází pomocí různých ptáků. Vše závisí na potravní nabídce ryb a ptáků, resp. Důležitou roli hraje i schopnost kaviáru přežít – jeho struktura. míra líhnutí atd. Tomuto faktoru vědci připisují rozdíly v hustotě populace různých druhů ryb. V budoucnu vědci plánují stanovit úroveň vlivu na postembryonální vývoj rybích jiker v přírodě takovými faktory, jako jsou biologické (například patogenní mikroorganismy), fyzikální (například teplota) a chemické (například kyselost) podmínky. v trávicím traktu ptáků. Zdroj: pnas.org
Ilustrace: Clker-free-vector-images / OpenClipart-vectors od Pixabay
