Første skritt under vann

En afrikansk lungefisk spaserer på bunnen av akvariet og tvinger paleontologene til å revurdere fossile spor tilskrevet de tidligste firbeinte dyr.

Denne artikkelen er over ti år gammel og kan inneholde utdatert informasjon.

Den afrikanske lungefisken Protopterus annectens demonstrerer primitiv spasering i ny studie. (Foto: Yen-Chyi Liu/University of Chicago)
Den afrikanske lungefisken Protopterus annectens demonstrerer primitiv spasering i ny studie. (Foto: Yen-Chyi Liu/University of Chicago)

Overgangen fra land til vann skjedde i en geologisk tidsperiode kalt devon. Fossiler tyder på at forhistorisk fisk begynte å kravle ut av vannet for nærmere 400 millioner år siden.

De eldste kjente og ganske sikre fotspor etter slike firefotede mellomting mellom fisk og landdyr er 397 år gamle, og stammer fra en skapning som hadde fire bein med tær.

Et av de viktigste fossilene av slike tidlige firefotinger er Tiktaalik, som plasket og tuslet rundt på grunt vann for rundt 375 millioner år siden. Fossilet ble funnet i Canada i 2004.

Hvordan og hvorfor disse dyra begynte å bevege seg på land, diskuteres fortsatt. For eksempel er forskerne usikre på rekkefølgen viktige kroppslige trekk utviklet seg i.

Når begynte de å bruke lemmene til å få fremdrift? Når begynte de å skyve fra mot bunnen heller enn å bare svømme i vannet? Når utviklet de skritt, altså vekslende bevegelser med lemmene?

Over hele verden er det funnet flere fossile spor fra devon som tyder på firefotet og tofotet ganglag, veldig likt skrittene som tas av nålevende firbeinte dyr. Men kom disse dyra seg nødvendigvis på land?

Inspirert

En afrikansk lungefisk svømmer rundt i et akvarium på laboratoriet til Michael Coates ved University of Chicago i USA. Lungefisk er søstergruppa til de landlevende dyra, det vil si nærmeste nålevende slektninger.

Visstnok er disse fiskene populære i akvariene til paleontologer, på grunn av den unike evolusjonære statusen som en slags levende fossiler. Lungefisken har altså en har en unik nærhet til de dyra som først kom opp av vannet.

Fisken fanger interessen til Heather King, som er student ved universitetet. I forskermiljøet sirkulerer det dessuten anekdoter om lungefiskenes spaserende adferd, og hun bestemmer seg for å gjøre en systematisk undersøkelse av eksemplaret i akvariet.

Skyver fra

Lungefisken har en lang kropp som kan minne litt om en ål, med fire tynne og lange lemmer som ved første øyekast ikke synes særlig godt egna til å gå med.

Når King følger med den i akvariet, ser hun likevel at den bruker de bakre lemmene til å løfte kroppen opp over bunnen, og til å skyve seg selv framover.

Forskerne ble overrasket over hva denne fisken kunne bruke finnene sine til. (Foto: Yen-Chyi Liu/University of Chicago)
Forskerne ble overrasket over hva denne fisken kunne bruke finnene sine til. (Foto: Yen-Chyi Liu/University of Chicago)

Man har trodd disse to egenskapene hadde sin opprinnelse hos de tidlige firbeinte dyra. Men lungefiskens forfedre var på plass før noen i det hele tatt kom seg på land.

Filmet

Sammen med flere forskere ved unviersitetet dokumenterer King lungefiskens bevegelser ved hjelp av et spesialbygd akvarium som gjør henne i stand til å filme fisken fra alle kanter.

Hun dokumenterer spaseringen over akvariebunnen, og registrerer at selv om de framre lemmene ligner på de bakre, er ikke disse involvert i å skape framdrift.

- Dette er informasjon vi kun kan få fra et levende dyr. Om vi bare skulle sett på skjelettet, som du ville med et fossil, ville vi kanskje aldri forstå at disse bevegelsene kan forekomme, sier King i en pressemelding.

Må stokke om

Analysen av videoopptakene gjør at de evolusjonære hendelsene som førte fram til landlevende dyr, må stokkes om, og at fossile spor etter antatte firbeinte dyr like gjerne kan ha blitt laga av forfedrene til lungefisken.

Fisken i akvariet til Coates spaserer nemlig i et mønster som minner mye om flere av de tidligste fossile fotspora.

Den demonstrerer også en slags hoppende bevegelse, der begge de bakre lemmene beveger seg samtidig, i tillegg til gåingen der lemmene har vekslende bevegelser.

- Finnene eller lemmene som man trodde var unike for firbeinte dyr, er faktisk mer generelle, sier medforfatter og professor Coates.

Evnen til å bruke de tynne lemmene til støtte og framdrift forklares med at gravitasjonen ikke er like kravstor under vann. Fisken fyller også lungene med luft, som øker oppdriften for den framre delen av kroppen.

Dermed kan de spinkle bakbeina løfte hele kroppen opp fra bunnen.

Mulig i vann

- Om du hadde vist meg skjelettet til denne skapningen og bedt meg om å vedde på hvorvidt den kunne gå eller ikke, ville jeg satset på at den ikke kunne det.

Det sier en av de andre medforfatterne på studien, Neil Shubdin.

- Men dette viser hva som er mulig i vann, fortsetter han.

Studien åpner for at flere av utviklingstrekkene som var nødvendige for overgangen fra land til vann, kan ha kommet lenge før de første firbeinte dyra, som Tiktaalik, tok sine første skritt utenfor det våte element.

Forfedrene til lungefisken kan ha gått på bunnen under vann millioner av år før dyr fikk fire bein med tær.

Den usannsynlige spaserende adferden til lungefisken gjør dermed at forskerne må endre på den evolusjonære ruta livet på jorda tok fra vann til land.

Referanser:

Heather M. King, Neil H. Shubin, Michael I. Coates og Melina E. Hale; Behavioral evidence for the evolution of walking and bounding before terrestriality in sarcopterygian fishes; PNAS 14. november 2011.

Grzegorz Niedźwiedzki, Piotr Szrek, Katarzyna Narkiewicz, Marek Narkiewicz og Per E. Ahlberg; Tetrapod trackways from the early Middle Devonian period of Poland; Nature 7. januar 2010; doi:10.1038/nature08623.

Lenke:

University of Chicago: A small step for lungfish, a big step for the evolution of walking

Powered by Labrador CMS