Egy kutatócsoport több évtizedes eredmények áttekintésével világítja meg azokat a mindennapos és egyedülálló mintákat, amelyek elősegítették a bálnák, delfinek, fókák és más fajok tengeri életmódra áttéréséhez szükséges különleges átmenetek megjelenését.

Orka (Fotó: AFP)

A négylábú szárazföldi állatok (tetrapodák) több mint 250 millió éven át többször meghódították a földi óceánokat. Ezek az élőlények - plesiosaurusok, pingvinek és tengeri teknősök - a szárazföldi gerincesek különálló csoportjainak leszármazottai, amelyek konvergens módon adaptálódtak a vízi környezetekhez.

Egy új tudományos vizsgálatban a Smithsonian Múzeum kutatói több évtizednyi felfedezést fésültek át, hogy megvilágítsák azokat a hétköznapi és egyedülálló mintákat, amelyek a szárazföldiről a vízi életmódra való különleges átmeneteket elősegítették. A különféle tudományterületek friss eredményeivel átfogó áttekintést adnak arról, az óceáni létformák miként reagáltak a környezeti változásokra az idők folyamán. A tanulmány azt is megvilágítja, az evolúciós történet miként nyújthat segédkezet az emberi tevékenységek tengeri fajokra gyakorolt hatásainak megismerésében. A vizsgálatot a Science folyóirat közölte.

A tengeri tetrapodák a ma élő és már kihalt emlősök, hüllők, kétéltűek és madarak egyik változatos csoportját reprezentálják, amelyek mindegyike kritikus szerepet játszik - és játszott - a tengeri ökoszisztémákban nagy testű óceáni ragadozókként.

Az ismételt átmenetek a szárazföld és a tenger között elősegítették az innovációt, a konvergenciát és a diverzifikációt a változó tengeri ökoszisztémák és a triász periódusig visszanyúló tömeges kihalások háttere előtt. Ezen a módon ideális modelleket kínálnak ama hipotézisek tesztelésére, amelyek a fajok evolúcióját vizsgálják hosszabb időskálákra vetítve. A tengeri négylábúak modern fajai manapság többfajta emberi eredetű nyomással szembesülnek környezetükben, többek között az éghajlatváltozással, az élőhelyek pusztulásával, a hajókkal való ütközésekkel és a zajszennyezéssel a víz alatt.

Neil Kelley, a vizsgálat vezetője kifejtette, a fosszilis adatokból ismeretes, hogy az óceánokban korábban bekövetkezett nagyobb változások fontos fordulópontok voltak a tengeri fajok evolúciós történetében. „Napjaink óceánjai is változnak, nagyrészt az emberi tevékenységek miatt. Tanulmányunk evolúciós kontextust nyújt annak megismeréséhez, a tengeri ragadozók ma élő fajai hogyan fejlődnek és adaptálódnak az antropocén (ember alakította földtörténeti periódus) időszakhoz” - magyarázza.

A fosszilis adatok friss vizsgálata újabb betekintést engedett ama jellegzetességek evolúciójába, amelyek lehetővé tették a tengeri tetrapodák felvirágzását. Bizonyos esetekben hasonló anatómia fejlődött ki a tengeri életstílushoz adaptálódott egyes ágaknál. Például a modern delfinek és az ichthyosaurként ismert kihalt tengeri hüllők eltérő szárazföldi fajok leszármazottai, de egymástól függetlenül nagyon hasonló, halszerű testfelépítésre tettek szert annak ellenére, hogy több mint 50 millió év választja el őket egymástól.

A szárazföldön a járáshoz adaptálódott lábak ismételt átalakulása uszonyokká a konvergens evolúció másik klasszikus példája. A fókáktól a mosasaurusokig, különféle fajok egymástól függetlenül tettek szert áramvonalas mellső végtagokra, a szárazföldiről a tengeri életre való áttérés során. Mindeme változás lehetővé tette a gyorsabb és hatékonyabb mozgást a vízben. Elképzelhető, hogy ezt a transzformációt genetikai szinten párhuzamos változások segítették.

Nicholas Pyenson, a múzeum megkövesedett tengeri emlősökkel foglalkozó kurátora kifejtette, a szárazföldi-tengeri átmenet több tucatszor végbement a hüllők, emlősök és madarak között, nagyobb tömeges kihalásokon átívelően. „Gyakran hasonló eredményeket kapunk, de a konvergencia nemcsak a külcsínben nyilvánul meg. Széles tartományban jelentkezik, a molekuláktól a táplálékláncokig, több százmillió éven át” - magyarázza.

Például a mélymerülő fajok - úgymint csőrös cetek és fókák - egymástól függetlenül tettek szert a pozitív töltésű, oxigénmegkötő proteinekre, a mioglobinokra izmaikban, amelyek lehetővé teszik az életben maradást hosszabb víz alatti tartózkodás során. Eltérő tengeri fajoknál - bálnáknál, fókáknál és tengeri teheneknél - azonos genetikai szekvenciákat is felleltek. Egyelőre válaszra váró nyílt kérdés, hogy ezek a láthatatlan molekuláris hasonlóságok felelnek-e a konvergens evolúció nagyobb arányú látható mintáiért, vagy a konvergens anatómia az eltérő csoportoknál eltérő genetikai útvonalakat követ-e?

Mindazonáltal nem lehet a tengeri tetrapodáknál megfigyelt összes adaptációt a konvergens evolúció számlájára írni. Például ahogy a szilás cetek a víz alatti életmódra fejlődtek, egyedülálló szűrve-táplálkozó rendszert fejlesztettek ki, amely fogak helyett sörteszerű lemezekre támaszkodik. Velük ellentétben, a fogas cetek úgy fejlődtek, hogy a zsákmányt hangok kibocsátásával és a visszaverődő hang észlelésével és feldolgozásával (echolokáció) fogják el.

Kelley és Pyenson úgy véli, az átfogó tanulmány elősegíti a későbbi együttműködést a különféle tudományterületek szakértői között, és újabb betekintést engedhet az evolúciós biológiába, paleontológiába és tengeri konzervációba.