Τα οστά του δέρματος εξελίχθηκαν πολλές φορές στις σαύρες, με τις γκοάνα να παρουσιάζουν μια σπάνια περίπτωση επιστροφής χαμένης πανοπλίας.
Η ανάπτυξη των οστών
Τα οστά δεν εξελίχθηκαν αρχικά ως δομές θαμμένες μέσα στο σώμα. Η προέλευσή τους εντοπίζεται στο δέρμα, εμφανιζόμενη λίγο μετά την εμφάνιση των πρώτων σύνθετων ζώων.
Από τότε, τα οστά του δέρματος έχουν εμφανιστεί επανειλημμένα κατά τη διάρκεια της εξέλιξης. Οι επιστήμονες εξακολουθούν να μην κατανοούν πλήρως γιατί συνεχίζουν να εμφανίζονται σε τόσο διαφορετικά ζώα, όπως χελώνες, κροκόδειλους, σαύρες, φίδια και δεινόσαυρους. Ένα άλλο μακροχρόνιο ερώτημα είναι εάν όλες αυτές οι ομάδες κληρονόμησαν τα οστά του δέρματος από έναν κοινό πρόγονο.
Σε μια νέα μελέτη που δημοσιεύτηκε στο Biological Journal of the Linnean Society, διερευνήσαμε αυτό το ερώτημα συνδυάζοντας απολιθώματα με σύγχρονες υπολογιστικές μεθόδους. Αυτό μας επέτρεψε να ανακατασκευάσουμε 320 εκατομμύρια χρόνια εξέλιξης των οστών του δέρματος των ερπετών.
Τα ευρήματά μας διευθετούν μια διαμάχη που διαρκεί αιώνες. Τα οστά του δέρματος εξελίχθηκαν ανεξάρτητα σε πολλαπλές γενεαλογικές σειρές σαυρών. Αποκαλύψαμε επίσης μια ασυνήθιστη εξελικτική επιστροφή στις γκοάνα, μια από τις πιο αναγνωρίσιμες ομάδες σαυρών.
Όταν τα οστά ήταν επιφανειακά
Τα παλαιότερα οστά δέρματος στο αρχείο απολιθωμάτων μπορεί να χρονολογούνται πριν από 475 εκατομμύρια χρόνια. Εκείνη την εποχή, μερικά από τα πρώτα σπονδυλωτά ανέπτυξαν έναν περίτεχνο οστέινο εξωσκελετό. Αυτό μπορεί να φαίνεται αντίθετο, καθώς τα σπονδυλωτά ορίζονται κυριολεκτικά από το γεγονός ότι έχουν σπονδυλική στήλη. Ωστόσο, ο οστέινος εσωτερικός σκελετός τους δεν εξελίχθηκε παρά μόνο 50 εκατομμύρια χρόνια αργότερα.
Καθ' όλη την εξελικτική ιστορία, η ικανότητα του δέρματος να σχηματίζει οστέινο ιστό έχει επανεμφανιστεί ξανά και ξανά. Τα λέπια ψαριού είναι ένα παράδειγμα.
Απολιθωμένες Θωρακισμένες Πλάκες σε Προϊστορικά Είδη
Ένα άλλο παράδειγμα είναι τα οστεόδερμα - τα οστά του δέρματος των ζώων που ζουν στην ξηρά. Αφού έφυγαν από το νερό στο μακρινό παρελθόν, τα οστεόδερμα μπορεί να βοήθησαν τα ζώα να προσαρμοστούν στην επίγεια ζωή.
Πέρα από αυτό, η εικόνα γίνεται λιγότερο σαφής. Τα οστεόδερμα εξαφανίστηκαν στις περισσότερες γενεαλογικές γενεαλογίες, ωστόσο συνέχισαν να επανεμφανίζονται, ειδικά στα ερπετά. Για να κατανοήσουμε πώς συνέβη αυτό, έπρεπε να συναρμολογήσουμε ένα πολύπλοκο εξελικτικό παζλ.
Μια ιστορία που αφηγούνται τα οστά
Κάθε ιστορία είναι ελλιπής, και μερικές μάλιστα αντιφάσκουν μεταξύ τους. Αλλά καθώς συλλέγεις περισσότερες αφηγήσεις, ορισμένες λεπτομέρειες αρχίζουν να ευθυγραμμίζονται. Τελικά, προκύπτει μια συνεκτική εικόνα.
Έτσι προσεγγίσαμε το μυστήριο των οστών δέρματος στα ερπετά. Οι μάρτυρες μας ήταν 643 ζωντανά και εξαφανισμένα είδη. Το καθένα είχε κάποια σχέση με τα άλλα και προσέφερε μια μοναδική οπτική γωνία. Συνεχίσαμε να ερευνούμε μέχρι που οι ιστορίες τους άρχισαν να συγκλίνουν.
Διαπιστώσαμε ότι οι περισσότερες σαύρες εξέλιξαν για πρώτη φορά οστεόδερμα κατά την Ύστερη Ιουρασική και Πρώιμη Κρητιδική Περίοδο, πριν από περισσότερα από 100 εκατομμύρια χρόνια. Εκείνη την εποχή, μερικοί από τους πιο εμβληματικούς δεινόσαυρους περιπλανιόντουσαν στη Γη, συμπεριλαμβανομένου του πανύψηλου Βραχιόσαυρου, του άγριου Αλλόσαυρου και του Στεγόσαυρου με την πλάκα.
Το κλίμα και τα οικοσυστήματα άλλαζαν ραγδαία, δημιουργώντας νέες προκλήσεις και ευκαιρίες. Η θωράκιση μπορεί να βοήθησε τις σαύρες να επιβιώσουν από τους θηρευτές, να αντιμετωπίσουν σκληρά περιβάλλοντα ή να μετακινηθούν σε νέα ενδιαιτήματα.
Μετά από αυτές τις πρώιμες εκρήξεις εξέλιξης των οστεοδέρμων, ο ρυθμός επιβραδύνθηκε και οι περισσότερες ομάδες έχουν διατηρήσει τα οστά του δέρματός τους από τότε.
Η επιστροφή των γκοάννα
Οι πρόγονοι των σαυρών παρακολούθησης, γνωστών και στην Αυστραλία ως γκοάννα, έχασαν εντελώς τα οστεόδερμα - πιθανώς επειδή ο ενεργός τρόπος ζωής τους και τα αποτελεσματικά σώματά τους λειτουργούσαν καλύτερα χωρίς το πρόσθετο βάρος. Αλλά όταν οι απόγονοί τους έφτασαν στην Αυστραλία πριν από περίπου 20 εκατομμύρια χρόνια, συνέβη κάτι αξιοσημείωτο: τις μεγάλωσαν ξανά.
Γυάλινες σαύρες με ανεξάρτητη θωράκιση σώματος
Μπορούμε να εντοπίσουμε αυτήν την επανεξέλιξη στην περίοδο του Μειόκαινου, όταν το κλίμα της Αυστραλίας γινόταν πιο ξηρό. Τα οστά του δέρματος μπορεί να βοήθησαν στη μείωση του νερούαπώλεια και πιθανότατα προσέφερε προστασία σε ανοιχτά, άνυδρα τοπία.
Εντυπωσιακά, οι γκοάνα είναι η μόνη γνωστή γενεαλογία σαυρών που επανακτά οστεόδερμα μετά την απώλειά τους. Αυτό αμφισβητεί τον νόμο του Ντόλο, ο οποίος υποστηρίζει ότι μόλις εξαφανιστεί ένα σύνθετο χαρακτηριστικό, δεν μπορεί να επανεξελιχθεί.
Διευθετώντας μια συζήτηση εκατονταετούς διάρκειας
Στις αρχές του 20ού αιώνα, οι ερευνητές υπέθεσαν ότι οι σαύρες κληρονόμησαν οστεόδερμα από έναν κοινό πρόγονο. Αργότερα, αυτή η άποψη έδωσε τη θέση της στην ιδέα ότι αυτές οι οστικές πλάκες εξελίχθηκαν ανεξάρτητα μεταξύ επιλεγμένων ομάδων. Ακολούθησαν συζητήσεις σχετικά με τους υποκείμενους εξελικτικούς μηχανισμούς, ακόμη και σε μοριακό επίπεδο, αλλά αυτές οι συζητήσεις προχώρησαν χωρίς να αγκυροβολήσουν την προέλευση των οστεόδερμων σε ένα σαφές εξελικτικό χρονοδιάγραμμα που οδηγεί στα σημερινά ερπετά.
Η μελέτη μας παρέχει αυτή τη βάση και είμαστε περήφανοι που δημοσιεύθηκε στο ίδιο περιοδικό στο οποίο ο Κάρολος Δαρβίνος μοιράστηκε για πρώτη φορά τις πρωτοποριακές ιδέες του. Από πολλές απόψεις, το έργο μας είναι μια σύνθεση του παρελθόντος και του παρόντος.
Τα απολιθωμένα στοιχεία μας βοήθησαν να απαντήσουμε σε ένα μακροχρόνιο ερώτημα, αλλά μόνο η σύγχρονη πληροφορική κατέστησε δυνατή τη συμπερίληψη χιλιάδων εξελικτικών σεναρίων, καθένα από τα οποία βασίζεται σε δεδομένα χαρακτηριστικών για εκατοντάδες είδη, σε μια ενιαία, συνεκτική ιστορία.
Τα στοιχεία είναι σαφή: τα οστεόδερμα εξελίχθηκαν πολλές φορές, ανεξάρτητα, σε διαφορετικές γενεαλογικές σειρές σαυρών σε διάστημα εκατοντάδων εκατομμυρίων ετών. Τώρα που το γνωρίζουμε αυτό, οι επιστήμονες θα είναι σε θέση να διερευνήσουν τους γενετικούς και αναπτυξιακούς μηχανισμούς πίσω από αυτά.
Μεταξύ των σαυρών, οι γκοάνα ξεχωρίζουν ως η μόνη γνωστή γενεαλογική σειρά που έχει χάσει αυτήν την πανοπλία, μόνο και μόνο για να την ανακτήσει σε μια αξιοσημείωτη εξελικτική ανατροπή. Αυτό το μοτίβο ταιριάζει άψογα με άλλες εξελικτικές ιδιορρυθμίες που βρίσκονται στην Αυστραλία, όπου βασιλεύουν τα μαρσιποφόρα και τα θηλαστικά γεννούν αυγά.
Δείχνει επίσης ότι η εξέλιξη σπάνια ακολουθεί μια ευθεία πορεία, αντίθετα περιπλανώμενη στις συνεχώς μεταβαλλόμενες συνθήκες στον πλανήτη μας.
www.worldenergynews.gr
