Μια νέα μελέτη ρίχνει φως στο ποιες ομάδες ζώων εξελίχθηκαν μεταβαίνοντας από τη ζωή στη στεριά πίσω στη ζωή στο νερό.
Ένα νέο είδος δεινοσαύρου
Ο Σπινόσαυρος (Spinosaurus) —ένας από τους δεινόσαυρους που έχουν προκαλέσει τις περισσότερες συζητήσεις στην παλαιοντολογία— ενδέχεται να περνούσε το μεγαλύτερο μέρος του χρόνου του βυθισμένος στο νερό, αντί να κυνηγά απλώς κατά μήκος της ακτής, σύμφωνα με ανάλυση σχετικά με τον τρόπο που τα εξαφανισμένα σπονδυλωτά προσαρμόστηκαν στη ζωή στο υδάτινο περιβάλλον.
Το εύρημα αυτό προκύπτει από μια ευρύτερη προσπάθεια ανασύνθεσης μιας από τις επαναλαμβανόμενες αναστροφές της εξέλιξης. Αφού τα σπονδυλωτά μετακινήθηκαν από το νερό στη στεριά, δεκάδες σημαντικές ομάδες θηλαστικών και ερπετών επέστρεψαν αργότερα σε υδάτινα περιβάλλοντα. Ορισμένες παρέμειναν συνδεδεμένες με τη στεριά, ενώ άλλες εξελίχθηκαν σε εξαιρετικά εξειδικευμένους κολυμβητές.
Οι ερευνητές ανέπτυξαν μια μέθοδο διάκρισης μεταξύ αυτών των τρόπων ζωής, συγκρίνοντας την ανατομία εξαφανισμένων ειδών με εκείνη σύγχρονων ζώων των οποίων η συμπεριφορά είναι γνωστή. Η ανάλυσή τους, η οποία δημοσιεύτηκε στο περιοδικό *Current Biology*, βασίστηκε σε περισσότερες από 11.000 νέες μετρήσεις, φωτογραφίες, αξονικές τομογραφίες (CT scans), παραδοσιακές παλαιοντολογικές μεθόδους, μοντέλα μηχανικής μάθησης και μια στατιστική τεχνική που αναπτύχθηκε κατά τη διάρκεια του Β' Παγκοσμίου Πολέμου.
Η προσέγγιση αυτή επέτρεψε στους ερευνητές να επανεξετάσουν είδη των οποίων ο τρόπος ζωής ήταν ιδιαίτερα δύσκολο να προσδιοριστεί με βάση τα απολιθώματα.
Ο Σπινόσαυρος αναδεικνύεται σε ζώο με έντονα υδρόβιο τρόπο ζωής
Ο Σπινόσαυρος, ο οποίος έζησε πριν από περίπου 113 έως 94 εκατομμύρια χρόνια στην περιοχή που σήμερα αποτελεί τη Βόρεια Αφρική, αποτελεί ένα από τα πιο χαρακτηριστικά παραδείγματα. Ορισμένα στοιχεία υποδηλώνουν ότι ο δεινόσαυρος βουτούσε συχνά και κυνηγούσε θηράματα κάτω από το νερό, όπως η φώκια ή ο πιγκουίνος. Άλλα στοιχεία υποστηρίζουν έναν τρόπο ζωής που περιοριζόταν περισσότερο στην ακτή, όπου το ζώο περπατούσε και αναζητούσε τροφή κοντά στο νερό, θυμίζοντας περισσότερο τον σύγχρονο ερωδιό.
«Τα αποτελέσματά μας ρίχνουν νέο φως στο πόσο χρόνο περνούσε ο Σπινόσαυρος βυθισμένος στο νερό, γεγονός που θα μπορούσε να ενισχύσει την άποψη περί κυνηγιού κάτω από την επιφάνεια», δήλωσε ο επικεφαλής της μελέτης Caleb Gordon, ο οποίος ολοκλήρωσε το διδακτορικό του στο Yale νωρίτερα φέτος και εργάζεται πλέον ως μεταδιδακτορικός ερευνητής στο Μουσείο Φυσικής Ιστορίας της Φλόριντα. «Καταλήξαμε με βεβαιότητα στο συμπέρασμα ότι ο Σπινόσαυρος είχε έντονα υδρόβιες συνήθειες. Η ίδια προσέγγιση έδωσε μια πολύ διαφορετική εικόνα για τους μεσόσαυρους, μικρά θαλάσσια ερπετά που έζησαν πριν από 290 έως 274 εκατομμύρια χρόνια στην περιοχή που σήμερα αποτελεί τη Νότια Αφρική και την ανατολική Νότια Αμερική. Επειδή οι μεσόσαυροι γεννούσαν ζωντανά μικρά, ορισμένοι επιστήμονες θεώρησαν το γεγονός αυτό ως ένδειξη ενός τρόπου ζωής αποκλειστικά στο νερό. Αντιθέτως, οι αναλογίες των άκρων τους υποδείκνυαν έναν ημι-χερσαίο τρόπο ζωής.
«Περνούσαν πολύ χρόνο στη στεριά, όπως κάνει ένας σύγχρονος αλιγάτορας ή ένας πλατύπους», δήλωσε ο Gordon. «Οι μεσόσαυροι δεν εγκατέλειψαν ποτέ πλήρως τη στεριά».
Τα απολιθώματα μπορεί να υποδεικνύουν αντικρουόμενους τρόπους ζωής
Η αντίθεση αυτή αναδεικνύει ένα ευρύτερο πρόβλημα στην παλαιοντολογία. Τα απολιθώματα είναι συχνά αποσπασματικά και διαφορετικά ανατομικά χαρακτηριστικά μπορεί να παραπέμπουν σε διαφορετικούς τρόπους ζωής. Επίσης, οι εξελικτικές σχέσεις μεταξύ των απολιθωμένων δειγμάτων ενδέχεται να μην είναι σαφείς.
«Σε αυτές τις περιπτώσεις, οι παλαιοντολόγοι συχνά βρίσκονται σε αδιέξοδο, καθώς διαφορετικά στοιχεία συγκρούονται μεταξύ τους ως προς το πώς ήταν το αρχαίο ζώο», είπε ο Gordon.
Προβλέψεις προσαρμογών στο υδάτινο περιβάλλον μέσω μηχανικής μάθησης
Για την αντιμετώπιση αυτού του προβλήματος, ο Gordon ανέπτυξε μοντέλα μηχανικής μάθησης εκπαιδευμένα σε σύγχρονα είδη, των οποίων η ανατομία και ο τρόπος ζωής είναι πολύ καλύτερα κατανοητά. Στη συνέχεια, οι ερευνητές εφάρμοσαν τις σχέσεις που εντοπίστηκαν στα ζωντανά ζώα στα εξαφανισμένα είδη, γεγονός που τους επέτρεψε να προβλέψουν τις υδάτινες συνήθειες και τις προσαρμογές των μαλακών ιστών —στοιχεία που σπάνια διατηρούνται στα απολιθώματα.
Οι αναλογίες των πρόσθιων άκρων αποδείχθηκαν ιδιαίτερα διαφωτιστικές. Με βάση αυτές τις μετρήσεις, η ομάδα μπόρεσε να προβλέψει με ακρίβεια άνω του 90% αν ένα ζώο διέθετε πτερύγια από μαλακούς ιστούς και αν είχε έντονα ή πλήρως υδάτινες συνήθειες.
Τα ερπετά της Παλαιοζωικής περιόδου δεν εγκατέλειψαν ποτέ πλήρως τη στεριά
Η ανάλυση αποκάλυψε επίσης ένα ευρύτερο πρότυπο στα θαλάσσια ερπετά της Παλαιοζωικής περιόδου, πριν από την εμφάνιση των δεινοσαύρων. Οι ερευνητές κατέληξαν στο συμπέρασμα ότι όλα τα θαλάσσια ερπετά της Παλαιοζωικής περιόδου επέστρεφαν τακτικά στη στεριά και ακολουθούσαν, το πολύ, έναν αμφίβιο τρόπο ζωής, αντί να γίνουν πλήρως υδρόβια.
Η ανασύνθεση της συμπεριφοράς με βάση τα απολιθώματα απαιτεί από τους επιστήμονες να συνδυάζουν τα στοιχεία από τα εξαφανισμένα ζώα με τις πολύ πιο λεπτομερείς γνώσεις που προέρχονται από τα σύγχρονα είδη. «Η ανασύνθεση της ζωής εξαφανισμένων οργανισμών με επιστημονικά άρτιο τρόπο —και όχι απλώς μέσω της αφήγησης ιστοριών— αποτελεί ένα εγχείρημα ακριβείας και λεπτών χειρισμών», δήλωσε ο Bhart-Anjan Bhullar, κύριος συγγραφέας της μελέτης και αναπληρωτής καθηγητής Επιστημών της Γης και των Πλανητών στο Πανεπιστήμιο Yale.
«Απαιτείται ένας προσεκτικός συνδυασμός δεδομένων από σύγχρονους οργανισμούς —για τους οποίους η κατανόησή μας είναι αναπόφευκτα πολύ βαθύτερη— και γνώσης της γενεαλογίας αυτών των ζωντανών οργανισμών σε σχέση με τις απολιθωμένες μορφές», δήλωσε. «Το έργο του Caleb επιτυγχάνει όλα αυτά και πολλά άλλα, και μάλιστα σε τεράστια εξελικτική κλίμακα».
Η επιστροφή στο νερό οδήγησε σε παρόμοιες προσαρμογές
Αυτές οι επαναλαμβανόμενες επιστροφές σε υδάτινα περιβάλλοντα καταδεικνύουν επίσης τη συγκλίνουσα εξέλιξη, κατά την οποία ξεχωριστές εξελικτικές γραμμές αναπτύσσουν ανεξάρτητα παρόμοια χαρακτηριστικά ως απόκριση σε παρόμοιες περιβαλλοντικές πιέσεις.
«Αυτές οι ομάδες, που επέστρεψαν δευτερογενώς στο υδάτινο περιβάλλον, προσαρμόστηκαν με εντυπωσιακά παρόμοιους τρόπους στο νέο τους σπίτι στο νερό, αναπτύσσοντας πτερύγια και μια σειρά άλλων χαρακτηριστικών που τις κατέστησαν καλύτερους κολυμβητές», είπε ο Gordon. «Ως αποτέλεσμα, αποτελούν κλασικά παραδείγματα συγκλίνουσας εξέλιξης, η οποία μπορεί να μας διδάξει πολλά για τις διαδικασίες που καθοδηγούν και περιορίζουν την προσαρμοστική μεταβολή ως απόκριση σε παρόμοια περιβαλλοντικά ερεθίσματα».
Οι ερευνητές υποστηρίζουν ότι η μέθοδος θα μπορούσε να εφαρμοστεί και σε άλλες σημαντικές εξελικτικές μεταβάσεις, συμπεριλαμβανομένης της ανάπτυξης της δίποδης βάδισης στους προγόνους του ανθρώπου και της ικανότητας πτήσης στους δεινόσαυρους που αποτέλεσαν τους προγόνους των πτηνών.
«Τα οστά είναι ό,τι μας απομένει από τη συντριπτική πλειονότητα των σπονδυλωτών ζώων που έζησαν στη Γη», δήλωσε ο Bhullar. «Επιθυμούμε διακαώς να μάθουμε περισσότερα για αυτά τα πλάσματα και τη διαδοχή των χαμένων κόσμων που κατοικούσαν, ωστόσο διαθέτουμε ελάχιστα στοιχεία στα οποία μπορούμε να βασίσουμε τα συμπεράσματά μας. Έχουν γίνει προσπάθειες να προσδιοριστούν οι συνήθειες της ζωής τους με βάση τα σκελετικά κατάλοιπα, με τα επιχειρήματα να εστιάζουν συνήθως σε συγκεκριμένα χαρακτηριστικά που επιλέγονται κατά περίπτωση. Η μέθοδος του Caleb απαλλάσσει τη διαδικασία αυτή από την υποκειμενικότητα και επιτρέπει στα δεδομένα να μιλήσουν από μόνα τους.»
www.worldenergynews.gr
