Pergerakan haiwan dari darat ke laut telah terjadi beberapa kali sejak 250 juta tahun yang lalu, dan ia telah didokumentasikan dalam pelbagai cara dan tunggal. Tetapi sekarang, buat kali pertama, satu pasukan penyelidik telah mencipta gambaran yang bukan sahaja memberikan wawasan tentang evolusi, tetapi juga dapat membantu dengan lebih tepat menilai impak manusia di planet ini.
Kandungan Terkait
- Behind-the-Scenes With Curator Nick Pyenson: A Whale Fossil New
Lautan-lautan itu penuh dengan tetrapoda - burung berkaki empat, reptilia, mamalia dan amfibia-yang berulang kali beralih dari daratan ke laut, menyesuaikan kaki mereka menjadi sirip. Peralihan sering dikaitkan dengan kepupusan besar-besaran, tetapi sebab-sebab sebenar hanya diketahui berdasarkan fosil dan melalui kajian iklim Bumi, misalnya.
Peralihan tersebut dianggap sebagai "ilustrasi kanonik" dari proses evolusi dan dengan demikian sesuai untuk dipelajari; hidup tetrapod laut seperti ikan paus, anjing laut, berang-berang dan singa laut juga mempunyai kesan ekologi yang besar, menurut Neil P. Kelley dan Nicholas D. Pyenson, dua saintis Smithsonian yang menyusun penampilan baru pada tetrapoda ini, yang muncul minggu ini dalam jurnal Sains .
Daripada mengumpul bukti dari satu bidang, pasangan itu menyusun penyelidikan dari banyak disiplin, termasuk paleontologi, biologi molekul dan ekologi pemuliharaan, untuk memberikan gambaran yang jauh lebih besar tentang apa yang berlaku ketika haiwan beralih dari daratan ke laut sepanjang tahun.
Hampir mengikut keperluan, saintis cenderung bekerja dalam silo sempit, jadi penyelidikan ini akan membantu meluaskan pandangan mereka dan berpotensi membuat kemajuan yang lebih cepat dalam memahami evolusi. Mengetahui bagaimana makhluk-makhluk ini menyesuaikan diri dalam beberapa ratus juta tahun yang lalu, dan terutamanya bagaimana mereka telah berubah di era sejak manusia muncul, dapat membantu kita menjadi pelayan yang lebih baik di planet ini.
"Ini adalah satu-satu-jenis penjumlahan semua yang diketahui tentang kumpulan-kumpulan yang berbeza yang berkembang untuk kembali ke laut, " kata Louis L. Jacobs, seorang profesor sains bumi dan presiden Institut Kajian Bumi dan Man di Southern Methodist University. Kertas itu membentangkan semuanya dengan cara yang membolehkan saintis membuat perbandingan merentas spesies, tambahnya.
"Kajian itu benar-benar mendapat di tengah-tengah evolusi dan mengapa kajian evolusi penting, " kata Sterling Nesbitt, penolong profesor geosains di Virginia Polytechnic Institute dan State University. Nesbitt menumpukan perhatian kepada evolusi vertebrata-bukan haiwan laut-tetapi dia mengatakan bahawa kerja-kerja penyelidik Smithsonian akan membantu beliau dan murid-muridnya mengerti, contohnya, bagaimana sesetengah haiwan tanah dapat disesuaikan untuk dapat hidup di dalam pepohonan.
Penyelidikan itu juga "memberikan konteks evolusi untuk memahami bagaimana spesies pemangsa marin yang hidup akan berkembang dan menyesuaikan diri dengan kehidupan di Anthropocene, " kata Kelley, penulis utama kertas itu dan seorang penyelidik di Jabatan Muzium Sejarah Alam Negara paleobiologi. Beliau menambah bahawa dia sengaja memilih untuk menggunakan istilah "Anthropocene" dalam karya itu. Sesetengah saintis menggunakannya untuk menggambarkan era geologi semasa, tetapi juga bermaksud bahawa ia adalah masa di mana manusia seolah-olah memainkan peranan yang dominan di arah planet ini.
Sepanjang tempoh 300 juta tahun, banyak jenis spesis dari meterai ke mosasaur secara bebas mengembangkan forelimbs yang diselaraskan sama (untuk berenang) ketika mereka beralih dari hidup di darat ke lautan. (Neil Kelley dan Nick Pyenson, NMNH) "Ia bukan sekadar akademik untuk membayangkan apa nasib haiwan ini, " kata Kelley, sambil menambah bahawa pemangsa marin khususnya pemain ekologi penting. "Ia mungkin mempunyai kesan besar jika kita kehilangan pemangsa ini, " katanya.
Kertas Kelley dan Pyenson merangkumi daripada 147 kebanyakannya dikaji semula kajian dalam pelbagai bidang, memberikan gambaran yang kaya dengan beberapa penyesuaian selari yang berlaku di kalangan beberapa spesies tetrapod marin. Itu sangat menggembirakan, kata Jacobs.
Di antara banyak benangnya, kerja ini menyoroti garis penyelidikan yang agak baru yang dipanggil pembinaan semula pigmen fosil, teknik yang membolehkan ahli sains menentukan, dari fosil, warna bulu burung kuno atau kulit reptil prasejarah. Pewarnaan boleh memberi petunjuk kepada spesies cara menyesuaikan diri dengan persekitaran mereka. Contohnya, satu kajian menunjukkan bahawa reptilia marin purba mempunyai pewarna gelap, "mungkin untuk peraturan suhu atau perlindungan cahaya ultraungu, " tulis para penyelidik.
Kajian-kajian genom juga membantu menyatukan sebab-sebab haiwan marin dengan nenek moyang tanah yang berbeza kelihatannya telah mengembangkan penyesuaian yang sama ketika mereka masuk ke lautan, menurut penulis. Sebagai contoh, kedua-dua ikan paus dan anjing laut yang direndam telah berevolusi untuk memiliki keupayaan untuk menyimpan myoglobin-protein yang mengikat oksigen-dalam ototnya. Ini memberikan penyelam yang mendalam keupayaan untuk bertahan di bawah air untuk jangka masa yang panjang. Sebelum genomik, para saintis tidak dapat mengesan keupayaan serupa ke tahap molekul, kata Kelley.
Tetapi sekarang, mereka dapat melihat bahawa jenis penyelam laut jenis ini mungkin mempunyai mekanisme selular yang sama. "Terdapat sambungan evolusi yang mendalam di sana, " kata Pyenson, kurator fosil mamalia laut di Muzium Sejarah Alam. Persoalannya sekarang ialah sama ada urutan genetik boleh terikat kepada tingkah laku tertentu atau jenis badan, atau keupayaan pernafasan, atau perkembangan sirip. "Kami belum tahu, tapi kami mungkin dalam tempoh lima tahun akan datang, " kata Kelley.
Dipisahkan dengan masa lebih dari 50 juta tahun, ikan lumba-lumba moden dan ichthyosaur yang telah punah berasal dari spesies terestrial yang berbeza tetapi masih membangun badan yang sama seperti ikan. (Dolphin, NOAA, Ichthyosaur, ihsan Lindgren et al, Nature Publishing Group) Kajian itu juga menarik pelbagai kajian yang menunjukkan kesan manusia terhadap evolusi tetrapod. Manusia telah memburu pelbagai tetrapod yang hampir pupus, dan aktiviti manusia seolah-olah secara tidak langsung mempercepatkan kehilangan orang lain. Enam daripada tujuh spesies penyu laut diancam. Dan lumba-lumba Sungai Yangtze, yang hanya terdapat di sungai itu di China, telah diisytiharkan pupus pada tahun 2006 akibat kemalangan penghantaran dan degradasi habitat.
Tetapi sesetengah tetrapod telah melepaskan manusia. Paus kelabu, yang dianggap hanya hidup di Pasifik, baru-baru ini ditemui di Atlantik. "Tebakan terbaik untuk bagaimana mereka sampai di sana adalah mereka bergerak melalui Arktik, " kata Kelley, mencatatkan bahawa ais telah cair cukup untuk membenarkan laluan air. Rekod fosil menunjukkan bahawa paus kelabu pernah tinggal di Atlantik sekitar 100 juta tahun yang lalu, sehingga pergerakan mereka mungkin merupakan proses penyusunan semula, kata Kelley.
Kelley dan Pyenson berharap makalah mereka memotivasi lebih banyak kerjasama, sebagai contoh, di kalangan ahli paleontologi, ahli biologi dan pemuliharaan, untuk membawa masa lalu dan masa kini bersama-terutama sekali untuk melihat dengan lebih dekat pada haiwan laut. Manusia "mempunyai impak outsize pada masa depan, " kata Pyenson. Kajian ini membantu menjawab soalan "apa yang menjadi nasib spesies ekologi yang penting ini?"
"Memahami lautan sangat penting bagi manusia di planet ini, " kata Jacobs, sambil menyatakan bahawa ia memainkan peranan penting dalam ekosistem. Tetapi dia menambah bahawa manusia mengubah laut yang membawa kepada peningkatan paras laut dan peningkatan suhu, serta perubahan salinitas dan keasaman, yang semuanya menekankan haiwan. "Kami tidak tahu semua akibat yang tidak diduga mengenai perubahan fizikal ini."
Pelbagai jenis tetrapod marin dari Kretaceous dari hampir penghujung "Age of Reptiles, " termasuk penyu laut, burung marin tanpa penerbangan awal, mosasaur besar dan elasmosaur leher panjang. (Karya Seni oleh Karen Carr / NMNH)
