Prelazni Fosili – III - Teorija Evolucije

Sadržaj:

3. Razvoj Kičmenjaka

U trenutku kada je došlo do Kambrijske eksplozije, životinje su već bile razvile diferencijaciju tkiva, uključujući tu i prve primitivne nervne ćelije – prenosnike signala iz jednog dela tela u drugi. Ove ćelije su se uglavnom razvijale po istoj osi kao i telo organizma; što, u slučaju crvolikih životinja, znači da su se razvijali po dužini od usnog do analnog otvora. Mada ovo predstavlja relativno efikasan sistem razvoja (koga koriste razne vrste crva i dan danas), kod nekih vrsta se razvila organizacija nerava u jedan centralni snop na leđnoj strani organizma. Zajedno sa ovim snopom, razvila se i hrskavicava nit, takozvani “notokord”, po kome je ova grupa nazvana “kordati”.

Smatra se da su prvi organizmi koji su učinili ovaj korak bili slični pra-tunikatu poznatom kao Pikaia. Svi kordati, od Pikaje do čoveka, imaju četiri ključne osobine (mada se neke od njih kod viših kičmenjaka, uključujući tu i ljude, javljaju samo u toku embrionalnog razvoja):

faringijalni useci (od kojih kod riba kasnije nastaju škrge)
leđni snop nerava (koji se kod viših kičmenjaka naziva kičmenom moždinom)
notokord
rep koji se izdužuje dalje od analnog otvora

Od ovih prvih kordata, nastalo je nekoliko grupa životinja. Prva grupa, najbliža pra-kordatima, su Urochordata, takođe poznati kao tunikati, od kojih su mnoge vrste preživele i do danas.

Sledeća grupa koja se odvojila su Cephalochordata. Pripadnici ove grupe imaju zadebljanje na jednom kraju glavnog snopa nerava, začetak primitivnog mozga. Takođe, cefalokordati počinju da koriste svoje faringijalne useke za filtriranje hrane iz okolne vode (ponašanje koje je prethodilo ribljem disanju kroz škrge).

Oko dvadeset pet vrsta cefalokordata je preživelo do danas; na slici možete videti najpoznatiju živu vrstu, amfioksus, koja se smatra poslasticom u nekim Azijskim zemljama.

Nakon što se kod cefalokordata počeo razvijati mozak, sledeći korak je razvoj lobanje, hrskavičavog (kasnije koščatog) oklopa za njegovu zaštitu. Ovaj korak u evoluciji mozemo da vidimo uživo: vrsta kordata sa delimično razvijenom lobanjom je opstala sve do danas u hladnim, dubokim okeanskim vodama. Iako ove životinje (koje pripadaju redu Myxini, engleski “hagfish”) na prvi pogled izgledaju kao crvi, one su u stvari veoma blizu ribama, i potpuno su razvijeni kordati: imaju nervni snop, notokord, primitivan mozak, i delimičnu lobanju.

Zajedno sa razvojem primitivne lobanje, notokord se proširuje, i prvo postaje sličan traci, da bi zatim potpuno oklopio nervni snop. Time dolazimo do prvih “pravih” kičmenjaka, čiju shemu razvoja možemo da vidimo na sledećem kladogramu:

Najraniji predstavnici kičmenjaka su zmijuljice, od kojih je nekoliko vrsta preživelo i do danas. Zmijuljice su po građi veoma slični hagfish, ali pokazuju nekoliko velikih i važnih koraka u evolucionom razvoju. Pre svega, mozak (iako i dalje veoma primitivan) je organizovan u cerebelum, strukturu koju su nasledili svi ostali kičmenjaci (ukljucujuci tu i ljude). Lobanja je sastavljena od hrskavice, ali je potpuno razvijena u strukturu koja sa svih strana opkoljava i stiti moždano tkivo. Sistem endokrinih žlezda počinje da se razvija ka kompleksnosti koju ce postići kod viših kičmenjaka (hipofiza se, recimo, ovde prvi put javlja kao jasno definisana žlezda). Konacno, kod zmiljuljica se pojavljuju najranije verzije kičmenjačkog adaptivnog imunog sistema.

Pošto su i ime i slika zmijuljica zbunjujući, važno je napomenuti: zmijuljice nisu ni zmije ni jegulje već daleko jednostavniji organizmi, živi fosili koji su opstali do danas zahvaljujući odličnoj prilagođenosti za svoju nišu u ekološkom sistemu. Takođe, mada neke zmijuljice žive kao paraziti, pijući krv riba, one nisu ni u kom obliku srodne pijavicama (koje su vrsta crva).

Kao sto mozemo videti na gornjoj shemi, nakon odvajanja zmijuljica je doslo do mnogo daljeg grananja, koje uključuje nekoliko izumrlih grupa. Između ostalog, tu su oklopljeni Pteraspidomorphi, neobični Galeaspidi, fantastični Osteotraci… ali za nas je u okviru ovog teksta važna samo jedna grupa: Gnathostomata. Ova grupa je učinila sledeći korak ka modernim kičmenjacima, kroz razvoj vilice.

Na slici: (gore levo) rekonstrukcija Drepanaspis, vrsta Pteraspidomorpha; (dole levo) fosil Osteotraca;
(desno) oklop lobanje Dunkleosteusa, ogromnog plakoderma iz Devonskog perioda

Okoštale ploče nisu prave kosti

“Okoštale ploče” plakoderma nisu isto sto i “kost”. Kost je posebna vrsta tkiva koje imaju samo kičmenjaci, i to tek počevši sa koščatim ribama. Mada mnoge druge životinje imaju čvrsta tkiva koja liče na kost – recimo, sipe – radi se o potpuno drugacijoj vrsti tkiva, sa različitom strukturom i genetskim poreklom.

Prvu strukturu koja liči na vilicu je razvila izumrla podgrupe Gnathostomata poznata kao Placodermi. Na fosilu ogromnog, impresivnog Dunkleosteusa (sa dužinom od punih šest metara, ova pra-riba je bila najveće živo biće na svetu u svom periodu) možemo videti glavne osobine plakoderma: okoštale ploče koje prekrivaju prednji deo tela, i neobičan leđni zglob koji omogućava Dunkleosteusu da pomeri glavu unazad i tako “zine” mnogo više nego što bi inače bilo moguće. Ovo praistorijsko čudovište nije imalo prave zube; umesto toga, okoštale ploce su se spuštale do usta, i služile za mrvljenje hrane.

Evolucija ajkula

Evolucija ajkula je jedna od najbolje uspostavljenih grana u evoluciji – nađene su bukvalno desetine hiljada fosila iz najrazličitijih perioda. Pošto u ovom tekstu nećemo obrađivati ovu granu evolucije, više informacija možete naći na mnogim internet sajtovima posvećenim ajkulama; dobar početak možete naći ovde.

Ovaj hrskavičavi skelet je takođe osobina preživelog roda Chondrichtyes (ime doslovno znaci “hrskavičave ribe”). Hrskavičave ribe su prva grupa kod koje vidimo potpuni razvoj vilice sa zubima, mada zubi još uvek nisu sastavljeni od kosti, vec od mineralizovane hrskavice. Pripadnici Chondrichtyes su od samog pocetka bili veoma uspešni, i ostali su prilično uspešni i do danas: moderni članovi ove grupe su razne ajkule i raže.

Nakon razvoja vilice, ostao je još jedan poslednji korak do potpuno razvijenih vodenih kičmenjaka: prelazak sa hrskavice na kost u skeletu. Okoštavanje zahteva dodatno ulaganje energije od strane organizma, i smanjuje ukupnu elastičnost tela; ali, sa druge strane, koščati skelet pruža mnogo bolju zaštitu za unutrašnje organe. Drugim rečima, i kosti i hrskavica imaju svoje prednosti i mane, što je verovatan razlog zbog koga su do danas preživele i hrskavičave i koščate ribe.

Koščate ribe (Osteichtyes) su najuspešnija klasa kičmenjaka na svetu – poznato je oko 29,000 vrsta. Smatra se da je ova grupa nastala oko 450-430Ma, ali su fosili na zalost retki i nepotpuni, tako da je rani deo razvoja ove klase još uvek nejasan. U fosilnom zapisu nalazimo dve glavne klase koščatih riba: zrakoperke i rezoperke. Zrakoperke su dominantna podklasa, koja ukljucuje i infraklasu Teleostei kojoj pripada velika većina današnjih riba.

Mnogo zanimljivija za ovu našu diskusiju, međutim, je druga klasa koščatih riba.Rezoperke, Sarcopterygii, su uglavnom izumrle, i danas postoji samo par preživelih vrsta. Međutim, upravo ove ribe su preci svih kopnenih kičmenjaka, uključujući tu i ljude.

[prethodno poglavlje][nazad na vrh strane][sledeće poglavlje]