Eliö, joka ei ole muuttunut kahteen miljardiin vuoteen Jarmo Korteniemi Ti, 03/02/2015 - 23:45
Kuva: UCLA Center for the Study of Evolution and the Origin of Life
Kuva: UCLA Center for the Study of Evolution and the Origin of Life

Kuva: UCLA Center for the Study of Evolution and the Origin of Life

Tutkijat ovat löytäneet tähän mennessä pisimpään muuttumattomana pysyneen eliön. Kyse on rikin kierrolla elävistä bakteereista syvänmeren sedimenteissä.

Ne olivat olemassa samanlaisina ennen kuin kasveista tai eläimistä edes oli tietoa. Eikä evoluutio vaikuta muokanneen bakteereja tuona aikana tippaakaan.

Asia selvisi tutkimuksessa, jossa vertailtiin eläviä ja fossilisoituneita bakteereja, sekä kumpienkin muodostamia kolonioita. Tutkijat eivät löytäneet vartailukappaleiden väliltä kehityksestä kertovia merkittäviä eroja.

Kansainvälinen tutkijaryhmä raportoi löydöstään tiedejulkaisu PNAS:ssa.

Mudassa möyriviä fossiileja

Fossilisoituneet bakteerit elelivät aikanaan syvänmeren pohjan sedimenttikerroksissa prekambrikaudella. Samoihin aikoihin kun planeetan kaasukehän happipitoisuus oli roimassa kasvussa. Samalla myös sulfaattien ja nitraattien pitoisuudet kasvoivat. Bakteerit tarvitsevatkin juuri näitä aineita selvitäkseen ja kukoistaakseen mutaisessa ja suolaisessa ympäristössään. Tai ainakin niiden nykyään elävät sukulaiset.

Nykyisin fossiilit löytyvät kivettyneinä Länsi-Australiasta: Turee Creekin (2,3 miljardia vuotta vanha) ja Duck Creekin (1,8 miljardia vuotta) serttimuodostumista. (Sertti on tiivistä, kovaa ja mikrokiteistä kiveä. Piikivi on eräs serttityyppi.)

Tutkimuksessa fossiileja vertailtiin sekä toisiinsa, että Chilen rannikolta vuonna 2007 löytyneisiin ja yhä vastaavissa oloissa kukoistaviin bakteereihin. Kaikki kolme ovat ulkoisesti identtisiä keskenään. Bakteerisolujen morfologiassa tai eliöiden järjestäytymisessä kolonioihin ei vaikuta kolmessa kohteessa olevan mitään eroja. Tästä tutkijat päättelivät, että eliöt ovat hyvä esimerkki hyvin hitaasta - ehkä jopa täysin pysähtyneestä - kehityksestä.

Bakteerien "muuttumattomuus" on kuitenkin vain tulkintaa ja ominaisuuksien vertailua. Tutkimus ei varmista asiaa aukottomasti, vaan antaa viitteitä muuttumattomuudesta.

Täyden varmuuden muuttumattomuudesta voisi tuoda vain DNA:n ja muun molekyylitason vertailu. Fossiilit eivät kuitenkaan säilö noita tietoja yhtä hyvin kuin muotoja ja laajempia rakenteita - etenkään näin vanhojen fossiilien tapauksessa. Ilman aikakonetta molekyylibiologinen vertailu lienee siis mahdotonta.

Fossiilien tutkimuksessa käytettiin monia eri keinoja. Raman-spektroskopialla päästiin käsiksi kivien sisäiseen koostumukseen ja kemiaan. Konfokaalilaserskannausmikroskoopilla taas saatiin tehtyä teräviä 3D-malleja itse fossiileista.

Muuttumattomuus on todiste evoluutiosta

On ällistyttävää, että mikään eliö pystyisi säilymään muuttumattomana yli kaksi miljardia vuotta - puolet koko planeetan historiasta. Koska evoluutio on kuitenkin havaittu yleinen fakta (kuten vaikkapa gravitaatiokin), näennäisen kehityksen puute vaatiikin nyt selitystä.

Evoluutioteoria tunnetaan enemmänkin lajien muuntumisen kuin muuntumattomuuden selittäjänä. Yksinkertaistettuna: Jotkut muunnokset sopeutuvat paremmin ympäristöön kuin toiset, ja näin hiljalleen lajit muuttuvat ympäristöönsä paremmin sopiviksi. Kyse on kuitenkin saman kolikon kahdesta puolesta. Kun valintapaine puuttuu, muutosta ei tapahdu.

Tutkitut bakteerit olivat jo yli kaksi miljardia vuotta sitten sopeutuneet ympäristöönsä niin hyvin, ettei niiden ole tarvinnut muuttua. Bakteerien perimässä varmaankin tapahtuu mutaatioita, mutta niistä ei ole hyötyä, eivätkä ne tuo kilpailuetua. Näin uudet muodot eivät saa jalansijaa. Populaatio pysyy jotakuinkin ennallaan.

 

Tutkimus paljasti myös, että sekä fossiilien että nykyisin elävien bakteerien elinympäristötkin vaikuttivat identtiseltä. Tämä on koko mystisen ongelman avain. Merenpohjan sedimenttiympäristöstä lienee - ainakin paikoin - aina löytynyt samanlainen ekolokero bakteereille. Runsaan kahden miljardin vuoden ajan.

Tutkimuksen johtaja J. William Schopf (UCLA) kiteyttää: "Jos ne [bakteerit] olisivat muuttuneet, mutta ympäristö ei, niin se olisi osoittanut että ymmärryksemme evoluutiosta ja luonnonvalinnasta on vakavasti puutteellinen. Tämä sopii erittäin hyvin [Darwinin] ideaan."

Kyse on jälleen näytöstä evoluutioteorian puolesta. Jos sellaista enää kaivattiin.

Lähteet: Tutkimus PNAS-lehdessä sekä Kalifornian yliopiston tiedote

Löydetty: outo halkiohuulimatelijan fossiili

Kuva: N. Tamura © 2014
Kuva: N. Tamura © 2014
Kuva: Long Chen et al., 2014.
Taiteilijan näkemys löydetystä eläimestä. Kuva: © Nobu Tamura, 2014

Lounais-Kiinasta on löytynyt noin 245 miljoonaa vuotta vanha, erittäin hyväkuntoinen, mutta outo fossiili. Sen ulkomuoto on kuin suoraan kauhuelokuvasta. Otuksen yläleuka on jakaantunut kahtia, ja puolikkaiden välissä on sarja neulanteräviä hampaita.

Eläimen tieteellinen nimi kuvastaa tutkijoiden kummastusta: Atopodentatus unicus. Se tarkoittaa sananmukaisesti "ainutlaatuiset järkyttävät hampaat".

Tutkimus julkaistiin saksalaisessa Naturwissenschaften – the Science of Nature -tiedejulkaisussa. Springerin julkaisema ja varsin arvostettu lehti keskittyy etenkin biologisiin kysymyksiin liittyviin monitieteellisiin tutkimuksiin. Kiinalaisvoimin tehtyä tutkimusta johti Xiao-Chun Wu Kanadan luonnonmuseosta.

Painajaisten flamingovaraani

Löydetty matelija on sopeutunut hyvin vesielämään, mutta ei aivan täysin. Tämä selviää tarkastelemalla sen solakkaa virtaviivaista kehoa, lyhyttä kaulaa ja uimiseen sopivia eviä tai räpylöitä. Voi olla, että uintireissujen välillä se köllötteli luodoilla lämmittelemässä kuin norppa ikään. Kooltaan se vastasi pyöreästi komodonvaraania, suurinta nykyään elävää liskoa.

Fossiloituneen luurangon oudoin piirre on kuitenkin sen pää. Otuksen yläleuka kääntyy äkkiä jyrkästi alaspäin. Kuono saa hieman koukkumaisen muodon. Edestä katsoen se on litteä. Lopputulos mukailee kuokan tai lapion mallia, hieman kuin flamingon nokka.

Lisäksi eläimen yläleuka on keskeltä halki. Tämä kävi selväksi, vaikka puolet kallosta oli tuhoutunut. Syynä ei näytä olleen onnettomuus tai perinnöllinen vika. Leuan halkeamassa kasvaa nimittäin järjestelmällisesti hampaita.

Hampaisto on mittava. Hampaita löytyy sekä ala- että yläleuasta vajaat 200 neulamaista kappaletta. Suurin osa törröttää poskien takana, lomittain menevien kampojen tavoin. Tai aivan lapioleuan alaosassa. Noin 35 hammasta – eli vähän enemmän kuin meillä ihmisillä on kaiken kaikkiaan – on sijoittunut ristikkäin yläleuan halkeamaan. Lisäksi Atopodentatuksen hampaat eivät istu perinteisesti leukaluun kuopissa juurillaan kiinnittyneinä. Ne ovat sulautuneet kiinni suoraan leukaan.

Virtaviivaisen komodonvaraanin kokoisen eläimen yläleuan halkaisee siis kuin korkealle ulottuva huuli- ja kitalakihalkio. Ja koko suu on varustettu neulamaisten hampaiden rivistöillä. Sekä pysty- että vaakasuunnassa. Eläin oli luultavasti myös varsin nopea uimari.

Atopodentatus unicus. Kuva: Long Cheng ja kumpp., 2014

Sopeutumisen kultakausi

Atopodentatus unicusin jäänteet löytyivät ns. Luoping-faunan kerroksesta Lounais-Kiinasta. Sieltä on aiemmin löydetty runsaasti kalaliskoja ja alkukantaisia matelijoiden muotoja.

Eläin eli keskitriaskaudella, noin 245 miljoonaa vuotta sitten. Muutamaa miljoonaa vuotta aiemmin tapahtunut permikauden lopun joukkotuho hävitti meristä lähes kaikki eliöt ja jätti jälkeensä paljon tyhjiä ekolokeroita.

Matelijat olivat tuolloin jo syrjäyttäneet sammakkoeläimet valtalajeina, mutta kuuluisat dinosaurukset eivät vielä olleet juuri ehtineet erota omaksi suuntauksekseen. Alustavien tutkimusten mukaan Atopodentatus on läheisintä sukua muinaisille vesimatelijoille, Sauropterygia-ryhmän edustajille.

Kasvikuntaa hallitsivat tuohon aikaan havupuut, saniaiskasvit ja sammalet. Kukkivien kasvien tuloon oli vielä paljon aikaa.

Harmiton hirviö?

Atopodentatuksella oli hyvin erikoistunut ruuanhankintamekanismi. Jopa leuan halkeamiselle on keksitty uskottavalta kuulostava syy.

Tutkijat eivät usko "ainutlaatuisten hirmuisten hampaiden" soveltuneen kalojen pyydystämiseen tai lihan repimiseen isommista saaliista. Sirot neulamaiset hampaat eivät nimittäin olisi kestäneet rasitusta. Eikä Atopodentatus edes pystynyt puremaan kovaa – tämän näkee kallon lihasten kiinnityskohdista. Meille kaamealta näyttävästä ulkomuodostaan huolimatta eläin oli luultavasti varsin harmiton.

Xiao-Chun Wun kertoman mukaan eläin etsi ravintonsa todennäköisimmin pohjamudasta haravoimalla. Syöntitaktiikka muistutti luultavasti hetulavalaita tai flamingoja. "Käyttäen kuonoaan lapiona, puskutraktorina, tai kenties raapimislaitteena, eläin on voinut olla toimessaan hyvinkin tehokas. Se siivilöi itselleen annoksia matoja, äyriäisiä ja muita pieniä selkärangattomia mönkijöitä. Tiheässä olleet hampaat päästivät mutaisen veden läpi, mutta pienet saaliseläimet jäivät helposti niiden taakse ansaan."

Eläimen pärstävärkki on kuitenkin sen verran outo ja ainutlaatuinen, että julkistettu hypoteesi ei taida olla vielä aivan täysin vedenpitävä. Esimerkiksi kivettyneen mahan sisällön tai jopa jätöstenkin tutkiminen auttaisi idean varmistamisessa. Tai jos löydettäisiin edes toinen samanlainen, mutta eri asennossa säilynyt eläin.

Kuva: Long Chen et al., 2014.

Lähikuva hampaistosta, joka ei vastaa valaiden hetuloita vaan muodostuu oikeista, kiillepäällysteisistä hampaista. Kuva: Long Chen et al., 2014.

Päivän kuva 19.11.2013: Elävä fossiili? Markus Hotakainen Ma, 18/11/2013 - 23:20

Periaatteessa kyllä, sillä sudenkorennot kuuluvat nykyisistä hyönteislahkoista kaikkein vanhimpiin. Nykykorennot antavat kuitenkin vain kalpean aavistuksen satojen miljoonien vuosien takaisista sukulaisistaan. Esimerkiksi kivihiilikauden lopulla eläneeseen Meganeura-sukuun kuului lentäviä monstereita, joiden siipien kärkiväli oli 70–90 senttimetriä. Jättimäisen koon selitys on vielä arvoitus, mutta muinoin vallinnut korkeampi happipitoisuus oli ainakin yksi mahdollinen tekijä. Tutkijat ovat kasvattaneet jopa 15 prosenttia normaalia kookkaampia sudenkorentoja olosuhteissa, jotka vastaavat 300 miljoonaa vuotta sitten vallinneita. Silloin hapen määrä oli noin 50 prosenttia nykyistä suurempi. Samoihin aikoihin maapallolla eli muitakin jättiläisiä, kuten liki metrisiä skorpioneja ja yli kaksimetrisiä tuhatjalkaisia. Kuvassa on ruskohukankorento (Libellula quadrimaculata), joka on Suomen yleisimpiä ja laajimmalle levinneitä sudenkorentolajeja. Sen siipien kärkiväli on noin 75 millimetriä.