Mi jut eszembe, amikor egy bálnára gondol? A ma körülbelül 80 cetfélék (bálnák, delfinek és delfinek) legfontosabb tulajdonságai közé tartozik a tömeg, az orrlyuk és a pelyva. De mivel emlősök, tudjuk, hogy a földön élő ősektől fejlődtek ki.
Körülbelül 375 millió évvel ezelőtt az első tetrapódok - gerincesek, karokkal és lábakkal - kiszorították magukat a mocsarakból, és szárazföldön éltek. Ez a nagy evolúciós átmenet jelentette a helyet a földön élő gerincesek minden későbbi csoportja számára, beleértve a szinapszidoknak nevezett sokféleséget is, amelyek kb. 306 millió évvel ezelőtt származtak. Noha ezek a lények, mint például a Dimetrodon, hüllőknek tűntek, valójában az emlősök archaikus elődei.
Mire az első emlősök 200 millió évvel ezelőtt fejlődtek, a dinoszauruszok voltak a domináns gerinces állatok. Az emlősök diverzifikálódtak a nagy archosauruszok árnyékában, és meglehetősen kicsi és titkosak maradtak, amíg a nem madár-dinoszauruszokat 65 millió évvel ezelőtt egy tömeges kipusztítás útján kiirtották. Ez a globális katasztrófa megszabadította az utat az emlősök jelentős sugárzásának. Alig körülbelül 10 millió évvel ez a kipusztulás után - és több mint 250 millió évvel azelőtt, hogy a legkorábbi tetrapódok a földre kúsztak - fejlődtek az első bálnák. Ezek a legkorábbi cetfélék nem voltak olyanok, mint a ma ismert bálnák, és a paleontológusok csak a közelmúltban voltak képesek felismerni őket.
Több mint egy évszázaddal a bálnák fosszilis rekordáról olyan kevés tudásunk volt, hogy senki sem lehetett biztos abban, hogy a bálnák ősei hogyan néztek ki. Most az árapály megfordult. Mindössze három évtized alatt az új kövületek áradása kitöltötte a tudásunk hiányosságait, hogy a bálnák eredete a fosszilis rekord nagyszabású evolúciós változásának egyik legjobban dokumentált példájává váljon. Ezek az ősi lények idegenek voltak, mint bárki más is várta volna. A szárazföldi emlősöknek nem volt egyenes vonalú felszíne, amely teljesen vízibállyákká vezet, hanem egy kétéltű cetfélék evolúciós zavargása, amelyek az őskori ázsiai folyók, torkolatok és partok mentén sétáltak és úsztak. Bármennyire is furcsa, mint a modern bálnák, fosszilis elődeik még furcsább voltak.
Az úttörők, akik Alabamában és Arkansasban végezték a földet, gyakran hatalmas kerek csontokat találtak. Néhány telepesek kandalló kandallóként használták őket; mások a kerítéseket a csontokkal támasztották alá vagy sarokkövként használták; a rabszolgák a csontokat párnákként használják. A csontok annyira voltak, hogy egyes területeken elpusztultak, mert akadályozták a föld művelését.
1832-ben egy domb összeomlott H. Bry bíró arkansai tulajdonában, és 28 kör alakú csont hosszú sorozatát tette ki. Úgy gondolta, hogy tudományos érdeklődésre számíthatnak, és csomagot küldött a Philadelphiai Amerikai Filozófiai Társaságnak. Senki sem tudta, hogy mit tegyen velük. A csonthoz kapcsolódó üledék egy része apró kagylókat tartalmazott, amelyek azt mutatták, hogy a nagy teremtmény egykor az ókori tengerben élt, ám minden bizonnyal kicsit többet mondhatunk.
Bry adományával hamarosan megegyezett, sőt meg is haladta az alabamai John Creagh bíró adománya. Miközben robbant az ingatlanán, csigolyákat és más töredékeket talált, és néhány mintát is küldött a Philadelphia-társadalomnak. Richard Harlan áttekintette a kövületeket, amelyek nem hasonlítottak a korábban látotthoz. További csontokat kért, és Creagh hamarosan elküldte a rejtélyes lény koponya, állkapcsait, végtagjait, bordáit és gerincét. Tekintettel arra, hogy Creagh és Bry egyaránt 100 lábnál hosszabb érintetlen gerincoszlopokat láttak, az élő lénynek az egyik legnagyobb gerincesnek kellett lennie, aki valaha él. De milyen állat volt?
Harlan szerint a csontok leginkább hasonlítottak a kihalt tengeri hüllők, például a hosszú nyakú plesiosauruszok és az áramvonalas ichtiozauruszok csontjaihoz. Alig próbálta Basilosaurus nevet adni neki. De nem volt biztos benne. Az állkapocs olyan méretű és alakú fogakat tartalmazott, amelyek az emlősökre jellemzőek, de a legtöbb hüllő nem. Miért volt valaha élõ legnagyobb fosszilis hüllõ emlősszerű fogakkal?
Harlan 1839-ben Londonba utazott, hogy ismertesse a basilosaurusokat a nap néhány vezető paleontológusának és anatómájának. Richard Owen, a tudományos közösség feltörekvő csillaga minden csontot alaposan megvizsgált, s még engedélyt kapott a fogakba történő szeletelésre, hogy mikroszkópos felépítésüket tanulmányozzák. Figyelem az ilyen apró részletekre végül rendezte a tengeri szörny azonosítását. A Basilosaurusnak volt néhány vonása a tengeri hüllőkkel, de ez csak egy felületes konvergencia esete volt - ugyanabban az élőhelyben hasonló vonásokkal rendelkező állatok - mert mindkét teremtménytípus a tengerben élt. A tulajdonságok összessége, beleértve a kettős gyökereket is, kétségtelenül azonosította a Basilosaurust emlősként.
Miután megvizsgálta az Alabamában talált csigolyákat és más töredékeket, Richard Harlan, a Philadelphiai Amerikai Filozófiai Társaság, úgy gondolta, hogy a csontok leginkább hasonlítanak a kihalt tengeri hüllőkéhez. Alig próbálta Basilosaurus nevet adni neki . A képen egy Basilosaurus 3D modellje található. (DK Limited / Corbis) 
A német születésű fosszilis gyűjtő Albert Koch Albert "Hydrarchos" ábrázolása, ahogy az megjelenik. (Fowler, OS 1846. Az American Phrenological Journal and Miscellany, 8. kötet, New York: Fowler & Wells.) Néhány évvel később egy tudós, aki más mintát kezelt kollégáival, kihúzott egy csontot a koponyából, leejtette, és összetört a padlón. Amikor a figyelmetlen tudósok összegyűjtötték a fragmentumokat, észrevették, hogy a csont most felfedi a belső fülét. Csak egy másik lény létezett, amelyeknek belső fülük egyezett: a bálna.
Nem sokkal azután, hogy a Basilosaurus valódi identitását meghatározták, Charles Darwin evolúcióelmélete a természetes szelekció segítségével feltette kérdéseket a bálnák fejlődéséről. A fosszilis rekord annyira ritka volt, hogy nem lehetett határozottan meghatározni, de az On Fains Origin of Species kísérletben egy gondolatkísérletben Darwin spekulált arról, hogy a természetes szelekció hogyan hozhat létre bálnaszerű lényt az idő múlásával:
Észak-Amerikában a [felfedező Samuel] Hearne látta, hogy a fekete medve órákon át szélesen nyitott szájjal úszik, és így a bálnához hasonlóan rovarokat fog a vízben. Még olyan szélsőséges esetben is, ha a rovarok kínálata állandó volt, és ha jobban alkalmazkodó versenytársak még nem léteztek az országban, nem látom, hogy egyre inkább nehézségekbe ütközik a medveverseny, amelyet a természetes szelekció tesz lehetővé. vízi szerkezetükben és szokásaikban, nagyobb és nagyobb szájukkal, egészen addig, amíg egy lény szörnyű, mint a bálna lett.
Darwint széles körben nevetették el ennek a résznek a miatt. A kritikusok azt jelentették, hogy azt állította, hogy a medvék a bálnák közvetlen ősei. Darwin nem tett ilyen dolgot, de a félelmetes késztette, hogy módosítsa a könyv későbbi kiadásainak bekezdését. A hatodik kiadás elkészítése során úgy döntött, hogy mellékel egy kis megjegyzést a Basilosaurusról . 1871-ben TH Huxley kitartó képviselőjének írásban Darwin megkérdezte, hogy az ősi bálna átmeneti formát jelenthet-e. Huxley azt válaszolta, hogy nem lehet kétséges, hogy a Basilosaurus nyomokat adott a bálnák ősrészére vonatkozóan.
Huxley azt gondolta, hogy a Basilosaurus legalább azt az állatfajt képviseli, amely a bálnákat összekapcsolta földi őseikkel. Ha ez igaz volt, akkor valószínűnek tűnt, hogy a bálnák valamiféle földi húsevő emlősből fejlődtek ki. Egy másik kihalt bálna, Squalodon, egy fosszilis delfin, gonosz mosollyal, háromszögletes fogakkal teli, hasonlóan arra utalt, hogy a bálnák húsevő ősektől fejlődtek ki. Ugyanúgy, mint a Basilosaurus, a Squalodon teljesen vízi volt és kevés nyomot adott a konkrét állományra vonatkozóan, ahonnan a bálnák felmerültek. Ezek a fosszilis bálnák együttesen egyfajta tudományos részben lógtak, várva valamilyen jövőbeli felfedezést, hogy összekapcsolják őket földi ősökkel.
Időközben a tudósok azon gondolkodtak, hogy milyen lehetnek a bálnák ősei. Az anatómus, William Henry Flower rámutatott, hogy a fókák és a tengeri oroszlánok végtagjaik segítségével mozgatják magukat a vízen, miközben a bálnák elveszítették a hátsó végtagjaikat, és a farok lengésével úsztak. Nem tudta elképzelni, hogy a korai cetfélék végtagjaikat úszáshoz használják, majd később csak a farok meghajtására váltottak. A félig vízi vidra és a hód - állítása szerint - jobb alternatív modellek voltak a bálnák legkorábbi földi ősei számára. Ha a bálnák korai ősei nagy, széles farokkal rendelkeztek, akkor ez magyarázhatja, miért alakultak ki ilyen egyedi úszásmód.
Huxley húsevői hipotézisével ellentétben a Flower azt gondolta, hogy a patás vagy patás emlősök néhány érdekes vázas hasonlóságot mutatnak a bálnákkal. A Basilosaurus koponyája sokkal inkább hasonlított az ősi „sertésszerű patás állatokhoz”, mint a fókákhoz, így a delfinnek a „tengeri disznó” általános nevét adta az igazság gyűrűje. Ha ősi mindenevő patások végül megtalálhatók, érvelte Virág, valószínű, hogy legalább néhány jó jelölt lenne a korai bálnák ősei számára. Elképzelte egy hipotetikus cetfélék őjét, amely a sekélybe enyhül:
Megállapíthatjuk, hogy magunkkal ábrázolunk néhány primitív általánosított, mocsarakó állatot, amelyek szűkös hajréteggel vannak ellátva, mint a modern víziló, de széles, úszófarkú és rövid végtagokkal, mindenevő táplálkozási módjukban, valószínűleg a víznövényeket kagylókkal, férgekkel kombinálva., valamint az édesvízi rákfélék, fokozatosan egyre jobban alkalmazkodva ahhoz, hogy kitöltsék az általa lakott határvidék vízi oldalán a rájuk készen álló ürességet, és így fokozatosan átalakulnak tavakban és folyókban élő delfinszerű lényekké, és végül megtalálják az óceánba.
Egy ilyen lény fosszilis maradványai megfoghatatlanok maradtak. A 20. század fordulójára a legrégebbi fosszilis bálnákat továbbra is a Basilosaurus képviselte, és hasonló formákat, mint például a Dorudon és a Protocetus, amelyek teljesen vízi vizek voltak - nem voltak fosszilis szemcsék, amelyek áthidalhatják a szárazföldről a tengerre szakadást. Ahogyan ED Cope elismerte a bálnák 1890-es áttekintésében: „A Cetacea rend azoknak a származása, amelyeknek eredete nincs határozott tudással.” Ez a helyzet évtizedekig folytatódott.
Az ősi húsevő emlősök viszonyának elemzésekor, 1966-ban, Leigh Van Valen evolúciós biológust azonban meglepte a hasonlóságok a mesonchideknek nevezett szárazföldi húsevőcsoportok és a legkorábbi ismert bálnák között. A mezonychideket gyakran „patakos farkasnak” nevezik: közepes vagy nagy méretű ragadozók, hosszú, fogazott orraikkal és pattanásos lábujjakkal, nem pedig éles karmokkal. Nagyon ragadozók voltak az északi féltekén, röviddel a dinoszauruszok pusztulása után, mintegy 30 millió évvel ezelőtt, és fogaik alakja hasonló volt a bálnákhoz, mint a Protocetus .
Nézze meg az emlős víz alatti felvételeit, és hallja annak furcsa kattanó hangjait, amelyek létfontosságúak a túléléshez. Tony WuVan Valen feltételezte, hogy egyes mezonchidek valószínűleg mocsarak voltak, „puhatestű-evők, akik alkalmi halakat fogtak, a kiszélelt falak [ujj- és orrcsontok], amelyek nedves felületeken segítenek őket. a víz tenger gyümölcseivel. Miután elkezdték úszni vacsorájukra, az egymást követő nemzedékek egyre inkább vízzel adaptálódnak, amíg valami „szörnyű, mint a bálna” kifejlődik.
A pakisztáni száraz homokban történt megdöbbentő felfedezésről, amelyet a Michigan-i Egyetem paleontológusai, Philip Gingerich és Donald Russell 1981-ben jelentettek, végre átadták azt a átmeneti formát, amelyet a tudósok reméltek. Körülbelül 53 millió évvel ezelőtti édesvízi üledékekben a kutatók kinyerték a Pakicetus inachusnak nevezett állat kövületeit. Alig több, mint az állat koponya hátsó része már helyreállt, de rendelkezik olyan tulajdonsággal, amely félreismerhetetlenül összekapcsolta a cetfélékkel.
A cetféléknek, akárcsak sok más emlősnek, a fülcsontok a koponyák alján levő csontkupában vannak, hallóbulla néven ismertek. Ahol a bálnák különböznek, az a koponya középvonalához legközelebb eső kupola, az úgynevezett involúció, rendkívül vastag, sűrű és erősen mineralizált. Ezt az állapotot pachyosteosclerosisnak nevezik, és a bálnák közül az egyetlen olyan emlősök, akikről ismert, hogy ilyen erősen megvastagodott betegségük van. A Pakicetus koponya éppen ezt az állapotot mutatta.
Még jobb, ha két állkapocs-töredék azt mutatta, hogy a Pakicetus fogai nagyon hasonlóak voltak a mezonidokéhoz. Úgy tűnt, hogy Van Valennak igaza volt, és Pakicetus éppen olyan mocsarak otthonos lény, akit képzelte. Az a tény, hogy édesvízi lerakódásokban található meg, és nem rendelkezik a belső fül specializálódásával a víz alatti halláshoz, azt mutatja, hogy még nagyon korai volt a vízi átmenetben, és Gingerich és Russell úgy gondolta, hogy Pakicetus „kétéltű közbenső szakaszban van a bálnák szárazföldről a tengerre ”, bár hozzátették az arra vonatkozó figyelmeztetést, hogy„ A koponya utáni maradványai [a koponyán kívüli csontok] fogják a legjobb tesztet nyújtani ennek a hipotézisnek. ”A tudósoknak minden oka volt óvatosnak lenni, de az a tény, hogy egy átmeneti bálna találtak annyira félelmetes, hogy Pakicetus teljes testének rekonstrukciói megjelentek könyvekben, folyóiratokban és a televízióban. Botrányos lábú, fókaszerű lényként mutatták be, egy világ között elfogott állatként.
Az 1990-es évek során szédítő ütemben fedezték fel többé-kevésbé a vízzel átalakított ókori bálnák vagy régészeti csontvázak csontvázát. Ezzel az új helyzettel azonban a Pakicetusnak oly sok helyen ábrázolt makacs, pecsétszerű formája egyre kevésbé volt értelme. Aztán, 2001-ben, JGM Thewissen és kollégái leírták a Pakicetus attocki régóta keresett csontvázát (szemben a koponyával). Farkasszerű állat volt, nem a sima, fókaszerű állat, amelyet eredetileg elképzeltek. Más nemrégiben felfedezett nemzetségekkel, mint például a Himalayacetus, Ambulocetus, Remingtonocetus, Kutchicetus, Rodhocetus és Maiacetus, jól illeszkedik a régészeti gyűjtemények gyűjteményéhez, amely tökéletesen dokumentálja a korai bálnák evolúciós sugárzását. Noha nem közvetlenül a közvetlen ősök és leszármazottak sorozatát képviseli, mindegyik nemzet a bálna evolúciójának egy adott szakaszát képviseli. Együttesen szemléltetik, hogyan történt a teljes átmenet.
A legkorábban ismert régészek olyan lények voltak, mint az 53 millió éves Pakicetus és az kissé idősebb Himalayacetus . Úgy nézett ki, mintha inkább otthon lennének volna a szárazföldön, mint a vízben, és valószínűleg a kutyák evezésével tó és folyó körül mentek körül. Egy millió évvel később Ambulocetus él, egy korai bálna krokodilszerű koponyájával és nagy hevederrel. Ezután megjelentek a hosszú orra és vidraszerű remingtonocetidek, köztük a kicsi formák, mint például a 46 millió éves Kutchicetus . Ezek a korai bálnák a part közelében fekvő környezetben éltek, a sósvizes mocsaraktól a sekély tengerig.
A remingtonocetidekkel való nagyjából egyidejűleg élve a vízbe még jobban adaptált bálnák, a protocetidok egy másik csoportja volt. Ezek a formák, mint például a Rodhocetus, szinte teljes egészében vízi állatok voltak, és néhány későbbi protocetid, például a Protocetus és a Georgiacetus, szinte minden bizonnyal egész életen át a tengeren éltek. Ez az elmozdulás lehetővé tette a teljesen vízi bálnák számára, hogy kiterjesszék tartományukat más kontinensek partjaira és diverzifikálódjanak, és az olyan karcsú bazilosauridok, mint Dorudon, Basilosaurus és Zygorhiza a késői eocén meleg tengerét lakották. Ezek a formák végül elpusztultak, de mielőtt a két bálnacsoport korai képviselői életbe léptek, a fogazott és a bálnás bálnák. Ezeknek a csoportoknak a korai képviselői körülbelül 33 millió évvel ezelőtt jelentek meg, és végül olyan változatos formákat hoztak létre, mint a Jangce-delfin és a gigantikus kék bálna.
A molekuláris biológia területéből kiinduló tanulmányok ellentmondanak a paleontológusok azon következtetésének, hogy a bálnák azonban mezonidokból fejlődtek ki. Amikor az élő bálnák géneit és aminosavszekvenciáit összehasonlítottuk más emlősök szekvenciáival, az eredmények gyakran azt mutatták, hogy a bálnák a legszorosabban kapcsolódnak az artiodaktilokhoz - az egyszárú patásokhoz, mint például az antilop, a sertések és a szarvasok. Még ennél is meglepőbb, hogy ezen evolúciós kapcsolatok meghatározására használt fehérjék összehasonlítása gyakran a bálnákat helyezi az Artiodactyla- n belül, mint a vízilók legközelebbi élő rokonai.
A paleontológiai és a molekuláris hipotézisek közötti ellentmondás megkerülhetetlennek tűnt. A mezonychideket a molekuláris biológusok nem tudták megvizsgálni, mivel azok kihaltak, és nem találtak olyan csontváz jellegzetességeket, amelyek egyértelműen összekapcsolnák az régészeti anyagokat az ősi artiodaktilokkal. Melyik volt megbízhatóbb, fogak vagy gének? A konfliktus azonban megoldás nélkül reménykedett. A legkorábbi régiek részeinek csontvázai rendkívül széttagoltak, és gyakran hiányoztak a boka és a láb csontjai. Az egyik meghatározott bokacsont, az astragalus képes volt rendezni a vitát. Az artiodaktilusokban ez a csont azonnal felismerhető „kettős tárcsás” formájú, a jellegzetes mesonchidek nem osztoztak. Ha egy korai régóta astragalust meg lehet találni, akkor ez mindkét hipotézis szempontjából fontos próbát jelent.
2001-ben végül leírták ezt a csontot tartalmazó régészeti anyagokat, és az eredmények egyértelműek voltak. Az archeoceteseknek „kettős csiga” astragalusuk volt, ami megerősítette, hogy a cetfélék artiodaktilokból fejlődtek ki. A mezonychidák nem voltak a bálnák ősei, és a vízilókról ismert, hogy a bálnák legközelebbi élő rokonai.
A közelmúltban a tudósok meghatározták, hogy az őskori artiodaktilusok mely csoportja okozta a bálnákat. Thewissen és más munkatársak 2007-ben bejelentették, hogy Indohyus, egy kicsi szarvasszerű emlős, amely a kihalt artiodaktiloknak nevezett raoellidek csoportjába tartozik, a bálnákhoz legközelebb eső rokonság. Indohyus koponya alsó részének elkészítése közben a Thewissen laboratóriumi hallgatójának eltört a belső fülét borító szakasz. Vastag és erősen ásványosodott, csakúgy, mint a bálna füle csontja. A csontváz többi részének tanulmányozása azt is feltárta, hogy Indohyus csontain hasonló megvastagodás jellemezte, amely adaptációt olyan emlősök osztják meg, akik sok időt töltenek a vízben. Amikor a fosszilis adatokat 2009-ben Jonathan Geisler és Jennifer Theodor kombinálta a genetikai adatokkal, egy új bálnacsalád-fa jelent meg. Az Indohyushoz hasonló raoellidek voltak a bálnák legközelebbi rokonai, a vízilovak pedig mindkét csoport együttes legközelebbi rokonai. Végül a bálnák szilárdan gyökerezhetnek az emlősök evolúciós fájában.
Brian Switek , a Written in Stone: Evolution, a fosszilis nyilvántartás és a természetünk helyszíne átalakítva. Szerzői jog 2010. A kiadó engedélyével, a Bellevue Literary Press.
