poniedziałek, 10 sierpnia 2015

Ewolucja nietoperzy

Na pierwszym semestrze pierwszego roku studiów na SGGW miałam przedmiot o nazwie Biologia ewolucyjna. Żeby wystawić nam końcową ocenę profesor prowadzący poprosił nas, abyśmy napisali referaty o ewolucji jakiejś rośliny lub zwierzęcia. Prosił jednak, aby nie były to pieski ani kotki, ponieważ zdecydowanie za wiele razy już o tym czytał referaty i definitywnie ma już dosyć. ;P
Na początku pomyślałam, że mój referat będzie o sowach z racji mojego uwielbienia ich, jednak brak jakichkolwiek informacji na ten temat zmusił mnie do szukania innego podmiotu referatu. Długo się nad nim głowiłam, jednak dosłownie na zajęciach dostałam olśnienia i postanowiłam napisać o
nietoperzach. W końcu to tak niesamowite zwierzęta, jedyne ssaki z umiejętnością aktywnego latania, tak zróżnicowane gatunkowo, że uważałam, iż już na ten temat będzie wiele do powiedzenia.
Niestety, myliłam się...
Co prawda było to o wiele więcej niż o sowach, bo o nich nie było dosłownie nic, to jednak było to wciąż tak mało, że obawiałam się niedostatku. Całe szczęście udało mi się jakoś sklecić wszystko w całość i rozciągnąć na tyle, aby wystarczyło na to minimum.
Mimo, iż referat miał mniej niż wymagane 6 stron i był powiększony do czcionki niedozwolonej w referatach udało mi się zaliczyć przedmiot, a same wypociny bardzo radują mnie osobiście. Postanowiłam więc, że mój blog będzie idealnym miejscem na opublikowanie tego ze względu na tematykę. ;)
Zapraszam więc do czytania i mam nadzieję, że również się spodoba.


Pierwsze ssaki pojawiły się około 225-200 milionów lat temu, pod koniec triasu. Rozwinęły się z gadów ssakokształtnych, dziś już wymarłych. Jednak przez bardzo długo zdominowane były przez gady. Małe i ukrywające się przeżyły ich "złoty wiek", kiedy to dinozaury dominowały na kuli Ziemskiej od jury do kredy. Z pomocą ssakom przyszło wtedy wielkie wymieranie dinozaurów i innych organizmów - ok 65,5 milionów lat temu - prawdopodobnie  spowodowane uderzeniem w Ziemię planetoidy, z uwzględnieniem kilku innych teorii. Wtedy to ssaki zaczęły dominować na powierzchni naszej planety. Sukcesywnie przystosowywały się do różnych środowisk i w końcu mogły przejąć coraz to nowsze tereny, które wcześniej były zajęte przez gady. W Paleogenie, a dokładnie jego środkowej części eocenie, wykształciły się już wszystkie dziś nam znane rzędy ssaków. Ok 50 milionów lat temu ssaki przejęły już lądy jako np. naczelne i parzystokopytne , wody jako walenie i syreny, no i wreszcie powietrze jako nietoperze.

Nietoperze są jedynymi ssakami, które mają umiejętność aktywnego lotu. Sądzono kiedyś, że są one spokrewnione z lotokotami, ponieważ ich budowy ciała są bardzo podobne, jednak badania genetyczne wykluczyły te możliwość. Wiadomo już, że należą one do tego samego kladu Laurasiatheria co lotokoty, ale i kopytne, wieloryby, krowy czy psy, i są z nimi spokrewnione na tym samym poziomie. Istnieje podejrzenie, że ewolucja przystosowawcza nietoperzy do aktywnego lotu mogła nastąpić skokowo, nawet bez formy przejściowej. Badania naukowe nad zarodkami nietoperzy i myszy wykryły aktywny gen kontrolujący wzrost i wydłużanie kości palców podczas rozwoju osobniczego. Porównanie ich wykazało zwiększone namnażanie się tego genu w przypadku nietoperzy i możliwe, że występowało to właśnie sporadycznie w okresie wyodrębnienia się nietoperzych przodków.


Rysunek 1. Onychonycteris finneyi - widoczne
pazury i słabo zredukowane tylne kończyny.
W Green River Formation w Wyoming znajdują się drobnoziarniste łupki i wapienie, w których świetnie zachowało się wiele skamieniałości. Tam właśnie wykopano dwie skamieliny, dzięki którym możemy zauważyć pewne różnice rozwojowe między nimi, a formami współczesnymi nietoperzy. Najnowsza skamielina wykopana w 2008 roku, z tej samej warstwy co skamielina sprzed 40 lat, pomimo z pozoru tego samego wieku jest jednak pomieszaniem cech prymitywnych i współczesnych, dlatego może być starsza i w końcu nazwana "brakującym ogniwem" pomiędzy przodkami nietoperzy, a ich współczesnymi przedstawicielami. Klasyfikowana jest na około 52,5 milionów lat. Nietoperz nazwany został Onychonycteris co znaczy dosłownie "pazurzasty nietoperz", ponieważ na każdym z jego palców znajdował się pazur, tak jak u jego naziemnych przodków. Miał on również słabiej rozwinięte przedramiona, były one krótsze niż u współczesnych nietoperzy, a kończyny tylne mniej redukowane, więc jeszcze bardziej przystosowane do wspinania się na drzewa. Poza tymi cechami Onychonycteris posiadał już budowę świadczącą o jego przystosowaniu do latania, jak charakterystyczna  budowa klatki piersiowej, mostka i obojczyka, umożliwiające mocowanie mięśni odpowiedzialnych za poruszanie skrzydłami, oraz długie palce z rozpiętymi błonami lotnymi. Nie posiadał on jednak żadnych z trzech cech budowy świadczących o posługiwaniu się echolokacją. Ślimak był mały jak u zwykłych ssaków, wyrostek na młoteczku niewielki, a kość rylcowo-gnykowa nierozszerzona, więc odpowiednio: nie mógł on odbierać dźwięków echa, jak i wydawać samemu ultradźwięków. Dzięki tym odkryciom została wyjaśniona kluczowa kwestia, mianowicie, że nietoperze najpierw nauczyły się latać, a dopiero później wykształciły umiejętność posługiwania się echolokacją.

Rysunek 2. Icaronycteris index z Green River Formation.
Druga skamielina wykopana 40 lat temu jest prawdopodobnie trochę młodsza od Onychonycteris, ponieważ przypomina już bardziej współczesne nietoperze. Mimo tego, że Icaronycteris index jest klasyfikowany również na około 52,5 miliona lat temu (niektóre źródła podają 51 milionów), to nie posiada już pazurów na wszystkich palcach, jedynie na palcu wskazującym (stąd nazwa index), jego ramiona są już bardziej wydłużone, tylne kończyny zredukowane i karłowate, a co najważniejsze: posiadał już cechy budowy ucha mówiące o jego posługiwaniu się echolokacją. Po jego uzębieniu można wywnioskować, że również żywił się owadami.

Chociaż w tym okresie nietoperze były już znakomicie przystosowane do swojego trybu życia, potrafiły fruwać i wyłapywać owady w powietrzu dzięki echolokacji, to z biegiem czasu zaczęły się dodatkowo specjalizować w zależności od tego czym się żywiły. Możemy się tego dowiedzieć dzięki skamielinom wykopanym w Messel w Niemczech od lat 70-tych, w których odkryto 7 gatunków nietoperzy, które już wyginęły, ale dają pogląd na to jak w tym samym czasie współczesne nam nietoperze mogły się rozwijać w swoich specjalizacjach. Chociaż liczą około 47 milionów lat i są nieznacznie młodsze od nietoperzy z Green River Formation, to są dużo bardziej urozmaicone. Okres z którego pochodzą owe skamieniałości nowych grup nietoperzy zbiegają się ze wzrostem temperatur i wzbogaceniem różnorodności owadów, a że jedynymi nocnymi konkurentami w kwestii pożywienia były sowy i lelki, to nietoperze musiały się podzielić ze względu na preferowaną rozmaitą żywność.

Rysunek 3. Archaeonycteris.

Pierwsze z nich, rodzaju Archaeonycteris, były najmniejsze. Miały krótkie skrzydła, które prawdopodobnie były przystosowaniem do łapania zdobyczy tuż nad ziemią, albo i prosto z niej. Naprowadza na to zawartość ich żołądków, który mówi, że żywiły się chrząszczami. W ten sposób z wyewoluowanego długoskrzydłego nietoperza z powrotem zredukował swoje kończyny do mniejszych z powodu braku potrzeby używania ich.


Rysunek 4. Artystyczna rekonstrukcja Palaeochiropteryx'a.

Drugim rodzajem nietoperza z Messel jest Palaeochiropteryx. Miał trochę dłuższe skrzydła, ale szersze, co wykształciło się u niego w celu powolnego manewrowania między zaroślami oraz łapania niewielkich ciem i chruścików, którymi się żywił. Niestety on także wyginął.



Rysunek 5. Hassianycteris.
Kolejną skamieniałością jest rodzaj Hassianycteris, który był największym nietoperzem znalezionym w Messel. Jego skrzydła w porównaniu z przodkami wydłużyły się znacząco, aby mógł z łatwością latać na otwartych przestrzeniach ponad lasami lub jeziorami, gdzie latały jego zdobycze, którymi były większe ćmy i chrząszcze.

Ostatnim rodzajem był Tachypteron, który jest najstarszym obecnie znanym przedstawicielem rodziny Emballonuridae (upiorowate). Chociaż sam wyginął, to można przypuszczać, że dał początek wielu współczesnym nietoperzom z tej rodziny.

Chociaż powyższe odkryte skamieniałości wyjaśniły nam takie kwestie jak która z umiejętności nietoperzy - echolokacja czy aktywny lot - były pierwsze, a badania genetyczne wykluczyły błędne przypuszczenia co do pokrewieństwa z innymi ssakami, to niestety wciąż mało jeszcze wiadomo jak wyglądało uskrzydlanie się ssaków, oraz jak dokładniej wyewoluowały współcześnie znane rodziny. Skamieniałości jest bardzo niewiele z powodu kruchości nietoperzowych szkieletów, więc wciąż musimy czekać, aż paleontolodzy dojdą do nowych odkryć, które w końcu wypełnią luki w wiedzy o ewolucji nietoperzy.

Rudawka, mój ulubiony nietoperz ^^


Bibliografia:
Nancy B. Simmons. "Jak uskrzydlały się ssaki". „Świat Nauki”. 1 (209), s. 50-57. Warszawa: Prószyński Media.

4 komentarze:

  1. Też studiuję n SGGW, drugi rok ale biologię :) Ciekawy wpis :)

    OdpowiedzUsuń
    Odpowiedzi
    1. O, jaki świat mały. :)
      Dziękuję, bardzo mnie cieszy ta opinia :D

      Usuń
  2. Świetny wpis i temat ciekawy :). Można poprosić o bibliografię?

    OdpowiedzUsuń
    Odpowiedzi
    1. Dziękuję bardzo! :)
      Już zamieściłam na końcu wpisu :)

      Usuń