Mis meenub vaalale mõeldes? Ligikaudu 80 vaalaliste (vaalad, delfiinid ja pringlid) tänapäeval elavate vaalaliste (vaalad, delfiinid ja pringlid) tunnusjoonteks on pune, puhmikud ja kärbsed. Kuid kuna nad on imetajad, teame, et nad peavad olema arenenud maismaal elavatest esivanematest.
Umbes 375 miljonit aastat tagasi tõukasid esimesed tetrapoisid - käte ja jalgadega selgroogsed - end soodest välja ja hakkasid maal elama. See suur evolutsiooniline üleminek pani aluse kõigile järgnevatele maismaas elavate selgroogsete rühmadele, sealhulgas mitmekesisele sugukonnale nimega sünapsid, mis pärines umbes 306 miljonit aastat tagasi. Kuigi need olendid, näiteks Dimetrodon, nägid välja roomajatena, olid nad tegelikult imetajate arhailised eelkäijad.
Esimeste imetajate 200 miljoni aasta taguse arengu ajaks olid dinosaurused siiski domineerivad selgroogsed. Imetajad mitmekesinesid suurte arhivaauride varjus ja nad jäid üsna väikesteks ja salajasteks, kuni mitte-lindude dinosaurused pühiti massilise väljasuremise tõttu välja 65 miljonit aastat tagasi. See ülemaailmne katastroof vallandas tee imetajate suureks kiirguseks. Esimesed vaalad arenesid alles umbes 10 miljonit aastat pärast seda väljasuremist - ja enam kui 250 miljonit aastat pärast seda, kui varaseimad tetrapoisid maale roomasid. Need varasemad vaalalised ei olnud sellised vaalade moodi, nagu me tänapäeval teame, ja alles hiljuti on paleontoloogid suutnud neid ära tunda.
Enam kui sajandi jooksul olid meie teadmised vaala fossiilide registrist nii hõredad, et keegi ei saanud kindel olla, millised vaalade esivanemad välja nägid. Nüüd on tõusulaine pöördunud. Vaid kolme kümnendi jooksul on uute fossiilide tulv meie teadmistes lüngad täitnud, et vaalade päritolust saaks üks paremini dokumenteeritud näiteid fossiilide registri ulatuslike evolutsiooniliste muutuste kohta. Need esivanemate olendid olid võõrad, kui keegi kunagi oleks osanud oodata. Ei toimunud maapealsete imetajate sirgjoonelist marsruuti, mis viis täielikult vesivaladeni, vaid amfiibsete vaalaliste evolutsiooniline mäss, mis kõndis ja ujus mööda jõgesid, suudmealade ja eelajaloolise Aasia rannikut. Nii kummalised kui tänapäevased vaalad on, olid nende fossiilsed eelkäijad isegi võõrad.
Alabamas ja Arkansases maad puhastanud pioneerid leidsid sageli tohutult ümaraid luid. Mõned asunikud kasutasid neid kaminahjudena; teised tõstsid luudega aiad või kasutasid neid nurgakividena; orjad kasutasid luid patjadena. Luid oli nii palju, et mõnel põllul need hävisid, kuna segasid maa harimist.
Aastal 1832 varises kohtunik H. Brysi Arkansase kinnistule mägi ja paljastas 28 ümmarguse luu pikkuse jada. Ta arvas, et neil võib olla teaduslikku huvi, ja saatis paketi Ameerika Filosoofia Ühingule Philadelphias. Keegi ei teadnud päris täpselt, mida neist teha. Osa luu külge kinnitatud settest sisaldas väikseid kestasid, mis näitasid, et suur olend oli kunagi elanud iidses meres, kuid vähesemaga võis täie kindlusega öelda.
Bryi annetused sobisid peagi ja isegi ületasid Alabamast pärit kohtunik John Creaghi annetused. Ta oli oma kinnisvarast lõhkamise ajal leidnud selgroolülid ja muud killud ning saatnud mõned proovid ka Philadelphia ühiskonda. Richard Harlan vaatas läbi fossiile, mis olid erinevalt kõigist, mida ta varem oli näinud. Ta palus rohkem luid ja Creagh saatis peagi mõistatusliku olendi kolju, lõuad, jäsemed, roided ja selgroo osad. Arvestades, et nii Creagh kui ka Bry ütlesid, et nad olid näinud terveid selgroogu, mille pikkus ületas 100 jalga, pidi elusolend olema üks suuremaid selgroogseid, kes eales elanud. Kuid mis loom see oli?
Harlan arvas, et luud olid kõige sarnasemad väljasurnud mereroomajate nagu pikakaelalised plesiosaurused ja voolujoonelised ihtüosaurused luudega. Ta määras sellele esialgu nime Basilosaurus. Ta polnud aga kindel. Lõualuu sisaldas hambaid, mis olid erineva suuruse ja kujuga, mis oli iseloomulik imetajatele, kuid mitte enamikule roomajatele. Miks olid kõigi aegade suurimal fossiilsetel roomajatel imetajale sarnased hambad?
Harlan reisis 1839. aastal Londonisse, et tutvustada Basilosaurust mõnele päeva juhtivale paleontoloogile ja anatomistile. Akadeemilise kogukonna tõusev täht Richard Owen kontrollis hoolikalt iga luud ja ta sai isegi loa hammaste viilimiseks, et uurida nende mikroskoopilist struktuuri. Tema tähelepanu sellistele pisikestele detailidele lahendas lõpuks merekoletise tuvastamise. Basilosaurusel oli mereroomajatega küll mõningaid jooni, kuid see oli vaid pealiskaudne lähenemine - samas elupaigas elavad loomad, kellel tekkisid sarnased tunnused, sest mõlemat tüüpi olendid olid elanud meres. Tunnuste üldine tähtkuju, sealhulgas kahe juurtega hambad, identifitseeris Basilosaurus vaieldamatult imetajana.
Pärast Alabamas leiduvate selgroolülide ja muude fragmentide kontrollimist arvas Richard Harlan Philadelphias asuvas Ameerika filosoofiaseltsis luud kõige sarnasemalt väljasurnud mereroomajate luudega. Ta määras sellele esialgu nime Basilosaurus . Pildil on Basilosauruse 3D-mudel. (DK Limited / Corbis) 
Näitus saksa päritolu fossiilide koguja Albert Kochi filmist "Hydrarchos", nagu see väljapanekul ilmus. (Fowler, OS 1846. American Phrenological Journal and Miscellany, Vol. 8. New York: Fowler & Wells.) Mõni aasta hiljem tõmbas teadlane koos kolleegidega teistsugust isendit välja koljust luu, kukkus selle maha ja see purunes põrandale. Kui asjatundmatud teadlased fragmente kokku korjasid, märkasid nad, et luu paljastas nüüd sisekõrva. Oli ainult üks teine sisemise kõrvaga olend, mis sobis kokku: vaal.
Vahetult pärast Basilosauruse tõelise identiteedi lahendamist tekitas Charles Darwini evolutsiooniteooria loodusliku valiku abil küsimusi vaalade arengu kohta. Fossiilide kirjed olid nii hõredad, et kindlaid otsuseid ei suudetud teha, kuid ajakirjas On the Origin of Species lisatud mõttekatses spekuleeris Darwin, kuidas looduslik valik võib aja jooksul vaalataolise olendi luua:
Põhja-Ameerikas nägi [maadeavastaja Samuel] Hearne musta karu tundide kaupa laialt avatud suuga uitamas, püüdes seega vaala moodi putukaid vees. Isegi nii äärmuslikul juhul, kui putukatega varustamine oli pidev ja kui paremini kohandatud konkurente riigis veel ei olnud, ei näe ma loodusliku valiku teel karude võistlusel üha enam raskusi. nende struktuurilt ja harjumustelt vesikesed, suuremate ja suuremate suudega, kuni olend oli toodetud nii koletu kui vaal.
Darwin oli selle lõigu eest laialt naeruvääristatud. Kriitikute arvates tähendas ta, et karud olid vaalade otsesed esivanemad. Darwin polnud sellist asja teinud, kuid kihutamine pani teda muutma raamatu järgmiste väljaannete lõiku. Kuuenda väljaande ettevalmistamise ajal otsustas ta siiski lisada väikese märkuse Basilosaurusest . 1871. aastal oma kindlameelsele advokaadile TH Huxleyle kirjutades küsis Darwin, kas iidne vaal võib kujutada üleminekuvormi. Huxley vastas, et ei saa olla vähimatki kahtlust, kas Basilosaurus esitas vaalade järeltulijale vihjeid.
Huxley arvas, et Basilosaurus esindab vähemalt seda tüüpi looma, kes seostas vaalad nende maapealsete esivanematega. Kui see oli tõsi, tundus tõenäoline, et vaalad on arenenud mingist maapealsest lihasööjast imetajast. Teine väljasurnud vaal nimega Squalodon, fossiilne delfiin, mille õel naeratus oli täis kolmnurkseid hambaid, vihjas samamoodi, et vaalad olid arenenud liha söövatest esivanematest. Nagu Basilosaurus, oli Squalodon siiski täielikult veekeskkond ja andis vähe vihjeid konkreetsete varude kohta, kust vaal tekkis. Üheskoos rippusid need fossiilsed vaalud omamoodi teaduslikus piires, oodates edaspidist avastust, et ühendada neid oma maa-elamute esivanematega.
Vahepeal spekuleerisid teadlased, millised võisid olla vaalade esivanemad. Anatoomik William Henry Flower tõi välja, et hülged ja merilõvid kasutavad oma jäsemeid vee kaudu liikumiseks, samal ajal kui vaalad kaotasid tagajäsemed ja ujusid saba võnkumistega. Ta ei osanud ette kujutada, et varased vaalalised kasutasid oma jäsemeid ujumiseks ja lülitasid siis mingil hilisemal hetkel ainult saba-tõukejõuks. Tema sõnul olid poolveelised saarmad ja koprad vaalade varasemate maapealsete esivanemate jaoks paremad alternatiivmudelid. Kui vaalade varastel esivanematel olid suured ja laiad sabad, võib see seletada, miks neil tekkis selline ainulaadne ujumisviis.
Vastupidiselt Huxley lihasööja hüpoteesile jagas Flower, et kabiloomadel ehk kabjaliste imetajatel on vaaladega mõned intrigeerivad skeleti sarnasused. Basilosauruse koljus oli rohkem ühist iidsete “seataoliste kabiloomadega” kui hüljestega, andes seeläbi pringlile üldnime “merikonn” tõesõrmuse. Kui lõpuks võiks leida iidseid kõigesööjaid kabiloomi, põhjendas Kukk, on tõenäoline, et vähemalt mõned neist oleksid varase vaalade esivanemate jaoks head kandidaadid. Ta kujutas ette hüpoteetilist vaalaliste esivanemat, kes leevendas end madalates kohtades:
Kokkuvõtteks võime joonistada endale mõned ürgsed üldistatud soost jäljendavad loomad, kellel on niigi vähe karvakatteid nagu moodne jõehobu, kuid laiade ujumissabade ja lühikeste jäsemetega, kõigesööjad oma toitumisviisis, ühendades arvatavasti veetaimed rannakarpide, ussidega ja mageveevähid, muutudes järk-järgult üha enam nende jaoks ettevalmistatud tühja koha täitmiseks selle piiriala veepinnal, kus nad elavad, ja muundades seda järk-järgult järvedes ja jõgedes elavateks delfiinitaolisteks olenditeks ja lõpuks leides nende tee ookeani.
Sellise olendi fossiilsed jäänused jäid tabamatuks. 20. sajandi lõpuks olid vanimaid fossiilseid vaalu esindajad endiselt Basilosaurus ja sarnased vormid nagu Dorudon ja Protocetus, mis kõik olid täielikult vees - puuduvad fossiilid, et ületada lõhet maalt merele. Nagu ED Cope tunnistas 1890. aasta vaalaülevaates: “Vaalaliste sugukond on üks nende päritolust, kelle päritolu meil pole kindlaid teadmisi.” Selline olukord jätkus aastakümneid.
Iidsete liha söövate imetajate seoseid 1966. aastal analüüsides tabas evolutsioonibioloog Leigh Van Valen siiski sarnasusi väljasureva maal asuvate lihasööjate rühma mesonohhide ja varasemate teadaolevate vaalade vahel. Sageli nimetatakse neid „kabjatega huntideks”. Mesonüühideks olid keskmise suurusega ja suure suurusega röövloomad, kellel olid pikad hambulised nood ja varvastega teravad küünised. Nad olid peamised röövloomad põhjapoolkeral vahetult pärast dinosauruste kadumist kuni umbes 30 miljonit aastat tagasi ja nende hammaste kuju sarnanes vaalade nagu Protocetus kujuga .
Vaadake imetaja veealuseid kaadreid ja kuuleke nende imelikke klõpsamise helisid, mis on nende ellujäämiseks üliolulised. Videomaterjal Tony WuVan Valen püstitas oletuse, et mõned mesonüühiad võisid olla sooelanikud, nn limuse sööjad, kes püüdsid aeg-ajalt kalu, laienenud phalangid [sõrme- ja varbakondid], aidates neid niisketel pindadel. vesi mereandide järgi. Kui nad olid oma õhtusöögi jaoks ujumist alustanud, muutuvad järgnevad põlvkonnad üha enam vees kohanemisvõimeliseks, kuni areneb midagi “nii koletu kui vaal”.
Michigani ülikooli paleontoloogide Philip Gingerichi ja Donald Russelli poolt 1981. aastal kuulutatud jahmatav avastus Pakistani kuivades liivades andis lõpuks üle üleminekuvormi, mida teadlased olid lootnud. Umbes 53 miljoni aasta taguses magevee settes leidsid teadlased looma, mida nad nimetasid Pakicetus inachus, fossiilid . Looma koljust oli leitud vaid pisut rohkem kui seljaosa, kuid sellel oli omadus, mis ühendas selle eksimatult vaalalistega.
Vaalalistel, nagu ka paljudel teistel imetajatel, on kõrva luud kolju alumisel küljel asuvas luukuplis, mida nimetatakse kuulmiskaareks. Vaalade erinevus seisneb selles, et kolju keskjoonele kõige lähemal asuva kupli ääreosa, mida nimetatakse involucrumiks, on äärmiselt paks, tihe ja tugevalt mineraliseerunud. Seda seisundit nimetatakse pachyosteosclerosisiks ja vaalad on ainsad imetajad, kellel on teadaolevalt selline tugevasti paksenenud involut. Pakicetuse kolju näitas just seda seisundit.
Veelgi parem, kaks lõualuu fragmenti näitasid, et Pakicetuse hambad olid väga sarnased mesonüühide hammastega. Ilmnes, et Van Valenil oli olnud õigus ja Pakicetus oli just selline sood soodustav olend, keda ta kujutles. Fakt, et seda leiti mageveevarudest ega oma sisevee kõrva spetsiaalseid spetsialiseerumisi veealuseks kuulmiseks, näitas, et see oli veel väga varajases vees üleminekuajaks ning Gingerich ja Russell arvasid Pakicetust kui „amfiibset vaheetappi üleminekul vaalad maalt merre, "lisasid nad küll, et„ Koljujärgsed jäänused [muud kui kolju] pakuvad selle hüpoteesi parimat testi. “Teadlastel oli põhjust olla ettevaatlik, kuid asjaolu, et üleminekuvaal leiti olevat nii kohutav, et Pakicetuse kogu keha rekonstrueerimine ilmus raamatutes, ajakirjades ja televisioonis. Seda esitleti kännujalgse, hüljesarnase olendina, maailma vahel kinni püütud loomana.
1990-ndate aastate vältel avastati uimastava tempoga enam-vähem vees kohandatud iidsete vaalade ehk arheokeettide luustikud. Selle uue kontekstiga hakkas aga nii paljudes kohtades kujutatud Pakicetuse kangekaelne pitseritaoline vorm üha vähem mõistma . Seejärel kirjeldasid JGM Thewissen ja tema kolleegid 2001. aastal Pakicetus attocki kaua otsitud luustikku (mitte ainult kolju). See oli hunditaoline loom, mitte algselt ette kujutatud libe, hülgetaoline loom. Koos teiste hiljuti avastatud perekondadega nagu Himalayacetus, Ambulocetus, Remingtonocetus, Kutchicetus, Rodhocetus ja Maiacetus, sobib see kenasti arheokeedide kollektsiooni, mis dokumenteerib peenelt varajaste vaalade evolutsioonilist kiirgust. Ehkki tegemist ei ole otseste esivanemate ja järeltulijate seeriaga, esindab iga perekond vaalade evolutsiooni konkreetset etappi. Koos illustreerivad nad seda, kuidas kogu üleminek toimus.
Varaseimad teadaolevad arheokeedid olid olendid, näiteks 53-aastane Pakicetus ja pisut vanem Himalayacetus . Nad nägid välja nii, nagu oleksid nad kodus rohkem olnud maal kui vees ja tõenäoliselt said nad koerte mõla tehes järvede ja jõgede äärde. Miljon aastat hiljem elas Ambulocetus - varajane vaal, kellel oli krokodilli moodi kolju ja suured vöödilised jalad. Järgmisena ilmusid pika kärsa ja saarma moodi remingtonotsetiidid, sealhulgas väikevormid nagu 46 miljonit aastat vana Kutchicetus . Need varased vaalad elasid kogu kaldalähedases keskkonnas, alates soolastest soodest kuni madala mereni.
Umbes samal ajal kui remingtonotsetiidid elasid veel üks vees veel paremini kohandatud vaalade, protocetiidide rühm. Need vormid, nagu Rodhocetus, olid peaaegu täielikult veeorganismid ja mõned hilisemad protoketiidid, näiteks Protocetus ja Georgiacetus, elasid peaaegu kogu oma elu meres. See nihe võimaldas täielikult vees elavatel vaaladel laiendada levila teiste mandrite kallastele ja mitmekesistada ning magavamad basilosaurid nagu Dorudon, Basilosaurus ja Zygorhiza asustasid hilise eotseeni sooja mere. Need vormid surid lõpuks välja, kuid mitte enne, kui nad andsid aluse kahele tänapäeval elavale vaalagrupile - hammaste vaaladele ja baleenvaaladele. Nende rühmade varajased esindajad ilmusid umbes 33 miljonit aastat tagasi ja tekitasid lõpuks nii mitmekesiseid vorme nagu Jangtse jõe delfiin ja hiiglaslik sinine vaal.
Molekulaarbioloogia valdkonnast väljuvad uuringud olid vastuolus paleontoloogide järeldusega, et vaalad on siiski arenenud mesonühiididest. Kui elusate vaalade geene ja aminohappelisi järjestusi võrreldi teiste imetajate geenide ja aminohappejärjestustega, näitasid tulemused sageli, et vaalad olid kõige tihedamalt seotud artiodaktüülidega - ühtlase varbaga kabiloomadega, nagu antiloop, sead ja hirved. Veel üllatavam oli see, et evolutsiooniliste suhete määramiseks kasutatud valkude võrdlus asetas vaalad sageli Artiodactyla piirkonda kui jõehobudele lähimad elusad sugulased.
See paleontoloogiliste ja molekulaarsete hüpoteeside vaheline konflikt tundus olematu. Mesonüühideid ei saanud molekulaarbioloogid uurida, kuna need olid väljasurnud ja polnud leitud mingeid luustiku tunnuseid, mis seoksid arheokeete lõplikult iidsete artiodaktüülidega. Millised olid usaldusväärsemad, hambad või geenid? Kuid konflikt ei olnud ilma lahenduse lootuseta. Paljud varaseimate arheokeraatide luustikud olid äärmiselt killustatud ja sageli puudusid neil pahkluu ja jala luud. Ühel konkreetsel hüppeliigest, astragalusel, oli potentsiaali arutelu lahendada. Artiodaktüülides on sellel luul koheselt äratuntav kahekordse rihma kuju, iseloomulikke mesonühide ei jaganud. Kui leitakse varajase arheoketi astragalus, oleks see oluline test mõlemal hüpoteesil.
2001. aastal kirjeldati seda luu arheokeate lõpuks ja tulemused olid vaieldamatud. Arheokeraatidel oli astragalus kahekordse rihmaga, mis kinnitas, et vaalalised olid arenenud artiodaktüülidest. Mesonüliidid polnud vaalade esivanemad ja jõehobud on nüüd teadaolevalt vaaladele lähimad elusad sugulased.
Hiljuti otsustasid teadlased, milline eelajalooliste artiodaktüülide rühm põhjustas vaalad. Aastal 2007 teatasid Thewissen ja teised kaastöötajad, et Indohyus, väike hirvetaoline imetaja, kes kuulub väljasurevate artiodaktüülide rühma, mida nimetatakse raoellidideks, oli lähim vaalade lähim teadaolev sugulane. Indohyuse kolju alaosa ettevalmistamise ajal katkestas Thewisseni labori õpilane sisekõrva katva lõigu. See oli paks ja tugevalt mineraliseerunud, nagu ka vaalakõrvade luu. Ülejäänud luustiku uuringust selgus ka, et Indohyusel olid luud, mida iseloomustas sarnane paksenemine - kohanemisviis, mida jagavad imetajad, kes veedavad palju aega vees. Kui fossiilide andmed ühendati Jonathan Geisleri ja Jennifer Theodori poolt 2009. aastal geneetiliste andmetega, tuli ilmsiks uus vaalade sugupuu. Raoellid nagu Indohyus olid vaaladele lähimad sugulased, jõehobud olid mõlema rühma järgnevad lähimad sugulased. Lõpuks võisid vaalad imetajate evolutsioonipuus kindlalt juurduda.
Brian Switeki kohandatud raamatust „Written in Stone: Evolution, fossiilide register ja meie koht looduses” . Autoriõigus 2010. Väljaandja Bellevue Literary Press loal.
