Wszystkie nasze kolebki. Część 2. Kolebka małpiatek i małp: Afryka

Pozostałe wpisy z tej serii:
Część 0. Wstęp i spis treści
Część 1. Kolebka naczelnych: Laurazja/Ameryka Północna
Część 3. Navigare necesse est: emigranci
Część 4. Kolebka człekokształtnych i człowiekowatych: Eurazja
Część 5: Kolebka goryli, ludzi i szympansów: Afryka po raz drugi
Część 6: Długie i niezupełne pożegnanie z Afryką
Część 7: Tam i z powrotem: neandertalczycy, denisowianie i my

Na przełomie paleocenu i eocenu (56 mln lat temu) doszło do gwałtownego ocieplenia klimatu, trwającego 100–200 tys. lat. Z przyczyn nie do końca wyjaśnionych, ale zapoczątkowanych prawdopodobnie przez aktywność wulkaniczną, wzrosło stężenie atmosterycznego CO₂ i CH₄. W ciągu 20 tys. lat średnia temperatura na Ziemi podniosła się o 5–8°C. Mimo, że nie istniały wówczas lodowe czapy polarne, poziom oceanów wzrósł o kilka metrów wskutek cieplnego rozszerzania się wód morskich. Jednym ze skutków ocieplenia były znaczne zmiany środowiskowe. Znaczna część fauny paleoceńskiej wymarła, ale za to część – przeciwnie – dała początek nowym, spektakularnym eksperymentom ewolucyjnym.

Jak bardzo cieplarniany stał się klimat Ziemi, dowodzą np. skamieniałości sprzed 52 mln lat z Wyspy Ellesmere’a w kanadyjskiej Arktyce. Podobnie jak dziś, ta część Kanady położona była daleko poza kołem podbiegunowym (ok. 77°N). Rosły tam bagniste lasy złożone przede wszystkim z metasekwoi, a także cyprysowatych wyżłobów (Glyptostrobus), brzóz, wiązów i orzeszników. Na mokradłach żyły wielkie, podobne do hipopotamów pantodonty (Coryphodon), brontoteria, prymitywne tapiry (Thuliadanta mayri), aligatory (Allognathosuchus) i żółwie lądowe. W koronach drzew mieszkały liczne gatunki latawców (np. Ellesmene eureka) i  prymitywne naczelne – plezjadapidy z rodzaju Ignacius. Przechowały się tam nawet wieloguzkowce, ssaki niełożyskowe, których rozkwit przypadł na kredę i paleocen i które w końcu wymarły bezpotomnie, nie wytrzymując konkurencji z gryzoniami. Wśród szczytowych drapieżników lasów z wyspy Ellesmere’a wyróżniały się gigantyczne, nielotne ptaki z rodzaju Gastornis. Nawet na Biegunie Północnym średnia temperatura roczna wynosiła ok. 11°C, czyli o 2°C więcej niż obecnie w Polsce.

Strefa wilgotnych lasów subtropikalnych rozciągała się zatem aż po arktyczne wybrzeża Laurazji. Ciepłolubne naczelne, dla których lasy były idealnym środowiskiem, nie omieszkały na tym skorzystać. Bazalne grupy małpiatek (znane zbiorowo jako „Adapoidea”) i „wyższych” naczelnych („Omomyoidea”) błyskawicznie rozprzestrzeniły się po Eurazji i Ameryce Północnej już w pierwszej fazie okresu ocieplenia. Obie grupy wywodziły się od plezjadapidów i prawdopodobnie rozdzieliły się w paleocenie. Z początkiem eocenu okrążyły półkulę północną: dotarły do Europy i do Ameryki Północnej tak szybko, że zarówno punkt startowy ich migracji, jak i jej kierunek (z Azji czy z Ameryki Północnej? przez Europę i Grenlandię czy przez Beringię?) pozostają dyskusyjne.

Ryc. 1.

W środkowym eocenie na wszystkich lądach byłej Laurazji roiło się od naczelnych. Mamy z tego okresu tak piękne skamieniałości jak europejska pramałpiatka Darwinius masillae ze stanowiska w Messel. W tej niemieckiej gminie znajduje się jedno ze sławnych Fossillagerstätten czyli „magazynów skamieniałości” – kopalnia odkrywkowa łupków bitumicznych z niesłychanym bogactwem świetnie zachowanych skamieniałości eoceńskich. Darwinius, opisany w 2009 r., należy do pnia ewolucyjnego Strepsirrhini, czyli gałęzi naczelnych obejmującej dzisiejsze małpiatki. Jednak globalna burza medialna, która poszła w ślad za publikacją donoszącą o jego odkryciu, wymknęła się spod kontroli, ogłaszając to znalezisko (któremu nadano imię „Ida”) formą przejściową lub „Ogniwem” (The Link) między „niższymi” naczelnymi a małpami. Jak wkrótce wyjaśniono, Darwinius nie jest bynajmniej takim ogniwem, ale i tak jest pięknym okazem – jedną z najbardziej kompletnych skamieniałości ssaka naczelnego, jakie kiedykolwiek znaleziono. W okresie, z którego pochodzi (47 mln lat temu) jego bliscy krewni mieszkali już także w Afryce (patrz niżej).

Ryc. 2.

Według dawnych, naiwnych wyobrażeń o linearnej ewolucji „od prassaka do człowieka”, małpiatki uważano za przodków małp, stojących na „niższym szczeblu rozwoju”. Jednak Strepsirrhini i Haplorhini to grupy siostrzane, które wyewoluowały równolegle i w tym samym czasie ze wspólnych przodków. Obok pierwszych pramałpiatek żyły już zatem prymitywne Haplorhini. Żywiły się owadami i owocami; miały wielkie oczy, świadczące o nocnym trybie życia. Wyraki (Tarsiidae) są reliktową grupą, kiedyś o szerokim zasięgu, obecnie ograniczonym do wysp regionu indopacyficznego (głównie Sulawesi, Borneo, Mindanao i południowa Sumatra). Choć karłowate i wyspecjalizowane, wciąż przypominają eoceńskie „Omomyoidea”, wśród których był ostatni wspólny przodek wyraków i Homo sapiens.

Bliskie pokrewieństwo wyraków i małp jest poparte silnymi dowodami genetycznymi. Jedna z ich cech wspólnych jest szczególnie interesująca: wspólny przodek Haplorhini został dotknięty mutacją, która nieodwracalnie uszkodziła gen GULO, kodujący oksydazę L-gulono-γ-laktonową, enzym katalizujący ostatni etap biosyntezy kwasu L-askorbinowego. Kwas ten ma szereg ważnych funkcji biologicznych. Dla wyraków i małp, które odziedziczyły niezdolność do jego wytwarzania, stał się związkiem egzogennym, niezbędnym składnikiem diety, znanym jako witamina C. Dla zwierząt, których pożywienie stanowiły w dużym stopniu owoce, nie było problemem pozyskanie dziennie wymaganych kilku miligramów witaminy C na kilogram masy ciała. Przez następne kilkadziesiąt milionów lat małpy świetnie dawały sobie radę, choć w ich genomie w miejscu, gdzie powinien rezydować GULO, zachowały się tylko jego zdegradowane szczątki w postaci pseudogenu GULOP, pozbawionego sekwencji regulatorowych oraz kilku eksonów (odcinków kodujących). Nie znam natomiast szczegółowej odpowiedzi na pytanie, jak zdobywają witaminę C wyraki, które jako jedyna grupa naczelnych zrezygnowały całkowicie z owoców i stały się obligatoryjnie drapieżne: odżywiają się owadami (najchętniej prostoskrzydłymi, takimi jak pasikoniki) i inną drobną zwierzyną. Można się tylko domyślać, że wystarcza im ta niewielka ilość witaminy C, którą zawiera pokarm zwierzęcy, bo jako zwierzęta maleńkie (80–160 g) jedzą go stosunkowo dużo (ok. 10% masy ciała dziennie).

Godna uwagi jest obecność wyraków na południowy wschód od linii Wallace’a. Z dawnego półwyspu Sunda, którego część stanowiło Borneo, wyraki mogły się dostać na Sulawesi (Celebes) tylko jedną drogą – przez Cieśninę Makasarską, która nawet w plejstocenie miała ok. 40 km szerokości. Kolonizacja Sulawesi udała się także dwóm (dziś wymarłym) gatunkom słoni, kilku gatunkom świń (z których dwa żyją nadal) i bawołom anoa, ale one po prostu były świetnymi pływakami. Natomiast przodkowie dwunastu gatunków wyraków znanych wyłącznie z Sulawesi i sąsiednich wysp, a także siedmiu endemicznych makaków, jednego łaskuna, co najmniej pięciu zębiełków i niezliczonych gryzoni musieli skorzystać z jakiegoś rodzaju jednostek pływających. Delty rzek zarośnięte mangrowcami stwarzają korzystne warunki dla formowania się naturalnych pływających wysepek, które mogą zabrać w podróż morską przypadkowych pasażerów.

Przekonamy się jeszcze w dalszym ciągu tej serii, że wczesne naczelne, obok gryzoni, miały szczególne predyspozycje do żeglugi morskiej. Jako zwierzęta małe, nadrzewne i mocno trzymające się gałęzi, mogły się zmieścić w dużej liczbie na naturalnej tratwie porwanej przypadkowo przez prądy i wiatry morskie, przeżyć kilka lub kilkanaście dni żeglugi i poszerzyć swój zasięg o nową wyspę lub kontynent. Nie ulega wątpliwości, że w ciągu wielu milionów lat takie podróże mimo woli przydarzyły im się kilkakrotnie. Nawet kolonizacja Eurazji wymagała od czasu do czasu przekraczania cieśnin między wyspami Archipelagu Europejskiego. Na początku eocenu (56 mln lat temu), a może nawet nieco wcześniej, pramałpy i pramałpiatki (a także gryzonie) dobiły do brzegów Afryki Północnej – oczywiście niekoniecznie w tym samym czasie i na tej samej tratwie. Takich migracji było kilka – z Europy i/lub Azji przez odnogę Oceanu Tetydy, oddzielającą oba te kontynenty od Afryki (a właściwie Afroarabii, jako że obecny Półwysep Arabski był jeszcze wówczas częścią kontynentu afrykańskiego).

Znalezienie sobie nowej ojczyzny okazało się dla naszych przodków darem losu, albowiem 49 mln lat temu klimat zaczął się powoli schładzać.* Na granicy eocenu i oligocenu (czyli ok. 34 mln lat temu) zmiany klimatyczne przyśpieszyły. Tym razem nadeszło globalne ochłodzenie połączone z postępującym zlodowaceniem Antarktydy i Arktyki. Podczas gdy wielu grupom ssaków udało się przystosować do zimniejszego klimatu, naczelne – które należą do najbardziej ciepłolubnych łożyskowców – niemal całowicie znikły z wyższych szerokości geograficznych. Tymczasem nowo odkryty przez nie kontynent, położony w strefie równikowej i dysponujący mnóstwem wolnych nisz ekologicznych w lasach tropikalnych, zaoferował im dosłownie cieplarniane warunki egzystencji, w których mogły następować kolejne radiacje. W Afryce rozegrały się decydujące etapy ich dalszej ewolucji. Haplorhini zróżnicowały się; niektóre z nich (np. rodzina Parapithecidae) zaczęły przypominać współczesne małpy. Losowe wydarzenia, które przydarzyły się przed końcem eocenu, a które opiszę w kolejnym odcinku, spowodowały podział i małp, i małpiatek na istniejące po dziś dzień linie ewolucyjne. Afrykę trzeba zatem uznać za właściwą ojczyznę małp i małpiatek, jakie znamy.

Przypis:

*) Ochłodzenie zostało zapoczątkowane przez tzw. epizod azolli. Jego głównym bohaterem były drobne pływające paprocie z kilku gatunków należących do istniejącego nadal rodzaju Azolla. Ich coroczne zakwity w Arktyce podczas dnia polarnego (z wydatną pomocą symbiotycznej cyjanobakterii Anabaena azollae, która pomaga azolli czerpać azot bezpośrednio z atmosfery) i obumieranie podczas nocy polarnej spowodowały w ciągu niecałego miliona lat „wyprowadzenie” z atmosfery bilionów ton CO₂. Zawarty w nim węgiel, związany i pogrzebany na dnie Oceanu Arktycznego, został wyłączony z obiegu biologicznego.

Opisy ilustracji:

Ryc. 1. Darwinius masillae, pramałpiatka ze środkowego eocenu Niemiec (Messel). Foto: Franzen et. al. 2009. Źródło: Wikipedia (licencja CC BY-SA 2.5).
Ryc. 2. Archicebus achilles z najwcześniejszego eocenu Chin (ok. 55 mln lat temu), zachowany w postaci kompletnego szkieletu. Jeden z najstarszych przedstawicieli Haplorhini (linii ewolucyjnej małp i wyraków). Jego masa ciała wynosiła zaledwie 20–30 g, a zatem był nieco lżejszy nawet od mikruska malutkiego (Microcebus berthae), najmniejszego z dzisiejszych naczelnych. Rekonstrukcja: Mat Severson, Northern Illinois University. Źródło: Wikimedia (licencja CC BY-SA 4.0).

Linki:

Naczelne z Arktyki:
https://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0280114
Błyskawiczna ekspansja naczelnych na początku eocenu:
https://www.pnas.org/content/103/30/11223
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0047248417303585
Kierunki ewolucji wczesnych naczelnych:
https://www.nature.com/articles/nature08429
Darwinius massillae, czyli „Ida” z Messel:
https://journals.plos.org/plosone/article?id=10.1371/journal.pone.0005723
https://education.nationalgeographic.org/resource/who-was-ida/

Udostępnij wpis

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany. Wymagane pola są oznaczone *