Anatomia powrotu. Dlaczego natura wciąż powtarza ten sam eksperyment?

Megalodony, mozazaury, ichtiozaury – ich szczątki znajdowano na całym świecie, także w Polsce. Za fascynującymi sylwetkami dawnych władców mórz kryją się jeszcze ciekawsze pytania: jak kręgowce lądowe nauczyły się żyć pod wodą i dlaczego mimo upływu milionów lat mechanizmy ewolucji wciąż działają tak samo?

Na te pytania odpowiada dr Daniel Tyborowski, paleobiolog i geolog z Uniwersytetu Warszawskiego, w swojej najnowszej książce W głębiny. Ewolucyjna podróż morskich gadów i ssaków, wydanej przez Wydawnictwo RN. To barwnie napisana, bogato ilustrowana opowieść o 250 mln lat ewolucji morskiego życia – od pierwszych gadów, które zeszły z lądu do oceanu, po współczesne walenie i foki.

„Historia życia w oceanach nie ustępuje dramatyzmem tej, która rozgrywała się na lądzie” – pisze autor. Książka, będąca połączeniem naukowego kompendium i pasjonującej narracji, prowadzi przez świat kopalnych skamieniałości, rekonstruując go z naukową precyzją i literackim rozmachem.

Poniżej publikujemy fragment książki „W głębiny. Ewolucyjna podróż morskich gadów i ssaków” autorstwa Daniela Tyborowskiego.

Mezozoiczna rewolucja morska

Obfitość pokarmu i zwolnienie wielu nisz ekologicznych w morzach po wymieraniu permskim, czyli u zarania ery mezozoicznej, doprowadziły do pierwszego w historii życia na Ziemi w pełni udanego powrotu niektórych grup lądowych kręgowców do mórz.

W triasie taką drogę ewolucyjną obrało kilka linii rozwojowych gadów. Każda z nich poszła w nieco innym kierunku i w rezultacie rozwinęła zupełnie inne adaptacje. Kluczowe różnice wynikały z rodzaju pokarmu, jakim żywiły się różne gady morskie. To zrozumiałe, że właśnie dieta i określone zwyczaje pokarmowe, czyli odmienne strategie polowania, wymuszały wykształcenie uzębienia o charakterystycznym kształcie. A jak już wiemy, trias to czas szybkiej ewolucji różnych grup organizmów morskich, na które można polować. Było w czym wybierać. I coraz częściej też było przed kim się bronić. Zaczynała się mezozoiczna rewolucja morska (mesozoic marine revolution – MMR).

To powszechnie używana nazwa procesu pojawiania się nowych przystosowań u drapieżnych morskich kręgowców i ich ofiar. Rewolucja rozpoczęła się na początku triasu, ale trwała przez cały mezozoik, a zatem od 252 do 66 milionów lat temu. Tak naprawdę echa tego procesu trwają do dziś: przystosowania, jakie musiały wykształcić żyjące współcześnie ssaki morskie, to nic innego jak efekt zasiedlania nisz ekologicznych, które powstały w czasie ery mezozoicznej i pierwotnie były zajmowane przez morskie gady, takie jak ichtiozaury, notozaury czy plakodonty. Ssaki musiały się wpasować w podobne warunki co ich wymarli gadzi poprzednicy.

Nagłe – w skali czasu geologicznego – pojawianie się nowych drapieżników morskich, które mogły zasiedlać zróżnicowane nisze pokarmowe i specjalizować się w pobieraniu różnego typu pożywienia, wymusiło wykształcenie zupełnie nowych ekologicznych nisz. To właśnie wtedy po raz pierwszy w historii Ziemi pojawiły się wynalazki ewolucyjne, z których dziś korzystają takie zwierzęta jak płetwal błękitny, orka, delfin butlonosy, słoń morski, foka szara czy manat karaibski. Mezozoiczna rewolucja morska to czas, kiedy pojawiły się ekomorfotypy (przystosowania kształtu ciała ściśle wynikające z warunków środowiska) charakterystyczne dla dziś żyjących wtórnie wodnych kręgowców. Mowa tu o takich adaptacjach pokarmowych jak odżywianie się twardym, oskorupionym pokarmem (durofagia), rybami (ichtiofagia), głowonogami (teutofagia), zooplanktonem i mniejszymi zwierzętami (filtracja w pelagialu), polowanie na duże ofiary, na przykład inne gady czy ssaki morskie (makro drapieżnictwo), wreszcie odżywianie się pokarmem różnego typu (generalizm pokarmowy). Innymi słowy: nowe drapieżniki stały się groźniejsze dla większej grupy organizmów. […]

Wobec nagłej różnorodności drapieżników potencjalne ofiary musiały rozwinąć strategie obronne. W ten sposób doszło do niezwykle szybkiej i dynamicznej ewolucji bezkręgowców zamieszkujących strefę dna i toni wodnej. Małże, ślimaki, jeżowce, liliowce, amonity czy belemnity – wszystkie ewentualne ofiary nowych drapieżników oceanicznych zaczęły w mezozoiku intensywnie się dywersyfikować i wykształcać nowe sposoby obrony przed zagrożeniem. To właśnie w mezozoiku pojawiły się po raz pierwszy formy o znacznie grubszych niż wcześniej muszlach i pancerzach lub z muszlami ozdobionymi przez wydatne kolce. Każdy sposób ochrony przed coraz bardziej natarczywym zagrożeniem był dobry. Część ofiar, zamiast tworzyć pancerze, poszła w innym kierunku i zaczęła coraz głębiej drążyć osad (bioturbować), aby uniknąć szczęk nowych drapieżników. Pierwsze ślady bioturbacji wystąpiły na przełomie prekambru i kambru, ale to mezozoiczna rewolucja doprowadziła do stanu rzeczy, jaki znamy z dzisiejszych mórz i oceanów. […]

Podkreślę raz jeszcze: to mezozoiczna rewolucja morska odpowiada za strukturę dzisiejszych ekosystemów morskich i w ścisły sposób związana jest ze zjawiskiem powrotu kręgowców do mórz. Raz powstałe na początku triasu nisze pokarmowe pozostają zajęte do dnia dzisiejszego.

Tymczasem ich mieszkańcy oczywiście się zmieniali. W erach mezozoicznej (od 251 do 66 milionów lat temu) i kenozoicznej (od 66 milionów lat temu do dziś) wiele grup kręgowców morskich ulegało całkowitemu wymarciu, a ich nisze ekologiczne były zajmowane przez nowych graczy. Musieli oni wykształcić podobne cechy i przystosowania co ich poprzednicy. To dlatego dzisiejsze walenie przypominają mezozoiczne ichtiozaury i mozazaury, a foki i uchatki mają w sobie coś, co upodabnia je do plezjozaurów. Takich przykładów można by wymienić znacznie więcej. […]

Ewolucja konwergentna to sytuacja, gdy bliżej niespokrewnione ze sobą organizmy upodabniają się do siebie pod względem kształtu ciała, fizjologii, trybu życia czy sposobu zdobywania pożywienia. Dzieje się tak, jeżeli przez odpowiednio długi czas – w skali geologicznej – oddziałują na te organizmy takie same lub zbliżone czynniki środowiskowe.

Dochodzimy tutaj do wniosku, że jeżeli przez ostatnie 250 milionów lat przedstawiciele różnych linii ewolucyjnych „powracali” do morza, aby zająć tę samą niszę ekologiczną, to w mniejszym lub większym stopniu musieli się do siebie upodabniać. Emblematycznym przykładem ewolucji konwergentnej jest wspomniane już „podobieństwo” między wielorybami czy delfinami a wymarłymi ichtiozaurami.

Pewnych rzeczy ewolucja jednak nie przeskoczy. Nie da się całkowicie uwolnić od własnego ewolucyjnego pochodzenia i wynikających z niego ograniczeń w budowie. Dlatego nawet między tak – wydawać by się mogło – podobnymi zwierzętami jak ichtiozaury i delfiny istnieje wiele różnic anatomicznych czy behawioralnych. Nie zapominajmy, że oceany również się zmieniają. W ciągu ostatnich 250 milionów lat panujące w nich warunki środowiskowe, jak i paleogeografia światowa czy klimat ulegały znacznym przeobrażeniom. W zależności więc od tego, w którym momencie historii naturalnej wtórnie morskim kręgowcom przyszło ewoluować, efekty tego procesu były różne.

Daniel Tyborowski, „W głębiny. Ewolucyjna podróż morskich gadów i ssaków”
Wydawnictwo RN, październik 2025, 296 stron
Dostępna również jako e-book i audiobook.
Więcej informacji: radionaukowe.pl/glebiny

• Nauki biologiczne i rolnicze