Röntgenstrålar avslöjar mer om ryggradsdjurens första kliv upp på land

Tidiga tetrapoder från perioden Devon (419-359 miljoner år sedan) var de tidigaste ryggradsdjuren som begav sig upp på land. Flytten från vatten till land måste ha påverkat samtliga biologiska aspekter hos dessa djur, men fram tills nu har det inte funnits några seriösa försök att undersöka deras levnadshistoria – hur länge de levde, huruvida de var vattenlevande som unga, och så vidare. Välbevarade skelett är ovanliga och det har helt enkelt antagits att dessa kom från vuxna djur.

Den plats där man funnit allra flest tetrapoder från Devon är en så kallad ”mass-death deposit” av Acanthostega upptäckt 1987 på Grönland av Jennifer Clack, en av författarna till den nya studien. Där låg dussintals av skelett packade tillsammans likt sardiner. Det ser ut som alla tetrapoderna dog tillsammans när ett litet vattendrag inom ett inlandsdelta (som moderna Okavango i Botswana) torkade ut.

Forskargruppen från Uppsala universitet, the European Synchrotron Radiation Facility (ESRF) i Frankrike och University of Cambridge i Storbritannien bestämde sig för att titta på livshistorien hos dessa fossil genom att undersöka den inre strukturen av deras överarmsben.

Skonsam undersökning med synkrotron-röntgenstrålar 
– Genom att använda den oerhörda kraften hos synkrotron-röntgenstrålar kunde vi komma åt mikroskopiska detaljer i dessa täta provexemplar på samma sätt som om vi hade använt histologiska snitt, men utan att skada dessa unika fossil, säger Paul Tafforeau från ESRF.

De mikroskopiska strukturerna i benen hos dessa fossila tetrapoder är nästan perfekt bevarade.

– Liksom ett växande träd får ett ben årliga tillväxtringar. Dessa tillväxtringar, vilka kan ses både i fossila och levande tetrapoder bär information om utvecklingen och ålder hos individen, säger studiens huvudförfattare Sophie Sanchez, forskare vid Uppsala universitet och ESRF.

Den kraftfulla röntgenstrålen vid ESRF avslöjade att alla studerade fossil av Acanthostega var omogna individer, trots att de var åtminstone sex år och förmodligen äldre. Deras tillväxt hade ännu inte börjat sakta ner som den gör när djuren blir könsmogna. Dessutom kunde forskarna visa att Acanthostegas framben fortfarande var broskartat fram till sent i dess utveckling. I kontrast till ben så är brosk icke-mineraliserad vävnad, elastiskt och alldeles för svagt för att frambenen ska klara att bära upp djurets vikt på land.

Tetrapoderna som dog var fortfarande ungar
– Våra resultat tyder på att massdöendet fångade ett stim av unga vattenlevande Acanthostega-individer med få eller inga vuxna, säger Per Ahlberg, professor vid institutionen för organismbiologi vid Uppsala universitet.

Så var bodde de vuxna Acanthostega? Denna nöt återstår fortfarande för forskarna att knäcka.

Tetrapodernas flytt upp på land är utan tvekan en av de mest radikala förändringar för anpassning som skett i ryggradsdjurens historia.

– Vår studie ger en första glimt av en tidig tetrapods karaktärsdrag vid olika tidpunkter i livet. Vi planerar att genomföra en mer omfattande undersökning av tidiga tetrapoders livshistoria. Resultaten kan komma att på ett betydande sätt påverka teorier om hur det gick till när de första ryggradsdjuren vandrade upp på land, säger Sophie Sanchez.

Kontakt: Sophie Sanchez, e-post: sophie.sanchez@ebc.uu.se tel: 018 471 2677

Artikel: Sanchez et al (2016) Life history of the stem tetrapod Acanthostega revealed by synchrotron microtomography, Nature, Advance Online Publication, DOI: 10.1038/nature19354

Bild: En rekonstruktion av en Acanthostega i ett akvarium på Naturhistoriska muséet (Staatlichen Museum für Naturkunde) i Stuttgart. By Dr. Günter Bechly (Own work) [CC BY-SA 3.0 (http://creativecommons.org/licenses/by-sa/3.0)], via Wikimedia Commons