Miten valaista tuli sorkkaeläimiä?

Nisäkkäiden sukupuu on uudistunut rajusti 2000-luvun aikana, kun molekyyligeneettisiä menetelmiä on alettu käyttää sukulaisuussuhteiden selvittämiseen, morfologiset menetelmät ovat kehittyneet ja uusia fossiileja on löydetty. Vanhasta hyönteissyöjien (Insectivora) ryhmästä on luovuttu kokonaan, ja sinne kuuluneet eläimet on ripoteltu eri puolelle nisäkkäiden sukupuuta. Afrikkalaiset erikoisuudet – tanrekit, tamaanit, elefantit ja maasiat – pääsivät omaan ryhmäänsä nimeltä Afrotheria. Kenties eniten kohahduttanut muutos oli kuitenkin valaiden ja delfiinien uudelleensijoitus sorkkaeläimiksi. Se tuli monille tutkijoillekin täytenä yllätyksenä, kuten Nikaido ym. (1999) artikkelissaan auliisti myöntävät. Kuinka tässä nyt näin kävi?

Aiemmin valaat on sijoitettu omaksi lahkokseen nimeltä Cetacea, jonka sukulaisuussuhteita on pidetty epävarmoina (kuvassa ryhävalas Wikipediasta). Pelkän anatomian perusteella tällaisten hyvin erikoistuneiden ryhmien alkuperää on vaikea selvittää. Samasta syystä siipisaurien alkuperä on yhä hämärän peitossa, ja kilpikonnienkin kohdalla arvoitus ratkesi aivan äskettäin (viime viikolla, itse asiassa). Valaiden on kyllä jo aiemmin arveltu olevan läheistä sukua sorkkaeläimille kuulumatta kuitenkaan itse tähän ryhmään. Niiden arveltiin kehittyneen sorkkaeläimille läheistä sukua olevasta, jo sukupuuttoon kuolleesta Mesonychidae-ryhmästä, johon kuului enimmäkseen sorkilla varustettuja petoeläimiä.

Aivan viime aikoina tilanne on kuitenkin mullistunut: molekyylitutkimuksissa selvisi, että valaat sijoittuvat syvälle sorkkaeläinten sukupuun sisään, ja niiden lähimpiä eläviä sukulaisia ovat virtahevot (Nikaido ym. 1999). Samoihin aikoihin alettiin Pakistanista ja Egyptistä löytää mielenkiintoisia fossiileja, ja nyt tutkijoiden käsissä on jo ällistyttävän täydellinen välimuotosarja semiakvaattisista sorkkaeläimistä täysin vesielämään sopeutuneisiin valaisiin saakka. Vielä on epäselvyyttä siitä, kuinka kuvioon sopivat sellaiset pienehköt, hentoraajaiset sorkkaeläimet kuin Pakicetus ja Indohyus (kuvassa Indohyus, kuva: Carl Buell). Niiden vesielämään viittaavaa anatomiaa sekä valaiden kaltaisia hampaita ja korvan rakenteita on pidetty todisteina siitä, että ne olisivat läheistä sukua kaikkien valaiden esi-isille. Kuitenkin niiden sukulaisuussuhteet muihin sorkkaeläimiin ovat tuntemattomat. Mikäli Pakicetus ja Indohuys todella sijoittuvat valaiden sukupuun tyveen, on niiden oltava myös läheistä sukua virtahevoille.

Oli varhaisimpien esi-isien laita kuinka oli, valaat ovat sorkkaeläimiä. Niinpä sorkkaeläinten ryhmän tieteellinen nimi Artiodactyla yhdistettiin valaisiin: nykyisin ryhmä tunnetaan nimellä Cetartiodactyla. Oheinen sukupuu selvittää, kuinka valaat asettuvat nykykäsitykseen sorkkaeläinten sukupuusta (sukupuun malli täältä: en päässyt käsiksi alkuperäiseen artikkeliin).

Varsinaiset valaiden evoluution välimuodot puolestaan muodostavat hienon ketjun pitkäkuonoisesta ja lyhytjalkaisesta, krokotiilimaisesta rantavesien makoilijasta (Ambulocetus) hylkeen kaltaiseen, yhä maalle synnyttämään palanneeseen muotoon nimeltä Maiacetus. Tässä ainutlaatuisessa, todella hyvin säilyneessä fossiilissa on emo sikiön kera, ja sikiön asennosta nähdään, että jos se olisi elänyt syntymäänsä saakka, se olisi syntynyt kuono edellä kuten maanisäkkäillä (Gingerich ym. 2009). Niinpä poikanen olisi ehtinyt hukkua synnytyksen aikana, jos se olisi tapahtunut veden alla. Nykyvalaat syntyvät pyrstö edellä.

Basilosaurus ja Dorudon kantavat mukanaan yhä pieniä takajalantynkiä, jotka ovat kelvottomat kävelyyn. Ne ovat varmasti jo synnyttäneet vedessä, sillä maalle nouseminen olisi ollut mahdotonta. Moderneilla valailla on takajaloista jäljellä enää muutamia luita, jotka ovat näkymättömissä ruumiin sisällä. Ensimmäisistä valaista nykylajeihin kesti viitisenkymmentä miljoonaa vuotta.

Nykyään valaat ovat nisäkkäistä parhaiten vesielämään sopeutuneita: niiden ei tarvitse tulla maalle synnyttämään, kuten hylkeiden, ne voivat viettää pitkiä aikoja sukelluksissa ja paksu rasvakerros eristää lämpöä tehokkaasti. Ne edustavat muutenkin outoa ominaisuuksien yhdistelmää: ekologialtaan ja ulkoiselta ruumiinrakenteeltaan ne muistuttavat melkoisesti haita (hetulavalaiden tapauksessa jättiläis- ja valashaita), mutta ovat silti kädellisten ohella planeetan älykkäimpien eläinten joukossa. Ei sillä, että haitkaan olisivat kaloiksi erityisen vähä-älyisiä, mutta toki ne jäävät kauas valaista. Kaiken kukkuraksi tässä joukossa on maapallon historian suurin tunnettu eläin, sinivalas.

Valaiden ohella vain yksi toinen nisäkäsryhmä on täysin vesielämään sopeutunut: sireenieläimet, joihin kuuluvat dugongit ja manaatit. Nämä merilehminä tunnetut eläimet ovat todella nimensä ansainneet: valaiden aktiivisesta lihansyöjän elämäntavasta poiketen ne ovat ottaneet roolikseen hitaan meriruohon laiduntamisen. Ne ovat hidasliikkeisiä rannikkovesien asukkaita, mutta osoittavat silti melkoista älykkyyttä. Eipä ihmekään: niiden lähimpiä eläviä sukulaisia ovat myöskin älystään ja pitkästä muististaan tunnetut norsut. Niidenkään välinen sukulaisuus ei parhaalla tahdollakaan näy päälle päin.

Molekyylimenetelmät ja yhä täydentyvä fossiiliaineisto ovat paljastamassa yllätyksiä kaikkialla elämän sukupuussa. Saapa nähdä, mikä on seuraava mullistus.

Lähteet:

Carl Zimmer 1998: At the Water’s Edge (kirja)

Gingerich ym. 2009: New Protocetid Whale from the Middle Eocene of Pakistan: Birth on Land, Precocial Development, and Sexual Dimorphism. PLoS ONE

Nikaido ym. 1999: Phylogenetic relationships among cetartiodactyls based on insertions of short and long interpersed elements: Hippopotamuses are the closest extant relatives of whales. Proceedings of the National Academy of Sciences

Darren Naish / Tetrapod Zoology -blogi: A ’consensus cladogram’ for artiodactyls.