Halloween-huuhaa: lohikäärmeiden evoluutio

ivan_bilibin_065
Kolmipäinen slaavilainen lohikäärme. Ivan Bilibin, 1912 (Public Domain).

Tämän blogin pitkäaikaisimmat lukijat ehkä muistavat vuonna 2011 halloweenin alla vietetyn huuhaaviikon, jonka aikana kirjoitin zombien epidemiologiasta, Loch Nessin hirviöstä ja ihmissusien harjoittamasta kestävästä metsästyksestä. Hyviä muistoja verestääkseni kerron tällä kertaa lohikäärmeiden evoluutiosta.

Hyllyssäni on Ursula LeGuinin teos Kertomuksia Maamereltä*, jonka esipuhe päättyy sanoihin

Kaikki muuttuu: kirjailijoihin ja velhoihin ei aina voi luottaa: eikä kukaan osaa selittää lohikäärmettä

Tämänhän voisi ottaa haasteena, eikö totta?

Lohikäärmeet, kuten kaikki tietävät, muistuttavat päällisin puolin etäisesti matelijoita, mutta niillä on neljän sijaan kuusi raajaa. Joskus fiktiossa esiintyvät neliraajaiset lohikäärmeet, kuten eräänkin elokuvatrilogian Smaug, ovat tietenkin silkkaa mielikuvituksen tuotetta. Ei kai kukaan nyt sellaista huuhaata usko?

Kaikilla arkimaailman maaselkärankaisilla on kuitenkin korkeintaan neljä raajaa: siitä tulee niiden tieteellinen nimikin, Tetrapoda (kreikaksi kirjaimellisesti ”nelijalkainen”). Esimerkiksi käärmeet ovat kyllä luopuneet raajoista, mutta lisää niitä ei ole tullut. Kuuteen raajaan siirtyminen vaatisi saltaatioteorian mukaisen suuren makromutaation, jossa jonkin tavanomaisen matelijan pesyeeseen kuoriutuisi kertaheitolla kuusijalkainen poikanen – toiveikas hirviö, kuten saksalainen geneetikko Richard Goldschmidt asian ilmaisi.

Moniraajaiset mutaatiot ovat niin yleisiä, että niille on nimikin: polymelia. Kotieläintenkin pesyeisiin syntyvät moniraajaiset poikaset eivät ole ennennäkemättömiä, mutta juuri sen verran harvinaisia, että ne usein päätyvät keltaisen lehdistön otsikoihin. On nelijalkaisia kanoja, viisijalkaisia karitsoja, kuusijalkaisia vasikoita. Ihmisilläkin näitä mutaatioita sattuu: googlen kuvahakuun voi kokeilla kirjoittaa ”polymelia”, omalla vastuulla. Kuvat ovat aika hurjia.

img_4229
Aksolotli, toiveikas hirviö.

Saltaatiossa on se vika, että sen tulokset ovat yleensä elinkelvottomia. Ihmisen erityishoidossa monijalkaiset eläimet voivat selvitä, mutta luonnossa niiden eliniänodote on sangen lyhyt. Vaikka nämä muutokset voisivat pienellä hienosäädöllä olla hyödyllisiä, ne eivät säily riittävän pitkään, koska luonnonvalinta karsii niiden ensimmäiset kantajat tehokkaasti pois. Tällaisen kertamutaation säilymisen kuvaaminen ”lottovoitoksi” ei vielä alkuunkaan kerro, kuinka epätodennäköinen onnenpotku se on. Ikuiseksi lapseksi jäänyt aksolotli on yksi esimerkki onnistuneesta, eloon jääneestä toiveikkaasta hirviöstä, mutta lohikäärme olisi ehkä jo liikaa.

Raajat ovat kuitenkin kehittyneet evistä, ja evät ovat eri asia. Niissä tapahtuvat mutaatiot eivät ole yhtä kriittisiä, ja kaloilla onkin runsaasti vaihtelua evien lukumäärissä. Selkäeviä voi olla nollasta kolmeentoista kappaleeseen, rasvaevä voi olla paikoillaan tai puuttua ja niin edelleen.

coccosteus
Kuusiraajainen Coccosteus-panssarihai

Ei ole vaikea kuvitella kalaa, jolla parillisia eviä on neljän sijaan kuusi – ja itse asiassa sellaisia onkin olemassa. Rustokaloilla koiraan parittelueliminä toimivat parilliset klasperit. Samanlaiset oli eräillä varhaisilla leuallisilla kaloilla, panssarihailla eli plakodermeillä (jotka eivät siis suinkaan olleet haita, vaan aivan omanlaisensa kalaryhmä). Klasperit ovat lihaksikkaat, rustoisten luiden tukemat elimet, jotka nykyisillä hailla ja rauskuilla kehittyvät vatsaevien (eli takajalkojen) takaosasta. Plakodermeillä ne kuitenkin olivat kirjaimellisesti kolmas raajapari.

Lohikäärmeiden alkuperä on siis rinnakkaisuniversumissa, jossa kalojen evoluutio lähti jossain siluuri-devonikausien taitteessa hienovaraisesti, mutta kauaskantoisesti eri suuntaan. Maalle nousivat varsieväisten luukalojen sijaan panssarihaiden sukulaiset, joiden klasperipari oli kehittynyt koiraalle ominaisesta paritteluelimestä molempien sukupuolten liikkumaelimeksi.

Nelijalkaisiin tottuneelle voi tuntua oudolta kuvitella, mitä nämä rinnakkaisuniversumin kalasammakot ja varhaiset maaeläimet ”ylimääräisellä” raajaparillaan tekivät, mutta ehkä asia on pikemminkin niin päin, että raajojen puute rajoittaa meidän tetrapodien evoluutiota. Niveljalkaisillahan suuri raajojen määrä mahdollistaa paljon sellaista, mikä meiltä selkärankaisilta ei onnistu – kunnon rivi eri tarkoituksiin erikoistuneita raajoja on kuin sveitsiläinen linkkuveitsi. Tarvitsepa sitten pinsetit, sarjan lihaveitsiä, mehupillin, siivet, kidukset, vasaran, taskun munien säilytykseen tai paritteluelimen, aina siihen löytyy väline.

Tietenkään heksapodiselkärankaiset eivät kehittyneet ainoastaan lohikäärmeiksi, vaan ne monimuotoistuivat vähintään yhtä laajaksi skaalaksi maan, ilman ja veden asukkaita kuin me tetrapoditkin. Varmaan laajemmaksikin, koska heksapodien bauplan eli perusruumiinrakenne mahdollistaa laajemman skaalan muotoja. Ne ehkä myös joutuivat kompensoimaan raajojen monimuotoisuudella hampaiden puuttumista: plakodermialkuperänsä vuoksi niillä ei ole varsinaisia hampaita, vaan luiset leikkurit.

Entä kuinka rinnakkaisuniversumin lohikäärmeet pääsivät osaksi tämän maailman älykkäiden ihmisapinoiden mytologiaa? Sen pähkinän taidan jättää fyysikoiden purtavaksi. Varmaankin samankaltaisten rinnakkaisuniversumien välille syntyy joskus aukkoja, joista otuksia on pyrähtänyt läpi. Ei riittävän usein, jotta niitä olisi sattunut säilymään fossiileina, mutta tarpeeksi tarinoiden inspiroimiseen.

Siispä halloweenina katse taivaalle. Tiedossa on kuulemma lohikäärmeiden lisäksi myös erityisen paljon revontulia. Molempien näkeminen on suomalaisella syyssäällä suunnilleen yhtä todennäköistä.

inktober_lohikaarme_halloween

*Kertomuksia Maamereltä on muuten hyllyssäni siksi, että kun olin palauttamassa sitä kirjastoon, repussani oli samaan aikaan kala, jonka pussi vuosi ja kasteli kirjan. Jouduin siis lunastamaan sen itselleni kalan takia. Vain biologiongelmia?


Lähteitä ja lisätietoa:

Wikipedia: Polymelia.

Nature News: Revenge of the hopeful monster.

Page ym. 2010: Microarray analysis of a salamander hopeful monster reveals transcriptional signatures of paedomorphic brain development. BMC Evolutionary Biology.

The Conversation: The first vertebrate sexual organs evolved as an extra pair of legs.

Mainokset

3 vastausta artikkeliin “Halloween-huuhaa: lohikäärmeiden evoluutio”

  1. Ilmeisesti elävä akvaariokala, kun pussissa kerran oli vettäkin.
    Montako selkäevää sillä oli? :-)

Vastaa

Täytä tietosi alle tai klikkaa kuvaketta kirjautuaksesi sisään:

WordPress.com-logo

Olet kommentoimassa WordPress.com -tilin nimissä. Log Out /  Muuta )

Google+ photo

Olet kommentoimassa Google+ -tilin nimissä. Log Out /  Muuta )

Twitter-kuva

Olet kommentoimassa Twitter -tilin nimissä. Log Out /  Muuta )

Facebook-kuva

Olet kommentoimassa Facebook -tilin nimissä. Log Out /  Muuta )

Muodostetaan yhteyttä palveluun %s