Kun hyönteisistä tuli äyriäisiä

Heterocarpus_ensifer
Melkein sama asia. Kuvat: NOAA & Brian Gratwicke / Wikimedia Commons.

Suomessa sallitaan hyönteisten myynti elintarvikkeeksi, kertoivat uutiset syyskuussa. Media onkin pursuillut juttuja hyönteissyönnistä: söisitkö ötököitä, uskaltaisitko maistaa? Entä mitä oikeastaan tiedetään hyönteisten hyvinvoinnista? Kommenttikentät täyttyvät ”hyi, en mä ainakaan söis”-mielipiteistä.

Samaan aikaan äyriäisiä – katkarapuja, taskurapuja, jokirapuja, hummereita – syödään hyvällä halulla ja pidetään suurenakin herkkuna. Parantaisikohan hyönteissyöntiä kammoksuvien mieltä yhtään tieto, että nykytiedon mukaan hyönteisetkin itse asiassa ovat äyriäisiä? Se on yksi dna-sukupuiden paljastamista sukulaisuussuhteista, jotka antavat kiehtovan uuden näkökulman elämän evoluutiohistoriaan.

Sain itsekin tämän hieman hämmentävän asianlaidan selville vasta äskettäin, vaikka tieto on jo seitsemän vuoden takaa. Harhailin lukemassa sirkkaäyriäisten aivoista, jotka äskettäin osoittautuivat hyönteismäisiksi, kun jossain mainittiin, että hyönteisillä on äyriäisten joukossa epätavallisen monimutkaiset aivot. Hetkinen, miten niin ”äyriäisten joukossa”?

Tarkempi tutkailu paljasti, että vuonna 2010 julkaistun suuren dna-sukupuun mukaan hyönteiset tosiaan ovat vain yksi haara äyriäisten laajassa joukossa. Myöhemmät tutkimukset ovat vahvistaneet tuloksen. Ne ovat siis äyriäisiä samassa merkityksessä kuin linnut ovat dinosauruksia, ihmiset apinoita ja kaikki nelijalkaiset eläimet kaloja. Kladistisen luokittelun (josta kirjoitin aiemmin täällä) mukaanhan eliöt eivät koskaan lakkaa kuulumasta kantamuotojensa ryhmiin: mikä tahansa kladi, nimetty sukupuun haara, sisältää yhteisen esi-isän ja kaikki siitä polveutuneet eliöt, olivatpa ne kuinka erinäköisiä hyvänsä.

sukupuut_kladistiikka_neliö
Fylogeniat eli sukupuut näyttävät, kuinka hyönteiset ovat vain yksi haara äyriäisten (punainen) joukossa samoin kuin linnut dinosaurusten (vihreä), ihmiset apinoiden (oranssi) ja nelijalkaiset kalojen (sininen) sukupuissa.

Laajemmassa kuvassa hyönteiset ja muut äyriäiset kuuluvat niveljalkaisiin, joka on paitsi sangen vanha, myös eläinkunnan ylivoimaisesti menestynein ryhmä. Yksin hyönteislajeja tunnetaan jo yli miljoona, ja moninkertainen joukko odottanee vielä löytämistään. Pelkästään kovakuoriaiset kattavat neljänneksen kaikista tunnetuista eläinlajeista. Kuten biologi J. B. S. Haldanen väitetään sanoneen, Luoja näyttää olleen aivan erityisen mieltynyt kovakuoriaisiin.

Vanhimmat mahdollisiksi niveljalkaisiksi arvellut fossiilit ovat aina ediacarakaudelta saakka, yli 550 miljoonan vuoden takaa. Ne ovat kuitenkin kiistanalaisia – näin kaukaisista ja huonosti säilyneistä fossiileista on vaikea päätellä, kuuluivatko kuoret ja tukirangat mahdollisesti sittenkin nivelmadoille tai nilviäisille, tai jollekin kauan sitten kadonneelle elämänmuodolle.

Maapallon meret alkoivat kuhista niveljalkaisia kambrikauden mittaan, 541–485 miljoonaa vuotta sitten. Silloinhan eläinten monimuotoisuus muutenkin räjähti. Vaikka monet kambrin niveljalkaisista olivat todella omituisia, niiden tärkeimmät ominaisuudet ovat jo näkyvissä: jaokkeista ruumista suojaa niinikään jaokkeellinen ulkoinen tukiranka. Ruumiin alapinnalla on nivelikkäitä raajoja, jotka toimivat kuin sveitsiläinen linkkuveitsi. Niistä on niveljalkaisten hurjan monimuotoistumisen myötä kehittynyt kaikkea mahdollista: jalkoja ja eviä, kiduksia ja siipiä, paritteluelimiä ja murskaavia leukoja, vasaroita, pihtejä, pinsettejä, tuntosarvia, pistimiä, injektioneuloja ja imusieniä.

niveljalkaiset_sukupuu_iso
Reilusti yksinkertaistettu niveljalkaisten sukupuu, jossa näkyy hyönteisten sijainti äyriäisinä äyriäisten joukossa. Lähde Legg ym. 2013 / Nature Communications.

Uudemmat sukupuut yhdistävät dna:n kertoman tarinan fossiileista saatuihin morfologisiin ominaisuuksiin, ja onnistuvat kokoamaan varsin vaikuttavan yleiskuvan niveljalkaisten sukulaisuussuhteista ja evoluutiosta. Tiedetään esimerkiksi, että niihin aikoihin kun elämä ensi kertaa nousi kuivalle maalle, niveljalkaiset valloittivat maan ainakin neljästi. Siluuri-devonikausien aikana maailman ensimmäisiin metsiin nousivat mönkimään sekä käsnäjalkaisten, hämähäkkieläinten, tuhatjalkaisten että hyönteisten esi-isät, eikä mikään näistä kolmesta ryhmästä ole erityisen läheistä sukua toisilleen. Ennen dna-aikaa tuhatjalkaisia ja hyönteisiä pidettiin toistensa sukulaisina, mutta niiden yhtäläisyydet johtuvatkin ilmeisesti samansuuntaisesta sopeutumisesta kuivalla maalla elämiseen, eivät lähisukulaisuudesta.

Kaikkien kuivalla maalla elävien ötököiden lähimmät elävät – tai kuolleetkaan – sukulaiset ovat vesissä. Siinä mielessä onkin täysin loogista, että hyönteiset ovat äyriäisiä: niiden täytyy polveutua siluurikauden tietämillä merissä eläneistä eläimistä, ja äyriäiset olivat jo tuolloin olemassa.

Hyönteisten lähimpiä elossa olevia sukulaisia ovat todella omituiset uiskentelevat saalistajat nimeltään airojalkaiset (Remipedia), joiden pitkää ruumista reunustavat raajat ovat nimensä mukaisesti aironmuotoisia. Hämmästyttävää kyllä, ensimmäinen elävä airojalkainen löydettiin vasta vuonna 1979. Sitä ennen ryhmä tunnettiin vain fossiileista.

800px-Speleonectes_tanumekes_unlabeled
Elävä airojalkainen Bahamalla. Neiber ym. 2011 / PLOS ONE. CC 2.5-lisenssi.

Myönnettäköön, että airojalkaisia on vaikea löytää. Ne ovat jotakuinkin matomaisia, valkoisia, sokeita ja korkeintaan neljän sentin mittaisia. Ei siinä vielä mitään, mutta ne eivät myöskään koskaan näytä kalpeaa naamaansa sellaisissa paikoissa, joissa ihmiset yleensä liikkuvat. Ne näyttävät elävän lähes ainoastaan rannikolla sijaitsevissa kalkkikiviluolissa, jotka saavat sekä merivettä että makeaa vettä. Näistä kahdesta ne lisäksi elävät nimenomaan raskaammassa, makean veden alle jäävässä merivesikerroksessa. Lajeja tunnetaan vain kolmisenkymmentä. Ne näyttävät esiintyvän kaikkien valtamerten laitamilla, mutta vain lämpimillä seuduilla. Lähinnä Suomea niitä on tavattu Kanariansaariin kuuluvalla Lanzarotella. Hauskaa kyllä, yksi airojalkaisten heimosta on nimeltään Godzilliidae. On vaikea kuvitella eläintä, joka vähemmän muistuttaisi suunnatonta japanilaista elokuvahirviötä.

Nyt olisi korkea houkutus sanoa, että joltain tämäntapaiselta hyönteisten varhaiset esi-isätkin varmaan näyttivät. Jopa kokenut tiedekirjoittaja Carl Zimmer hairahtui tähän ansaan sanoessaan blogiartikkelissaanbut before there were insects, this new study suggests, the proto-insects may have looked like this.”

Mutta vaikka nämä hyönteisten lähimmät serkut ovat huonosti tunnettuja ja harvinaisia, niiden ei ole mikään pakko olla eläviä fossiileja. Niiden evoluutio ei ole jäänyt paikalleen, vaan ne ovat kambrikautisille kantamuodoilleen tismalleen yhtä kaukaista sukua kuin ampiainen, neitoperhonen tai tukkimiehentäi, ja saattavat muistuttaa niitä aivan yhtä vähän. Sama pätee muihinkin kauan sitten omille teilleen eriytyneisiin, vähälajisiin ryhmiin. Esimerkiksi niilinhaukia, krokotiilieläimiä ja tuataroja nimitellään usein eläviksi fossiileiksi, mutta ne kaikki ovat sangen erikoistuneita otuksia, jotka eivät suinkaan erityisen paljon muistuta viuhkaeväisten kalojen, arkosaurien tai liskojen kantamuotoja.

Juuri maalle nousseiden hyönteisten kantamuotojen ulkonäöstä meillä on kohtalaisen hyvä käsitys: ne muistuttivat etäisesti sokeritoukkaa, kuten kerroin helmikuisessa Viikon pieni ihme -artikkelissa. Sen sijaan se, miltä hyönteisten aikaisemmat, vesissä eläneet, äyriäisiksi tunnistettavat kantamuodot joskus kambri- ja ordoviikkikausien tienoilla näyttivät, on vaikeampi kysymys.

antarcticarcinus
Antarcticarcinus pagoda -lajin euthycarcinoidi seikkailee lehtikarikkeen seassa permikautisessa järvessä. Jostain tämäntapaisesta hyönteiset ehkä saivat alkunsa.

Yksi mahdollinen ehdokas rantavesissä kuhisseiksi esihyönteisiksi, tai ainakin niiden läheisiksi sukulaisiksi, on huonosti tunnettu fossiilinen ryhmä, jolle on annettu kaikkea muuta kuin mieleenpainuva nimi Euthycarcinoidea. Huvittavaa kyllä, Anton Handlirshin vuonna 1914 antama nimi tarkoittaa jotakuinkin ”selkeää rapua”. Löytäjän julistettua eläimensä ilmiselviksi ravuiksi tutkijat kiistelivät seuraavat sata vuotta, minne päin niveljalkaisten sukupuuta ne edes suurin piirtein mahtavat kuulua. Tällä hetkellä yleinen mielipide alkaa kallistua hyönteisiä kohti.

Nämä kambrikaudelta aina triaskaudelle saakka eläneet ötökät näyttävät viihtyneen murtovesissä ja makeissa vesissä, mukaan lukien Antarktiksen jäätiköiden hyytävät sulamisvedet permikauden alussa. Ne tekivät retkiä kuivalle maalle jo kambrikaudella, ennen mitään muuta eläintä, kertovat Kanadan Ontariossa säilyneet jalanjäljet.

Ja miltä euthycarcinoidit sitten näyttivät? Oikeastaan juuri siltä, mitä voisi odottaakin. Niillä oli päässään pari tuntosarvia, ja ainakin osalla lajeista oli leuat ja niitä peittävä ylähuuli (labrum) kuten hyönteisillä. Keskiruumiin jaokkeista kasvavat koivet olivat sikäli hyönteismäiset, että ne eivät haarautuneet jalka- ja kidusosaan kuten monilla muilla äyriäisillä. Takaruumis oli jalaton. Osa lajeista oli ruumiinmuodoltaan kompakteja ja toisi nykyeläimistä mieleen lähinnä siirat tai katkat, toiset taas pitkiä kuin tuhatjalkaiset. Ne olivat usein aika kookkaita, kymmensenttisiä ja suurempiakin.

Ilmeisesti jokin niiden kaltainen rantavesien äyriäinen alkoi ordoviki-siluurikausien mittaan viihtyä yhä pidempiä aikoja kuivalla maalla. Ja miksipä ei, olihan maalla turvallista, ja varhaisten maakasvien ja meren rannalle heittämien herkkujen noutopöytä lojui odottamassa ottajaansa. Kun varhainen ötökkä sitten kehitti konstit elää ja hengittää palaamatta enää veteen, vain taivas oli rajana hyönteisten monimuotoisuudelle.


Lähteitä ja lisätietoa:

Legg ym. 2013: Arthropod fossil data increase congruence of morphological and molecular phylogenies. Nature Communications. (kokonaan luettavissa ResearchGatessa).

Myrmecos Blog 2010: The most ambitious arthropod phylogeny yet.

The Loom Blog 2010: Blind Cousins to the Arthropod Superstars.

Ortega-Hernández ym. 2010: Euthycarcinoids. Geology Today.

Wikipedia: Remipedia, Hexapoda, Euthycarcinoidea.

Yksi ajatus artikkelista “Kun hyönteisistä tuli äyriäisiä”

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