Sain heinäkuussa sähköpostilaatikkooni kysymyksen, joka oli alun perin lähetetty Kysy kirjastonhoitajalta -palveluun. Se kuului näin:
Mikä oli nykyisten selkärankaisten eläimien sukupuun rakenne liitukauden lopulla.
Siis montako (nykyisten eläimien kannalta relevanttia) lajia selvisi sukupuutosta? Luukaloja lienee niin paljon, että lajimäärän arvio riittää, mutta maaselkärankaisten tilanne voisi kiinnostaa yksityiskohtaisemminkin.
Kysymys oli vaikea, mutta sitäkin kiinnostavampi. Kuinka vakava oikeastaan oli liitukauden lopun massasukupuutto niiden eliöryhmien näkökulmasta, jotka kuitenkin selvisivät siitä? Kuinka monesta onnekkaasta nykyinen nisäkkäiden, lintujen tai muiden eläinten monimuotoisuus polveutuu? Tämä artikkeli on laajennettu versio vastauksestani.
Kysymykseen on ikävä kyllä mahdotonta antaa tarkkaa vastausta. Selkärankaisten fossiileja sisältäviä kerrostumia, jotka kattaisivat ajan molemmin puolin liitukauden lopun joukkosukupuuttoa, on vain siellä täällä, eivätkä ne tarjoa kattavaa käsitystä koko maailman lajistosta – etenkään, kun niitä ei ole vielä ehditty juurta jaksain tutkia. Ne ovat pikemminkin tirkistysreikiä tapahtumiin siellä täällä.
Liitukauden lopussa, 66 miljoonaa vuotta sitten, tapahtuneen joukkosukupuuton kuuluisimpia uhreja ovat dinosaurukset (poislukien linnut). Myös siipisaurukset eli lentoliskot katosivat kokonaan, eli näiden ryhmien lajeista sata prosenttia kuoli sukupuuttoon. Meristä hävisivät esimerkiksi plesiosaurit ja mosasaurit sekä pääjalkaisten riveistä ammoniitit ja belemniitit.
Tietenkään ei käynyt niin, että jokainen siipisauruslaji katosi samalla kun kaikki linnut selvisivät. Selvinneidenkin eläinryhmien riveissä tapahtui suuria tappioita. Kaikkiaan arvioidaan, että vähintään 75 % kaikista lajeista katosi. Sukupuutto oli rajuin suurille eläimille. Yli 25 kilogramman painoisia selkärankaislajeja selvisi vain kourallinen, tasalämpöisiä sellaisia ei yhtäkään.
Paikallisesti voidaan antaa tarkempiakin lukuja silloin, kun runsaasti fossiileja sisältävä kivikerrostuma ulottuu liitukauden lopulta sitä seuranneelle paleoseeniajalle. Ehkä kaikkein parhaiten tunnettu on Hell Creek – muodostuma, joka sijaitsee neljän osavaltion alueella Yhdysvaltojen luoteisosassa. Erään tutkimuksen mukaan (Longrich ym. 2012) muodostumasta tunnetaan 30 lajia liskoja ja käärmeitä, joista sukupuuton yli selvisi viisi. Niistä yksi oli sukua skinkeille, yksi kyhmyliskoille (Xenosauridae), kaksi vaskitsoille ja yksi oli käärme. Ei kuitenkaan ole tietoa, oliko mikään niistä nykylajien suora kantamuoto.
27 nisäkäslajista Montanan Hell Creek -löytöpaikoilla selvisi seitsemän (Silber ym. 2010), joista yksikään ei ole relevantti nykylajien evoluutiolle, sillä ne kaikki kuuluivat sittemmin sukupuuttoon kuolleisiin ryhmiin. Lajeista kuusi kuului multituberkulaatteihin, jyrsijämäisiin pikkunisäkkäisiin, jotka eivät olleet läheistä sukua millekään nykyään elävälle ja katosivat viimeistään oligoseenikaudella noin 17 miljoonaa vuotta sitten. Opossumia tai päästäistä muistuttanut Cimolestes oli sekin ikivanhan ryhmän edustaja, ja hävisi pian joukkosukupuuton jälkeen.
Lajien taksonomia ja niiden ajoituksen tarkkuus kuitenkin elävät kaiken aikaa, ja kuva tarkentuu. Koko Pohjois-Amerikan kattava uudempi tutkimus (Longrich ym. 2016) antaa vieläkin jyrkemmän kuvan nisäkkäiden sukupuutosta. Sen mukaan mantereella liitukauden lopulla eläneistä 59 nisäkäslajista sukupuuton yli selvisikin vain neljä! Näistäkään yksikään ei ole nykylajien evoluution kannalta relevantti. Sen sijaan esimerkiksi Protungulatum-suku tunnetaan molemmin puolin sukupuuttoa, mutta tarkka laji on eri: voi olla että otus on selvinnyt paikan päällä ja rajujen olosuhteiden muutosten vuoksi kehittynyt nopeasti eri lajiksi, tai sitten jostain muualta on levinnyt paikallisesti kadonneen tilalle uusi laji. Tällaisia tapauksia tutkijat löysivät toiset neljä. Protungulatumilla saattoi olla jopa jotain tekemistä nykylajien evoluution kanssa, vaikkei siitä varmuutta olekaan. Eräät sukupuut nimittäin sijoittavat sen lähelle sorkkaeläimiä.
Pohjois-Amerikan hurjien kuolleisuuslukujen perusteella tuntuu ällistyttävältä, että maailma ylipäätään toipui katastrofista. Se on kuitenkin ymmärrettävää, jos ajattelee sukupuuton todennäköistä syyllistä, Meksikonlahteen iskeytynyttä kymmenkilometristä asteroidia. Kraatterin muoto kertoo, että asteroidin isku tapahtui viistosti eteläkaakosta, mikä tarkoittaa, että iskun pahimmat seuraukset rysähtivät juuri Pohjois-Amerikkaan. Muualla maailmassa luultavasti päästiin vähemmällä, ja fossiililöydötkin viittaavat tähän suuntaan.
Kaiken kaikkiaan fossiileista on siis rajallisesti apua. Toinen tapa lähestyä kysymystä ovat molekyylikellojen ja fossiililöytöjen avulla ajoitetut sukupuut. Niistä voidaan laskea, kuinka monta nykyisiin selkärankaisiin johtanutta kehityslinjaa on ollut olemassa jo liitukauden lopulla ennen sukupuuttoa. Ongelma on, että paljon sukupuun haarautumisia tapahtuu ajallisesti hyvin lähellä sukupuuttoa. Todennäköisesti syy on se, että jäljelle jääneet eläimet lajiutuivat räjähtävällä nopeudella sukupuuton jälkeisessä tyhjässä maailmassa. Toisaalta modernien eläinryhmien monimuotoistumista on voinut tapahtua jo liitukauden puolella: esimerkiksi kukkakasvien maailmanvalloitus oli potkaissut käyntiin eläintenkin evoluution uusia harppauksia. Pienikin epätarkkuus voi viedä haarautumiskohdan toiselle puolelle sukupuuttoa ja antaa aivan väärän käsityksen selvinneiden lajien määrästä.
Eräässä uudessa analyysissa (Springer ym. 2017) noin 20 nykynisäkkäiden kehityslinjaa ylitti liitukauden lopun rajan. Se tarkoittaa, että kaikki nykyiset nisäkkäät polveutuvat noin 20 selvinneestä lajista. Niiden joukossa oli esimerkiksi kaksi tai kolme jyrsijälajia, yksi jäniseläin, kaksi kädellistä, yksi petoeläin ja niin edelleen (tosin sukupuusta on menetelmäsyistä poistettu isoja nisäkkäitä, joilla on pitkät sukupolvenvälit, joten näihin johtaneita sukupuun haaroja olisi varmaankin ollut muutama lisää). Selvinneitä lajeja oli tosiasiassa tietenkin enemmän, mutta vain nämä ovat nykyisen nisäkäsfaunan kannalta relevantteja. Kaikkien muiden suvut ovat sittemmin sammuneet. Molekyylikelloihin perustuvat sukupuut herättävät usein epäilyksiä siksi, että ne sijoittavat eri eläinryhmien synnyn paljon kauemmas menneisyyteen kuin fossiilit antaisivat olettaa. Esimerkiksi mitään petoeläinten tai jäniseläinten kaltaista ei tunneta dinosaurusten ajalta.
Linnut näyttävät käyneen vielä lähempänä täydellistä häviämistä. Erään ajoitetun sukupuun (Prum ym. 2015) mukaan kaikki nykylinnut polveutuvat ehkä vain 4-6 sukupuutosta selvinneestä lajista. On ehdotettu, että Jukatanin niemimaalle iskeytyneen asteroidin ilmakehään sinkoamat hiukkaset ja myrkylliset yhdisteet olivat erityisen vaarallisia lintujen monimutkaiselle hengityselimistölle, jollainen oli myös muilla dinosauruksilla ja siipisauruksilla. Linnut olivat siis hyvin vähällä seurata muiden dinosaurusten tietä hautaan.
Vaihtolämpöisten eläinten laita oli paremmin. Matelijoiden ja sammakkoeläinten sukupuissa liitukauden rajan ylittävien kehityslinjojen määrä lasketaan kymmenissä, ja kaloissa selviytyjiä oli vielä enemmän. Vaihtolämpöisten keskuudessa selvisi myös muutamia isoja eläimiä, kuten merikilpikonnia ja krokotiilieläimiä. Ydintalvi onkin varmasti pienempi paha eläimelle, joka voi vaikeuksitta paastota vuoden tai pari.
Lähteitä ja lisätietoa:
Longrich ym. 2012: Mass extinction of lizards and snakes at the Cretaceous–Paleogene boundary. PNAS.
Longrich ym. 2016: Severe extinction and rapid recovery of mammals across the Cretaceous–Palaeogene boundary, and the effects of rarity on patterns of extinction and recovery. Journal of Evolutionary Biology.
Prum ym. 2015: A comprehensive phylogeny of birds (Aves) using targeted next-generation DNA sequencing. Nature.
Silber ym. 2010: Unexpected resilience of species with temperature-dependent sex determination at the Cretaceous–Palaeogene boundary. Biology Letters.
Springer ym. 2017: Waking the undead: Implications of a soft explosive model for the timing of placental mammal diversification. Molecular Phylogenetics and Evolution.
Wikipedia: Cretaceous-Paleogene Extinction Event.
planeetanihmeet.wordpress.com 