Our website does not support Internet Explorer.

To get the best experience on our website and of our content, please use a more modern browser like Edge, Chrome, Safari or similar.

Elämä ilman jalkoja takasi selviytymisen

Ensin käärmeet unohtivat eturaajat, sitten takaraajat, ja lopuksi ne vielä kehittivät erittäin joustavan kallon. 100 miljoonaa vuotta vanha, hyvin säilynyt fossiili osoittaa, että käärmeet liikkuivat vain takaraajoillaan monta miljoonaa vuotta.

Aurinko paahtoi La Buitreran aavikolla Patagonian pohjoisosissa Argentiinassa, kun kolme paleontologia etsi fossiileja. He konttasivat ja etsivät kivien ja hiekan joukosta merkkejä vanhoista luista.

Kun yksi paleontologeista löysi pyöreän kiven, kävi ilmi, että se oli käärmeen pääkallon fossiili. Vain muutaman senttimetrin pituinen kallo on lähes täydellisesti säilynyt. Kolmiulotteinen käärmeen kallo on todella kiinnostava löytö, sillä tutkijat ovat pitkään kaivanneet puuttuvia palasia käärmeiden kehityshistoriaan.

Aiemmat kallolöydöt eivät ole olleet täydellisiä, tai ne ovat litistyneet miljoonien vuosien aikana maakerroksissa. La Buitreran löydöt avasivat siis tutkijoille uuden maailman.

Nyt heillä on käytössään erittäin hyvin säilynyt varhaiskäärmeen kallo sekä seitsemän muuta samalta alueelta löydettyä käärmefossiilia.

Laboratoriossa tutkijoille selvisi, että kallo kuului liitukaudella 93–100 miljoonaa vuotta sitten eläneelle Najash rionegrina -varhaiskäärmeelle. Tutkimuksissa kävi ilmi, että käärmeet kadottivat eturaajansa huomattavasti varhaisemmassa vaiheessa kuin tähän asti on oletettu. Yllättävää oli se, että käärmeiden takaraajat säilyivät eturaajojen katoamisen jälkeen vielä miljoonia vuosia. Najash rionegrinalla oli vielä takaraajat, joten se siis yhdistää käärmeiden menneisyyden liskoihin.

Kallofossiili osoittaa, että laji on kehittynyt matelijoista, mutta Najash rionegrinalla ei vielä ollut nykykäärmeille tyypillistä joustavaa leukaniveltä.

Fossiilien vähäinen määrä epäilyttää

Käärmeet kuuluvat samaan suomumatelijoiden lahkoon kuin liskot ja sisiliskot. Käärmeet ja sisiliskot ovat kehittyneet muinaisista sisiliskoista. Tähän asti tutkijat ovat yksimielisiä, mutta muuten käärmeiden evoluutioon liittyy vielä monia epävarmoja seikkoja.

Teorioiden mukaan ensimmäiset käärmeet kehittyivät joko meressä tai maalla elävistä sisiliskoista. Epävarmuus johtuu siitä, että suurin osa käärmeistä on ollut hyvin pieniä eläimiä, joiden luut olivat heikkoja. Siksi käärmefossiilien arkisto on puutteellinen ja se koostuu pääasiassa erilaisista selkärangan osista.

Lisäksi suuri osa muinaiskäärmeistä katosi niin, että niistä ei ole jäänyt jälkiä, koska fossiilit ovat ajan myötä tuhoutuneet.

Käärmeen luikerteleva kehityshistoria

Najash rionegrina -varhaiskäärmeen kallosta ja seitsemästä muusta uudesta fossiilista selvisi, että käärmeillä oli takaraajat 70 miljoonaa vuotta pidempään kuin tähän asti on oletettu.

Käärmeiden evoluution kehityksessä otettiin tärkeä askel vuonna 1997, kun kanadalaisen Albertan yliopiston ja australialaisen Sydneyn yliopiston tutkijat kertoivat löytäneensä Lähi-idästä ikivanhan Pachyrhachis-nimen saaneen käärmelajin fossiilin.

Ensimmäistä kertaa tutkijoilla oli edessään käärmefossiili, jossa oli selviä merkkejä hyvin kehittyneistä takaraajoista. Hieman myöhemmin Lähi-idästä löydettiin myös kahden muun takaraajallisen käärmelajin (Hassiophis ja Eupodophis) fossiilit.

Kaikki kolme löytöä tehtiin samasta geologisesta kerrostumasta, joka 100 miljoonaa vuotta sitten oli veden alla. Löytö poiki teorian, jonka mukaan varhaiset käärmeet kehittyivät vedessä eläneistä matelijoista, oletettavasti mosasauruksista.

Najash nosti käärmeet maalle

Teoria koki kuitenkin kolauksen, kun tutkijat ensimmäistä kertaa löysivät merkkejä Najash rionegrinasta, joka eli suunnilleen samaan aikaan kuin Lähi-idästä löydetyt käärmefossiilit. Najash rionegrinan fossiili löydettiin alueelta, joka ei käärmeen elinaikana ollut veden alla. Ja koska sillä oli takaraajat, tutkijat päättelivät sen eläneen maalla.

Teoriaa tuki myös Brasiliasta löydetty 110–115 miljoonaa vuotta vanha käärmefossiili, jolla oli neljä raajaa. Laji, joka sai nimekseen Tetrapodophis amplectus, oli suhteellisen pieni, vain 20 sentin mittainen, ja sen pää oli noin ihmisen peukalon kokoinen. Eturaajat olivat noin sentin pituiset ja niissä oli kyynärpäät, ranne ja vain viiden millimetrin mittaiset kämmenet. Tetrapodophis amplectuksen takaraajat olivat eturaajoja pidemmät ja jalkapohjat olivat suuremmat kuin eturaajojen kämmenet.

Miljoonien vuosien kuluessa käärmeet ovat kehittyneet niin, että nykyisin ne eivät juuri muistuta sisiliskomaisia esivanhempiaan. Raajat ovat kadonneet, vartalosta on tullut pitkä ja virtaviivainen, ja leuka aukeaa 180 astetta kallon ja leukaluun muutosten ansiosta. Tutkijoilla on kuitenkin ollut vaikeuksia käärmeiden sukupuun hahmottamisessa ja käärmeiden ja muiden suomumatelijoiden suhteen määrittämisessä.

Muinaiskäärmeellä sisiliskon ja käärmeen piirteitä

Najash rionegrina kuvaa hyvin sitä, miten käärme oli kehittynyt sisiliskosta vatsallaan eteneväksi eläimeksi. Pitkä vartalo ja kallo osoittavat, että se oli jo selvästi erilainen kuin liskot.

Kallo oli välivaihe

Najash rionegrinan kallossa oli sisiliskon kallon tavoin leukaluu. Nykykäärmeiden suu on pienempi, mutta koska leuka on evoluution myötä muuttunut joustavaksi, käärme voi avata suunsa ammolleen. Tässä kehitysvaiheessa jo kadonneiden eturaajojen merkitys on epäselvä. Tutkijat arvelevat, että vain parin sentin mittaisilla raajoilla käärme saattoi pitää kiinni saaliistaan.

Venynyt vartalo

Najash rionegrinan vartalo oli muiden varhaiskäärmeiden tavoin pidempi kuin sisiliskoilla. Siten se saattoi kietoutua saaliinsa ympärille ja liikkua aaltomaisesti, mikä sopii hyvin etenemiseen maanalaisissa onkaloissa.

Takaraajat paritteluun

Takaraajat eivät todennäköisesti auttaneet Najash rionegrinaa liikkumisessa, vaan tutkijat arvelevat, että muutaman sentin mittaiset raajat olivat kätevä apuväline parittelussa.

Takaraajat säilyivät miljoonia vuosia

Käärmeiden kehitys raajattomiksi eläimiksi kesti ainakin 70 miljoonaa vuotta. Paleontologit ovat löytäneet neljän eri käärmeheimon fossiileja, joilla kaikilla oli pienet takaraajojen tyngät. Tutkijoiden arvioiden mukaan takaraajallisten käärmelajien vartalon muoto säilyi miljoonia vuosia.

Arviota tukee se, että Najash rionegrinalla ja kahdella muulla käämelajilla, joilla oli takaraajat, ei havaittu minkäänlaisia merkkejä eturaajoista. Eturaajojen katoamisprosessi oli ilmeisesti ollut käynnissä jo pitkään, ennen kuin Najash rionegrina eli 90–100 miljoonaa vuotta sitten.

Eturaajojen menetys oli ensimmäinen tärkeä virstanpylväs käärmeiden kehityshistoriassa.

Koska takaraajat säilyivät monilla muinaisilla käärmelajeilla pitkän aikaa, kyseessä ei ollut vain väliaikainen ylimenovaihe. Tutkijat arvelevat, että pitkä vartalo ja pienet takaraajat olivat käärmeille hyödyllinen yhdistelmä. Käärmeet tuskin käyttivät takaraajojaan liikkumiseen, mutta niillä on voinut olla tärkeä rooli parittelussa.

Käärmeet ovat ehkä pitäneet takaraajoillaan parittelun aikana kiinni kumppanista, kunnes siittiöt ovat päässeet naaraan viemärisuoleen.

Käärmeen kallo on ainutlaatuinen

Käärmeet tunnetaan parhaiten pitkulaisista vartaloistaan, mutta raajattomuus ei kuitenkaan tee niistä ainutlaatuisia eläinten joukossa. Menestyksen salaisuus on niiden erittäin joustava kallo, jossa monet luut ovat hyvin joustavasti kiinni toisissaan. Siksi käärme pystyy avaamaan kitansa suureksi ja nielemään kokoonsa nähden suuria saaliseläimiä.

Käärmeiden sisiliskoista poikkeava kallo on pitkään hämmästyttänyt tutkijoita. Asiaan saatiin valaistusta, kun Najash rionegrinan lähes täydellisesti säilynyt kallo löytyi.

Kalloa on tutkittu laboratoriossa erilaisilla kuvantamislaitteilla. Mikroskoopeilla tutkijat puolestaan saivat tietoa kallon luiden rakenteesta, ja sen jälkeen tietoja verrattiin nykyisin elävien käärme- ja sisiliskolajien kalloihin.

Kallo osoittautui olevan sisiliskon jäykän kallon ja nykykäärmeiden joustavan kallon välimuoto.

Kallon tutkimukset ovat muuttaneet biologien käsitystä käärmeiden kehityksestä. Kallon luiden rakenne sekä vertailu varhaisiin ja nykyisiin sisilisko- ja käärmelajeihin antoivat tutkijoille eri vaihtoehtoja käärmeiden todennäköiseksi sukupuuksi.

Esimerkiksi nykykäärmeistä primitiivisin suku, aitosokkokäärmeet, on saanut sukupuussa uuden paikan. Matoja muistuttavat aitosokkokäärmeet ovat nimensä mukaan sokeita ja erittäin hyviä kaivajia. Aiemmissa tutkimuksissa ne on sijoitettu varhaisimpiin käärmelajeihin, mutta uusien löytöjen valossa Najash rionegrina kuuluu niitä varhaisempaan sukupuun oksaan.

Tällä hetkellä maailman vanhinta löydettyä käärmefossiilia kuvattiin Nature-tiedelehdessä vuonna 2015. Kyseessä on Eophis underwoodi -lajin fossiili, joka löydettiin Britanniasta Oxfordin lähistöltä. Noin 25 senttiä pitkä fossiili on peräisin jurakaudelta 170 miljoonan vuoden takaa. Eophis underwoodi -fossiilin analyyseissä kävi ilmi, että käärmeitä on saattanut olla olemassa jo 190 miljoonaa vuotta.

Raajat voivat kehittyä uudelleen

Nykykäärmeillä ei ole raajoja, mutta joidenkin nykylajien perimässä raajat elävät edelleen. Esimerkiksi pytonin sikiölle kehittyy munassa takaraajat. Raajat kehittyvät vielä vuorokausi sen jälkeen, kun naaras on muninut munansa, mutta sitten prosessi pysähtyy ja pienet raajat surkastuvat.

Aikuisilla pytoneilla ja boakäärmeillä on yhä takaraajojen jäänteinä kannukset kloaakkiaukon molemmilla puolilla. Tutkijat ovat analysoineet pytonin perimää ja havainneet, että siinä on yhä olemassa koodi takaraajojen kehittymistä varten. Pytonin takaraajat jäävät kuitenkin kehittymättä, koska jokin geneettinen mekanismi estää sen.

Jos raajojen kehitystä aktivoiva geeni saisi jatkaa toimintaansa, pytoneille ja muille käärmeille voisi jälleen kasvaa raajat. Siten tulevaisuus kääntyisikin takaisin menneisyyteen.

Lue myös:

Kuollut valas rannalla
Eläimet

Ihminen on hävittänyt 70 % eläimistä – 50 vuodessa

3 minuuttia
snake climbing
Käärmeet

Käärmeet: Miten käärmeet pystyvät kiipeämään?

2 minuuttia
Käärmeet

Käärmeen raajat

1 minuuttia

Kirjaudu sisään

Tarkista sähköpostiosoite
Salasana vaaditaan
Näytä Piilota

Oletko jo tilaaja? Oletko jo lehden tilaaja? Napsauta tästä

Uusi käyttäjä? Näin saat käyttöoikeuden!

Nollaa salasana

Syötä sähköpostiosoitteesi, niin saat ohjeet salasanasi nollaamiseksi.
Tarkista sähköpostiosoite

Tarkista sähköpostisi

Olemme lähettäneet sinulle sähköpostia osoitteeseen . Siinä on ohjeet, joiden avulla voit nollata salasanasi. Jos et ole saanut sähköpostia, tarkista, että se ei ole joutunut roskapostin joukkoon.

Anna uusi salasana.

Nyt sinun pitää antaa uusi salana. Salasanassa pitää olla vähintään 6 merkkiä. Kun olet luonut uuden sanasanan, sinua pyydetään kirjautumaan sisään palveluun.

Salasana vaaditaan
Näytä Piilota