Delen:
10 Ongelofelijke voorverkiezingen in de evolutie van het leven op aarde
Om de ontzagwekkende diversiteit van het leven op deze planeet te bereiken, moest de natuur vele obstakels overwinnen gedurende miljarden jaren van evolutie. Nieuwe omgevingen moesten worden veroverd; er moesten nieuwe formulieren worden gemaakt om nieuw beschikbare bronnen te exploiteren. Sinds de mens voor het eerst terugkijkt op de lange geschiedenis van de natuurlijke wereld via paleontologie en geologie, hebben we enkele van de keerpunten ontdekt in de ontwikkeling van het leven op aarde.
10 De vroegste mensen
De Omo blijft
Natuurlijk kun je de stamboom van de mensheid lang volgen. Maar wie waren de vroegste moderne mensen, zoals jij en de mensen die je kent? Wel, Omo I en II kunnen gewoon de antwoorden bevatten. De twee gedeeltelijke schedels, ontdekt in Ethiopië rond 1967, werden onlangs bevestigd als een verbazingwekkende 195.000 jaar oud, waardoor ze de vroegst bekende anatomisch moderne mens zijn. (Er is eigenlijk enige discussie rond Omo II, maar Omo I is het erover eens om een volledig moderne mens te zijn.) In feite denken wetenschappers nu dat Homo sapiens is pas ongeveer 200.000 jaar geleden geëvolueerd, waardoor het waarschijnlijk was dat het Omo-paar tot de eerste echte mensen behoorde die ooit de aarde hebben bewandeld.
Dus wat zijn de implicaties van de twee schedels? Maar afgezien van het bevestigen van de opkomst van de mensheid in Afrika, hebben ze een van de grote mysteries van de menselijke evolutie verdiept. Bewijs van culturele eigenschappen, zoals muziekinstrumenten, naalden en ornamenten, dateert slechts ongeveer 50.000 jaar geleden. Complexe gereedschappen zoals harpoenen verschijnen ook na die datum, hoewel ruwe steenwerktuigen veel ouder zijn. Dus, als volledig moderne mensen 200.000 jaar geleden door het land zwierven, waarom duurde het dan 150.000 jaar om iets te ontwikkelen dat op cultuur leek?
9De vroegste vogel
protoavis
We weten nu dat vogels evolueerden van dinosaurussen, en dat veel dinosaurussen eigenlijk bedekt waren met veren. Als gevolg daarvan kan de vraag "Welke was de vroegste vogel" meer lijken op: "Wanneer stoppen we met het beschouwen van een schepsel als een dinosaurus en noemen we het een vogel?" Lange tijd trokken paleontologen de lijn naar schepsels zoals Archaeopteryx (afgebeeld) en Confuciusornis, kleine dieren bedekt met veren en in staat om te vliegen, evenals bomen klimmen en rennen. Dat weten we ook Confuciusornis had een echte snavel, die het een voordeel geeft ten opzichte van zijn rivalen voor de positie van de vroegste echte vogel.
Er is echter een nog oudere kandidaat voor de titel van eerste vogel. protoavis leefde ongeveer 220 miljoen jaar geleden, minstens 80 miljoen jaar voor zijn naaste rivaal. Het fossiel werd gevonden in Texas door paleontoloog Sankar Chatterjee, die beweert dat het zelfs dichter bij moderne vogels is dan Archaeopteryx. Als dit waar is, en protoavis is de oudste bekende vogel, het zou mogelijk ons hele begrip van vogelevolutie mogelijk herschrijven. Momenteel is de consensus dat vogels evolueerden van coelurosaurische dinosaurussen. Maar protoavis is gemakkelijk zo oud als de eerste coelurosauriërs, waardoor een dergelijk scenario onmogelijk is. Als protoavis is een vogel, dan moeten vogels ergens anders vandaan zijn gekomen.
Schrijf de boeken echter nog niet herschreven, omdat de identificatie van protoavis zoals een vogel enorm controversieel is gebleken. Het fossiel was niet in goede staat toen Chatterjee het vond, waardoor veel paleontologen suggereerden dat het eigenlijk een mengeling was van botfragmenten van twee of meer soorten, die een overbelaste Chatterjee samen in een plausibel skelet verwerkte. Anderen wijzen er eenvoudigweg op dat er geen reden is om te geloven protoavis is de voorouder van de vogels van vandaag. In plaats daarvan zou convergente evolutie eenvoudig kunnen hebben geresulteerd in twee niet-verwante soorten die een soortgelijk ontwerp delen.
8De eerste soorten om op het land te lopen
Tiktaalik En Pneumodesmus
Deel vis, deelkikker en deelkrokodil, Tiktaalik was het vogelbekdier van het Devoon dat 375 miljoen jaar geleden in het ondiepe water spetterde. Ontdekt in Canada in 2004, wordt de soort beschouwd als een belangrijke overgangsband tussen aquatische gewervelde dieren en de allereerste landdieren. Onder andere aanpassingen, Tiktaalik pochte ribben die in staat zijn om zijn lichaam, longen, een beweegbare nek en ogen op de bovenkant van zijn hoofd te ondersteunen als een krokodil. Het pocht ook proto-benen, halverwege geëvolueerd van vinnen, die het zou hebben toegestaan om zichzelf langs rivierbeddingen te duwen. Echter, Tiktaalik'benen' hadden waarschijnlijk niet het bewegingsbereik dat nodig was om echt over het land te lopen. In het beste geval had het misschien even kunnen slenteren op slikken. Anders bleef het waarschijnlijk in de ondieptes.
Maar terwijl gewervelde dieren leuk vinden Tiktaalik worstelden om de overdracht naar het land te maken, ze waren daadwerkelijk door een soort duizendpoot tot de stoot gebracht Pneumodesmus, dat zo'n 428 miljoen jaar geleden leefde. Met een lengte van slechts 1 centimeter was de kleine myriapod niet veel om naar te kijken, maar Pneumodesmus was het eerste wezen dat we kennen om echt op het land te leven. Dat maakt het ook tot het oudste lucht-ademende schepsel dat we kennen, met kleine ademhalingsopeningen bekend als spiracles aan de buitenkant van zijn lichaam. Als zodanig, Pneumodesmus moet worden beschouwd als een van de meest succesvolle experimenten in de natuur, zodat de weg vrij is voor alle landdieren.
7The Earliest True Reptile
Hylonomus Lyelli
Reptielen waren de eerste gewervelde dieren die volledig in staat waren om op het land te leven en zich zelfs buiten het water konden voortplanten. Dat maakt ze behoorlijk geweldig, en het piepkleine critter dat bekend staat als Hylonomus lyelli misschien wel de meest geweldige van allemaal.Het hagedisachtige wezen, dat slechts 20 centimeter lang was, is momenteel de oudste onbetwiste soort reptielen, die minstens 310 miljoen jaar oud is. Waarschijnlijk een insecteneter, Hylonomus lyelli werd ontdekt in 1860, bewaard in een boomstam in Nova Scotia.
Natuurlijk was 1860 lang geleden en twee uitdagers van de eerste reptielen-titel zijn sindsdien ontstaan. westlothiana en Casineria zijn beide iets ouder dan Hylonomus lyelli (338 miljoen jaar voor westlothiana en 335 miljoen jaar voor Casineria). De wetenschappelijke gemeenschap is echter nog steeds aan het discussiëren of een van beide inderdaad een volledig geëvolueerd reptiel was, omdat ze een aantal amfibieën trekken, wat betekent dat ze waarschijnlijk afhankelijk waren van een stabiele waterbron om te leven en zich voort te planten. Voorlopig, Hylonomus lyelli kan de titel behouden.
6Het oudste schepsel dat geschikt is voor vluchten
Rhyniognatha Hirsti
Als middel van voortbeweging vereist de vlucht een complex ontwerp (laag lichaamsgewicht, maar een stevig frame) en veel inspanning door krachtige vleugelspieren. Het eerste wezen dat kon vliegen was eigenlijk het oudste bekende insect, Rhyniognatha hirsti. Het kleine insect leefde zo'n 400 miljoen jaar geleden, wat betekent dat vlucht in geen geval een recente ontwikkeling vanuit een evolutionair perspectief is.
Rhyniognatha hirsti werd ontdekt in 1928, in rotsen die dateren uit het Devoon. Het fossiel werd bijna 75 jaar lang genegeerd, totdat bioloog Michael Engel het per ongeluk terugvond in een la in het Londense Natural History Museum. Engel hapte naar adem toen hij het ongelooflijke exemplaar zag - en dat was voordat hij zelfs maar wist hoe oud het was.
Sindsdien hebben deskundigen zijn overblijfselen grondig bestudeerd, wat bevestigt dat het kleine insect vleugels had en zeer waarschijnlijk in staat was om ze te gebruiken om te vliegen. Ze zijn echter nog steeds niet helemaal zeker tot welke insectenfamilie het behoort. Niettemin is het fossiel een fascinerende vondst en verdere studie zou meer moeten onthullen over de vroegst bekende pionier van de vlucht.
5De eerste bloeiende planten
Potomacapnos En Amborella
Mensen associëren planten vaak met bloemen, maar bloemen zijn eigenlijk een zeer recente ontwikkeling, althans op het evolutionaire tijdsschema. Voordat ze kwamen opdagen, planten gereproduceerd via sporen gedurende honderden miljoenen jaren. Wetenschappers weten zelfs niet eens waarom bloemen in de eerste plaats evolueerden, omdat ze kwetsbaar zijn en enorme hoeveelheden energie nodig hebben, die veel planten zouden kunnen gebruiken om zaden te laten groeien of in hoogte te vergroten. Bovendien hebben niet-bloeiende planten niets dat echt overeenkomt met bloemen, waardoor het een puzzel is waar ze in de eerste plaats vandaan komen. Deze losse eindjes leidden Darwin ertoe om de opkomst van bloemen beroemd te omschrijven als 'een afschuwelijk mysterie'.
De oudst bekende fossielen van bloeiende planten dateren uit het Krijt, tussen 115 en 125 miljoen jaar geleden. Een van de oudste is Potomacapnos, een verrassend complexe plant die lijkt op een moderne klaproos. Een dergelijke complexiteit in vroege fossielen geeft aan dat bloemen waarschijnlijk zeer snel evolueerden naar iets dat hun moderne vorm benaderde, in plaats van zich langzaam te ontwikkelen over een lange periode. Maar het is moeilijk om definitieve conclusies te trekken, omdat bloemen kwetsbaar zijn en zelden overleven om verstard te worden.
Sommige antwoorden kunnen echter liggen bij een zeldzame struik die alleen te vinden is op het Pacifische eiland Nieuw-Caledonië. Amborella trichopoda (foto) is het enige overgebleven lid van de Amborellales. Aan het begin van het Krijt, splitsten de Amborellales zich van de niet-bloeiende planten die het landschap domineerden en de oudste orde van bloeiende planten werden om in het heden te overleven. Later kwamen twee andere overgebleven orden naar voren: de Nymphaeales, die moderne waterlelies werden, en de Austrobaileyales, waaruit alle andere bloeiende planten zich ontwikkelden. Sinds de Amborellales als eerste opdoken, Amborella trichopoda blijft het dichtst bij de oorspronkelijke bloeiende planten. Door het te vergelijken met de Austrobaileyales, kunnen we een idee krijgen van welke eigenschappen bloeiende planten oorspronkelijk hadden en welke eenvoudig verder evolueerden.
4The Earliest Mammal
Hadrocodium Wui
Het oudste bekende zoogdier leek op een kleine muis of moderne spitsmuis. Hadrocodium wui, geïdentificeerd in China in 2001, was zo'n 3,5 centimeter lang, woog 2 gram en had waarschijnlijk een levensstijl en een dieet vergelijkbaar met moderne spitsmuizen, omdat zijn tanden bestonden uit gespecialiseerde giftanden voor het hakken van insecten.
Dus hoe weten we dat hadrocodium was een zoogdier en geen therapsid (een soort zoogdierachtig reptiel dat bloeide in het Mesozoïcum)? Wel, evenals een opmerkelijk groot brein vanwege zijn grootte, pocheerde Hadrocodium middenoorbeenderen gescheiden van zijn kaak, wat wordt beschouwd als een opmerkelijk punt van evolutionaire divergentie tussen zoogdieren en reptielen. In feite kon Hadrocodium als zeer modern worden beschouwd, vooral als het gaat om zijn reukvermogen.
Maar wat maakt Hadrocodium wui echt indrukwekkend is de leeftijd. Op 195 miljoen jaar oud leefde Hadrocodium lang voordat enkele van de bekendste dinosaurussen, inclusief de stegosaurus, diplodocus en tyrannosaurus, leefden. In feite leefde de machtige tyrannosaurus dichter bij ons in de tijd dan dat hij dat deed Hadrocodium wui.
3De eerste boom
Wattieza
Bomen speelden (en spelen nog steeds) een cruciale rol in de vorming van de atmosfeer van de aarde. Zonder hun macht om koolstofdioxide in zuurstof om te zetten, zou de planeet snel onherbergzaam voor het leven worden, tenminste zoals wij het kennen.In feite veranderden de eerste bossen ons ecosysteem drastisch, waardoor de planeet afkoelde en de omstandigheden schiep die we tegenwoordig als vanzelfsprekend beschouwen. Als zodanig kan het uiterlijk van de boom worden beschouwd als een van de belangrijkste evolutionaire doorbraken aller tijden.
Momenteel is de oudste bekende boom een 397 miljoen jaar oude soort die bekend staat als Wattieza, dat leek op een moderne palm en waarschijnlijk een hoogte van ongeveer 10 meter (30 ft) bereikte. Wattieza ging de dinosaurussen zo'n 140 miljoen jaar voor, verspreidde zich over de planeet lang voordat de eerste gewervelde dieren naar het land trokken. Het reproduceerde met behulp van sporen, vergelijkbaar met die gebruikt door varens en schimmels vandaag. De soort is op dit moment uitgestorven, maar een 180-kilogram (400 lb) fossiel (hierboven afgebeeld) werd in 2004 in New York ontdekt en loste veel onbeantwoorde vragen op over hoe bossen het land domineerden.
2De vroegste echte dinosaurus
Nyasasaurus Parringtoni
De heerschappij van de dinosaurussen begon na het vreselijke Perm-uitsterven, dat zo'n 250 miljoen jaar geleden plaatsvond en ongeveer 90 procent van alle soorten op aarde vernietigde, inclusief 95 procent van het zeeleven en de meeste bomen van de planeet. Daarna kwamen de dinosaurussen tevoorschijn.
De oudste echte dinosaurus die momenteel bekend is, is Nyasasaurus parringtoni, dat in de jaren dertig in Tanzania werd ontdekt, maar slechts afdoende in 2011 werd gedateerd. Slechts een paar botten van de soort zijn tot nu toe geïdentificeerd - wetenschappers hebben nog steeds geen idee of het een carnivoor of een herbivoor was, noch zijn ze volledig zeker hij liep op twee benen of niet.
Toch kunnen we dat zeggen Nyasasaurus parringtoni was minder dan indrukwekkend, stond slechts 1 meter lang en weegt 18-60 kilogram (40-135 lb). Sterker nog, het is nauwelijks een dinosaurus volgens de meeste normen, maar de analyse van de botten heeft aangetoond dat het een snelgroeiend dier was, wat aangeeft dat het warmbloedig was, een essentieel kenmerk van dinosaurussen. Voorlopig hoopt de wetenschappelijke gemeenschap meer fossielen te ontdekken, omdat we zelfs de familie van dinosaurussen waarvan het deel uitmaakt nog niet hebben kunnen identificeren.
1De oudste levensvorm
Wat is de oudste levensvorm die de wetenschap kent? Welnu, het is een verrassend lastige vraag om te beantwoorden, aangezien vroege levensvormen zo basaal waren dat het vaak moeilijk was ze nauwkeurig te identificeren. Zo werd gedacht dat rotsen die in de buurt van Pilbara in Australië waren ontdekt in eerste instantie sporen bevatten van een paarse microbiële gemeenschap in de oceaan, bijna 3,5 miljard jaar oud. Dit zou het oudste bewijs van het leven op aarde zijn geweest en iedereen raakte erg opgewonden - tot eerder dit jaar, toen nieuwe testen overtuigend bewezen dat de 'microfossielen' eigenlijk gewoon vreemd gevormde minerale afzettingen waren, gecreëerd door hydrothermale gebeurtenissen. Met andere woorden, ze leefden helemaal niet.
Hetzelfde gebeurde in Zuid-Afrika, waar kleine buisjes in stenen werden gevonden als bewijs van 3,4-miljard jaar oude bacteriën, alleen voor een vervolgstudie om ze te identificeren als natuurlijke formaties gecreëerd door vulkanische activiteit. Gelukkig hebben deze onthullingen de jacht op het oudste fossiel niet al te ver teruggezet, omdat Strelley Pool Formation in Australië koolstofrijke "zakvormige lichamen" bevat die beschouwd worden als overtuigend bewijs van het oude microbiële leven. Met 3,43 miljard jaar oud zijn de Strelley Pool-stortingen slechts ongeveer 20 miljoen jaar jonger dan de Pilbara dat 'microfossielen' vermoedelijk waren.
Intrigerend genoeg is er enig bewijs dat de Strelley Pool-organismen fotosynthetisch waren, overleven door licht om te zetten in energie. Hoewel er geen fossielenbestand van is gevonden, is men het er over het algemeen over eens dat de vroegste bacteriën rock-eters waren die bekend stonden als chemolithotropen, met later ontstonden fotosynthetische bacteriën. Dus we kunnen er vrij zeker van zijn dat de vroegste bacteriën zelfs de Strelley Pool-afzettingen over een lange, lange tijd hebben gevormd.