rivaliserende udviklingen af fjer i dinosaurer, en af de mest ekstraordinære transformationer i livets historie var udviklingen af baleen-rækker af fleksible hårlignende plader, som blåhvaler, pukkelrygger og andre havpattedyr bruger til at filtrere relativt lille bytte fra kløfter af havvand. Den usædvanlige struktur gør det muligt for verdens største skabninger at forbruge flere tons mad hver dag uden nogensinde at tygge eller bide. Nu har Smithsonian-forskere opdaget et vigtigt mellemled i udviklingen af denne innovative fodringsstrategi: en gammel hval, der hverken havde tænder eller baleen.
i November. 29 udgave af tidsskriftet Current Biology, forskere ved Smithsonian ‘ s National Museum of Natural History og kolleger beskriver for første gang Maiabalaena nesbittae, en hval, der levede for omkring 33 millioner år siden. Ved hjælp af nye metoder til at analysere for længe siden opdagede fossiler, der er anbragt i Smithsonian ‘ s National collection, har teamet, der inkluderer forskere ved George Mason University, et&M University og Burke Museum of Natural History and Culture i Seattle (et Smithsonian-tilknyttet), bestemt, at denne tandløse, 15 fods hval sandsynligvis ikke havde nogen baleen, hvilket viser et overraskende mellemliggende trin mellem de balehvaler, der lever i dag, og deres tandede forfædre.
“Når vi taler om hvaludvikling, har lærebøger en tendens til at fokusere på de tidlige stadier, da hvaler gik fra land til hav,” sagde Nicholas Pyenson, National Museum of Natural History ‘ S kurator for fossile havpattedyr. “Maiabalaena viser, at den anden fase af hvaludvikling er lige så vigtig for evolution over store skalaer. For første gang kan vi nu fastslå oprindelsen af filterfodring, som er en af de største innovationer i hvalhistorien.”
da hvaler først udviklede sig, brugte de tænder til at tygge deres mad, ligesom deres jordboende forfædre. Efterhånden som tiden gik, fortsatte mange efterkommere af disse tidlige hvaler med at tygge deres mad og arvede dette træk fra deres forgængere. Men da havene omkring dem ændrede sig, og dyrene udviklede sig, helt nye fodringsstrategier opstod, inklusive fodring af baleen-filter, siger National Museum of Natural History predoctor Carlos Mauricio Peredo, hovedforfatteren af undersøgelsen, der analyserede maiabalaena-fossilerne.
hvaler var de første pattedyr, der udviklede baleen, og intet andet pattedyr bruger nogen anatomisk struktur, der endda ligner den, til at forbruge sit bytte. Men frustrerende, baleen, hvis kemiske sammensætning er mere som hår eller negle end knogle, bevarer ikke godt. Det findes sjældent i den fossile optegnelse og efterlader paleontologer uden direkte bevis for dets fortid eller Oprindelse. I stedet, forskere har været nødt til at stole på slutninger fra fossiler og undersøgelser af foster-hvaludvikling i livmoderen for at samle spor om, hvordan baleen udviklede sig.
som et resultat har det ikke været klart, om de tidlige balehvaler, da de udviklede sig, bevarede deres forfædres tænder, indtil der var etableret et filterfodringssystem. En tidlig indledende antagelse, sagde Peredo, var, at havboende pattedyr skal have brug for tænder eller baleen for at spise-men flere levende hvaler modsiger den ide. Spermhvaler har tænder i deres nederste kæbe, men ingen på toppen, så de kan ikke bide eller tygge. Narhvalernes eneste tænder er deres lange tænder, som de ikke bruger til fodring. Og nogle arter af næbhvaler, på trods af at de er klassificeret som tandhvaler, har slet ingen tænder.
på grund af sin alder, sagde Peredo, at paleontologer mistænkte Maiabalaena kunne have vigtige spor om baleens udvikling. Fossilet kommer fra en periode med massiv geologisk ændring i den anden store fase af hvaludviklingen, omkring det tidspunkt, hvor Eocen-epoken overgik til Oligocen. Da kontinenterne skiftede og adskilte sig, hvirvlede havstrømmene rundt om Antarktis for første gang og afkølede vandet betydeligt. Den fossile rekord indikerer, at hvalernes fodringsstil divergerede hurtigt i løbet af denne tidsramme, hvor den ene gruppe førte til nutidens filterfodrende hvaler og den anden førte til ekkolokerende.
derfor havde Maiabalaena modtaget masser af kontrol siden sin opdagelse i Oregon i 1970 ‘ erne, men klippematricen og materialet, som fossilet blev samlet i, skjulte stadig mange af dets træk. Det var først, før Peredo endelig rensede fossilet og derefter undersøgte det med avanceret CT-scanningsteknologi, at dets mest slående træk blev tydelige. Maiabalaenas mangel på tænder var let synlig fra den konserverede knogle, men CT-scanningerne, som afslørede fossilens indre anatomi, fortalte forskerne noget nyt: Maiabalaenas overkæbe var tynd og smal, hvilket gjorde den til en utilstrækkelig overflade, hvorfra man kunne suspendere baleen.
” en levende balehval har et stort, bredt tag i munden, og det er også fortykket for at skabe fastgørelsessteder for baleen,” sagde Peredo. “Maiabalaena gør det ikke. Vi kan temmelig endeligt fortælle dig, at denne fossile art ikke havde tænder, og det er mere sandsynligt end ikke, at den heller ikke havde baleen.”
mens Maiabalaena ikke ville have været i stand til at tygge eller filtrere foder, indikerer muskelvedhæftninger på halsens knogler, at det sandsynligvis havde stærke kinder og en udtrækkelig tunge. Disse træk ville have gjort det muligt at suge vand ind i munden og optage fisk og små blæksprutter i processen. Evnen til at suge foder ville have gjort tænder, hvis udvikling kræver en masse energi til at vokse, unødvendig. Tabet af tænder ser derfor ud til at have sat den evolutionære fase for baleen, som forskerne vurderer opstod omkring 5 til 7 millioner år senere.Peredo og Pyenson ser at studere hvaludvikling som nøglen til at forstå deres overlevelse i nutidens hurtigt skiftende oceaner. Ligesom fremkomsten af baleen er tandtab hos hvaler tegn på tilpasningsevne, hvilket tyder på, at hvaler måske kan tilpasse sig udfordringer i havet i dag. Stadig, Peredo advarer, evolutionær forandring kan være langsom for de største hvaler, som har lang levetid og tager lang tid at reproducere.
“i betragtning af omfanget og hastigheden af ændringer i havet i dag ved vi ikke nøjagtigt, hvad det vil betyde for alle de forskellige arter af filterfodrende hvaler,” sagde han. “Vi ved, at de har ændret sig i fortiden. Det er bare et spørgsmål om, hvorvidt de kan holde trit med hvad oceanerne gør—og vi ændrer oceanerne ret hurtigt lige nu.”
# # #
Bemærk til redaktører: Multimedia, inklusive Fotos, kan findes via Dropboks her (adgangskode: baleen).