מי היה היצור היבשתי הראשון?

01/03/2009 ב- 15:39 | פורסם בהספרייה המדעית | סגור לתגובות על מי היה היצור היבשתי הראשון?
תגים: , ,

השאלה אודות מה קדם למה: הביצה או התרנגולת? מעסיקה יותר מדי אנשים, וכמספר הבריות כך מספר התשובות. מחצית מן המשיבים כמובן צודקים, אולם לא תמיד מן הסיבה הנכונה, וכגודל הפולמוס כך גודל המבוכה. בהסבר שלפניכם, שהוא טכני במידת מה, תמצאו את התשובה המדעית: מה מספרים לנו המאובנים שנתגלו עד כה על הביצה הראשונה.


החיים החלו במים. עד לפני חצי מיליארד שנה  היתה היבשה ריקה מצומח ומבעלי חיים. חסרי החוליות פרו ורבו במים, ובגלל התחרות העזה, עזבו פרוקי רגליים את סביבתם הימית ומצאו להם בית חדש ונוח יותר ביבשת. בעקבותיהם באו גם הצמחים. התפתחות החיים ביבשה כה מסעירה את הדמיון, עד כי שוכחים לעיתים כי החיים בים המשיכו כהרגלם. שם חיו הדגים במאבק כל כך כביר, עד כי אפשרות של אורח חיים אמפיבי, הפכה להיות כורח המציאות גם עבורם. כך התפתחו הדו-חיים – חיות יבשה למחצה.

החיים על פני היבשה היוו אתגר עצום עבור החולייתנים. נדרש מהם לפתח עור עמיד ליובש, מערכת משופרת של נשימה ומחזור הדם, ושלד המקל על תנועה מהירה ביבשה. אך הם התאפשרו רק כשהתפתחה שיטת רבייה חדשה – זו שמחוץ למים. דו-חיים אומנם ניהלו אורח חיים אמפיבי, דהיינו במים וביבשה, אולם רבייתם התרחשה במים ולכן היו תלויים בהם לקיומם. הם הטילו את ביציהם בתוכם, והראשנים היו חיות מים לכל דבר, עד שהתגלגלו לחיות יבשה. דרושה היתה ביצה מסוג לא מוכר, כזאת המוטלת ביבשה, ומספקת לעובר גם מזון ומים הנחוצים להתפתחותו, גם הגנה פיזית וגם אפשרות לקיים חילופי גזי עם האוויר שמחוץ לביצה. הופעת ביצה כזאת היתה החידוש הגדול של הזוחלים, כך סבורים מרבית המדענים.

החולייתנים הראשונים שכבשו את היבשה היו, אם כך, הזוחלים. והם עשו זאת לפני כ-350 מיליון שנה. שתי העובדות הטריוויאליות הללו בדבר מועד האכלוס וזהות הדיירים, טומנות בחובן ענפי מדע שלמים, עבודה של רבבות חוקרים, מיליוני ממצאים ואינספור סיפורים מרתקים. על מנת להתחקות על קביעתן איננו נזקקים לצאת למסע אחורה בזמן, אלא רק לגלות כישורים של בלשים חדי אבחנה.

שיטות רדיואקטיביות של תיארוך מאובנים מאפשרות לדעת אימתי התאבנו כל אותם יצורים, אף אם ההתרחשות אירעה מאות מיליוני שנים לפני שהופיע האדם על בימת הארץ. הטכנולוגיה היא כה מדוקדקת עד כי מעט מקרב המדענים עשוי להתווכח לגביה. מאידך, השיוך הטקסונומי של היצורים המאובנים לקבוצותיהם השונות בעולם החי, עורר מאז ומתמיד מחלוקת, ושאלות רבות נותרו פתוחות עד ימינו, מבלי שנדע אם אי פעם תימצא להן תשובה.

השאלה הראשונה שנשאל היא, בוודאי, כיצד אנחנו יכולים להקיש במהימנות רבה, שאותם חולייתנים שכבשו את היבשה היו הזוחלים, ולא היו יצורים שהשתייכו לקבוצה שונה. במילים אחרות, אנו רוצים לדעת מי הם הזוחלים, מה מאפיין אותם במיוחד, ובמה הם שונים מקבוצות אחרות של בעלי חיים.

הזוחלים של ימינו משתייכים לארבע קבוצות: מחודקי הראש, הנחשים והלטאות, הצבים והתנינים. כל אלה קרויים זוחלים בגלל האופי הזחלני של תנועתם. אולם, הם אינם אלא שארית מזערית ממגוון מדהים של  מימדים, צורות ואורחות חיים שאפיינו את הזוחלים של עידן המזוזואיקון (248-65 מיליון שנה לפני ימינו). בין הזוחלים הקדומים היו מינים ימיים מהירי שיוט ומינים אווירניים מיטיבי מעוף, וגם רבים מן המינים שנעו על פני היבשה, לא זחלו מעולם על גחונם. מכאן, הקבוצה הקרויה בשם זוחלים כלל אינה מתאפיינת באופי זחלני. למינים הנכללים בה משותפות תכונות אחרות, ייחודיות יותר. אחרת, זוחלים בעלי אורח חיים ימי היו מסווגים כדגים וזוחלים מעופפים כעופות.

הדו-חיים, הזוחלים, היונקים והעופות הם כולם חולייתנים המשתייכים לקבוצת בעלי ארבע רגליים, ולפיכך קרויים גם טטרפודים (Tetrapoda), אף שאצל העופות, אצל כמה מן הזוחלים ואצל העטלפים שהינם יונקים, התפתח זוג גפיים לכנפיים, ואצל נחשים ומקצת הלטאות נעלמו הגפיים לחלוטין. השוני העיקרי בין הזוחלים, היונקים והעופות לבין הדו-חיים הוא בכך שהאחרונים אינם מתרבים באמצעות ביצים אמניוטיות (בעלות שפיר). ואילו ההבדל המהותי בין היונקים והעופות לבין הזוחלים, הוא שלאחרונים אין מערכת המאפשרת שמירה עצמאית על חום גוף גבוה וקבוע. אולם, כל התכונות האלה אינן משתקפות במאובנים. אם כן, כיצד מבחין הפליאונטולוג בין זוחל לדו-חי, ובין זוחל לבין יונק או עוף?

הפליאונטולוג החוקר את המאובנים משתמש בקריטריונים של מבנה השלד בלבד. קריטריון ראשון הוא מפרק הגולגולת עם עמוד השדרה: בניגוד לדגים, שאצלם אין לראש תנועה חופשית ביחס לגו, לטטרפודים יש מפרק בין הגולגולת לבין החוליה העליונה של עמוד השדרה – חוליית האטלס. מעצם העורף של הגולגולת בולט זיז דמוי כפתור, המתחבר אל שקערורית תואמת בחוליית האטלס. זיז זה נקרא קונדיל העורף (Occipital Condyle), והוא יחיד בזוחלים וזוגי בדו-חיים. המבנה של מפרק זה מאפשר לראש להתנועע בעיקר בכיוון מעלה-מטה. קריטריון שני הוא מספר האצבעות בגפיים הקדמיות. לזוחלים חמש ואילו לדו-חיים ארבע. קריטריון שלישי הוא מבנה הגולגולת. אצל הזוחלים היא צרה וגבוהה וסגורה מאחור, ואצל הדו-חיים הגולגולת רחבה ושטוחה ויש לה שנץ מאחור. קריטריון רביעי הוא חגורת הגפיים האחוריות. אצל הזוחלים היא קשורה לשתי חוליות לפחות, ואצל הדו-חיים היא קשורה לחוליה אחת.

המאובנים הקדומים ביותר שמוגדרים על פי קריטריוני שלד אלה כזוחלים שייכים לקוטילוזאורים (Cotylosauria). היו אלה חולייתנים בעלי גפי הליכה, אך מבנה גופם המגושם מעיד כי היו מסורבלים וכבדי תנועה, ומרוב הבחינות לא היו מתקדמים יותר מאבותיהם הדו-חיים, וכמותם בילו אף הם חלק מזמנם במים. הקוטילוזאורים היו, אפוא, יצורים אמפיביים. הם לא היו החולייתנים היבשתיים הראשונים, אך האם היו ראשוני הזוחלים? כלומר, האם הזוחלים הראשונים היו בכלל אמפיביים?

הזוחלים מוגדרים כיצורים אמניוטיים (Amniota), אך איש איננו יודע מתי הוטלה הביצה האמניוטית הראשונה, זו שעליה נבנית קליפה, ושבתוכה העובר מתפתח עד שהוא מוכן דיו לבקיעה. ישנה אפשרות שהביצה האמניוטית קדמה לחיים ביבשה, וכבר הוטלה על ידי מקצת מן הדו-חיים כאדפטציה משופרת לאורח חייהם. ביצה יבשתית מגדילה את הסיכוי שהתפתחות העובר תושלם במקומות שבהם התייבשו מקווי המים, וכמו גם, היא מצויה הרחק מן הטורפים המרובים שחיו במים, ולצאצא הצעיר היה לפיכך סיכוי רב יותר להישאר בחיים. אם אפשרות זו הינה נכונה אזי הקוטילוזאורים היו אף הם אמניוטיים, וניתן לגזור מכך שראשוני הזוחלים היו אמפיביים, וטרם עזבו את המים לחלוטין ועברו ליבשה.

קיימת, כמובן, אפשרות הפוכה שלפיה ראשוני הזוחלים היו יבשתיים מבחינות מבנה הגוף ואורח החיים, אך עדיין נזקקו להטלת ביצים במים ולשלב של גלגול מחיית מים לחיית יבשה. לפי אפשרות זו ברי כי החיים ביבשה קדמו לביצה האמניוטית, ואף אם הקוטילוזאורים לא היו אמניוטיים, הרי בכל זאת היו יצורים בעלי אורח חיים יבשתי במידה מסוימת. ברם, לא ידוע על אודות חולייתן בעל אדפטציות יבשתיות מובהקות המטיל את ביציו במים. כמו כן, אף שלקוטילוזאורים היו מאפייני שלד של זוחלים, מבנה גופם מעיד שהתקשו לנוע על פני היבשה. על כן, יש לדחות את האפשרות השנייה, אך גם את האפשרות הראשונה לא ניתן לקבל מחמת חוסר ראיות.

קיימת אפשרות שלישית שלפיה צאצאי הקוטילוזאורים היו היצורים האמניוטיים הראשונים, ולפיכך היו גם זוחלים אמיתיים, אך מי מבין אותם צאצאים היו אמניוטיים ומי לאו, זאת איננו יכולים לדעת מתוך ממצאי המאובנים. צאצאי הקוטילוזאורים התאפיינו גם בתכונה חדשה. הם יכלו להניע את ראשם גם לצדדים. חוליית האטלס היא חלולה, דמוית טבעת, ולתוכה בולט זיז דמוי שן (Odontoid Process) של החוליה השנייה, היא חוליית הציר (Axis). תנועת הראש לצדדים היא סביב ציר הזה. הסברה הרווחת בקרב החוקרים גורסת כי הזוחלים שיכלו להניע את ראשם לצדדים כבר היו אמניוטיים.

דרך נוספת להבחין בין קוטילוזאורים לבין זוחלים מאוחרים היא התבוננות במבנה הגולגולת שלהם, ובמיוחד על הימצאותם או היעדרם של פתחי צדע בעצמות שמאחורי ארובת העין. פתחי הצדע מאפשרים לשרירי הלסת להתפתח ולהתעבות, וכתוצאה מכך עוצמתם גדלה. הקוטילוזאורים חסרו את פתחי הצדע הללו. הם היו אנאפסידיים (Anapsida). המילה היוונית apse פירושה קשת. הכוונה לקשת גרמית, שנותרה לאחר שנוצר בגולגולת פתח צדע אחד או יותר. פתחי צדע כאלה נמצאים בכל יתר צאצאי הקוטילוזאורים, זולת הצבים שגם הם אנאפסידיים.

זוחלים דמויי יונקים היו סינאפסידיים (Synapsida), וכמותם גם צאצאיהם היונקים. בגולגולתם ישנו פתח צדע יחיד במיקום נמוך מאחורי כל עין. זוחלים ששבו לאורח חיים ימי או אמפיבי היו פראפסידיים (Parapsida). כולם נכחדו ולא הותירו צאצאים אחריהם. בגולגולתם היה פתח צדע יחיד במיקום גבוה מאחורי כל עין. שאר הזוחלים היו דיאפסידיים (Diapsida), וביניהם גם אבות העופות והזוחלים של ימינו. בגולגולתם ישנם שני פתחי צדע מאחורי כל עין.

הנה כי כן, את החיים ביבשה מאפיינת יותר מכל הביצה האמניוטית. אולם, איננו יודעים מתי הוטלה הביצה האמניוטית הקדומה ביותר, האם על ידי מקצת מן הדו-חיים, האם על ידי ראשוני הזוחלים, או האם על ידי זוחלים מאוחרים יותר. לפיכך, כל שנותר הוא להבדיל על פי מאפייני שלד בין דו-חיים, קוטילוזאורים, ושאר הזוחלים, ולהניח כי הזוחלים הם היבשתיים מביניהם, לא משום היותם אמניוטיים, אלא בגלל מבנה גופם המותאם לתנועה על פני הקרקע. אין אלא להצטער על כך שלעולם לא נדע מי היה היצור הראשון שהותאם לחיי יבשה מובהקים. לכל הפחות, אנו יודעים שהביצה קדמה לתרנגולת ואולי בזאת נתנחם.

מילות מפתח: הביצה או התרנגולת, אבולוציה, זוחלים, דו חיים, קוטילוזאוריה, קוטילוזאורים, אמניוטה, בעלי שפיר, סינפסידה, סינאפסידה, סינאפסידים, סינפסידים, פראפסידה, פרפסידה, פארפסידים, פרפסידים, דיאפסידה, דיאפסידים, אנפסידה, אנאפסידה, אנאפסידים, אנפסידים, בעלי ארבע רגליים, טטרפודה, טטרפודים, מאובנים, טקסונומיה, סיסטמאטיקה, הביצה והתרנגולת.

מודעות פרסומת

יצירה של אתר חינמי או בלוג ב־WordPress.com.
Entries וכן תגובות feeds.