Uusi Mesocyon-löytö paljastaa kiipeilevän suden evoluution

Yli kolmen vuosikymmenen ajan kivien täyttämässä lohkareessa lukittuna lähes täydellinen luuranko lepäsi Oregoniin kokoelmassa, kunnes varovaiset kädet ja uudet silmät toivat kadonneen luvun koiraeläinten evoluutiosta päivänvaloon. Fossiili ei ollut sitä, mitä alkuperäiset keräilijät odottivat. Se on koira, joka ei juossut kuten nykyaikaiset koiraeläimet. Se osasi kiivetä.

Yllättävä tunnistus museon holvissa

Kun kenttäryhmät löysivät lohkareen ensimmäisen kerran 1980-luvun lopulla John Day Fossil Beds National Monumentin läheltä, näyte näytti tarpeeksi tutulta, jotta se kirjattiin väärin. Luut viittasivat oreodonttiin, tukevaan sukupuuttoon kuolleeseen kasvinsyöjään, joka oli kerran yleinen Pohjois-Amerikassa. Tämä alkuarvio pysyi voimassa vuosia. Sitten tutkijat poistoivat kallon näyttelyä varten ja kallo kertoi toisenlaisen tarinan. Tämä oli koiraeläin.

Yli 30 miljoonaa vuotta vanha eläin kuuluu Mesocyon coryphaeukseen, lajiin, joka nimettiin vuonna 1879 mutta joka tähän asti on ollut pääosin tunnettu erillisistä kalloista. Michiganin yliopiston paleontologi Anne Kort tutki koko eläintä Journal of Paleontology -lehden erikoisnumerossa, joka juhlisti John Day Fossil Beds National Monumentin 50-vuotisjuhlaa. Tuloksena on yksi mantereen täydellisimmistä ennen jäätiköitymistä peräisin olevista koiranluurangoista.

Kaori Chambers, University of Michiganin ekologiaa ja evoluutiobiologiaa opiskeleva jatko-opiskelija, loi taiteellisen kuvauksen Mesocyon coryphaeuksesta. U-M:n paleontologi Anne Kort tunnisti fossiilin yhdeksi täydellisimmistä löydetyistä Mesocyon coryphaeus -näytteistä. Näyte oli fossiilikoira, joka oli kojootin kokoinen.

Mitä luuranko paljastaa käyttäytymisestä ja ruumiinrakenteesta

Täydelliset luurangot ovat harvinaisia ja kun niitä löytyy, ne kertovat tarinoita, joita pelkät luut harvoin paljastavat. Tämä Mesocyon säilyttää lähes kaiken paitsi osia hännästä sekä käden ja jalan pikkuluiden osia. Ne puuttuvat palat merkitsevät vähemmän, koska jäljellä oleva on elävää: tukevampi, lyhyemmillä raajoilla varustettu koiraeläin, joka säilyttää anatomisia piirteitä, jotka yhdistämme kiipeilyyn ja tarttumiseen ennemmin kuin pitkäkestoiseen juoksemiseen.

Kyynernivel ei ole muotoiltu korkeanopeiseen takaa-ajoon. Se sallii kyynärvarren kiertoliikkeen, jota nykyaikaisilla juoksevilla koirilla ei ole. Ensimmäinen varvas on suuri, lähes kuin nykypäivän koirien juurikarva, ja raajojen mittasuhteet viittaavat siihen, että Mesocyon saattoi ajoittain asettaa kantapään maahan sen sijaan, että se kulkisi yksinomaan varpaillaan. Yksinkertaistettuna: tämä eläin ei ollut erikoistunut juoksuun.

Michiganin yliopiston paleontologi Anne Kort tunnisti fossiilin yhdeksi täydellisimmistä löydetyistä Mesocyon coryphaeus -näytteistä. Näyte, kojootin kokoinen fossiilikoira, sisälsi kyynerpään joka viittaa siihen, että se saattoi kiivetä ja tarttua esineisiin, Kortin mukaan. 

Peritty tunnus: osteokondrooma

Yksi selkeimmistä todisteista, jotka liittävät luurangan varhaisiin koiriin, on osteokondrooma, perinnöllinen luukasvain ranteen päässä. Tämä patologinen merkki esiintyy suunnilleen 60 prosentissa varhaisimmista tunnistetuista koirafossiileista. Se on pieni mutta vakuuttava vihje, joka vahvistaa tunnistusta kallon muodon ja hampaiston perusteella.

Ja on olemassa toinen henkilökohtainen yksityiskohta. Näytteessä on säilynyt penisluu, baculum, jonka avulla tutkijat pystyivät määrittämään eläimen olleen uros ilman epäselvistä luuston piirteistä arvailemista. Tällaiset pienet yksityiskohdat vaikuttavat paljon, kun rekonstruoidaan elämänhistoriaa ja populaatiorakenteita kaukaisessa menneisyydessä.

Miksi tämä Mesocyon on merkittävä koiraeläinten evoluutiolle

Koirat juontavat juurensa Pohjois-Amerikkaan lähes 40 miljoonaa vuotta sitten. Niiden yhteinen esi-isä, Hesperocyon, eli luultavasti tiheissä metsissä ja monien kuvausten mukaan osasi kiivetä. Ilmaston viilentyessä ja metsien väistyessä avoimempien metsien ja ruohotasankojen tieltä noin 10 miljoonaa vuotta myöhemmin, monet koiraeläinlinjat evolvoivat kohti nopeutta ja kestävyyttä. Raajat pitenivät. Kyynerpäät lukittuivat jäykemmin. Jalkojen asento siirtyi kohti pelkkää varpailla kävelyä, mikä parantaa juoksun tehokkuutta.

Mesocyon sijoittuu tähän siirtymävaiheeseen. Se osoittaa, että kaikki koiraeläimet eivät seuranneet samaa polkua. Tässä tapauksessa ruumiinrakenne säilytti kiipeilyyn soveltuvia piirteitä, vaikka maailma muuttui avoimemmaksi. Laji oli kojootin kokoinen mutta kompaktimpi. Luut olivat voimakkaat. Eturaajat vahvat, suunniteltu käsittelyyn ja mahdollisesti puissa liikkumiseen. Kuva on koiraeläimen ekologiasta, jota emme enää tapaa.

Mesocyon coryphaeuksen fossiili löydettiin Bureau of Land Managementin maalta 1980-luvulla, John Day Fossil Beds National Monumentin lähellä. 

Puute ei ole vain uteliaisuus. Sukupuutto pyyhkii pois paitsi lajeja myös niiden täyttämät ekologiset roolit. Kun linja kuolee sukupuuttoon, sen yhdistelmä käyttäytymisiä, elinympäristöjä ja morfologioita katoaa. Evoluutio ei tuota täsmälleen samanlaisia korvaajia. Se tuottaa käyttökelpoisia ratkaisuja. Mesocyon edustaa käyttökelpoista ratkaisua, joka menetettiin.

Tieteellinen konteksti ja vaikutukset

Luuranko tarjoaa datapisteitä, jotka ovat tärkeitä useille tutkimussuunnille: koiraeläinten liikuntamuutosten tempo, morfologinen plastisuus elinympäristön muutoksiin reagoidessa sekä perinnöllisten patologioiden taajuus ja vaikutus varhaisissa nisäkäspopulaatioissa. Paleoekologeille Mesocyon tarjoaa otoksen eläimestä, joka asui metsän ja lehtojen rajamaastossa. Evoluutiobiologeille se muistuttaa, että alkuperäiset piirteet voivat säilyä pidempään ja moninaisempina yhdistelminä kuin lineaariset kertomukset usein antavat ymmärtää.

Ennen Kortin työtä tämän näytteen parissa Mesocyon oli ollut vain kallon palasten ja osittaisien leukojen haamu. Kun kraniaalisten luiden ulkopuolista materiaalia on nyt saatavilla, tutkijat voivat suorittaa biomekaanisia malleja, testata hypoteeseja jalkaposition ja askelluksen suhteen sekä verrata raajojen poikkileikkauskertoimia arvioidakseen aktiivisuustasoja ja kuormituskäyriä. Tämä on juuri se fossiilityyppi, joka muuttaa kysymyksiä kvantifioitaviksi analyyseiksi.

Michiganin yliopiston paleontologi Anne Kort tunnisti fossiilin yhdeksi täydellisimmistä löydetyistä Mesocyon coryphaeus -näytteistä. Kort sanoi, että koira, joka oli noin kojootin kokoinen, todennäköisesti ainakin ajoittain käveli kantapäästä varpaisiin eikä ollut sopeutunut juoksemiseen, kun taas nykypäivän koirat kävelevät varvastyylillä ja ovat sopeutuneet juoksemiseen. 

Asiantuntijan näkemys

"Tällaiset täydelliset näytteet ovat harvinaisia ikkunoita funktionaaliseen morfologiaan", sanoo tohtori Laura Mendes, selkärankaisten paleontologi, joka ei osallistunut tutkimukseen. "Yksi puuttuva luuranko voi vääristää näkemyksemme koko lahkoon. Tämä Mesocyon auttaa korjaamaan tuota vinoumaa. Se muistuttaa meitä siitä, että varhaisen koiraeläinevoluution polut olivat kokeilevia. Jotkut oksat juoksivat, toiset kiipesivät. Molemmat lähestymistavat palvelivat niiden elinympäristöjä aikanaan."

Lainaus korostaa, kuinka yksi löytö muuttaa oletuksia. Se osoittaa myös tuleviin töihin. Lisää kenttätyötä John Dayn alueella ja museokokoelmien uudelleentarkastelut voivat paljastaa lisää Mesocyon-yksilöitä tai sukulaismuotoja. Jokainen näyte tarkentaisi kuvaa, joka on edelleen keskeneräinen.

Yhteenveto

Tämä fossiili on yhtä aikaa anatominen arvoitus ja viesti menetyksestä. Mesocyon coryphaeus ei ole suora esi-isä nykyisille koirille. Sen linja katkesi. Mutta eläimen ruumis säilyttää strategioita, joita ei löydy nykyaikaisista koiraeläimistä. Se on merkityksellistä, kun pohdimme sopeutumiskykyä, erikoistumista ja sukupuuton lopullisuutta. Kun ainutlaatuinen ekologinen rooli katoaa, on epätodennäköistä, että se palaa samanlaisena.

Käytännön seuraavat askeleet ovat selkeät. Tutkijat liittävät tämän näytteen raajamittaukset vertailuaineistoihin, mallintavat liikkumiskykyjä ja etsivät arkistoista samankaltaisesti väärin tunnistettuja fossiileja sisältäviä lohkareita. Museoissa on monta tällaista yllätyksiä. Tällä kertaa säilymisen ja uteliaisuuden onnellinen yhdistelmä antoi paleontologeille mahdollisuuden lukea kadonnut koiraelämän luku säilyneistä luista.

JODA-paleontologi Ted Fremd löysi alun perin fossiilin, teki sen talteenoton prioriteetiksi ja suoritti ensimmäisen valmistelutyön, joka paljasti kallon. JODA-paleontologi Joshua Samuels määräsi Cavinin poistamaan jäljellä olevan luurangan suojaavasta kuorestaan vuonna 2011. Nicholas Famoso, nyt JODA:n pääpaleontologi, ehdotti myöhemmin, että Kort tutkisi näytettä. Xiaoming Wang Los Angelesin luonnontieteellisen museon Natural History Museum of Los Angeles Countysta on myös tutkimuksen yhteisautorina.