Darwinopterus modularis – Darwinin siipi – pterosaurien evoluution klassinen siirtymälaji
Dino-kortti:
- Nimi: Darwinopterus modularis
- Suomeksi: Darwinin siipi
- Nimen merkitys: ”Darwinin siipi” (Charles Darwin + kreikan pteron); lajinimi modularis viittaa modulaariseen evoluutioon
- Eli: Keskijura, noin 160 miljoonaa vuotta sitten
- Löytöpaikka: Kiina (Tiaojishan-muodostuma, Liaoning)
- Siipiväli: Noin 0,9 metriä
- Paino: Arviolta 0,1–0,5 kg
- Ruokavalio: Lihansyöjä – pieniä eläimiä, erityisesti hyönteisiä
- Tunnusmerkit: Kuuluisa siirtymälaji, pterodaktyloidin kaltainen pää ja kaula mutta alkukantainen pitkä häntä, kuului Wukongopteridae-heimoon, kuvattiin 2010
Darwinopterus modularis on yksi paleontologian kuuluisimmista löydöistä. Se on pieni keskijurakauden lentolisko, jonka ruumiissa yhdistyvät kahden hyvin erilaisen pterosauriryhmän piirteet: pää ja kaula muistuttavat edistyneitä lentoliskoja, kun taas pitkä häntä ja muu vartalo ovat alkukantaista mallia. Juuri tämä yhdistelmä tekee siitä yhden tunnetuimmista pterosaurien siirtymälajeista. Suomeksi laji tunnetaan nimellä Darwinin siipi, ja sen nimi kunnioittaa evoluutioteorian isää Charles Darwinia.
Laji eli keskijurakaudella noin 160 miljoonaa vuotta sitten nykyisen Kiinan Liaoningin maakunnassa. Aikuisen yksilön siipiväli oli noin 0,9 metriä – kyseessä oli siis pieni eläin, korpin kokoluokkaa. Sen tieteellinen merkitys on kuitenkin valtava, sillä Darwinin siipi auttoi tutkijoita ymmärtämään, miten yksi eläinryhmä muuttui vähitellen toiseksi.
Pää tulevaisuudesta, häntä menneisyydestä
Pterosaurit eli lentoliskot jaetaan perinteisesti kahteen ryhmään. Varhaiset, pitkähäntäiset lentoliskot (joita kutsutaan epävirallisesti ramforynkoideiksi) hallitsivat taivasta triaskaudelta jurakaudelle. Niillä oli pitkä luinen häntä, lyhyt pää ja lyhyet kaulanikamat. Myöhemmät pterodaktyloidit puolestaan olivat lyhythäntäisiä, pitkäkalloisia ja pitkäkaulaisia, ja ne hallitsivat liitukauden taivaita aina dinosaurusten aikakauden loppuun.
Darwinin siipi rikkoo tämän kahtiajaon hämmästyttävällä tavalla. Sen pää oli pitkä ja matala, ja kallon sivussa oli yksi suuri, yhdistynyt aukko sieraimen ja silmäkuopan välissä – juuri sellainen kuin edistyneillä pterodaktyloideilla. Myös kaula oli pitkä ja pterodaktyloidimainen. Mutta siitä taaksepäin eläin oli kuin suoraan menneisyydestä: pitkä, jäykkä luinen häntä ja muu luuranko olivat alkukantaisten lentoliskojen kaltaisia. Jos tutkijat olisivat löytäneet vain pään, he olisivat luokitelleet sen edistyneeksi lentoliskoksi; jos vain hännän, alkukantaiseksi. Tämä antoi vahvan vihjeen siitä, missä järjestyksessä muutokset tapahtuivat: ensin uudistuivat pää ja kaula, ja vasta paljon myöhemmin häntä ja muu vartalo lyhenivät ja keventyivät pterodaktyloidien malliin.
Löytö tuli tutkijoille yllätyksenä. He olivat odottaneet tasaista välimuotoa, jolla olisi esimerkiksi keskipitkä häntä – ei lyhyt eikä pitkä. Sen sijaan he saivat eläimen, jonka pää oli täysin edistynyt mutta häntä yhtä pitkä kuin alkukantaisimmilla lentoliskoilla. Juuri tällainen odottamaton pterosaurien siirtymälaji pakotti pohtimaan koko sitä tapaa, jolla eläinryhmät muuttuvat toisikseen.
Mitä modulaarinen evoluutio tarkoittaa?
Juuri tästä tulee lajinimi modularis. Se viittaa modulaariseen evoluutioon, jota kutsutaan myös mosaiikkievoluutioksi. Ajatuksena on, että eläimen ruumis koostuu erillisistä osista eli moduuleista – kuten kallosta, kaulasta, vartalosta ja hännästä – ja että nämä osat voivat muuttua eri tahtiin evoluution kuluessa. Kaikkien piirteiden ei siis tarvitse kehittyä yhtä aikaa.
Tämä laji näytti sen käytännössä. Tutkijoiden tulkinnan mukaan pterosaurien pää ja kaula muuttuivat ensin pterodaktyloidien malliin, kun taas häntä ja vartalo säilyivät pitkään alkukantaisina ja muuttuivat vasta myöhemmin. Tällainen vaiheittainen, osa kerrallaan etenevä muutos selittää, miksi siirtymä kahden ryhmän välillä tapahtui suhteellisen nopeasti.
Erään kuvaavan vertauksen mukaan Darwinin siipi ei ollut tasaisesti kahden ryhmän puolivälissä, vaan pikemminkin koottu laatikollisesta valmiita pterosaurin osia. Tämä pterosaurien siirtymälaji on noussut oppikirjaesimerkiksi siitä, ettei evoluutio etene yhdellä hyppäyksellä vaan kokoaa uuden eläimen ikään kuin palanen kerrallaan. Samalla löytö osoitti, että siirtymälajeja on fossiiliaineistossa enemmän kuin pitkään luultiin – niitä on vain osattava etsiä ja tunnistaa.
Ajatus moduuleista nojaa siihen, että ruumiinosien muotoa ohjaavat kehityksen aikana toimivat geenit. Pienikin muutos tällaisessa säätelyssä voi muuttaa yhtä kehon osaa kerralla huomattavasti ilman, että muu ruumis muuttuu samaan aikaan. Näin yksi moduuli, kuten pää, saattoi saada uuden muodon paljon ennen muita.
Pieni mutta tehokas saalistaja
Darwinopterus oli lihansyöjä. Sen leuoissa oli teräviä, harvassa olevia ja eteenpäin osoittavia hampaita, jotka sopivat hyvin pienen ja liukkaan saaliin nappaamiseen ja pitelyyn. Ravinto koostui todennäköisesti pienistä eläimistä, ennen kaikkea hyönteisistä, mutta myös muista pikkueläimistä, jotka mahtuivat sen suuhun. Pään ja kaulan edistynyt rakenne saattoi tehdä siitä jopa muita aikalaislentoliskoja näppärämmän saalistajan, sillä pitkä ja liikkuva kaula auttoi nappaamaan saaliin tarkasti.
Lentoliskojen jalat eivät olleet kehittyneet saaliin nappaamiseen, joten se ei ollut petolinnun kaltainen iskijä. Todennäköisemmin se sieppasi saaliinsa suoraan leuoillaan, mahdollisesti jopa lennon aikana. Pieni koko ja kevyt, ketterä rakenne tekivät siitä taitavan lentäjän, joka pystyi pyydystämään nopeitakin hyönteisiä ilmasta. Tällainen kiinalainen lentolisko edusti siis ketterää pikkusaalistajaa, ei suurta petoa. Suhteellisen lyhyet ja leveähköt siivet sopivat hyvin lentämiseen tiheässä metsämaisemassa, jossa nopeat käännökset olivat tärkeämpiä kuin pitkä liito avoimen taivaan alla.
Harja, muna ja sukupuolen arvoitus
Osalla Darwinin siiven yksilöistä oli kallon keskilinjaa pitkin kulkeva luinen harja, kun taas toisilta se puuttui kokonaan. Tämä ero johti yhteen paleontologian kiehtovimmista keskusteluista. Vuonna 2011 kuvattiin ”Mrs T” -lempinimen saanut yksilö, joka oli säilynyt munan kanssa. Muna paljasti, että kyseessä oli naaras – ja koska tällä yksilöllä ei ollut harjaa mutta oli leveä lantio, tutkijat esittivät, että harjalliset yksilöt olivat koiraita ja harjattomat naaraita.
Tämä oli harvinaisen suora tapa määrittää muinaisen eläimen sukupuoli. Tulkinta ei kuitenkaan ole jäänyt kiistattomaksi: osa tutkijoista on huomauttanut, että harjattomuus voisi kertoa myös eläimen iästä, ja myöhemmin ”Mrs T” on jopa esitetty kuuluvaksi toiseen sukulaislajiin.
Varmaa on silti se, että muna oli pehmeäkuorinen, hieman nahkamainen, kuten matelijoilla yleensä. Tällaiset munat haudattiin todennäköisesti maahan, ja poikaset saattoivat olla lähes lentokykyisiä heti kuoriutuessaan. Tämä tarkoittaisi, että pienet lentoliskot tulivat toimeen vähäisellä vanhempien hoivalla – aivan toisin kuin esimerkiksi linnunpoikaset. Riippumatta siitä, kertoiko harja sukupuolesta vai iästä, ”Mrs T” on yksi harvoja fossiileja, joiden sukupuoli tunnetaan varmasti. Yksilön vasen kyynärvarsi oli murtunut, mikä on saanut tutkijat arvelemaan, että eläin putosi veteen ja hukkui – ja että muna irtosi ruumiista vasta sen jälkeen, kun se vajosi järven pohjaan.
Liaoningin fossiiliaarteet
Darwinin siiven fossiilit on löydetty Tiaojishan-muodostumasta Kiinan Liaoningista – yhdeltä maailman tärkeimmistä keskijurakauden fossiilialueista. Alue on osa niin sanottua Yanliaon eliöstöä, ja se on kuuluisa poikkeuksellisen hyvin säilyneistä fossiileistaan, joissa erottuvat toisinaan jopa pehmytkudoksen jäljet. Lajia tunnetaan useista kymmenistä yksilöistä, mikä on lentoliskolle harvinaisen runsas aineisto.
Samassa muinaisessa ekosysteemissä eli monenlaisia muita eläimiä: höyhenpukuisia, lintujen sukulaisia muistuttavia pikkudinosauruksia kuten Anchiornis, varhaisia nisäkkäitä, sammakkoeläimiä, hyönteisiä ja muita lentoliskoja. Maisemaa hallitsivat metsät, järvet ja tulivuoret, joiden tuhka hautasi ajoittain eläimiä nopeasti ja säilöi ne tarkasti jälkipolville. Tällaiset tuhkan ja järvenpohjan liejun peittämät eläimet litistyivät levyiksi, mutta säilyivät uskomattoman täydellisinä: usein koko luuranko on yhä paikoillaan, ja toisinaan erottuvat jopa siipikalvojen ja höyhenpeitteen jäljet. Juuri tämä teki alueesta yhden maailman arvostetuimmista fossiililöytöpaikoista.
Löytö ja nimen tarina
Lajin kuvasi tieteellisesti vuonna 2010 kiinalais-brittiläinen tutkimusryhmä, jota johti kiinalainen paleontologi Lü Junchang; mukana oli muun muassa brittiläinen lentoliskotutkija David Unwin. Nimi Darwinopterus valittiin kunnioittamaan Charles Darwinia, sillä löytö osui samaan aikaan kuin Darwinin syntymän 200-vuotisjuhla ja hänen pääteoksensa 150-vuotismerkkipäivä.
Darwinin siipeä tunnetaan useista kymmenistä yksilöistä, ja samoilta kerrostumilta on sittemmin kuvattu sukulaislajeja, kuten järeämpihampainen Darwinopterus robustodens. Tällainen runsaus on harvinaista lentoliskoille ja tekee tästä pterosaurien siirtymälajista yhden parhaiten tunnetuista koko ryhmässä. Laji kuuluu Wukongopteridae-heimoon, joukkoon varhaisia kiinalaisia lentoliskoja, joilla kaikilla on tämä sama ”puoliksi vanha, puoliksi uusi” rakenne.
Darwinin siiven löytö on osa Kiinan paleontologian valtavaa nousua 2000-luvulla: maasta on viime vuosikymmeninä löydetty lukuisia uusia lentoliskoja, varhaisia lintuja ja höyhenpeitteisiä dinosauruksia, ja jokainen löytö on tarkentanut kuvaa siitä, miten lentävät selkärankaiset kehittyivät. Ilman Liaoningin poikkeuksellisia kerrostumia ja kiinalaisten tutkijoiden työtä tällaista siirtymävaihetta tuskin tunnettaisiin yhtä tarkasti kuin nyt.
Darwinin siiven perintö
Darwinin siipi on yksi niistä harvoista fossiileista, jotka ovat aidosti muuttaneet käsitystämme evoluutiosta. Se täytti pitkään tyhjänä olleen aukon pterosaurien sukupuussa ja osoitti, että suuretkin muutokset eläinryhmien välillä voivat tapahtua osa kerrallaan. Yhdessä ainoassa luurangossa yhdistyvät menneisyys ja tulevaisuus tavalla, joka tekee siitä korvaamattoman tutkimuskohteen ja rakastetun oppikirjaesimerkin. Harva pterosaurien siirtymälaji on yhtä kuuluisa, ja harva fossiili näyttää yhtä havainnollisesti, miltä evoluution käännekohta voi aidosti näyttää.
Tämä pterosaurien siirtymälaji muistuttaa, ettei evoluutio ole suoraviivainen tikapuu vaan kokeileva ja vaiheittainen prosessi. Darwinopterus modularis liiteli Kiinan jurakauden metsien yllä aikana, jolloin lentoliskot olivat juuri kehittymässä uuteen, menestyksekkääseen muotoon – ja säilyi kivessä kertomaan meille tuosta käännekohdasta 160 miljoonaa vuotta myöhemmin.
Usein kysytyt kysymykset
Mikä Darwinopterus oli?
Darwinopterus oli pieni keskijurakauden lentolisko, joka eli noin 160 miljoonaa vuotta sitten nykyisen Kiinan alueella. Se tunnetaan erityisesti siirtymälajina, jonka pää ja kaula olivat edistyneiden lentoliskojen kaltaisia mutta pitkä häntä alkukantaisten.
Oliko Darwinopterus dinosaurus?
Ei ollut. Vaikka sitä haetaan toisinaan hakusanalla Darwinopterus dinosaurus, kyseessä oli lentolisko eli lentävä matelija, joka oli dinosaurusten sukulainen mutta ei varsinainen dinosaurus. Se eli kuitenkin samaan aikaan dinosaurusten kanssa.
Miksi Darwinin siipi on niin tärkeä laji?
Se on yksi parhaista todisteista modulaarisesta evoluutiosta: sen ruumiissa eri osat – pää, kaula, häntä – edustavat eri kehitysvaiheita. Laji näyttää konkreettisesti, miten alkukantaisista lentoliskoista kehittyivät edistyneet pterodaktyloidit.
Mitä Darwinopterus söi?
Se oli lihansyöjä, joka saalisti pieniä eläimiä, ennen kaikkea hyönteisiä. Sen terävät, eteenpäin osoittavat hampaat sopivat hyvin pienen ja liukkaan saaliin nappaamiseen, mahdollisesti jopa lennossa.