Kiedy ryby zeszły w głębiny. Odkrycie wywraca paleontologię do góry nogami

Ryby zaczęły żyć w głębinach morskich co najmniej 130 milionów lat temu - 80 milionów lat wcześniej, niż sądziliśmy. Taki wniosek wysnuli paleontolodzy badający skamieliny odkryte we Włoszech.

"To było jak znalezienie śladów astronautów na Księżycu" mówi magazynowi “New Scientist" autorka badania Andrea Baucon z Uniwersytetu w Genui we Włoszech. "Odkryliśmy, kiedy i gdzie kręgowce po raz pierwszy skolonizowały głębiny morskie".

To przełom, bo badanie historii życia w najgłębszym oceanie jest niezwykle trudne. Na przeszkodzie staje fakt, że skamieniałości z głębokiego morza są niezwykle rzadkie i trudne do odnalezienia.

Najgłębsze partie oceanu to bardzo trudne miejsce do życia. Aby przeżyć w głębinach, ryby musiały nauczyć się znosić mrok, niezwykle niskie temperatury, i ciśnienia tak wielkie, że kruszą nawet twarde muszle skorupiaków. To zadanie tak trudne, że przez setki milionów lat jedynymi istotami, które były w stanie przeżyć na dnie oceanów były rozmaite bezkręgowce o miękkich ciałach. 

Niezwykłe znalezisko z włoskich Apeninów pozwala jednak naukowcom napisać nowy rozdział historii życia w oceanach. Odkryta przez zespół Baucon skamieniałość jest nietypowa, bo to nie kości czy inne szczątki starożytnych ryb, ale zachowane w skałach ślady ich działalności.

Skały, które 130 mln lat temu stanowiły dno prehistorycznego oceanu znanego jako Tetyda, zawierają w sobie ślady żerowania ryb. Naukowcy odkryli ślady grabienia pozostawiane przez zęby ryb w morskim mule oraz ślady w kształcie sinusoidy, które zostawiały płetwy ogonowe wzburzające osady. Naukowcy porównali starożytne odciski z odciskami pozostawionymi przez ryby żyjące obecnie w głębinach oceanu, które żerują poprzez grabienie lub odsysanie dna morskiego. Ślady wyglądają identycznie.

"Skamieniałe szkielety mówią nam, jak wyglądała ryba" mówi Baucon. "Skamieniałości śladowe mówią nam, jak starożytne ryby się zachowywały". 

Badacze nie wiedzą, jak dokładnie wyglądały pierwsze głębinowe ryby, ale ślady pozwalają na wyciągnięcie pewnych wniosków. Wiele śladów mogło zostać pozostawionych przez ryby przypominające dzisiejsze chimerowate - dalekich krewnych rekinów, którzy wyspecjalizowali się w życiu na wielkich głębokościach. Inne mogły zostać pozostawione przez ryby kostnoszkieletowe, które mogły przypominać dzisiejsze dorady czy okonie.

Dziś zaledwie ok. 2 proc. gatunków morskich zamieszkuje tzw. środowisko pelagiczne, czyli żyje na głębokich wodach otwartego oceanu. Spośród nich jedynie niewielki odsetek jest przystosowany do życia na dużych głębokościach. Tymczasem najgłębsze, pozbawione światła warstwy oceanu stanowią aż 75 proc. nadającej się do zamieszkania przestrzeni oceanicznej.

Głębiny morskie są mroczne - światło rzadko przenika dalej, niż na 200 m. wgłąb słupa wody. Są też niezwykle zimne. Temperatury w głębokim oceanie rzadki przekraczają 3 stopnie Celsjusza, czasem spadają do niemal -2 stopni. Wyjątkiem są ekosystemy wokół głębokomorskich kominów hydrotermalnych, gdzie temperatura może przekraczać 350 stopni Celsjusza. Głębiny charakteryzuje też niski poziom tlenu i ciśnienie od 20 do 1000 atmosfer.

Aby przetrwać w tych warunkach, ryby głębinowe w drodze ewolucji wypracowały szereg adaptacji. Jako, że większość z nich żyje w obszarach pozbawionych naturalnego oświetlenia, nie mogą polegać wyłącznie na wzroku przy lokalizowaniu pożywienia i partnerów czy unikaniu drapieżników. Wiele z głębokomorskich organizmów jest ślepych i polega na innych zmysłach, takich jak węch czy wrażliwość na zmiany lokalnego ciśnienia. Inne mają bardzo duże i wrażliwe oczy, nawet 100 razy bardziej czułe na światło, niż oko człowieka.

Ryby takie często posługują się światłem bioluminescencyjnym do wabienia ofiar i partnerów. Ponad 50 proc. ryb głębinowych jest zdolnych do bioluminescencji. 

Co ciekawe, w głębinach niezwykle rzadkie są ryby promieniopłetwe, które stanowią 96 proc. wszystkich gatunków żyjących obecnie ryb. Naukowcy sądzą, że jest tak, gdyż dominujące grupy ryb głębinowych są niezwykle starożytne i wykształciły się wcześniej. Ryby promieniopłetwe zaczęły zdobywać swoją dominującą pozycję dopiero w jurze i kredzie. Później po prostu nie zdołały podbić głębin, które były już skolonizowane przez ekstremalnie dobrze przystosowanych do panujących tam warunków “pionierów".

Naukowcy są przekonani, że odkryte w Apeninach ślady pozostawiły co najmniej trzy różne gatunki ryb, co oznacza, że już 130 mln lat temu morskie głębiny zamieszkiwała złożona społeczność kręgowców. Co najważniejsze, ślady wskazują, że ryby zeszły z płycizn do mrocznych, zimnych otchłani aż o 80 mln lat wcześniej, niż dotąd sądzono.

W tych samych skałach naukowcy odkryli także liczne skamieniałe nory drążone w morskim dnie przez głębinowe robaki. To one mogły stanowić pożywienie głębokomorskich ryb. I to właśnie dostępność wielkiej liczby tych bezkręgowców mogło zmotywować ryby, by zapuścić się w głębiny.

Nowe badanie potwierdza wcześniejsze wyniki badań naukowych. Naukowcy badający DNA morskich ryb ustalili, że przodkowie dzisiejszych ryb głębinowych oddzielili się od swoich płytkowodnych krewniaków i zaczęli ewoluować po swojemu w późnej jurze lub wczesnej kredzie. Dotąd nie było jednak żadnych kopalnych śladów ryb głębinowych pochodzących z czasów wcześniejszych, niż późna kreda, czyli koniec panowania na Ziemi dinozaurów. Nowe badanie jest pierwszym, które przedstawia kopalne dowody na istnienie głębinowych ryb wcześniej.

Problemem jest fakt, że skamieniałości z dna oceanu są niezwykle rzadkie, ponieważ skorupa geologiczna pod oceanami jest stale niszczona i tworzona. Większość starożytnych głębinowych skamieniałości po prostu przestało istnieć miliony lat temu.