Kodėl pingvinai neskraido? Atsakymas slypi preš 66 mln. metų

Pingvinų protėviams asteroidinis chaosas atvėrė naują vandenynų nišą

Prieš maždaug 66 mln. metų dabartinės Naujosios Zelandijos pakrantėse gyvenę vandens paukščiai išgyveno vieną didžiausių Žemės istorijos lūžių. Milžiniškas, beveik 6 mylių skersmens asteroidas trenkėsi į Jukatano pusiasalį, atmosfera prisipildė pelenų, augalai neteko saulės šviesos, o pasaulinės mitybos grandinės ėmė griūti. [1]

Šis smūgis sunaikino ne tik kreidos periodo sausumos valdovus dinozaurus, bet ir jūrų plėšrūnus – mozazaurus bei pleziozaurus. Vandenynuose atsivėrė ekologinė erdvė, kurią per kelis milijonus metų užėmė buvusių pakrančių paukščių palikuonys. Jie tapo pingvinais.

Iš pradžių šie paukščiai greičiausiai svėrė vos kelis svarus, todėl kelias į vandenynų plėšrūnų nišą reikalavo didelių kūno pokyčių. Lemiamas žingsnis buvo skrydžio atsisakymas – sprendimas, kurio nebuvo sąmoningai, bet kuris evoliuciškai atvėrė visiškai kitą gyvenimo būdą.

Atsisakę skrydžio pingvinai įgijo kūną, pritaikytą giliam nardymui

Skraidantiems paukščiams reikia lengvų kūnų, aerodinamiškų sparnų ir kaulų, kurie padeda pakilti į orą. Pingvinų protėviams persikeliant į vandenį, šie reikalavimai tapo kliūtimi. Be skrydžio apribojimų jų kūnai galėjo stambėti, o kaulai – tankėti, todėl jie tapo tinkamesni ilgesniam ir gilesniam nardymui.

Sparnai taip pat pasikeitė. Sąnariai standėjo, o buvę skrydžio organai virto plaukmenimis. Vietoje skrydžio ore pingvinai pradėjo „skristi“ vandenyje – jų judėjimas tapo paremtas tais pačiais pagrindiniais galūnių elementais, bet naudojamais visiškai kitai funkcijai.

Tokį procesą biologai vadina egzaptacija. Tai reiškia, kad tam tikra savybė iš pradžių susiformuoja vienai funkcijai, bet vėliau panaudojama visai kitam tikslui. Pingvinų atveju sparnas, anksčiau skirtas skrydžiui, buvo evoliuciškai pernaudotas plaukimui.

Egzaptacija paaiškina, kodėl evoliucija ne visada kuria nuo nulio

Paleontologai Stephenas Jay Gouldas ir Elizabeth Vrba 1982 m. į biologiją įvedė egzaptacijos sąvoką, apibrėždami ją kaip savybes, kurios dabar padeda išlikti, nors natūrali atranka iš pradžių jų nesukūrė dabartinei funkcijai. Nautilus tekste pateikiamas pingvinų pavyzdys yra vienas aiškiausių tokio evoliucinio pernaudojimo atvejų.

Šis principas taikomas ne tik sparnams. S. J. Gouldas ir E. Vrba pateikė kelis kitus pavyzdžius: kaulai galėjo atsirasti kaip mineralų saugojimo struktūros, o vėliau tapti sausumos gyvūnų atrama; plunksnos galėjo prasidėti kaip šilumos izoliacija, vėliau tapti skrydžio priemone, o pingvinų atveju vėl įgyti svarbią izoliacinę funkciją.

Tai keičia paprastą požiūrį į evoliuciją. Ji ne visada lėtai kuria visiškai naujus organus vienai konkrečiai paskirčiai. Dažnai biologija paima tai, kas jau egzistuoja, ir pritaiko naujai aplinkai, ypač tada, kai pasaulis staiga pasikeičia.

Eoceno pingvinai buvo milžiniški ir nėrė giliau už artimus skraidančius giminaičius

Maždaug po 10 mln. metų nuo asteroidinio smūgio, Eoceno epochoje, didžiausi pingvinai jau siekė apie 6,5 pėdos aukščio. Jie galėjo nerti iki 1 600 pėdų gylio, tai yra beveik tris kartus giliau nei šiandieniniai storasnapiai narūnėliai – vieni artimiausių pingvinų skraidančių giminaičių, kurių ūgis siekia apie 18 colių.

Šis palyginimas parodo skrydžio kainą. Skraidantys giminaičiai išlaikė gebėjimą judėti ore, bet jų kūnas liko ribotas nardymo požiūriu. Pingvinai prarado vieną gebėjimą, tačiau už tai įgijo visą naują ekologinę galimybę – efektyviai medžioti po vandeniu.

Būtent todėl pingvinų istorija nėra paprasta „netekties“ istorija. Jie neprarado skrydžio kaip trūkumo. Jie pakeitė judėjimo terpę, o evoliucija jų sparnus perdirbo į instrumentą, tinkamą kitam pasauliui.

Šiuolaikiniai imperatoriškieji pingvinai yra mažesni už senovinius milžinus

Didžiausia šiandien gyvenanti pingvinų rūšis yra imperatoriškasis pingvinas, moksliniu pavadinimu Aptenodytes forsteri. Nautilus pažymi, kad ši rūšis yra keliomis pėdomis žemesnė ir dešimtimis svarų lengvesnė už Eoceno laikų milžiniškus pingvinus.

Šis mažėjimas sutapo su jūrų žinduolių iškilimu į aukščiausių plėšrūnų pozicijas. Vandenynų ekosistemos keitėsi, o pingvinams teko prisitaikyti prie naujų konkurentų ir naujos mitybos grandinės.

Dabar pingvinams didžiausią spaudimą kelia ne senoviniai ropliai ar jūrų žinduoliai, o žmonių sukelta klimato kaita. Imperatoriškasis pingvinas neseniai pateko į Tarptautinės gamtos apsaugos sąjungos grėsmės sąrašą, nes šylantis pasaulis keičia jų gyvenamąją aplinką.

Pingvinų istorija rodo, kad prisitaikymas kartais prasideda nuo seno įrankio pernaudojimo

Pingvinų evoliucija parodo, kad išlikimą gali lemti ne naujo gebėjimo atsiradimas, o seno gebėjimo pritaikymas naujoms sąlygoms. Sparnas tapo plaukmeniu, lengvas paukščio kūnas virto tankesniu nardytojo kūnu, o oro valdovas tapo vandens medžiotoju.

Ši istorija prasidėjo nuo katastrofos, kuri sunaikino didelę dalį planetos gyvybės, bet kartu atvėrė nišas išlikusiems organizmams. Pingvinų protėviai negalėjo „numatyti“, kad vandenynuose išnyks ankstesni plėšrūnai, tačiau kiekviena karta, vis geriau prisitaikydama nardyti, vis labiau tolsta nuo skrydžio.

Tai ir yra pagrindinė pingvinų pamoka: evoliucijoje kartais laimi ne tas, kuris išsaugo visus senus gebėjimus, o tas, kurio kūnas pakankamai lankstus tapti kažkuo kitu.