Acanthostega – utdöd fiskfot: definition och betydelse i övre Devon

Upptäck Acanthostega — en utdöd fiskfot från övre Devon (≈365 M år) som visar övergången från fisk till tetrapod och betydelsen för landlevande ryggradsdjur.

Acanthostega (som betyder "taggigt tak") var en utdöd fiskfot. Den var ett av de första ryggradsdjuren som hade igenkännbara lemmar. Den dök upp i övre devon för cirka 365 miljoner år sedan och var anatomiskt sett ett mellanting mellan loppfinska fiskar och de första tetrapoderna som fullt ut kunde ta sig upp på land.

Anatomi och kännetecken

Acanthostega hade en blandning av fisklika och landlevande drag. Bland de mest uppmärksammade egenskaperna finns:

• Polydaktyli: frambenen bar flera fingrar (fler än de fem som är vanliga hos senare landlevande ryggradsdjur). Detta visar att utvecklingen av fingrar skedde tidigt i övergången från vatten till land.
• Vattenanpassningar: bevarade strukturer som laterallinje och rester som tolkats som gälbågar tyder på att Acanthostega hade gälförsedda ungdjur eller vuxna som var helt eller delvis vattenlevande.
• Svans med fenstrålar: svansen hade likheter med fiskars fenor, vilket gjorde den effektiv för simning.
• Skelett och rörelse: lemmarna var utvecklade med tydliga överarms- och lårben samt underarms- och underbensben, men bröstkorg och bäcken visar att den inte var väl anpassad för att bära kroppen på land under längre tid.
• Storlek och föda: Acanthostega var relativt liten (ofta uppskattad till under en meter i kroppslängd) och hade tänder lämpade för att fånga fisk och andra vattenlevande byten.

Livsmiljö

Acanthostega levde i grunda, vegetationsrika sötvattensmiljöer — troligen flodmynningar, kärr och sjöar under det sena Devon. Denna miljö var ofta syrefattig och fylld av undervattensväxter och rötter, vilket gav bra förutsättningar för ett djur med både simförmåga och förmåga att manövrera i grunt vatten med sina lemmar.

Betydelse för evolutionen

Acanthostega är viktig för förståelsen av övergången från vattenlevande fiskar till fyrfotade landlevande ryggradsdjur (tetrapoder). Några centrala slutsatser från studiet av denna form är:

• Att fingrar och tår utvecklades redan innan fullt landliv — de första lemmarna tycks ha uppstått som redskap för att röra sig i komplexa vattenmiljöer, inte primärt för att gå på land.
• Att övergången till land var gradvis och innefattade flera mellanformer med olika kombinationer av vatten- och landanpassningar.
• Acanthostega och andra samtida former visar att evolutionära steg såsom förstärkt skelett, lemmar med flera leder och en förändrad hals- och bröstkorgsstruktur skedde i vattennära miljöer innan full landkolonisation.

Fossilfynd och forskning

Fossil av Acanthostega har framför allt påträffats i sediment från det sena Devon i Östgrönland. De första fynden och sedan mer kompletta skeletten som undersökts i slutet av 1900‑talet gjorde det möjligt att rekonstruera djurets anatomi i detalj. Studier av dessa fossil har lett till omfattande diskussioner om hur och varför lemmar utvecklades och vilken roll vattenlevande miljöer spelade i övergången till land.

Sammanfattning

Acanthostega är en klassisk representant för övergångsformerna mellan fiskar och tidiga tetrapoder. Den kombinerade vattenlevande drag med de första riktiga lemmarna och visar tydligt att utvecklingen mot liv på land var en successiv process där nyckelfunktioner uppstod i vattenmiljöer. Upptäckten och studiet av Acanthostega har gett viktiga insikter i ryggradsdjurens evolution och fortsätter att vara en central referens i forskning om den så kallade ”vatten-till-land”-övergången.

Beskrivning

Acanthostega hade åtta fingrar på varje hand som var sammanlänkade med band och sex fingrar på bakbenen. Den hade inga handleder för att stödja djurets vikt på land. Acanthostega hade också en anmärkningsvärt fiskliknande axel och framben. Acanthostegas framfot kunde inte böja sig framåt vid armbågen och kunde därför inte bära hela kroppens vikt. Den var lämplig för att paddla eller för att hålla fast vid vattenväxter. Djuret hade lungor, men revbenen var för korta för att ge stöd åt brösthålan utanför vattnet. Det hade gälar som var inre och täckta som hos fiskar, inte yttre och nakna som hos vissa moderna vattenlevande amfibier.

"Detta djur, även om det helt klart var en tetrapode, var i första hand en vattenlevande varelse vars omedelbara föregångare i huvudsak var fiskar som aldrig lämnade vattnet. Upptäckten tvingade forskare att ompröva i vilken ordning viktiga förändringar av skelettet ägde rum. I stället för att skildra en varelse som Eusthenopteron som kryper på land och sedan får ben och fötter, vilket Romer postulerade, visade de nya fossilerna att tetrapoder utvecklade dessa egenskaper medan de fortfarande var vattenlevande och först senare tog till sig dem för att gå."

Det finns många förändringar som gjorde att Acanthostegas bäckenbälte kunde bli en viktbärande struktur. I förfädernas tillstånd var de två sidorna av bältet inte fästade. Hos Acanthostega fanns det kontakt mellan de två sidorna och en sammansmältning av bäckenbältet med kotpelarens sakrala revben. Dessa fusioner skulle ha gjort bäckenregionen mer kraftfull och utrustad för att motverka gravitationskraften när den inte stöds av vattnets flytkraft.

Därför tror paleontologerna att den troligen levde i grunda, ogräsbevuxna träsk och att benen var anpassade till någon annan funktion än att gå på land. Det finns också en förändring i tandarnas placering jämfört med tidigare typer. Vid den här tiden blomstrade för första gången lövfällande växter som årligen kastade blad i vattnet, vilket lockade små bytesdjur till varma syrefattiga grundområden som var svåra för större fiskar att simma i. Både Ichthyostega och Acanthostega kan ha andats luft genom att sticka upp huvudet över vattnet i dessa grunda områden.

Clack påpekar att Acanthostegas underkäke är annorlunda än fiskarnas käkar. Den skiljer sig genom att den har ett litet antal större tänder i den yttre raden och mindre tänder i den inre raden. Forskning baserad på analys av kraniet tyder på att arten kan ha bitit direkt på byten vid eller nära vattenkanten. Markey och Marshall jämförde kraniet med kranier från fiskar, som använder sugmatning som det huvudsakliga sättet att fånga byten, och från varelser som man vet har använt sig av det direkta bett som är typiskt för landlevande djur. Deras resultat tyder på att Acanthostega var anpassad för vad de kallar för landliknande ätande. Detta stöder starkt hypotesen att det terrestriska födosökssättet först uppstod hos vattenlevande djur. Om det stämmer visar detta på ett djur som specialiserat sig på att jaga och leva i grunda vatten i gränsen mellan land och vatten. Nyare forskning visar också att det är möjligt att Acanthostega utvecklats från en förfader som hade mer terrestra anpassningar än den själv.

 

Modellrekonstruktion av Acanthostega på Naturhistoriska museet i Stuttgart, Tyskland.  


Skall av Acanthostega gunnari.  

Relaterade arter

Acanthostega är en del av en omfattande evolutionär adaptiv strålning under den sena devoniska perioden. Den började med rent vattenlevande tetrapodomorfer med fenor. Deras efterföljare andades mer luft och hade anpassningar av käkar och gälar. De hade en mer muskulös hals som möjliggjorde friare rörelser av huvudet än vad fiskar har, och använde sina fenor för att höja kroppen. Dessa egenskaper ses hos den tidigare Tiktaalik, som liksom Ichthyostega och Acanthostega tros ha varit huvudsakligen vattenlevande.

 

I den sena devoniska artbildningen av ryggradsdjur uppvisade ättlingar till pelagiska fiskar med loppfingrar - som Eusthenopteron - en rad anpassningar: Panderichthys, som är lämpad för grunda leriga områden; Tiktaalik med lemliknande fenor som kan ta den till land; Tidiga tetrapoder i ogräsfyllda träsk, som t.ex: Acanthostega, som hade fötter med åtta fingrar, Ichthyostega med lemmar. De efterlevande var också pelagiska loppfinska fiskar som t.ex. nålfiskar.  

Frågor och svar

F: Vad är Acanthostega?

F: Vad är betydelsen av Acanthostega?

F: När uppstod Acanthostega?

F: Vad representerar Acanthostega i ryggradsdjurens evolution?

F: Vilken anatomisk position har Acanthostega i utvecklingen av fiskar med lobfenor och tetrapoder?

F: För hur många år sedan dök Acanthostega upp?

F: Vilken betydelse har Acanthostega inom evolutionsbiologin?

Sök med bokstav