Tiede

Hapen puute ajoi kalat maalle

400 miljoonaa vuotta sitten eli Titaalik, kala ja lisko. Se oli yksi linkki ketjussa, kun elämä kohosi vedestä maalle.

Tilaajille

Lapsena en ollut uskoa korviani kuullessani juttua sammakkojen kasvamisesta. Lammikossa uivat nuijapäät muuttuvat muka maan pinnalla eläviksi sammakoiksi!

Myöhemmin ymmärsin, että sammakon yksilönkehitys on raju. Alkio muuttuu vettä hengittävästä uimarista maalla loikkivaksi ilmahengittäjäksi.

Toisenlainen siirtymä vedestä maalle toteutui noin 400 miljoonaa vuotta sitten. Se muutti maapallon historian ja oli evoluution harppaus: selkärankaiset nousivat vedestä maalle.

Fossiilisten luurankojen avulla voi nähdä, miten maalle siirtyvien selkärankaisten ruumiinrakenne muuttui.

Muutama vuosi sitten Chicagon yliopiston Neil Shubin ryhmineen löysi Kanadan arktiselta alueelta kiinnostavan fossiilin, joka nimettiin Titaalikiksi.

Sillä oli kaivatun "puuttuvan linkin" ominaisuuksia. Hyvin säilynyt fossiili ajoitettiin noin 395 miljoonaa vuotta vanhaksi.

Titaalik muistuttaa yhtä paljon kalaa kuin krokotiilia. Maallikonkin on helppo kuvitella sen raajojen rakenteen perusteella, että se liikkui maalla, ehkä vaivalloisesti.

ennen selkärankaisia eläimiä kasvit olivat valloittaneet maan pinnan. Kasvillisuus peitti rannikoita. Koska kasviperäinen orgaaninen aines kuluttaa happea vedessä, rannikkovesistä alkoi vähetä happi.

Rannikoiden ja suistojen kalat altistuivat yhä enemmän hapen puutteelle. Ilmassa on happea noin 30 kertaa enemmän kuin vedessä, joten kyky ottaa elimistöön happea ilmasta oli eläimelle suuri helpotus. Juuri hapen puute vedessä saattoi olla syy, miksi selkärankaiset siirtyivät vedestä maaperälle.

Kuinka kalat alkoivat hengittää ilmaa veden sijaan? Kiduksethan toimivat vain vedessä.

Maapallon nykyisillä kaloilla on monia ratkaisuja jaksottaiseen tai jatkuvaan ilmahengitykseen.

Kalatutkija Jeffrey Graham Kalifornian yliopistosta on listannut lähes 400 kalalajia, jotka pystyvät hengittämään ilmaa. Kaikissa kalalinjoissa ilmahengityksen kehityksen laukaisi kauan kestänyt tai jaksoittainen altistus hapen puutteelle. Jotkut kalat hengittävät ilmaa, kun veden hapen määrä laskee tai kun ne joutuvat maan pinnalle.

Tämä onnistuu kidusten, ihon, suolen tai sellaisten erityisten onkaloiden kautta, jotka siirtävät ilmaa helposti. Myös ilmarakko tai varsinaiset keuhkot tekevät sen.

Nykyisistä kaloista lähintä sukua ihmiselle ovat keuhkokalat. Keuhkoillaan ilmaa hengittävät kalat luokitellaan sarcopterygii-linjaan nelijalkaisten selkärankaisten eli tetrapodien kanssa.

Lihaksikkaat evät erottavat nämä kalat muista luukaloista. Tetrapodeilla evät kehittyivät raajoiksi. Ne mahdollistavat liikkumisen maalla.

Sekä tetrapodien että keuhkokalojen keuhkot ovat kehittyneet suolen tapaisesta esimuodosta. Myös ihmisalkion kehityksessä keuhkojen erilaistuminen alkaa esisuolesta.

Australian keuhkokaloilla on yksi keuhko. Niiden ilmahengitys sai nähtävästi alkunsa, kun ne siirtyivät merestä makean veden lammikoihin.

Afrikan keuhkokalat hengittävät kahdella keuhkolla. Ne hyödyntävät ilmahengitystä, kun ne yrittävät selvitä kuivasta kaudesta. Kun joet ja järvet kuivuvat, keuhkokalat kaivautuvat mutaan. Sieltä ne hengittävät ilmaa reiän kautta.

Lepotilan aikana kalat vaipuvat koomaan. Aineenvaihdunta voi pudota alle pariin prosenttiin normaalista. Laboratoriossa on osoitettu, että keuhkokala voi säilyä hengissä mudassa seitsemän vuotta.

Eläimen kehitystä ohjaavat aina samat Hox-geenit, ja ne ilmentyvät myös näissä kaloissa. Ne esiintyvät keuhkokalojen vatsaevien alueiden sekä tetrapodien raajojen kehityksessä. Tämän havaitsi Zerina Johanson Lontoon luonnonhistoriallisesta museosta.

Tetrapodien esimuotojen etuevien koon kasvu on voinut liittyä siihen, että niiden täytyi nostaa päätään veden pinnalle. Näin vatsaevistä tuli vahvempia jo ennen kuin ne varsinaisesti liikkuivat maalla.

Kirjoittaja väitteli elokuussa Turun yliopistossa hapenpuutteen

sietomekanismien evoluutiosta.

Kommentit

    Ei vielä kommentteja. Kirjoita ensimmäinen.

    Näytä lisää
    Luetuimmat
    1. 1

      Tarina opiskelijanaisen täysin surkeasta seksiyöstä nousi maailmanlaajuiseksi hitiksi – Miksi annamme huonon seksin tapahtua?

    2. 2

      Suurmoskeijahanke sai pakit Helsingissä, puuhanainen uhkaa viedä moskeijan muualle: ”En ole käynyt yhtäkään järkevää keskustelua yhdenkään poliitikon kanssa”

    3. 3

      Ultra Bran jälkeen Vuokko Hovatta menetti ensin lapsen ja sitten miehensä: ”On lohdullista tietää, että aika kauheistakin asioista voi selvitä”

      Tilaajille
    4. 4

      Walesilainen lammasfarmari äänesti brexitin puolesta, mutta nyt EU-ero vaarantaa koko elämäntyön: ”En koskaan halunnut kovaa brexitiä”

    5. 5

      Espoo varautuu ongelmiin: Liikennekaaos uhkaa tammikuussa, kun länsimetron liityntäliikenne käynnistyy

    6. 6

      Sää on aiheuttanut yöllä ongelmia Helsinki-Vantaan lentokentällä: Finnair pyysi matkustajia varautumaan kentällä yöpymiseen, sillä hotellit ovat täynnä

    7. 7

      Egyptiläinen laulajatar söi musiikkivideolla banaania alusvaatteissaan – tuomittiin kahdeksi vuodeksi vankilaan siveettömyydestä

    8. 8

      Ihminen tarttuu herkkuihin, kun elämä kaatuu päälle – ”Tunnesyöminen” on yleinen ilmiö, mutta sen voi saada kuriin yksinkertaisilla keinoilla

      Tilaajille
    9. 9

      Pitkittynyt stressi syö parisuhdetta, kun kotona ei osata tehdä enää muuta kuin riidellä – Onneksi tulehtunutta tilannetta voi hoitaa

    10. 10

      Pakkasukon porttikielto on hyvä uutinen

    11. Näytä lisää
    1. 1

      Tarina opiskelijanaisen täysin surkeasta seksiyöstä nousi maailmanlaajuiseksi hitiksi – Miksi annamme huonon seksin tapahtua?

    2. 2

      #Metoo-kampanja voi lannistaa ujot ja kokemattomat pojat

    3. 3

      Suurmoskeijahanke sai pakit Helsingissä, puuhanainen uhkaa viedä moskeijan muualle: ”En ole käynyt yhtäkään järkevää keskustelua yhdenkään poliitikon kanssa”

    4. 4

      Venäjä saattaa antaa Ruotsille ikävän joululahjan: Iskander-ohjuksia naapuriin – Mutta miksi ohjus­kohut hymyilyttävät Venäjän tuntevia suomalais­sotilaita?

      Tilaajille
    5. 5

      Ultra Bran jälkeen Vuokko Hovatta menetti ensin lapsen ja sitten miehensä: ”On lohdullista tietää, että aika kauheistakin asioista voi selvitä”

      Tilaajille
    6. 6

      Sikarin muotoista asteroidia tarkkaillaan radioteleskoopilla – se on niin outo, että siinä voisi olla merkkejä vieraasta sivilisaatiosta

    7. 7

      Vuosikymmeniä paraatipaikalla polkuhintaan kirjoja myynyt antikvariaatti kaatui Helsingin kaupungin vuokran­korotuksiin – ”Olemme pelanneet tähänkin asti minimikatteella”

    8. 8

      Ensin Vantaa kaatoi tonnikaupalla lasten ruokaa roskiin, nyt kaupunkilaiset maksavat siitä miljoona euroa – ”Käsittämätön virhe”, luonnehtii poliitikko

    9. 9

      Mielikuva automarketissa ravaavasta ”prisma­perheestä” lykkää lapsen­tekoa – kolme–nelikymppisten ruuhka­vuodet pakkautuvat yhä lyhyempään jaksoon

    10. 10

      Suomalaismies vaati Googlelta 120 000 euron korvauksia henkisestä kärsimyksestä, kivusta ja särystä, mutta joutui itse maksajaksi

    11. Näytä lisää
    1. 1

      Helsinkiläis­nainen otti kuvan pyörä­tielle pysäköidystä paketti­autosta – autosta tuli poliisi ja vei ilman henkilöllisyys­todistusta liikkeellä olleen naisen putkaan

    2. 2

      Kuvia Suomesta, osa 27: Mikko Suutarinen valokuvasi kuljettajia, jotka muistuttavat ajoneuvojaan

    3. 3

      Alma on julkaissut musiikkia vain vajaat 17 minuuttia – Onko hän todella kansain­välisesti menestynein suomalainen artisti?

      Tilaajille
    4. 4

      Tämä kysymys kysytään lähes jokaisessa työhaastattelussa, sillä se paljastaa työntekijästä paljon – Näin vastaat siihen oikein

      Tilaajille
    5. 5

      Onko tässä Linnan juhlien hervottomin kuva – Oletko koskaan nähnyt Timo Soinia yhtä onnellisena?

    6. 6

      HS:n lukijat äänestivät suosikkinsa Linnan juhlien näyttävimmistä puvuista – kärki­viisikossa säihkyviä paljetteja, upeita laahuksia ja Suomen leijonalla koristeltu housupuku

    7. 7

      Kummelin Heikki Silvennoinen on ymmällään ja otettu sketsinsä maailmanlaajuisesta suosiosta: ”Pääasia, että ihmiset nauravat”

    8. 8

      Viiden lapsen isä Topi Linjama erosi vanhoillislestadiolaisuudesta ja puolustaa nyt isien asemaa – Isä on monessa perheessä juoksupoika ja äiti projektipäällikkö, hän sanoo

      Tilaajille
    9. 9

      Järjestäjän Facebook-kirjoitus osoittaa: Töölöntorin alpakka­tapahtumalla haluttiin viedä huomio pois 612-kulkueesta ja saada se siirtymään muualle

    10. 10

      Toimittaja kyykkäsi viikon ajan: asennon vaikeus ja kivistys yllättivät, muiden kummastelu ja muotikin haittasivat – lopulta käteen jäi uusi, terveellinen tapa

      Tilaajille
    11. Näytä lisää