Den 300 millioner år lange historien om amfibieutviklingen

Her er det rare med amfibieutviklingen: Du ville ikke vite det fra det lille og raskt avtagende befolkning av frosker, padder og salamandere som lever i dag, men i flere titalls millioner år som spenner over sent karbon og tidlig perm perioder var amfibier de dominerende landdyrene på jorden. Noen av disse gamle skapningene oppnådde krokodillignende størrelser, opptil 15 fot lange (som kanskje ikke virker så store i dag, men var positivt enorm for 300 millioner år siden) og terroriserte mindre dyr som topp-rovdyrene til deres sumpete økosystemer.

Før du går videre, er det nyttig å definere hva ordet "amfibie" betyr. Amfibier skiller seg fra andre virveldyr på tre hovedmåter: For det første lever nyfødte klekker under vann og pust via gjeller, som deretter forsvinner når ungdommen gjennomgår en metamorfose i den voksne, luftpustende danne. Ungdommer og voksne kan se veldig forskjellige ut, som for rumpetroll og fullvokste frosker. Sekund, voksne amfibier legg eggene sine i vann, noe som betydelig begrenser mobiliteten når de koloniserer landet. Og for det tredje, huden til moderne amfibier har en tendens til å være slimete i stedet for kryptskallende, noe som gir mulighet for ekstra transport av oksygen for åndedrett.

Som ofte er tilfelle i evolusjonshistorien, er det umulig å kartlegge det nøyaktige øyeblikket når det første tetrapods, den firbeinte fisken som krøp ut av de grunne havene for 400 millioner år siden og svelget kløfter av luft med primitive lunger, omgjort til de første ekte amfibiene. Inntil nylig var det fasjonabelt å beskrive disse tetrapodene som padder, til det kom til ekspertene at de fleste tetrapods ikke delte hele spekteret av padderegenskaper. For eksempel tre viktige slekter fra den tidlige karbonperioden -Eucritta, Crassigyrinus, og Greererpeton—Kan beskrives på forskjellige måter som tetrapoder eller amfibier, avhengig av hvilke funksjoner som blir vurdert.

Det er først i den sene karbonholdige perioden, fra omtrent 310 til 300 millioner år siden, at vi komfortabelt kan referere til de første sanne amfibiene. På dette tidspunktet hadde noen slekter oppnådd relativt uhyrlige størrelser - et godt eksempel Eogyrinus ("daggryggpute"), en slank, krokodillelignende skapning som målte 15 meter fra hode til hale. Interessant er huden på Eogyrinus var skjellete enn fuktig, bevis på at de tidligste amfibiene trengte for å beskytte seg mot dehydrering. En annen sen karbonformig / tidlig permisk slekt, eryops, var mye kortere enn Eogyrinus men mer solid bygd, med massive, tannpinnede kjever og sterke ben.

På dette tidspunktet er det verdt å merke seg et ganske frustrerende faktum om amfibieutviklingen: Moderne padder, som teknisk er kjent som "lissamphibians", er bare eksternt relatert til disse tidlige monstrene. Lissamphibians, som inkluderer frosker, padder, salamandere, newts og sjeldne meitemarklignende amfibier kalt "caecilians", antas å ha strålt fra en vanlig stamfar som levde i den midlere permiske eller tidlige triasperioden, og det er uklart hvilket forhold denne felles stamfaren kan ha hatt for sent karbon amfibier som eryops og Eogyrinus. Det er mulig at moderne lissamphibians forgrenet seg fra den avdøde karbon Amphibamus, men ikke alle abonnerer på denne teorien.

Som hovedregel kan amfibiene fra karbon- og permperioden deles inn i to leire: små og rare utseende (lepospondyler) og store og reptilaktige (temnospondyler). Lepospondylene var stort sett vannlevende eller semikvatiske, og hadde større sannsynlighet for å ha den slimete huden som er karakteristisk for moderne amfibier. Noen av disse skapningene (som f.eks Ophiderpeton og Phlegethontia) lignet små slanger; andre, som Microbrachis, minnet om salaman, og noen var ganske enkelt ikke klassifiserbare. Et godt eksempel på det siste er diplocaulus: Denne tre fot lange lepospondylen hadde en enorm, boomerang-formet hodeskalle, som kan ha fungert som en undersjøisk ror.

Dinosaurentusiaster bør finne temnospondylene lettere å svelge. Disse amfibiene forventet den klassiske reptilianske kroppsplanen Mesozoic Era: lange badebukser, stubbe ben, store hoder og i noen tilfeller skjellende hud, og mange av dem (som Metoposaurus og prionosuchus) lignet store krokodiller. Sannsynligvis den mest beryktede av temnospondyl-amfibiene var den imponerende navngitte Mastodonsaurus; navnet betyr "nippeltannet øgle" og har ingenting å gjøre med elefantfederen. Mastodonsaurus hadde et nesten komisk stort hode som stod for nesten en tredjedel av sin 20 fot lange kropp.

I en god del av Perm-perioden var temnospondyl-amfibiene de øverste rovdyrene i jordens landmasser. Det hele endret seg med utviklingen av therapsids (pattedyrlignende krypdyr) mot slutten av Perm-perioden. Disse store, kvikke rovdyrene jaget temnospondylene tilbake i sumpene, der de fleste av dem sakte døde ut ved begynnelsen av trias periode. Det var noen få spredte overlevende, skjønt: For eksempel den 15 fot lange Koolasuchus trivdes i Australia i den midterste krittperioden, omtrent hundre millioner år etter at temnospondyl-søskenbarnene på den nordlige halvkule var utryddet.

Som nevnt over, forgrenet seg moderne amfibier (lissamphibians) fra en felles stamfar som bodde hvor som helst fra midten av Perm til de tidlige triasperioder. Siden utviklingen av denne gruppen er et spørsmål om fortsatt studier og debatt, er det beste vi kan gjøre å identifisere "tidligste" ekte frosker og salamandere, med forbehold om at fremtidige fossile funn kan skyve klokken tilbake til og med lengre. Noen eksperter hevder at avdøde Permian Gerobatrachus, også kjent som frogamander, var stamfar til disse to gruppene, men dommen er blandet.

Når det gjelder forhistoriske frosker er den beste nåværende kandidaten Triadobatrachus, eller "trippel frosk", som levde for omtrent 250 millioner år siden, i den tidlige triasperioden. Triadobatrachus skilte seg fra moderne frosker på noen viktige måter: Den hadde for eksempel en hale, jo bedre var det plass til uvanlig stort antall ryggvirvler, og det kunne bare skvise bakbeina fremfor å bruke dem til å utføre langdistanse hopp. Men likheten med moderne frosker er umiskjennelig. Den tidligste kjente ekte frosken var den lille Vieraella fra det tidlige Jurassic Sør-Amerika, mens den første sanne salamander antas å ha vært Karaurus, en bitteliten, slimete, storhodet amfibie som bodde i sent Jurassic Central Asia.

Ironisk nok - med tanke på at de utviklet seg for over 300 millioner år siden og har overlevd, med forskjellige voksing og avtagning, inn i moderne tid - amfibier er blant de mest truede skapningene på jorden i dag. I løpet av de siste tiårene har et oppsiktsvekkende antall froske-, padde- og salamanderarter spiret mot utryddelse, selv om ingen vet nøyaktig hvorfor. De skyldige kan omfatte forurensning, global oppvarming, avskoging, sykdom eller en kombinasjon av disse og andre faktorer. Hvis dagens trender vedvarer, kan amfibier være den første hovedklassifiseringen av virveldyr som forsvinner fra jordens overflate.