24 miljoonaa sukupolvea kasvukipuja

Joiltakin nisäkkäiltä menee suunnilleen 24 miljoonaa sukupolvea kehittyä hiiren kokoisesta norsun kokoiseksi, kertoo uusi evoluutiotutkimus.

Tutkijat ovat laskeneet fossiilien ja elävien näytteiden perusteella 28 eri nisäkäsryhmän kasvunopeuksia 65 miljoonan viime vuoden aikana. He havaitsivat suureksi kehittymisen kestävän kauemmin kuin pieneksi kehittymisen.

Ryhmä havaitsi, että satakertaisen ruumiinkoon saavuttamiseen kuluu vähintään 1,6 miljoonaa sukupolvea, tuhatkertaisen saavuttamiseen noin viisi miljoonaa sukupolvea ja 5000-kertaisen saavuttamiseen noin 10 miljoonaa sukupolvea.

Hevoset ja sarvikuonot kehittyivät nopeimmin

Maanisäkkäistä nopeimmin kehittyivät kavioeläimet, kuten hevoset ja sarvikuonot. Kummallista kyllä, kädelliset kasvoivat tutkituista nisäkkäistä kaikkein hitaimmin.

"Se on jonkinlainen arvoitus", sanoo tutkimusta johtanut australialaisen Monash-yliopiston evoluutiobiologi Alistair Evans.

"On paljon vaikeampaa tehdä suuri kädellinen kuin suuri sarvikuono tai norsu ... Siihen voi olla monia syitä, mutta ilmeisesti on hyvin vaikeaa pysyä kädellisenä ja kasvaa isoksi."

Ruumiinkoon kasvattaminen eteni kaikista nisäkkäistä nopeimmin valailla, joilta tuhatkertaistuminen kesti vain kolmisen miljoonaa sukupolvea.

Evans kollegoineen arvelee eron johtuvan todennäköisesti siitä, että valaiden ruumis saa tukea vedestä, jolloin isoksi kasvaminen on helpompaa kuin kuivalla maalla.

Merinisäkkään koon kasvua rajoittavia tekijöitä on vähemmän kuin maanisäkkään. Ilman veden antamaa nostetta esimerkiksi valaan sisäelimet murskaantuisivat sen oman painon alle.

Kutistuminen käy helpommin

Tutkimuksessa kävi ilmi myös se, että nisäkkäät kutistuvat jopa 30 kertaa nopeammin kuin kasvavat.

"Pienenemis- ja kasvunopeuden välinen ero on suorastaan hämmästyttävä", sanoo Evans, jonka tutkimus julkaistiin viime viikolla Proceedings of the National Academy of Sciences -tiedejulkaisussa.

Kutistumisen nopeuteen voi ryhmän mukaan olla kaksi pääsyytä. Ensinnäkin ruumiinkoon kasvattaminen edellyttää suuria muutoksia tukirangassa ja lihaksistossa, jotta ne pystyisivät kannattelemaan ja liikuttamaan suurempaa painoa, sanoo tutkimuksen kirjoittamiseen osallistunut New Mexicon yliopiston James Brown.

"Kun organismi kasvaa isommaksi, eteen tulee erilaisia suunnittelurajoitteita", sanoo Brown.

"Ongelmien ratkaiseminen edellyttää innovaatioita. Se edellyttää uusia geenejä ja uusia tapoja lukea kehitysohjelmaa."

Toisekseen kaikkien nisäkkäiden on Evansin mukaan koostaan riippumatta kasvettava yksittäisestä solusta ja käytävä läpi kehitysvaiheita ollessaan pieniä. Näin ollen nisäkäslajin on kutistuakseen vain lakattava kasvamasta aiemmin.

"Kehitysohjelma keskeytetään aiemmin sen sijaan että sitä yritettäisiin jatkaa", sanoo Evans.

Perusteellista tutkimusta

Indianan yliopiston paleontologi David Polly sanoo, että tämä uusi tutkimus on yksi kaikkien aikojen kattavimmista nisäkkäiden kokoa käsittelevistä tutkimuksista.

"Evoluutiotahdin mittaaminen fossiileista on erittäin työlästä", sanoo Polly, joka ei osallistunut tutkimukseen. "Siksi evoluutiotahteja on yleensä määritelty vain hyvin tarkkaan rajattujen eläinryhmien sisällä."

Polly lisää, että uudet tulokset näyttäisivät vahvistavan sen, mitä moni tutkija oli arvellutkin: Erittäin suurten ruumiiden kehittymiseen tarvitaan paljon enemmän aikaa kuin mitä aiemmat tutkimukset olivat osoittaneet. Niissä oli keskitytty yksittäisten lajien sisällä tapahtuneisiin muutoksiin lyhyiden geologisten aikakausien kuluessa.

Alistair Evans kollegoineen arvelee, että heidän työstään saattaisi olla hyötyä myös muiden eläinryhmien kohdalla, esimerkiksi hirmuliskojen.

"Olemme jo alkaneetkin paneutua hirmuliskoihin”, sanoo Evans, mutta hänen mukaansa niiden kanssa ongelmia tuottaa se, että hirmuliskosukupolven pituudesta ei ole tietoa.