Bijzondere fossielen zetten ons beeld van de eerste landdieren op zijn kop

Paleontologen hebben bewijs gevonden dat de vroege voorouders van amfibieën, reptielen en zoogdieren niet als larven met uitwendige kieuwen begonnen, zoals wel het geval is voor hedendaagse kikkers en salamanders.

Uitzonderlijk goed bewaarde fossielen van ongeveer 300 miljoen jaar oud wijzen erop dat de eerste gewervelde dieren met vier ledematen waarschijnlijk geen metamorfose doormaakten als ze volwassen werden. Dit zet ons gebruikelijke beeld van hoe dieren het land veroverden op losse schroeven.

‘We gingen er lange tijd van uit dat deze dieren veel op de huidige amfibieën leken en dat deze levenscyclus de overgang vormde tussen leven in het water en leven op het land’, zegt paleontoloog Jason Pardo van het natuurhistorisch Field Museum in Chicago in de Verenigde Staten.

Eerste tetrapoden

De huidige reptielen, vogels, zoogdieren en amfibieën behoren allemaal tot de tetrapoden – de biologische benaming voor gewervelde dieren met vier ledematen. Deze groep ontstond ongeveer 390 miljoen jaar geleden uit lobvinnige vissen. Tot nu toe was er bijna niets bekend over de vroege ontwikkeling van deze voorouders, zegt paleontoloog John Long van de Flinders-universiteit in Australië, die niet betrokken was bij dit onderzoek.

Pardo en zijn collega Arjan Mann, ook verbonden aan het Field Museum, onderzochten een verzameling fossielen die tussen de jaren zestig en negentig werd opgegraven op de fossielenvindplaats Mazon Creek, ten zuidwesten van Chicago. De goed bewaarde dieren leefden ongeveer 307 tot 309 miljoen jaar geleden, in het geologisch tijdperk Carboon.

Eidooier

Embolomeri – een uitgestorven groep vroege tetrapoden – konden als volwassen dier ongeveer twee meter lang worden. Daarmee behoorden ze tot de grootste gewervelde dieren met vier ledematen van het Carboon en waren ze toproofdieren. Ze leefden vooral in het water, maar hadden kleine poten waarmee ze ook het land op konden klauteren.

Tussen de fossielen vonden de onderzoekers twee jonge embolomeren van slechts twee centimeter lang. Ze waren zo uitzonderlijk goed bewaard gebleven dat zelfs zachte weefsels en resten van de dooier nog zichtbaar waren.

Bij kikkervisjes blijft de dooierzak na het uitkomen van het ei nog een paar dagen in het lichaam als energiereserve. Maar bij jonge embolomeren zat de dooierzak juist aan de buitenkant van het lichaam, net als bij sommige jonge vissen, zoals longvissen.

Kieuwen

Jonge amfibieën, zoals kikkervisjes, hebben uitwendige kieuwen waarmee ze onder water kunnen ademen. Bij jonge embolomeren ontbraken die. ‘Het ontbreken van de uitwendige kieuwen tijdens de vroege ontwikkeling van deze dieren is het doorslaggevende bewijs’, zegt Pardo.

De schedel en het skelet bevatten volgens Pardo ‘alle belangrijke kenmerken van een volwassen embolomeer’. De vondsten laten zien dat deze dieren vanaf het moment dat ze uit het ei kwamen totdat ze volwassen waren nauwelijks van vorm veranderden.

‘Ook mensen ontwikkelen zich geleidelijk van de geboorte tot volwassenheid. We worden groter en onze lichaamsverhoudingen veranderen, maar we ondergaan geen snelle metamorfose zoals een kikker of salamander’, zegt Pardo. ‘Onze fossielen laten zien dat zo’n levenscyclus ook de norm was voor onze vroegste voorouders op het land.’

Kikkervisjesfase

Hoewel embolomeren in het water leefden, wijst het bewijs er volgens Pardo op dat ook onze vroegste voorouders op het land nooit een kikkervisjesfase hebben doorgemaakt. Het onderzoeksteam bestudeerde ook twee andere vroege tetrapodensoorten, die in dezelfde periode en op dezelfde plek leefden als de embolomeren. ‘Geen van deze dieren vertoont aanwijzingen voor een kikkervisjesfase’, zegt Pardo. ‘Dat geldt ook voor andere visachtige verwanten van de eerste gewervelde dieren, zoals vroege longvissen en coelacanthen – zeldzame vissen die bekend staan als ‘levende fossielen’ en de dinosauriërs hebben overleefd. Is het mogelijk dat zo’n kikkervisjesfase ergens in de evolutie is ontstaan en later weer verdween? Misschien. Maar op basis van het bewijs dat we nu hebben, lijkt dat erg onwaarschijnlijk.’

Volgens Long vult het onderzoek een belangrijke leemte in onze kennis op. ‘Het laat zien dat vroege visachtige voorouders van de eerste gewervelde dieren met vier ledematen, die ongeveer 308 miljoen jaar geleden leefden, geen kikkervisjesfase nodig hadden om het land te veroveren, zoals sommige wetenschappers dachten.’