Eerste viervoeter ontstond in rivierdelta

Evolutie

375 miljoen geleden kropen de eerste vissen op pootjes het land op. Zelfs op de zuidpool, zo blijkt uit nieuw onderzoek.

Tekening van de vroege viervoeters Gondwanascorpio emzantsiensis (links) en Tutusius umlambo (rechts) , zo’n 360 miljoen jaar geleden. Tekening Maggie Newman

U bent er een, en de merel in uw tuin ook, net als de kikker langs de slootkant: een tetrapode. Een gewervelde viervoeter, een verre nazaat van de vissen die in het Laat-Devoon, zo’n 375 miljoen jaar geleden, aan land kropen.

Over die allereerste tetrapoden is nog altijd weinig bekend: in wat voor omgeving leefden ze, en konden ze ook tegen kou? Twee recente artikelen geven antwoord op die vragen.

In Nature schreven Franse paleontologen op 30 mei dat tetrapoden in het Devoon gebieden met een sterk uiteenlopend zoutgehalte bewoonden, zoals estuaria (riviermondingen) en delta’s. Dat ontdekten ze aan de hand van zwavel- en zuurstofisotopen in 51 fossiele botten van gewervelden uit Oost-Groenland en China.

Die ontdekking werpt nieuw licht op een oude discussie. Ruim tachtig jaar geleden werden de eerste fossielen van vroege tetrapoden op Oost-Groenland ontdekt, en toen was de opinie dat de dieren in zoet water hadden geleefd. Latere vondsten wezen juist op zout of brak water.

De Fransen bestudeerden de onderlinge verhouding van de zwavelisotopen 34S en 32S (genoteerd als d34S) in de botfragmenten. De d34S-waarden in de Oost-Groenlandse botten liepen uiteen van 12,5 promille tot 31,8 promille, en die in de Chinese botten van 14,3 tot 22,3 promille. Die variaties in waarden zijn ook aanwezig in huidige vissen in estuaria, en passen bij een aquatisch milieu dat grote, snelle veranderingen in zoutgehalte kent. Ook de zuurstofisotopenratio’s duiden op een mix van zout en zoet water. Paleobioloog Martin Rücklin van Naturalis, gespecialiseerd in het Devoon: „Interessant is dat ook de isotopenratio’s van de botten zelf zijn bepaald, en niet alleen die van het omringende sediment.” Dat de isotopenratio’s te meten zijn, komt doordat er zwavel zit in apatiet, dat tijdens de fossilisatie de botten vervangt. Zwavel neemt daarbij de plaats in van fosfaat.

‘Tutusius’ is een eerbetoon aan mensenrechtenactivist Desmond Tutu.

De resultaten wijzen erop dat veel gewervelden in het Laat-Devoon euryhalien waren: in staat zich aan te passen aan uiteenlopende zoutgehalten. Dat kan verklaren waarom tetrapoden destijds al wijdverspreid waren.

Hoe wijd die verspreiding precies was, schrijven de Zuid-Afrikaanse paleontoloog Robert Gess en zijn Zweedse collega Per Erik Ahlberg in Science van 8 juni. Zij ontdekten twee fossiele tetrapoden die in het Devoon nabij de zuidpool leefden, zo’n 360 miljoen jaar geleden. Interessant, want alle fossiele tetrapoden uit het Devoon die tot nu toe zijn ontdekt zijn afkomstig van (sub)tropische paleobreedtegraden. Met andere woorden: van plekken die zich destijds nabij de evenaar bevonden, aan de zuidgrens van oercontinent Laurazië, dat zich later opsplitste in Noord-Amerika en het huidige Eurazië. Gelijktijdig bestond er een zuidelijker continent: Gondwana, dat de oerversies van Afrika, Zuid-Amerika, Australië, India en Antarctica omvatte.

Tot nu toe waren er maar twee ‘Gondwana-tetrapoden’ bekend: een onderkaak en wat voetafdrukken, afkomstig van een plek die zich destijds rond 30 graden zuiderbreedte bevond – nog altijd subtropisch. Maar nu hebben Gess en Ahlberg in Zuid-Afrika, bij Waterloo Farm, fossielen van twee tetrapoden ontdekt: Tutusius umlambo en Umzantsia amazona. Rücklin: „Twee nieuwe soorten, en de eerste behoort zelfs tot een nieuw geslacht.” ‘Tutusius’ is een eerbetoon aan de Zuid-Afrikaanse mensenrechtenactivist Desmond Tutu.

Polaire omgeving

Vooral de locatie is bijzonder: die bevond zich in het Laat-Devoon op de plek van het huidige Antarctica. In die tijd was er sprake van een wereldwijde afkoeling, en niet ver van het leefgebied van de tetrapoden waren waarschijnlijk zelfs gletsjers. Een echt poolklimaat heerste er niet – plantenfossielen bij Waterloo Farm wijzen dat uit. Maar het zal niet erg warm zijn geweest, en de dieren leefden ’s winters in complete duisternis. Hiermee rijst de vraag of die polaire omgeving speelde in de evolutie van vissen tot vroege tetrapoden: extreme leefgebieden kunnen leiden tot innovatieve aanpassingen.

Paleontoloog Anne Schulp, werkzaam bij Naturalis en gastonderzoeker bij de Vrije Universiteit Amsterdam: „De artikelen zorgen voor een grote opruiming in een paar knagende vragen. Juist omdat tetrapoden in zoet, zout en brak water konden overleven, is het aannemelijker dat ze over de hele wereld voorkwamen. Waar je wel altijd op moet letten, is of het isotopensignaal tijdens het fossilisatieproces niet gaat schuiven. Die botten zitten een hele tijd in de grond, dat kan invloed hebben op isotopenverhoudingen. Maar de auteurs hebben hun huiswerk goed gedaan.”