Fossiilitutkimus

 

Historiallisen evoluutiotutkimuksen merkittävä osa-alue on fossiilien tutkimus eli paleontologia. Se tutkii elämän historiaa eli muinaisissa olosuhteissa elänyttä kasvi- ja eläinmaailmaa pyrkien niiden alkuperän selvittämiseen. Paleontologia liittyy läheisesti geologiaan, koska fossiilit eli kivettymät löytyvät kerrostuneista kivilajeista.

Koska geologiset kerrostumat muodostuvat toistensa päälle, kerrostuman katsotaan olevan sitä vanhempi, mitä alempana se on muihin kerrostumiin nähden. Alemmista kerrostumista löytyneet fossiilit olisivat siten vanhempia kuin ylempien kerrosten fossiilit. kaudet.jpg Tutkijoilla on kuitenkin mielipide-eroja kerrostumien muodostumisnopeudesta, millä on merkitystä määriteltäessä geologisia ajanjaksoja. Kerrostumien suhteelliset iät ja nimitykset on määritelty lähinnä sen mukaan, mitä fossiileja niistä löytyy.

Kambrisen kerroksen alla sijaitsevista esikambrisista kivistä on löytynyt vain bakteereja, sieni-itiöitä, leviä, joitakin vaikeasti luokiteltavia eliöitä sekä syanobakteerien aikaansaamia kalkkikerrostumia. Kambrin, ordovikin, siluurin ja devonin kerrostumista - jotka paikoin ovat jopa kilometrien vahvuisia - löytyy enimmäkseen nykyajalle tuntemattomien meren eliöiden - kuten trilobiittien - fossiileja. Kuitenkin jo kambrikauden kerroksista on löytynyt myös kaikkien tunnettujen eläinkunnan pääjaksojen edustajia. Seuraavaksi tulevan hiilikauden kerroskivilajit sisältävät runsaasti hiileksi muuttuneita kasvikerroksia. Kivihiilikerrostumien jälkeen seuraavat kalkki- savi- ja hiekkakivikerrostumat sisältävät runsaasti fossiileja.

Kerrostumien ikä määritetään ns. johtofossiilien avulla. Johtofossiileiksi kelpuutetaan vain tiettyjen, yleisesti esiintyvien ja helposti tunnistettavien eliöiden jäännökset. Lisäksi niiden on oltava 'lyhytikäisiä' eli sellaisia, joita ei esiinny kovin laajalti kerrosten pystysuunnassa. Toisaalta niiltä edellytetään laajaa alueellista levinneisyyttä ja riippumattomuutta kivikerroksen synnystä. Kerrostumissääntöön ja johtofossiileihin perustuvaa geologista kerrostumisjärjestystä voidaan siten pitää verraten luotettavana. Kun kerrostumissa on nähtävissä maailmanlaajuisesti yhtäpitävä fossiiliyhteisöjen vaihtuminen, se evoluutioteoriassa tulkitaan hyvin pitkien ajanjaksojen aikana tapahtuneeksi lajien kehittymiseksi. Kun useat nykyaikaiset kasvi- ja eläinlajit puuttuvat paleotsooiselta tai mesotsooiselta kaudelta, ajatellaan, ettei niitä vielä tuolloin ollut olemassa, ja esim. nisäkkäiden esiintyminen vasta tertiääri- ja kvartäärikaudella tulkitaan niiden kehittymiseksi tuona ajanjaksona.

Geologisten tapahtumien nopeus.

Ongelman edellä kuvatussa systeemissä muodostaa kerrostumien muodostumisnopeuden ja samalla niiden iän määrittely. Vaikka ajanmäärittelyn apuna käytetään muitakin keinoja, johtofossiilit useimmiten ratkaisevat, jos muut menetelmät antavat eri tuloksia. Kerrosten muodostumiseen oletetaan kuluneen pitkiä aikoja huolimatta siitä, että kerroskivilajit voivat syntyä verraten nopeastikin. Siksi oletetaan, että sedimentaatiojaksojen välillä on ollut pitkiä taukoja. Tällaiselle ei aina löydy selviä perusteita. Toinen ongelma on teorian edellyttämien monien välimuotojen puuttuminen. Silloin tällöin löydetyt, välimuodoiksi väitetyt fossiilit ovat epävarmoja ja tulkinnaltaan kiistanalaisia.

Voidaanko varmuudella sanoa, miten kauan aikaa johonkin menneen ajan geologiseen tapahtumaan on kulunut? Empiiriset havainnot näyttävät antavan ristiriitaisia tuloksia, joten on kehitetty erilaisia teorioita ja ajanmittausmenetelmiä. Uniformitarismina tunnettu periaate käyttää hyväkseen nykyisin havaittavissa olevia prosesseja ja muutosnopeuksia, ja olettaa niiden soveltuvan myös menneisyyteen. Merkille pantavaa on, että uniformitaarisen periaatteen mukaan mitatut eri prosessit (eri aineiden kertymis- ja kerrostumisnopeudet) antavat hyvin erilaisia ja ristiriitaisia tuloksia ja lisäksi useissa tapauksissa huomattavan lyhyitä aikoja.

Katastrofismin mukaan menneisyydessä on tapahtunut suuria mullistuksia, minkä johdosta geologiset prosessit jolloinkin ovat tapahtuneet nykyistä huomattavasti nopeammin. Tämä välillä hyljeksitty näkemys on viime aikoina saanut jälleen kannatusta. Sitä tukevat mm. kivihiilikerrostumista löytyneet fossiiliset, useita kerrostumia läpäisevät puunrungot. Tätä ilmiötä on yritetty selittää kerrostumissa myöhemmin tapahtuneilla muutoksilla, mikä jossakin yksittäisessä tapauksessa saattaisi ollakin syynä. Mutta tällaisia löytöjä tunnetaan kaikilla kivihiilialueilla, mikä tekee selityksen epäuskottavaksi. Kerrostumista löytyy myös sellaisia muodonmuutoksia, joiden on täytynyt täytynyt syntyä välittömästi kerrostumisen jälkeen, kerroksen ollessa vielä muovautuvaa. Tällaista ei voi tapahtua kerrostumisen kestäessä vuosimiljoonia, joten kerrostumisen on täytynyt tapahtua verraten nopeasti. Tippukivien muodostumisen sanotaan vaativan hyvin pitkiä aikoja. Esimerkkinä siitä, että niitä voi syntyä nopeastikin , ovat eräästä kaivoksesta löydetyt, kaivosmiesten käytössä olleet tikkaat , jotka olivat kolmessa vuodessa peittyneet noin viiden sentin paksuisella tippukivikerroksella! Tikkaat ovat näytteillä museossa (Bochum).

Fossiilisia esi-isiä?

Evoluutioteoria tukeutuu vahvasti fossiililöytöihin, koska ne ovat ainoita käsin kosketeltavia viitteitä evoluutiosta. Niiden pohjalta on yritetty rakentaa aukoton kehitysketju alkusolusta ihmiseen. Valitettavasti tuo ketju on edelleen täynnä aukkoja ja puuttuvia renkaita, jopa niin, että voidaan hyvin epäillä koko ketjun olemassaoloa. G.G. Simpson toteaakin: "Todella täydellistä kehityslinjaa ei ole koskaan säilynyt ... Varsinaisia ensi käden tietoja meillä on vain sieltä täältä matkan varrelta. Tulkinta merkitsee sitä, että ne kootaan yhteen enemmän tai vähemmän subjektiivisesti, ja tutkijat saattavat käyttää samoja tosiasioita aivan vastakkaisten teorioiden todistamiseen." (Kehitys, luonto ja ihminen, 1963).

Ehkä suurin ja ongelmallisin aukko kehitysketjussa on heti alussa, esikambrisen ja kambrisen kauden välillä. Pitkälle erikoistunut elämä, jossa kaikki eläinkunnan pääjaksot ovat edustettuna, ilmestyy kambrikaudella ilman edeltäviä välimuotoja. Näiden joukossa oli jopa useita sellaisia - hiljattain löydettyjä - eliöitä (ns. ediacara-fauna), joita ei voida taksonomisesti sijoittaa mihinkään eläinkunnan nykyiseen pääjaksoon, ja joilla tutkijan (S.J. Gould) mukaan oli hämmästyttäviä ominaisuuksia ja maksimaalista anatomista suorituskykyä. Niinpä puhutaankin kambrikautisesta elämän räjähdyksestä. Aiemmin tätä ilmiöitä yritettiin selittää sillä, että tuota aikaa varhaisemmista eliöistä ei jäänyt jälkiä fossiilistoon niiden pehmeän rakenteen johdosta. Selitys ei enää päde, koska vielä varhaisemmista esikambrisista kerrostumista on löytynyt jopa mikrobien fossiilijälkiä.

Toinen suuri arvoitus koskee sitä, miten ulkoinen tukiranka (kuten simpukan kuori tai hyönteisten kitiinipanssari) on voinut muuttua selkärankaisten sisäiseksi luurangoksi. Tämä muutos on niin suuri ja monia välivaiheita vaativa, että sen olisi pitänyt kestää valtavia ajanjaksoja, joista pakostakin olisi jäänyt jälkiä fossiilistoon. Niitä ei kuitenkaan ole löydetty. Meren rannoilla hiekan sisällä vielä nykyäänkin elävää selkäjänteistä suikulaista pidetään joskus mallina selkärankaisten edeltäjistä. Se on kuitenkin liian erikoistunut sopiakseen siihen tarkoitukseen.

Teoreettiset välivaiheet.

Kalasta sammakoksi.

Selkärankaisten neliraajaisten maaeläinten uskotaan kehittyneen kaloista siten, että etu- ja takaraajojen luut kehittyivät alkukantaisten kalojen parillisista evistä. Fossiilista varsieväkalaa pidetään mahdollisena välimuotona kalojen ja maaeläinten välillä. Sillä on kuitenkin myös tuntomerkkejä, joiden vuoksi sitä voisi pitää paremminkin muiden kalojen edeltäjänä. Seuraavana kehitysvaiheena pidetään myöhäiskambrista ichtyostegaa (kalasammakko), jossa on sekä kalojen että sammakkojen tuntomerkkejä.

Sammakosta matelijaksi.

Permikautista seymouriaksi nimettyä eläintä on pidetty sammakon ja matelijan välimuotona, koska siinä oli sekä sammakon että matelijan piirteitä. Nyttemmin tästä käsityksestä on luovuttu, koska varsinaisten matelijoiden fossiileja on löydetty jo permikautta vanhemmista kerrostumista. Tässä sammakko-matelija kehityksessä on lisäksi ongelmallista, miten sammakon metamorfoosi munasta vedessä eläväksi toukaksi ja siitä maalla eläväksi aikuiseksi olisi muuntunut matelijoiden pelkäksi munimistoiminnoksi. Tunnetut evoluutiomekanismit eivät pysty sitä selittämään.

Matelijasta linnuksi.

Lintujen oletetaan kehittyneen matelijoista. Usein tätä kehityskulkua perustellaan archaeopteryx -nimisellä liskolinnulla, jossa oli molempien ryhmien piirteitä. Sillä oli kuitenkin jo täysin valmis sulkapeite, mikä tekee siitä huonon ehdokkaan välimuodoksi. Koska sulkapeite on linnuille tyypillinen, ja sen uskotaan kehittyneen matelijan suomuista, pitäisi löytyä teorian mukaisia todisteita sulkien esiasteista. Nittä ei ole löydettu. Sen sijaan on jo liitukauden kerrostumista löydetty kivettyneitä pingviinejä, mikä evoluutioteoreettisesti merkitsisi, että joillakin linnuilla lentokyky kuihtui jo pian sen kehittymisen jälkeen. Minkälaiset valintamekanismit olisivat saaneet aikaan saman aikaista kehittymistä ja rappeutumista?

Matelijasta nisäkkääksi.

Myös nisäkkäiden uskotaan saaneen alkunsa matelijoista, ja tätä kehitystä pidetään parhaiten fossiilien avulla dokumentoituna. Tässäkin ketjussa on kuitenkin suuria aukkoja. Lisäksi fossiileista ei voi nähdä nisäkkäiden oleellisia tuntomerkkejä kuten verenkiertojärjestelmän ja munuaisten toimintaa, karvoitusta, maitorauhasia ja lämmönsäätelyn fysiologiaa, joten niistä voidaan esittää vain spekulaatioita. Toisaalta sellaiset käsitteet kuin alkeellinen ja kehittynyt eivät ole objektiivisia - eivätkä siten kovin tieteellisiä - koska ne johdetaan ennakolta omaksutusta kehityshypoteesista.

Varhaisimpana nisäkkäiden edeltäjänä pidetään ns. synapsideja, nisäkäsmäisiä liskoeläimiä. Koska nämä ovat jo ajat sitten kuolleet sukupuuttoon, nykyisten nisäkkäiden välittöminä edeltäjinä pidetään myöhempiä cynodontteja, joiden kolmesta heimosta oletetaan varsinaisten nisäkkäiden syntyneen. Nykyisin elävät nisäkkäät jaetaan kahteen suureen ryhmään. Munivat nisäkkäät kuuluvat Atherioihin (myös Prototheria -nimeä käytetään) ja muut Therioihin. Edelliseen kuuluvat ainoastaan nokkaeläimet ja nokkasiilit. Jälkimmäinen (Theria) jakaantuu kahteen suureen ryhmään: Marsupialia (pussieläimet) ja Placentalia (istukalliset nisäkkäät). Ihminen luetaan viimeksimainittuihin.

Näistä fossiileista ei tietenkään voi tehdä mitään päätelmiä niiden välisistä geneettisistä sukulaisuuksista, ellei niitä jo ennalta oleteta olevan. Kaikki riippuu siis tulkinnasta, joka taas riippuu esioletuksista. Vaikka maailman museoissa on yli 250 000 lajin fossiilit ja miljoonia yksilöitä, niiden joukosta ei löydy kiistattomia välimuotoja, joilla makroevoluutio voitaisiin todistaa. Juuri tästä syystä kehitettiin punktualistinen evoluutioteoria, jonka mukaan välimuotoja ei löydy, koska evoluutio tapahtui nopeasti lyhyissä jaksoissa, joiden välillä oli pitkiä staattisia kausia. Mikroevoluutiota koskevat havainnot osoittavatkin lajiutumista voivan tapahtua suhteellisen lyhyen ajan sisällä, mikä tukee punktualistista mallia. Punktualismi ei kuitenkaan selitä, miten oletetut suuret muutokset olisivat tapahtuneet. Tietenkään mikään ei estä ajattelemasta, että makroevoluutiota on jotenkin täytynyt tapahtua, mutta tällaisessa päättelyssä ei ole enää kysymys luonnontieteestä vaan enemmänkin filosofisesta tai uskonnollisesta pohdiskelusta.



Vertaileva biologia Ihmiskunnan synty
Edellinen   Seuraava


7.10.02