Što vam pada na pamet kad pomislite na kita? Blatnjavice, puhavice i pahuljice jedno su od obilježja otprilike 80 vrsta kitova (kitovi, delfini i ribe) danas žive. Ali, budući da su sisavci, znamo da su se sigurno razvili od predaka koje žive u zemlji.
Prije otprilike 375 milijuna godina, prvi tetrapodi - kralješnjaci s rukama i nogama - gurnuli su se iz močvara i počeli živjeti na kopnu. Ova velika evolucijska tranzicija postavila je pozornicu svim narednim skupinama kralježnjaka koji žive u zemlji, uključujući raznoliku lozu koja se zove sinapsidi, a koja je nastala prije oko 306 milijuna godina. Iako su ta stvorenja, poput Dimetrodona, izgledala poput gmazova, zapravo su bili arhaični prethodnici sisavaca.
Do trenutka kad su prvi sisari evoluirali prije 200 milijuna godina, međutim, dinosauri su bili dominantni kralježnjaci. Sisavci su se diverzificirali u sjeni velikih arhosaura, a oni su ostali prilično mali i tajni sve dok ne-ptičarski dinosauri nisu uništeni masovnim izumiranjem prije 65 milijuna godina. Ova globalna katastrofa raščistila je put do velikog zračenja sisavaca. Tek oko 10 milijuna godina nakon ovog izumiranja - i više od 250 milijuna godina otkako su najranije tetrapodje izvukle na kopno - prvi su kitovi evoluirali. Ovi najraniji kitovi nisu bili poput kitova kakve poznajemo danas, a tek nedavno su ih paleontolozi mogli prepoznati.
Više od jednog stoljeća naše je znanje o podacima o fosilima kitova bilo toliko rijetko da nitko nije mogao biti siguran kako izgledaju preci kitova. Sad se plima okrenula. U razmaku od samo tri desetljeća, poplava novih fosila popunila je praznine u našim saznanjima kako bi se podrijetlo kitova pretvorilo u jedan od najbolje dokumentiranih primjera velikih evolucijskih promjena u zapisu o fosilima. Ta stvorenja predaka bila su čudnija nego što je itko ikad očekivao. Nije bilo pravog marša kopnenih sisavaca koji je vodio do potpuno vodenih kitova, već evolucijski nered amfibijskih kitova koji su hodali i plivali duž rijeka, ušća i obala pretpovijesne Azije. Koliko god čudni bili moderni kitovi, njihovi su fosilni prethodnici bili još čudniji.
Pioniri koji su čistili zemlju u Alabami i Arkansasu često su pronašli ogromne okrugle kosti. Neki su ih doseljenici koristili kao ognjišta; drugi su kosti podizali ograde ili ih upotrebljavali kao kamen temeljac; robovi su kosti koristili kao jastuke. Kosti su bile toliko brojne da su na nekim poljima uništene jer su ometale obrađivanje zemlje.
Godine 1832. srušilo se brdo na imanju suca H. Brya u Arkansasu i otkrilo dugi niz od 28 kružnih kostiju. Mislio je da bi mogli biti od znanstvenog interesa pa je poslao paket Američkom filozofskom društvu u Philadelphiji. Nitko nije znao što bi od njih. Neki sedimenti pričvršćeni na kosti sadržavali su male školjke koje su pokazale da je veliko stvorenje nekoć živjelo u drevnom moru, ali malo se više toga moglo sa sigurnošću reći.
Brvinu donaciju ubrzo je poklapao, pa čak i premašio, sudac John Creagh iz Alabame. Tijekom eksplozije na njegovom imanju pronašao je kralježnice i ostale fragmente, a također je poslao nekoliko uzoraka Philadelphijskom društvu. Richard Harlan pregledao je fosile koji nisu bili slični onima koje je prije vidio. Zatražio je još kostiju, a Creagh je uskoro poslao dijelove lubanje, čeljusti, udova, rebra i kralježnice zagonetnog stvorenja. S obzirom da su i Creagh i Bry rekli da su vidjeli netaknute kralježnice na duljini većoj od 100 stopa, živo biće mora biti jedan od najvećih kralježnjaka ikada živih. Ali kakva je to životinja bila?
Harlan je smatrao da su kosti najsličnije onima izumrlih morskih gmizavaca poput plesiosaura s dugim vratima i pojednostavljenih ihtiozaura. Oprezno mu je dodijelio ime Basilosaurus. Ali nije bio siguran. Čeljust je sadržavala zube koji su se razlikovali po veličini i obliku, što je karakteristika sisavaca, ali ne i većine gmazova. Zašto je najveći fosilni gmizavac koji je ikada živio imao zube poput sisavaca?
Harlan je putovao u London 1839. godine kako bi predstavio Basilosaurusa nekim od vodećih paleontologa i anatoma današnjeg vremena. Richard Owen, zvijezda u usponu u akademskoj zajednici, pomno je pregledao svaku kost, pa je čak dobio i dopuštenje da se reže u zube kako bi proučio njihovu mikroskopsku strukturu. Njegova pažnja na tako sitnim detaljima u konačnici je riješila identifikaciju morskog čudovišta. Basilosaur je dijelio neke osobine s morskim gmazovima, ali ovo je bio samo površni slučaj konvergencije - životinja u istom staništu koje su imale slične osobine - jer su obje vrste stvorenja živjele u moru. Ukupna konstelacija osobina, uključujući zube s dvostrukim korijenom, Basilosaurus je neupitno identificirala kao sisavca.
Nakon pregleda kralježaka i drugih fragmenata pronađenih u Alabami, Richard Harlan iz Američkog filozofskog društva u Philadelphiji mislio je da su kosti najsličnije onima izumrlih morskih gmazova. Oprezno mu je dodijelio ime Basilosaurus . Na slici je 3D model Basilosaurusa . (DK Limited / Corbis) 
Ilustracija kolekcionara fosila njemačkog roda Alberta Kocha "Hydrarchos" kako se pojavljuje na zaslonu. (Iz Fowlera, OS 1846. Američki Phrenological Journal and Miscellany, vol. 8. New York: Fowler & Wells.) Nekoliko godina kasnije, znanstvenik koji je zajedno s kolegama rukovao s drugim primjerkom izvadio je kost s lubanje, bacio je i razbio se na podu. Kad su nervozni znanstvenici prikupili fragmente, primijetili su da kost sada otkriva unutarnje uho. Postojala je samo jedna druga vrsta stvorenja s unutarnjim uhom: kita.
Nedugo nakon što je razriješen pravi identitet Basilosaurusa, teorija evolucije Charlesa Darwina prirodnim odabirom postavila je pitanja o tome kako su kitovi evoluirali. Zapis o fosilima bio je toliko oskudan da se nije moglo utvrditi definitivno, ali u misaonom eksperimentu koji je uključen u O porijeklu vrsta, Darwin je nagađao o tome kako bi prirodni odabir s vremenom mogao stvoriti kitoliko stvorenje:
U Sjevernoj Americi crni medvjed vidio je [istraživač Samuel] Hearne kako satima pliva raširenih usta, čime je poput kita hvatao insekte u vodi. Čak i u tako ekstremnom slučaju, ako je opskrba insektima bila stalna, a ako bolje prilagođeni konkurenti u zemlji već ne postoje, ne vidim poteškoće u utrci medvjeda, prirodnim odabirom, sve više i više vodeni u svojoj strukturi i navikama, s većim i većim ustima, sve dok se stvorenje ne stvori monstruozno poput kita.
Darwin je bio široko ismijan zbog ovog odlomka. Kritičari su to mislili da predlaže da medvjedi budu direktni preci kitova. Darwin nije učinio takvo što, ali bijes ga je natjerao da izmijeni odlomak u sljedećim izdanjima knjige. No dok je pripremao šesto izdanje, odlučio je uključiti malu bilješku o Basilosaurusu . Pišući 1871. svom stalnom zagovorniku TH Huxleyu, Darwin je pitao mogu li drevni kitovi prijelazni oblik. Huxley je odgovorio da može biti malo sumnje da Basilosaurus daje tragove o podrijetlu kitova.
Huxley je smatrao da Basilosaurus barem predstavlja vrstu životinje koja povezuje kitove sa njihovim zemaljskim precima. Ako je to istina, onda se činilo vjerojatnim da su kitovi evoluirali od nekakvog zemaljskog mesoždera. Još jedan izumrli kitov, nazvan Squalodon, fosilni dupin sa zlobnim osmijehom punim trokutastih zuba, slično nagovještavajući da su kitovi evoluirali od predaka koji su jeli meso. Kao i Basilosaurus, Squalodon je bio potpuno vodenast i dao je neke tragove o specifičnom staležu iz kojeg su kitovi nastali. Ovi fosilni kitovi zajedno su visjeli u svojevrsnom znanstvenom položaju, čekajući neko buduće otkriće koje će ih povezati sa njihovim precima koji žive u zemlji.
U međuvremenu su znanstvenici nagađali o tome kakav bi mogli biti preci kitova. Anatomist William Henry Flower istaknuo je da tuljani i morski lavovi koriste svoje udove kako bi se kretali kroz vodu, dok su kitovi izgubili zadnje udove i plivali oscilacijama svog repa. Nije mogao zamisliti da rani kitovi koriste svoje udove za plivanje i zatim su se u kasnijoj točki prebacili na pogon samo za rep. Poluvodne vidre i dabrovi, tvrdio je, bili su bolji alternativni modeli za najstarije kopnene predake kitova. Ako su rani preci kitova imali velike, široke repove, to bi moglo objasniti zašto su razvili tako jedinstven način plivanja.
Suprotno Huxleyjevoj hipotezi o mesožderima, Flower je mislio da su kopitare ili kopiti sisavaca dijelili neke intrigantne skeletne sličnosti s kitovima. Lubanja Basilosaurusa imala je više zajedničkog s drevnim „svinjama poput kopitara“ nego tuljana, pa je tako zajednički naziv za svinje, „morsku svinju“, pružio istinu. Ako bi se na kraju mogli pronaći drevni svejedivi kopitari, zaključio je Flower, vjerojatno bi barem neki bili dobri kandidati za rane kitološke pretke. Zamišljao je hipotetičkog predaka kitova kako se opušta u plićak:
Zaključujemo tako da sebi prikažemo neke primitivne generalizirane, močvarne životinje sa oskudnim pokrivačem dlake poput modernog konja, ali sa širokim plivajućim repovima i kratkim udovima, svejedim u načinu prehrane, vjerojatno kombinirajući vodene biljke s dagnjama, crvima i slatkovodni rakovi, koji se postupno prilagođavaju praznini spremnoj za njih na vodenoj strani pograničnog područja na kojem su obitavali, i tako se stupnjem preobražavaju u bića nalik dupinima koja naseljavaju jezera i rijeke, i na kraju pronalazeći njihov put u ocean.
Fosilni ostaci takvog stvorenja ostali su nedostižni. Na kraju 20. stoljeća najstarije fosilne kitove još su predstavljali Basilosaurus i slični oblici poput Dorudon i Protocetus, koji su svi bili potpuno vodeni - nije bilo fosila koji bi premostili jaz s kopna u more. Kao što je ED Cope priznao u pregledu kitova iz 1890. godine: "Red Cetacea jedan je od onih o čijem podrijetlu nemamo točno znanje." Takvo se stanje nastavilo desetljećima.
Dok je analizirao odnose drevnih sisavaca koji jedu meso 1966. godine, evolucijski biolog Leigh Van Valen bio je pogođen sličnostima između izumrle skupine kopnenih mesoždera zvane mesonididi i najranijih poznatih kitova. Često nazvani "vukovi s kopitima", mezoniidi su bili grabežljivci srednje veličine do velikih dimenzija s dugim zubatim njuškama i nožnim prstima vrhovima kopita a ne oštrim kandžama. Oni su bili glavni grabežljivci na sjevernoj hemisferi, ubrzo nakon propadanja dinosaura, prije otprilike 30 milijuna godina, a oblik njihovih zuba nalik je na kitove poput Protocetusa .
Pogledajte podvodne snimke sisavca i čujte njegove čudne klike koji su ključni za njihov opstanak. Video snimak Tonyja WuaVan Valen je hipotetirao da su neki stanovnici mesonhida možda bili močvarni stanovnici, „jedući mekušca koji su ulovili povremene ribe; proširene falange [kosti prsta i nožnih prstiju] pomažu im na vlažnim površinama.“ Populacija mesonhida u močvarnom staništu možda je bila zavedena u voda od morskih plodova. Jednom kada bi počeli plivati za svoju večeru, slijedeće generacije postale bi sve više i više prilagođene vodenim vodama sve dok se nije razvilo nešto "monstruozno poput kita".
Zapanjujuće otkriće u sušnim pijescima Pakistana koje su 1981. objavili paleontolozi Sveučilišta u Michiganu Philip Gingerich i Donald Russell napokon je donijelo prijelazni oblik kojem su se nadali znanstvenici. U slatkovodnim sedimentima koji datiraju prije otprilike 53 milijuna godina, istraživači su pronašli fosile životinje koju su nazvali Pakicetus inachus . Nešto više od leđa životinjske lubanje bilo je oporavljeno, ali posjeduje značajku koja ga je nepogrešivo povezivala s kitovima.
Kitovi, kao i mnogi drugi sisari, imaju ušne kosti zatvorene u kupoli od kosti s donje strane lubanja zvanoj slušna bula. Gdje se kitovi razlikuju, to je rub kupole najbliže srednjoj liniji lubanje, zvan involucrum, izuzetno gust, gust i visoko mineraliziran. Ovo se stanje naziva pachiosteosclerosis, a kitovi su jedini sisari za koje se zna da imaju tako zadebljani involukrum. Lubanja Pakicetusa pokazala je upravo to stanje.
Što je još bolje, dva fragmenta čeljusti pokazala su da su zubi Pakicetusa vrlo slični onima mezonihida. Činilo se da je Van Valen bio u pravu, a Pakicetus je ona vrsta stvorenja iz močvara koje je zamislio. Činjenica da je pronađena u slatkovodnim naslagama i da nije imala specijalizacije unutarnjeg uha za podvodni sluh, pokazala je da je još vrlo rano u vodenom prijelazu, a Gingerich i Russell smatrali su Pakicetus kao " srednjefizički amfibijski stadij u tranziciji od kitovi od kopna do mora ", iako su dodali upozorenje kako će" postkranijalni ostaci [kosti osim lubanje] pružiti najbolji test ove hipoteze. "Znanstvenici su imali razloga za oprez, ali činjenica da je prijelazni kitov imao pronađena je toliko zapanjujuće da su se Pakicetusove cjelovite rekonstrukcije pojavile u knjigama, časopisima i na televiziji. Bila je predstavljena kao stokanje nogu, stvorenje nalik tuljanima, životinja zarobljena između svjetova.
Tijekom 1990-ih skeleti više ili manje vodenih prilagođenih drevnih kitova, ili arheoceta, otkriveni su vrtoglavim tempom. S tim novim kontekstom, međutim, tvrdoglavi oblik sličan pečatu Pakicetu prikazanom na toliko mjesta počeo je dobivati sve manje smisla. Zatim su 2001. godine JGM Thewissen i njegovi kolege opisali dugo traženi kostur Pakicetus attocki (za razliku od samo lubanje). Bila je to životinja poput vuka, a ne glatka životinja poput plikova kakva je prvotno bila zamišljena. Zajedno s drugim nedavno otkrivenim rodovima poput Himalayacetus, Ambulocetus, Remingtonocetus, Kutchicetus, Rodhocetus i Maiacetus, on se čvrsto uklapa u zbirku arheoceta koji izvrsno dokumentiraju evolucijsko zračenje ranih kitova. Iako nije niz izravnih predaka i potomaka, svaki rod predstavlja određenu fazu evolucije kitova. Zajedno ilustriraju kako se odvijao cijeli prijelaz.
Najraniji poznati arheoceti bili su stvorenja poput 53-godišnjeg Pakicetusa i nešto starijeg Himalajeceta . Izgledali su kao da će biti više kod kuće na kopnu nego u vodi, a vjerojatno su obilazili jezera i rijeke radeći veslanje pasa. Milijun godina kasnije živio je Ambulocetus, rani kitov s lubanjom poput krokodila i velikim stopalima. Dalje su se pojavili remingtonocetidi s dugim pjegama i vidrama, uključujući male oblike poput 46-milijuna milijuna godina starog Kutchicetusa . Ovi rani kitovi živjeli su u obalnom okruženju, od slanih močvara do plitkog mora.
Živeći otprilike u isto vrijeme kao i remingtonocetidi, bila je još jedna skupina još više akvatično prilagođenih kitova, protocetida. Ti su oblici, poput Rodhocetusa, bili gotovo u potpunosti vodeni, a neki kasniji protocetidi, poput Protocetus i Georgiacetus, gotovo sigurno cijeli svoj život provode u moru. Taj je pomak omogućio potpuno vodenim kitovima da prošire svoje područje na obale drugih kontinenata i diverzificiraju se, a vitkiji bazilosauridi poput Dorudona, Basilosaurusa i Zygorhize naselili su topla mora kasnog eocena. Ti su obrasci na kraju izumrli, ali ne prije nego što su ranili predstavnike dviju grupa kitova koji su danas živi, nazubljenih kitova i kitova. Rani predstavnici ovih skupina pojavili su se prije otprilike 33 milijuna godina i konačno su stvorili oblike poput raznolikih poput dupina rijeke Yangtze i divovskog plavog kita.
Međutim, studije koje dolaze iz područja molekularne biologije sukobile su se s zaključkom paleontologa da su kitovi evoluirali iz mezonihida. Kada su se geni i aminokiselinske sekvence živih kitova uspoređivali s genima drugih sisavaca, rezultati su često pokazali da su kitovi bili u najužoj vezi s artiodaktilima, pa čak i kopitima, poput antilopa, svinja i jelena. Još iznenađujuće je da su usporedbe ovih proteina koje su korištene za određivanje evolucijskih odnosa često postavljale kitove unutar Artiodaktile kao najbliže žive rođake hippoima.
Ovaj sukob između paleontološke i molekularne hipoteze činio se neizrecivim. Mezonihidi nisu mogli proučavati molekularni biolozi jer su izumrli, a nisu pronađene i skeletne značajke koje bi arheocete mogli doista povezati s drevnim artiodaktilima. Koji su bili pouzdaniji, zubi ili geni? Ali sukob nije protekao bez nade za rješenje. Mnogi su kosturi najranijih arheoceta bili izrazito fragmentarni i često im nedostaju kosti gležnja i stopala. Jedna određena kost gležnja, astragalus, imala je potencijal da riješi raspravu. Kod artiodaktila ova kost ima odmah prepoznatljiv oblik "dvostrukog remenica", karakteristični mezoniidi nisu dijelili. Ako se može pronaći astragalus ranog arheoceta, pružio bi važan test za obje hipoteze.
2001. godine arheoceti koji posjeduju ovu kost konačno su opisani, a rezultati su bili nepogrešivi. Arheoceti su imali astragalus s dvostrukom iglom, što je potvrdilo da su kitovi evoluirali iz artiodaktila. Mezoniidi nisu bili preci kitova, a hippoti su kitovima trenutno najbliže živu rodbinu.
Nedavno su znanstvenici utvrdili koja je skupina pretpovijesnih artiodaktila stvorila kitove. Thewissen i drugi suradnici objavili su 2007. da je Indohyus, mali sisavac sličan jelenu koji pripada skupini izumrlih artiodaktila zvanih raoellids, najbliži poznati u odnosu na kitove. Dok je pripremao donju stranu lubanje Indohyusa, student u Thewissenovom laboratoriju presjekao je dio koji je pokrivao unutarnje uho. Bila je gusta i visoko mineralizirana, baš poput kosti u kitovim ušima. Proučavanje ostatka kostura također je otkrilo da Indohyus ima kosti označene sličnom zadebljanjem, adaptacijom koju dijele sisavci koji provode puno vremena u vodi. Kada su se 2009. godine podaci o fosilima kombinirali s genetskim podacima Jonathana Geislera i Jennifer Theodor, pojavilo se novo obiteljsko stablo kitova. Raoellidi poput Indohyusa bili su kitovi najbliži rođaci, a hipposi su bili najbliži rođaci obje skupine u kombinaciji. Napokon, kitovi bi mogli biti čvrsto ukorijenjeni u evolucijskom stablu sisavaca.
Prilagođeno iz Written in Stone: Evolucija, Zapis o fosilima i Naše mjesto u prirodi, Brian Switek. Autorsko pravo 2010. Uz dopuštenje izdavača, Bellevue Literary Press.
