– Przodkowie koni byli początkowo wielkości małego psa, takiego jak miniaturowy sznaucer – powiedział Jonathan Bloch z Muzeum Historii Naturalnej Florydy. – Zaskakujące jest jednak to, że potem w toku ewolucji stali się jeszcze mniejsi, a następnie gwałtownie się rozrośli. Zmiany te odpowiadały okresom ocieplenia i ochłodzenia klimatu.

Kiedy Sifrhippus znany z kontynentu amerykańskiego pojawił się ponad 50 mln lat temu, ważył niewiele ponad 5 kg.

„Pokazaliśmy, że temperatura wpływa na zmianę wielkości ciała." Jonathan Bloch

Zamieszkiwał lasy Ameryki podczas tzw. paleoceńsko-eoceńskiego maksimum termicznego (PETM). To gwałtowne zaburzenie ziemskiego klimatu ok. 56 mln lat temu trwało 175 tys lat. W tym czasie wzrost temperatury globalnej sięgnął ok. 6 st. Spowodowany był przez uwolnienie ogromnych ilości dwutlenku węgla do atmosfery i oceanów.

Podczas tego ocieplenia w toku ewolucji jedna trzecia ssaków odpowiedziała na te zmiany zmniejszeniem wielkości, niektóre gatunki nawet o połowę. W ciągu pierwszych 130 tys. lat ocieplenia Sifrhippus skurczył się o około 30 procent, do rozmiarów małego kota (około 3 kg), a następnie w ciągu ostatnich 45 tys. lat trwania PETM odbił do około 7 kg.

Ile tlenu w zębach

Naukowcy przypuszczają, że przyczyną tych wahań wielkości zwierząt były zmiany globalnej temperatury i rosnące stężenie dwutlenku węgla. Ross Secord z Uniwersytetu Nebraska-Lincoln i Jonathan Bloch z Muzeum Historii Naturalnej Florydy wraz z zespołem dostarczyli dowodów świadczących o ścisłej korelacji między temperaturą i wielkością ciała.

Secord, Bloch i koledzy wyniki badań ogłosili w dzisiejszym wydaniu magazynu „Science".

Odkrycia dokonali trochę przez przypadek. Zlecili studentom zmierzenie zębów skamieniałych szczątków przodków koni znalezionych w Cabin Fork w stanie Wyoming.

Jeden ze studentów Stephen Chester zwrócił uwagę, że starsze zwierzęta były znacznie większe niż późniejsze.

– Myślałem, że coś musiało być źle, ale on miał rację, tendencja stała się wyraźna. Zleciliśmy zebranie większej ilości skamieniałości – wspominał Jonathan Bloch.

Ross Secord wykonał chemiczną analizę izotopów tlenu w zębach w laboratorium Blocha. To, co znalazł, było jeszcze większą niespodzianką.

Podróż w czasie

– To było absolutnie zaskakujące, gdy Ross przedstawił pierwsze dane izotopów tlenu – powiedział Jonathan Bloch. – Patrzyliśmy na wykres i zdaliśmy sobie sprawę, że wygląda on dokładnie tak samo jak wykres wzrostu wielkości ciała kopalnych zwierząt. Po raz pierwszy, cofając się w czasie o dziesiątki milionów lat, byliśmy w stanie pokazać, że rzeczywiście temperatura wpływa na zmianę wielkości ciała. Trwało to wystarczająco długo, aby można argumentować, że dobór naturalny i ewolucja naprawdę korespondują ze zmianami temperatury.

– Rzuca to światło na to, czego możemy się spodziewać w ciągu następnego stulecia lub dwóch, jeśli sprawdzą się przynajmniej niektóre z przewidywanych modeli klimatycznych, np. te, które mówią o tym, że będziemy świadkami ocieplenia aż o 4 st. Celsjusza przez następne 100 lat – dodał Ross Secord. – Ornitolodzy już odnotowali mniejsze rozmiary ptaków niż kiedyś.

Te prognozy oparte są na danych o wzroście stężenia dwutlenku węgla w atmosferze o 40 proc. Na początku uprzemysłowienia w XIX wieku wynosił on 280 ppm (cząsteczek na milion), a dziś badacze notują 392 ppm.

– Jednym z problemów jest to, że ocieplenie podczas PETM było o wiele wolniejsze niż dzisiaj. Trzeba było od 10 do 20 tys. lat, aby temperatura wzrosła o 2 – 3 stopnie, teraz spodziewamy się takiego wzrostu w ciągu stulecia, co najwyżej dwóch – zauważył Secord.

Czy będziemy świadkami tej samej reakcji ewolucyjnej? Czy zwierzęta będą w stanie nadążyć i dostosować swoje rozmiary w ciągu najbliższych kilku wieków?