Øyeblikkelige kroppsplaner: Tilfellet med maneter
Science&culture 26. juli 2013. Oversatt herfra

Bilde 1. Maneter (Kreditt: Wikipedia)

Maneter (rekken Cnidaria, inkludert maneter, koraller og sjøanemoner) kan se ut som den "enkleste" dyrerekken etter svamper, men det er mye mer kompleksitet enn det som ser ut på overflaten. Disse dyrene kan bevege seg, migrere og se sin verden. De har muskler, nerver, kjønnsorganer og fordøyelsessystemer. De bygger og bærer stikkende celler med kompleks design og funksjon. En artikkel i Current Biology av Katsuki og Greenspan fra University of California, San Diego, beskriver dem:

Begrepet manet refererer vanligvis til de paraplyformede, gelatinøse dyreplanktonene som tilhører Scyphozoa (ekte maneter), Staurozoa (stilkemaneter), Cubozoa (boksmaneter) og Hydrozoa i rekken Cnidaria. Størrelsene, formene og habitatene deres er forskjellige. Kjønnsmodne maneter varierer fra millimeter til meter i diameter, og de kan finnes nesten hvor som helst i havet fra Arktis til tropene og fra dyphavet til kystlinjen (noen lever til og med i ferskvann). Til tross for den betydelige variasjonen i morfologien deres, har de noen fellestrekk. For det første har de cnidocytter eller stikkende celler som de bruker til å fange byttedyr og beskytte seg mot rovdyr. For det andre har de bare én ekstern åpning for matinntak, avfallshåndtering og kjønnsceller. For det tredje er de radielt symmetriske rundt den orale/aborale kroppsaksen, vanligvis med en symmetriorden på fire eller mer

Bilde 2. Boka Darwins Doubt

Det bør bemerkes at maneter er gruppert sammen med sjøanemoner og koraller i rekken Cnidaria - selv om kroppsbygningen og vanene deres ser forskjellige ut - først og fremst på grunnlag av at de alle har iboende stikkende celler. Antagelsen er at disse stikkende cellene oppsto i en felles stamfar. Og selv om de ser ut som kammaneter på noen måter, viser Stephen Meyer i Darwin’s Doubt at rekken Ctenophora (kammaneter) er svært fjern fra Cnidaria ifølge molekylære data (s. 125).
Artikkelen i Current Biology beskriver følgende vevstyper i maneter:
Muskler: "Sammentrekning av subumbrella-musklene presser sammen klokken og genererer skyvekraften for svømming."
Epitel: "I noen deler av ringnerven er nevroner delt inn i rom av forlengelser fra epitelceller, som kan gi elektrisk isolasjon mellom nevritter."
Reproduksjonsceller: "Modne meduser, vanligvis gonokoristiske (enten hann- eller hunnceller), produserer egg eller sædceller for seksuell reproduksjon."
Nerver: "..de har radielt distribuerte nervesystemer som er tilpasset deres unike kroppsplan ... de fleste manetarter viser en viss grad av nevronal kondensasjon som fungerer som et integrerende nervesystem."

Nervesystemet er spesielt interessant. Det er ikke bare et udifferensiert nettverk, det har minst tre "fysiologisk og histologisk distinkte" deler: rhopaliene, det motoriske nervenettet og det diffuse nervenettet. Disse kan deles inn ytterligere:
"Rhopalium er den sensoriske strukturen som inneholder ocelli (pigmenterte lysfølsomme strukturer), statocyster (gravitasjonsreseptorer) og pacemakernevroner som setter den grunnleggende svømmerytmen. Nevronene i et rhopalium danner flere morfologisk og molekylært distinkte populasjoner, hvorav noen er sammenkoblet via kommissurer, som lokalt viser en bilateralt symmetrisk organisering ... De fleste skyfozoer har åtte eller flere rhopalier, antallet vanligvis er i multipler av fire, rundt klokkemarginen ...

Det motoriske nervenettet til Scyphomedusae er nettverket av nevroner som direkte aktiverer muskelkontraksjon som respons på signaler fra pacemakere…
Det diffuse nervenettet antas å formidle sensorisk informasjon til muskulaturen indirekte ved å påvirke pacemakerens aktiviteter, og direkte ved å gi modulerende input til muskulaturen… En Hydrozoa-art, Aglantha digitale, har vist seg å ha minst 14 fysiologisk forskjellige baner i nerveringene..
Manetenes nervesystem er også i stand til å generere atferd. Maneter svømmer mesteparten av tiden sakte, men de har også en "rømningsmodus" når de er truet. De kan føle tyngdekraft, dybde, sollys, saltinnhold og tilstedeværelsen av andre dyr. De kan bruke et "solkompass" for migrasjon. De kan se rovdyr og unngå dem."
Kubomedusae (boksmaneter) er spesielt interessante. De har øyne som er nesten menneskelignende!

Bilde 3. Boksmanet (Kubomedusae)

"Som navnet antyder, har kubozoer en firkantet form med fire tentakler og fire rhopalia. Hver rhopalium inneholder seks øyne av fire forskjellige typer, hvorav to (det øvre linseøyet og det nedre linseøyet) er høyt utviklede bildedannende øyne med hornhinne, pupill, linse og netthinne, omtrent som våre egne..
Cubomedusae demonstrerer et rikere repertoar av synsbasert atferd, som forventet fra deres toppmoderne lysfølsomme organer. Tripedalia cystophora ser opp gjennom vannoverflaten med sine øvre linseøyne og retter seg mot mangrovekronen, deres foretrukne habitat. Laboratoriestudier har vist at de bruker visuelle signaler, mest sannsynlig gjennom sine nedre linseøyne, for å finne lysstråler og unngå hindringer mens de svømmer..

Disse atferdene krever ikke bare nøyaktig syn, men også presis kontroll over hastighet og retning på svømmeturen. Dette oppnås ved å modulere pulsfrekvensen, skape en asymmetri i åpningen av klokken og forsinke sammentrekning på den ene siden av klokken som respons på lysendringer."

Bilde 4. Manetbilde med navn - generert av Gemini.

Det skjer mye i en "primitiv" manet! Dette er ikke enkle geléklatter, men komplekse dyr med flere systemer som jobber sammen, fra molekylært nivå til hele organismen.
Så hvordan utviklet manetens kroppsplan seg? Forfatterne sier nesten ingenting om det. De tilbyr det bare som et diskusjonstema, antagelig et annet sted av andre:

"Som en utgruppe til Bilateria med komplette nervesystemer, har maneter vært attraktive modeller for å studere utviklingen av nervesystemer. For eksempel, ved å sammenligne uttrykket av gener involvert i utviklingen av sanseorganer med Bilaterianernes, kan man spørre om den evolusjonære opprinnelsen til sanseorganer."
Man kan faktisk spørre. Hva er den evolusjonære opprinnelsen til sanseorganer? Noen? Hva ville funksjonen til et sanseorgan være hvis det ikke fantes nervesystemet til å ta inn signalet og indusere atferd? Alle systemene - sensoriske, nervøse, muskulære - må være på plass sammen, ellers er det ingen mening i å ha et sanseorgan.
Det ser ut til at intelligent designteori ville være bedre egnet til å forstå maneter. Etter den korte omtalen av evolusjon, lister forfatterne opp interessante spørsmål som vi tror kan utforskes innenfor et designparadigme, uten evolusjonære antagelser:

Fra et fysiologisk synspunkt gir den relativt primitive arkitekturen og oppførselen til maneter en mulighet til å undersøke hvordan sensoriske input og intern informasjon integreres for å produsere koordinerte motoriske output. Interessant nok, til tross for enkelheten i deres nevronale organisering, ser det ut til at maneter har hele batteriet av molekylært maskineri for nevrotransmisjon og nevromodulering (for eksempel ionekanaler, tradisjonelle nevrotransmittere, peptider, aminosyrer, små molekyler og deres reseptorer). Det er fortsatt stort sett ukjent hvordan denne molekylære variasjonen bidrar til funksjonen til manetenes nervesystemer.

Bilde 5. Sporfossiler fra Ediacra-perioden, rett før Kambrium

I Darwins Doubt nevner Meyer rekken Cnidaria som en del av den kambriske eksplosjonen, med ett mulig forbehold: noen paleontologer mener at noen finnes i prekambrium-lag. Diagrammet på side 32 viser Porifera (svamper) i prekambrium, men Mollusca og Cnidaria er oppført med spørsmålstegn. Hvis denne rekken kom før Cambrium, hadde den sin egen eksplosjon: Wikipedia sier: "De tidligste allment aksepterte dyrefossilene er ganske moderne utseende cnidarianer, muligens fra rundt 580 millioner år siden, selv om fossiler fra Doushantuo-formasjonen bare kan dateres omtrentlig." Så det er ikke klart at datoene er riktige, men selv om de er 40 millioner år gamle før hovedeksplosjonen, er de allerede "moderne utseende".

Når det gjelder underrekken Medusae, bemerket Science Daily i 2007 -lenke, oppdagelsen av fossile maneter som var minst 500 millioner år gamle, og muligens eldre:

"Ved å bruke nylig oppdagede "fossile øyeblikksbilder" funnet i steiner som er mer enn 500 millioner år gamle, har tre forskere ved University of Kansas beskrevet den eldste definitive maneten som noen gang er funnet….

Med oppdagelsen av de fire forskjellige typene maneter i Kambrium, sa forskerne imidlertid at det er nok detaljer til å hevde at typene kan relateres til de moderne ordenene og familiene av maneter. Eksemplene viser samme kompleksitet. Det betyr at enten kompleksiteten til moderne maneter utviklet seg raskt for omtrent 500 millioner år siden, eller at gruppen er enda eldre og eksisterte lenge før den gang."

Bilde 6. Burgess-shale fossil av manetlignende dyr

Det er en annen måte å si at enten manetkompleksiteten eksploderte på scenen for 500 millioner år siden, eller at den eksploderte tidligere "under den kambriske strålingen, en tid da de fleste dyregruppene dukker opp i fossilregisteret, og begynte for omtrent 540 millioner år siden." Så uansett, de bare "dukker opp".

Ingen antatte forfedre til maneter er nevnt i noen av artiklene. De fossile representantene er alle "moderne utseende" helt fra starten av. Som Meyer forklarer på side 92-96 og 111-113 i Darwins Doubt, ville selv om en antatt forfader ble funnet, skape et dypere problem. En forfader med cnidarianlignende trekk ville ikke tjene som en forfader for leddyrlignende trekk. Den felles forfaderen til alle kambriske dyr måtte være en slags "shmoo" (en amorf, klumplignende tegneserieaktig ting):

"På den ene siden, for å være plausibel som en felles forfader for alle dyrefylaene, må en hypotetisk ur-metazoan ha få kjennetegn fra senere metazoanformer. Jo mer plausibel den hypotetiske forfaderen er, desto enklere må den være, noe som betyr at den vil mangle flere av de spesifikke kjennetegnene til den individuelle dyrefylaen. Men det betyr at ethvert evolusjonært scenario for dyrenes opprinnelse som postulerer en slik "nedstrippet" dyreform som utgangspunkt, må se for seg disse kjennetegnene som oppstår senere..

Bilde 7. Manetfoto med synlige nervebaner

På den annen side ville det å foreslå en mer kompleks (og mer anatomisk differensiert) felles forfader med nærmere slektskap med noen kambriske dyreformer eliminere behovet for et så dypt divergenspunkt. Likevel ville det også redusere sannsynligheten for en slik hypotetisk stamfar som en ur-metazoan som er felles for alle de andre kambriske dyrene."

Så fossilregisteret viser at maneter og andre nesledyr dukker opp brått, i all sin kompleksitet fra starten av. Dette er bare ett eksempel på minst 20 dyrefyler som eksploderte i den kambriske eksplosjonen.

Oversettelse, med tillatelse, og bilder ved Asbjørn E. Lund