A lepényhal leginkább egy furcsa hallucinációra emlékeztet: a teste lapos, akár egy palacsinta, állandóan az egyik oldalára dől, és ahelyett, hogy a feje mindkét oldalán egy-egy szem lenne, mindkét szeme egy oldalon helyezkedik el. Ez a bizarr anatómia, bármennyire is furcsa, az evolúció egyik figyelemre méltó sikertörténete. Az ilyen felépítésű halak több mint 800 fajának tagjai az oldalukon fekszenek a tengerfenéken, két szemükkel nézve a víz felé. Ha egy kisebb hal úszik el felettük, a lepényhal felugrik és lecsap. Az egyik faj, a csendes-óceáni lepényhal akár istállóajtó méretűre is megnőhet.
Darwini viták
A lepényhalak bizarr testfelépítése régóta fejtörést okoz a biológusoknak. Sőt, Charles Darwin kritikusai bizonyítékként használták őket az evolúciós elmélettel szemben. A fajok eredete című könyvében Darwin azzal érvelt, hogy a természetes szelekció az apró változásokat részesíti előnyben, mégpedig akkor, ha minden egyes apró változtatás előnyös az organizmus számára. Azt mondta, hogy számtalan generáción keresztül ezek a változások aztán fokozatosan nagyméretű átalakulásokat eredményeznek.
Darwin kritikusai elutasították azt az elképzelést, hogy ilyen változások valóban megtörténhetnek.
St. George Jackson Mivart, egy brit biológus pedig épp a lepényhalakat használta fel bizonyítékként: lehetetlennek tűnt számára, hogy a szem lassú vándorlása a hal feje körül minden egyes szakaszban előnyös lehetett.
„Hogy az egyik szemnek a fej másik oldala felé tartó ilyen vándorlása miként lehet előnyös az egyed számára, az valójában távolról sem világos” – írta Mivart 1871-ben. Az az elképzelés, hogy a természetes szelekció fokozatosan hozhatta létre egy lepényhalat, tette hozzá, „úgy tűnik, a képzeletnek nem, de az észnek ellentmond.”
Darwin elmélete túlélte Mivart támadásait, de a lepényhalak rejtélye megmaradt: a kutatók évtizedekig töprengtek azon, hogy milyen őstől fejlődhettek ki. A lepényhal, a laposhal, a nyelvhal és az összes többi lepényhalféle teste nagyon hasonló, ami arra utalt, hogy szoros rokonságban állnak egymással. De mindannyian annyira furcsák voltak, hogy lehetetlen volt azonosítani legközelebbi élő rokonaikat.
Furcsa rokonság
A rejtély a 2000-es évek elején kezdett tisztulni, amikor a biológusok rájöttek, hogy a lepényhalak legközelebbi genetikai rokonai egyáltalán nem hasonlítanak rájuk. Az „unokatestvérek” között nagy, gyorsan úszók fajok vannak, amelyek a nyílt óceánban töltik életüket, közéjük tartoznak a tonhalak, a barracudák és a marlinok. „Ez eléggé sokkoló” – mondta Ricardo Betancur-R., a Scripps Óceanográfiai Intézet tengerbiológusa, aki 2013-ban feltárta a kapcsolatot.
A lepényhalak DNS-e kínált némi támpontot arra, hogyan történhetett ez a drasztikus átalakulás. A kutatók a lepényhalak és rokonaik által felhalmozott mutációk összeszámlálásával meg tudták becsülni, mikor váltak szét a kérdéses evolúciós ágak. Kiderült, hogy a lepényhalak és gyorsan úszó rokonaik nem sokkal azután váltak szét, hogy a Föld 66 millió évvel ezelőtt hatalmas katasztrófán ment keresztül.
A jelenlegi elméletek szerint ekkoriban egy 10 kilométer átmérőjű aszteroida csapódott a bolygóba, és sötétségbe borítva az eget, kiirtva a szárazföldi és óceáni fajok több mint felét. A tömeges kihalás új ökológiai lehetőségeket nyitott a túlélők számára. Az egyik túlélő vonal szétvált, és egyes egyedek a nyílt óceánban találtak lehetőséget, mások pedig a tengerfenéken telepedtek le.
A lepényhalak DNS-e úgy néz ki, ahogyan azt várnánk, ha úgy fejlődtek volna, ahogy Darwin elképzelte. A természetes szelekció mutációk sorozatának kedvezett, amelyek fokozatosan megváltoztatták az egyik közönséges kinézetű ősük testét, így alakult ki a lepényhalak anatómiája.
A fosszíliák is bepillantást engednek ebbe az átalakulásba. 2008-ban Matt Friedman, aki jelenleg a Michigani Egyetem Paleontológiai Múzeumának igazgatója, felfedezte, hogy két korai lepényhalfaj fosszíliáinak még a fejük mindkét oldalán volt szemük.
Az egyik szem azonban közelebb volt a koponya tetejéhez.
Ezek fosszíliák pontosan azt a fajta átmeneti formát dokumentálják, amelyet Darwin megjósolt – és amelyet Mivart szerint lehetetlen volt.
Hogy megértsék, hogyan változott meg ilyen drasztikusan a lepényhalak szeme, néhány biológus megfigyelte a halak ikráinak kikelését és kifejlett halakká alakulását. Az ivadékok lárvaállapotban úgy néztek ki, mint a normál halak lárvái. De amikor átalakultak felnőtt halakká, az egyik szemük a fej másik oldalára vándorol. A halak ezután letelepedtek a tengerfenéken, hogy zsákmányra leselkedjenek.
A lárvák ezen metamorfózisát a pajzsmirigyből származó hormonok indítják el. A hormonok a lepényhal koponyájában olyan géneket kapcsolnak be, amelyek hatására a koponya alakja megváltozik, ami segít az egyik szemet új pozícióba „tolni”. Magában a szem belsejében más gének serkentik az idegsejtek növekedését, hogy az új helyre vándorlás közben is kapcsolatban maradhasson az aggyal a szerv.
Egyszer vagy kétszer?
A lepényhalakkal kapcsolatos új felfedezések választ adtak az evolúciójukkal kapcsolatos kérdésekre, de egyben új vitákhoz vezettek. 2021-ben egy kínai kutatócsoport 13 lepényhalfaj és rokonaik 1700 DNS-szegmensének vizsgálatával létrehozta a lepényhalak új evolúciós fáját. A kutatók arra a következtetésre jutottak, hogy a lepényhalak teste kétszer fejlődött ki. Az egyik ilyen átmenet során alakult ki a trópusi óceánokban élő lepényhalfajok egy csoportja, az úgynevezett tüskés rombuszhal, a másik átmenet során pedig az összes többi lepényhal.
Friedman szkeptikus volt. Minden lepényhalnak sok közös vonása van az anatómiájukban bekövetkezett szélsőséges változásokban, amelyeket a lárváik drámai változásai tesznek lehetővé. Friedman nehezen hitte el, hogy a közönséges halak egymástól függetlenül kétszer is szert tehettek a lepényhalak bizarr testére.
„Egészen biztos vagyok benne, hogy ez az újítás csak egyszer fejlődött ki”
– mondja.
Mivel a lepényhalak olyan gyorsan fejlődtek a 66 millió évvel ezelőtti aszteroida-becsapódás után, evolúciós fájukat nehéz volt rekonstruálni. Friedman ezt Betancur-R.-rel és Emanuell Duarte-Ribeiróval, a Bázeli Egyetem evolúcióbiológusával próbálta megtenni. A munka során olyan konkrét DNS-szegmensekre összpontosítottak, amelyekről úgy vélték, hogy nagyobb valószínűséggel adnak pontosabb képet. Az elemzésüket kiterjesztették arra is, hogy több mint 400 lepényhalfajt és rokonaikat hasonlítsák össze.
A múlt hónapban ennek a vizsgálatnak az eredményeiről számoltak be a kutatók, és azt állítják, hogy elemzésük szerint a lepényhalak különös anatómiája valóban csak egyszer alakult ki. „Örülünk, hogy egyetlen eredetet találtunk, mert ez az egyszerűbb magyarázat” – mondja Duarte-Ribeiro. „Annyi gén van, amely potenciálisan részt vesz ebben az átmenetben, hogy elég valószínűtlen, hogy kétszer is megtörtént.”
Betancur-R. és kollégái jelenleg további adatokat gyűjtenek a lepényhalak DNS-éből, hogy kiderítsék, megállják-e a helyüket az egyetlen eredetre vonatkozó megállapításaik. „Szerintem ez fog történni. De nehéz megmondani, mert ezek nem egyszerű problémák” – mondja a kutató.
