Reinterpretacja filogenezy terapidów za pomocą podejść bayesowskich i kladystycznych

Ukryty rozdział w naszym drzewie genealogicznym

Ssaki, w tym ludzie, wywodzą się z grupy starożytnych „gadów podobnych do ssaków” zwanych terapidami, które wędrowały po Ziemi na długo przed dinozaurami. Jednak kluczowy fragment ich wczesnej historii brakuje w zapisie kopalnym, co rodzi poważne pytania o to, kiedy i jak te zwierzęta po raz pierwszy się zróżnicowały. Niniejsze badanie ponownie analizuje tę zagadkę, wykorzystując nowoczesne narzędzia statystyczne, i pokazuje, że terapidy prawdopodobnie powstały wcześniej, niż sugerują skamieniałości, i szybko rozdzieliły się na główne linie, które ostatecznie doprowadziły do ssaków.

Starożytni krewni w niepełnym rejestrze kopalnym

Terapidy dominowały wśród kręgowców lądowych w okresie permskim, mniej więcej 300–250 milionów lat temu. Obejmowały kilka głównych grup, z których niektóre ostatecznie dały początek prawdziwym ssakom. Jednak w warstwach skalnych, które powinny dokumentować ich wczesną ewolucję, występuje zagadkowy okres z zaledwie pojedynczymi skamieniałościami, znany jako przerwa Olsona. Przed tą przerwą świat jest wypełniony bardziej prymitywnymi krewnymi; po niej nagle w wielu rejonach pojawiają się już w pełni ukształtowane grupy terapidów. Ten gwałtowny skok utrudnia ustalenie powiązań między grupami i tempa ich ewolucji.

Nowa matematyka dla starych kości

Większość wcześniejszych badań próbowała rekonstruować relacje terapidów przy użyciu tradycyjnej metody parsymonii, która poszukuje najprostszej możliwej drzewa ewolucyjnego. Autorzy tej pracy zbudowali zamiast tego nowy zestaw danych skoncentrowany na cechach czaszki 42 wczesnych gatunków terapidów i ich najbliższych nieserapidowych krewnych, kodując 99 cech anatomicznych. Następnie zastosowali podejścia bayesowskie — metody probabilistyczne, które potrafią explicite modelować niepewność i oszacować czas rozgałęzień ewolucyjnych — wdrożone w dwóch pakietach oprogramowania, MrBayes i RevBayes. Analizy te używały modeli łączących wiek skamieniałości z procesami „narodzin‑i‑zgonów”, które opisują rozgałęzianie (specjację), wymieranie i fosylizację w czasie.

Przearanżowanie drzewa rodzinnego terapidów

Drzewa bayesowskie są bardziej rozstrzygające niż wyniki parsymonii i obalają niektóre długo utrzymywane założenia. Wspierają dużą podgrupę nazwaną Neotherapsida, w której roślinożerne anomodonty są najbliższymi krewnymi przeważnie mięsożernych theriodontów. W obrębie theriodontów szablezuchy gorgonopsjany pojawiają się jako siostrzana grupa do kladu obejmującego therocephalia i cynodonty, z których ostatnie ostatecznie prowadzą do ssaków. Badanie znajduje również dowody, że dwie główne grupy, Biarmosuchia i Dinocephalia, tworzą jedną szerszą gałąź — relację sugerowaną w starszych opisach, lecz słabo popieraną przez wcześniejsze analizy komputerowe. Kilka słynnych chińskich gatunków z fauny Dashankou — Raranimus, Biseridens i Sinophoneus — przesuwa się na nowe pozycje blisko podstawy drzewa, osłabiając wcześniejsze twierdzenia, że należą do wyraźnie wyodrębnionych późniejszych linii.

Wypełnianie luki czasowej

Łącząc anatomię z wiekami skamieniałości i smodelowanym procesem fossilized birth‑death, autorzy oszacowali, kiedy główne grupy terapidów rozdzieliły się między sobą. Ich wyniki wskazują na pochodzenie linii terapidów we wczesnym permie, przed początkiem przerwy Olsona, mimo że wyraźne skamieniałości z tego okresu są nieobecne. Większość obecnie znanych głównych grup — takich jak Biarmosuchia, Dinocephalia, Anomodontia, Gorgonopsia i Eutheriodontia — wydaje się różnicować szybko między około 281 a 272 milionami lat temu, obejmując samą przerwę. Dalsze modelowanie sugeruje występowanie impulsów podwyższonego wymierania, w tym jednego w trakcie przerwy Olsona, podczas gdy tempo fosylizacji pozostało stosunkowo stałe. Ten wzorzec pasuje do scenariusza, w którym wcześniejsze wymieranie przycinało starsze linie, otwierając przestrzeń ekologiczną dla różnicowania się terapidów.

Co to oznacza dla powstania ssaków

Dla osoby niebędącej specjalistą kluczowy przekaz jest taki, że nasi przodkowie‑ssaki nie pojawili się nagle w pełni ukształtowani, ani też nie rozwijali się całkowicie poza zasięgiem rejestru kopalnego. Zamiast tego praca ta wspiera opowieść w dwóch krokach: słabo udokumentowany wczesny etap, w którym terapidy stopniowo odchodziły od bardziej gadzimych przodków, a następnie szybki wybuch zróżnicowania wokół czasu przerwy Olsona. Nowe analizy bayesowskie reorganizują gałęzie drzewa terapidów i sugerują, że niektóre grupy uznawane za odrębne mogą w rzeczywistości tworzyć szersze linie, a cynodonty — bezpośredni poprzednicy ssaków — prawdopodobnie wywodzą się z grup o poziomie podobnym do therocephalian. W miarę odkrywania nowych skamieniałości, zwłaszcza z warstw obejmujących przerwę Olsona, to udoskonalone ramy pomogą paleontologom dokładniej je umieszczać i jeszcze wyraźniej ustalić, jak i kiedy nasi odlegli przodkowie zaczęli pierwsze kroki ku staniu się ssakami.

Cytowanie: Duhamel, A., Wynd, B., Wright, A.M. et al. Rethinking therapsid phylogeny through Bayesian and cladistic approaches. Sci Rep 16, 13171 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-38195-2

Słowa kluczowe: terapidy, skamieniałości permskie, filogeneza, ewolucja bayesowska, przerwa Olsona