Munculnya hewan berkaki empat yang dikenal sebagai tetrapoda adalah langkah penting dalam evolusi banyak spesies saat ini – termasuk manusia.

Penemuan baru kami, yang diterbitkan hari ini di Nature, merinci jejak kaki fosil kuno yang ditemukan di Australia yang mengubah linimasa evolusi awal semua tetrapoda. Ini juga menunjukkan bagian-bagian utama cerita mungkin terjadi di superkontinen selatan, Gondwana.

Jejak fosil ini seakan berbisik bahwa selama ini kita mencari asal-usul tetrapoda modern di waktu yang salah, dan mungkin di tempat yang salah.

Kaki Pertama di Darat

Tetrapoda berasal dari zaman yang sangat lama, yaitu periode Devonian, ketika ikan bersirip lobus yang aneh mulai menyeret diri keluar dari air, mungkin sekitar 390 juta tahun lalu.

Nenek moyang ini kemudian terpecah menjadi dua garis evolusi utama. Satu mengarah ke amfibi modern, seperti katak dan salamander. Yang lainnya mengarah ke amniota, yang telurnya mengandung membran amniotik yang melindungi janin yang sedang berkembang.

Saat ini, amniota meliputi semua reptil, burung, dan mamalia. Mereka adalah kelompok tetrapoda yang paling sukses, berjumlah lebih dari 27.000 spesies reptil, burung, dan mamalia.

Mereka telah menempati setiap lingkungan di darat, menaklukkan udara, dan banyak yang kembali ke air dengan cara yang sangat sukses. Tapi catatan fosil menunjukkan anggota paling awal dari kelompok amniota ini kecil dan terlihat seperti kadal. Bagaimana mereka muncul?

Tetrapoda tertua yang diketahui selalu dianggap sebagai bentuk primitif seperti ikan, seperti Acanthostega, yang hampir tidak mampu bergerak di darat.

Sebagian besar ilmuwan setuju bahwa amfibi dan amniota berpisah pada awal periode Karbon, sekitar 355 juta tahun lalu. Kemudian di periode tersebut, garis keturunan amniota terpecah lebih lanjut menjadi nenek moyang mamalia dan reptil-plus-burung.

Sekarang, gambaran yang rapi ini berantakan.

Jejak Kaki yang Aneh

Kunci penemuan kami adalah lempengan batu pasir selebar 35 sentimeter dari negara Taungurung, dekat Mansfield di timur Victoria.

Lempengan ini ditutupi dengan jejak kaki bercakar yang hanya bisa dimiliki oleh amniota awal, kemungkinan besar reptil. Ini mendorong kembali asal-usul amniota setidaknya 35 juta tahun.

Meskipun ada variasi besar dalam ukuran dan bentuk, semua amniota memiliki ciri-ciri umum tertentu. Salah satunya, jika kita memiliki anggota badan dengan jari tangan dan kaki, ini hampir selalu berujung cakar – atau kuku, dalam kasus manusia.

Pada kelompok tetrapoda lainnya, cakar sungguhan tidak ada. Bahkan ujung jari kaki yang mengeras seperti cakar yang terlihat pada beberapa amfibi sangat jarang.

Cakar biasanya meninggalkan bekas yang jelas pada jejak kaki, memberikan petunjuk apakah jejak kaki fosil dibuat oleh amniota.

Jejak Bercakar Tertua

Catatan fosil reptil tertua sebelumnya didasarkan pada jejak kaki dan tulang dari Amerika Utara dan Eropa sekitar 318 juta tahun lalu.

Catatan tertua jejak kaki seperti reptil di Eropa berasal dari Silesia di Polandia, penemuan baru yang juga diungkapkan dalam makalah kami. Mereka berusia sekitar 328 juta tahun.

Namun, lempengan Australia jauh lebih tua dari itu, bertanggal antara 359 dan 350 juta tahun. Lempengan ini berasal dari bagian paling awal dari singkapan batuan Karbon di sepanjang Sungai Broken (Berrepit dalam bahasa Taungurung dari penduduk Asli setempat).

Area ini telah lama dikenal menghasilkan banyak jenis ikan fosil spektakuler yang hidup di danau dan sungai besar. Sekarang, untuk pertama kalinya, kita melihat sekilas kehidupan di tepi sungai.

Dua jejak kaki fosil melintasi permukaan atas lempengan, salah satunya melangkahi jejak kaki terisolasi yang menghadap ke arah berlawanan. Permukaan ditutupi dengan lekukan yang dibuat oleh tetesan hujan, mencatat hujan singkat sesaat sebelum jejak kaki dibuat. Ini membuktikan makhluk-makhluk itu bergerak di daratan kering.

Semua jejak kaki menunjukkan bekas cakar, beberapa dalam bentuk goresan panjang di mana kaki telah diseret.

Bentuk kaki cocok dengan jejak kaki reptil awal yang dikenal, jadi kami yakin jejak kaki tersebut milik amniota. Animasi singkat kami di bawah ini memberikan rekonstruksi lingkungan kuno di sekitar Mansfield 355 juta tahun lalu, dan menunjukkan bagaimana jejak kaki itu dibuat.

Menulis Ulang Linimasa

Penemuan ini memiliki dampak besar pada linimasa asal-usul semua tetrapoda.

Jika amniota sudah berevolusi pada awal Karbon, seperti yang ditunjukkan oleh fosil kami, nenek moyang bersama terakhir amniota dan amfibi harus berada jauh lebih jauh di masa lalu, di periode Devonian.

Kita dapat memperkirakan waktu perpecahan dengan membandingkan panjang relatif cabang-cabang yang berbeda dalam pohon keluarga tetrapoda hidup berbasis DNA. Ini menunjukkan perpecahan terjadi pada akhir Devonian, mungkin sekitar 380 juta tahun lalu.

Ini menyiratkan dunia Devonian akhir tidak hanya dihuni oleh tetrapoda primitif seperti ikan, dan “ikan berkaki” perantara seperti Tiktaalik yang terkenal, tetapi juga oleh bentuk-bentuk maju termasuk kerabat dekat dari garis keturunan hidup. Jadi mengapa kita belum menemukan tulang mereka?

Lokasi lempengan kami memberikan petunjuk.

Pertanyaan Evolusi Besar

Semua catatan lain tentang amniota Karbon berasal dari daratan kuno belahan bumi utara yang disebut Euramerica yang menggabungkan Amerika Utara dan Eropa saat ini. Euramerica juga menghasilkan sebagian besar fosil tetrapoda Devonian.

Fosil Australia yang baru berasal dari Gondwana, benua selatan raksasa yang juga berisi Afrika, Amerika Selatan, Antartika, dan India.

Di seluruh daratan luas ini, yang membentang dari daerah tropis selatan hingga Kutub Selatan, lempengan kecil kami saat ini adalah satu-satunya fosil tetrapoda dari bagian paling awal dari Karbon.

Catatan Devonian hampir tidak lebih baik. Catatan fosil Gondwana tentang tetrapoda awal sangat tidak lengkap, dengan celah besar yang bisa menyembunyikan – yah, apa saja.

Penemuan ini sekarang menimbulkan pertanyaan evolusi besar. Apakah tetrapoda modern pertama, nenek moyang jauh kita sendiri, muncul di lanskap Devonian yang beriklim sedang di Gondwana selatan, jauh sebelum mereka menyebar ke semi-gurun yang panas dan rawa-rawa yang mengepul di khatulistiwa Euramerica?

Kemungkinan besar. Hanya penelitian lapangan lebih lanjut, yang menghasilkan penemuan fosil Devonian dan Karbon baru dari benua Gondwana lama, yang suatu hari nanti dapat menjawab pertanyaan itu.

Kami mengakui masyarakat Taungurung di area Mansfield tempat penelitian ilmiah ini dilakukan.

John Long, Profesor Strategis Paleontologi, Flinders University; Grzegorz Niedzwiedzki, Ilmuwan Utama, Ekosistem Mesozoikum, Uppsala University, dan Per Ahlberg, Profesor Biologi Organisme Evolusioner, Uppsala University

Artikel ini diterbitkan ulang dari The Conversation di bawah lisensi Creative Commons. Baca artikel aslinya.