Som rejsende langs bredden af Sarandisfloden nær Montevideo i Uruguay i 1832 købte Charles Darwin en vigtig grundsten til evolutionsteorien for 18 pence.
En bonde havde fundet et stort og usædvanligt kranium. Som historien går, beklagede bonden, at kraniet egentlig havde været pænere, da det blev fundet på flodbredden nogle år før, men nogle knægte havde sat det op på en kæp og moret sig med at kaste sten efter det.
For Darwin var værdien langt mere end blot en skydeskive, og han købte straks kraniet, som han siden kaldte et af de 'særeste dyr, der nogensinde er opdaget'.
Kraniet af et stort pattedyr kaldet Toxodon og flere andre sydamerikanske fossiler blev centrale for hans tanker om evolution og dyrs uddøen.
Utroligt nok har de sære sydamerikanske dyr stadig ikke fundet deres plads i stamtræet.
Selvom vi nu ved, at det var en kæmpe gruppe af mindst 250 slægter af uddøde pattedyr, har ingen forskere kunnet finde ud af, hvem de er, og hvor de stammer fra.
En ny milepæl i forskningen er nået
Lige indtil i dag. For nu har en international gruppe forskere løst gåden ved at studere fundene med en ny teknologi.
»Vi kommer med en løsning på det her over 100 år gamle palæontologiske spørgsmål,« siger molekylærbiologen Ian Barnes ved Natural History Museum i London, som har ledet forskningen, til Videnskab.dk.
»Mange folk har forsøgt at forstå, hvordan de opstod ud af det blå for 60-65 millioner år siden. Men gruppen bærer træk fra mange grene af pattedyrenes udviklingstræ, og de er nærmest som en pose blandede bolsjer, så ingen har kunnet blive enige om, hvor de kom fra.«
Ved at udvinde proteiner, bevaret i cirka 12.000 år gamle knogler, kan forskerne nu for første gang direkte sammenligne dyrenes slægtskab. De viser, at de er en søstergruppe til de uparrettåede hovdyr som heste, næsehorn og tapirer, der menes at være opstået i det nuværende Asien. Uparrettåede hovdyr er en gruppe af hovdyr, der alle bærer vægten på tredje tå.
»Det er et banebrydende studium, der viser, hvordan en ny teknik med fossile proteiner kan løse vigtige spørgsmål, hvor man ikke har fossilt DNA,« siger adjunkt Enrico Cappellini ved Center for Geogenetik, Københavns Universitet, som også har deltaget i studiet.
»Jeg tror, det kommer til at stå som en milepæl for det spirende felt af fossil proteomics.«
Studiet er netop offentliggjort i det højt ansete videnskabelige tidsskrift Nature.
Sydamerika var en ø i 80 millioner år
Sydamerika har en fascinerende forhistorie.
De fleste af os har set på et verdenskort, hvordan kontinentet passer ind i Afrika. De to kontinenter rev sig løs fra hinanden og formede Atlanterhavet for cirka 120 millioner år siden.
Det blev afgørende for livet i Sydamerika, der nu drev omkring som en ø i cirka 80 millioner år, hvor livet menes at have udviklet sig isoleret indtil for 40 millioner år siden, hvor Antarktis blev forbundet og så igen for cirka tre millioner år siden, da Panama-forbindelsen opstod.
De fleste af de nulevende sydamerikanske pattedyr er ankommet de seneste tre millioner år.
Men den store gruppe, forskerne taler om her, opstår først for 60-65 millioner år siden, hvor de blomstrer i asken fra dinosaurerne.
Ligesom pungdyrene i Australien udviklede de besynderlige sydamerikanske former sig i deres egen unikke boble og kendes ikke fra nogen andre steder i verden.
Besynderlige store planteædere
Kæmpe dovendyr så store som elefanter gnaskede blade af træerne, pansrede kæmpebæltedyr vraltede rundt som små kampvogne, og tre meter høje terrorfugle var legemliggørelse af øjeblikkelig død.
Men de besynderligste blandt de sydamerikanske dyr var dem, Darwin stødte på.
Toxodon var en kæmpe med en krop som et næsehorn og et hoved med store krumme tænder som en flodhest, og Macrauchenia lignede et næsehorn med kamelhals og en kort elefantsnabel.
Disse dyr må ikke desto mindre have en fælles forfader med resten af pattedyrene. Problemet er bare, at der ingen spor er af dem, før for 60-65 millioner år siden, hvor Sydamerika længe havde været en isoleret ø.
»Mange har prøvet at løse gåden, men de har fokuseret på individuelle træk, og baseret på dem kan man praktisk taget placere gruppen hvor som helst i pattedyrenes stamtræ,« siger Ian Barnes.
Med fremkomsten af teknikker til at udvinde DNA-molekyler fra flere hundrede tusinde år gamle fossiler, var der en ny mulighed for at besvare spørgsmålet.
»Først prøvede vi at udvinde fossilt DNA, men det kunne ikke lade sig gøre. Så fik vi ideen om at prøve med proteinet kollagen i stedet.«
Problemet med DNA er dels, at der ikke er ret meget og dels at det nedbrydes i varme egne.
Så selv om fossilerne blot var 12.000 år gamle, så ingen DNA molekyler ud til at have overlevet.
Fidusen med kollagen er at:
-
det er mere stabilt end DNA, og
- der er meget mere af det i knoglerne. Helt op mod 25-30 procent af vores knogler består af kollagen.
Det dårlige ved kollagen er, at det varierer meget mindre end DNA varierer, så mens DNA kan skelne arter og endda individer, er det meget vanskeligt at bruge kollagen til for eksempel at skelne den afrikanske og den indiske elefant.
Men variationen i kollagen er rigelig stor til at skelne mellem forskellige linjer i stamtræet, der er millioner af år fra hinanden, som forskerne skulle bruge her.
Lavede omfattende slægtskabsanalyse
Barnes og kolleger havde blandt andet Darwins oprindelige Toxodon- og Macrauchenia-fund, som Barnes fortæller befinder sig »lige nede ad gangen fra mit kontor på Natural History Museum«.
De københavnske forskere bidrog med gode fossiler fra Statens Naturhistoriske Museum i København, og atter andre prøver blev hentet ind fra Buenos Aires i Argentina.
Med kombinationen af 48 prøver lykkedes det forskerne at dække næsten hele kollagen-proteinet og kortlægge cirka 900 ud af 1.140 aminosyrer for de to slægter Toxodon og Macrauchenia.
Med de sekvenser sammenlignede de kollagen fra repræsentative pattedyr i stamtræet og lavede en omfattende slægtskabsanalyse.
Den viser, at de gådefulde sydamerikanske pattedyr er opstået fra en fælles stamfader med gruppen af heste, tapirer og næsehorn (uparrettåede hovdyr), som levede for cirka 75 millioner år siden.
»Indrømmet; vi har kun to af de fem kendte ordener, men det er så godt, som det bliver i dag, fordi de andre levn er så gamle, at det er usandsynligt, at kollagen har overlevet,« siger Barnes.
Sydamerikas historie knap så isoleret
Dermed kaster de nyt klart lys på et hidtil gådefuldt kapitel af pattedyrenes udviklingshistorie og åbner for at forstå, hvordan de sære former egentlig kan være opstået.
Den nye viden rejser også nye spørgsmål. For eksempel viser det sig, at livet på det sydamerikanske kontinent ikke kan have været helt så isoleret som hidtil antaget.
Den fælles stamfader må være ankommet for omkring 75 millioner år siden på et tidspunkt, hvor man ellers har ment, at Sydamerika drev omkring som en isoleret ø.
»Vi kan ikke sige det med sikkerhed, men det mest sandsynlige er, at der har været en hidtil ukendt forbindelse til Nordamerika. Måske har kontinenterne været tæt nok på til, at dyrene har drevet i land, eller måske har der været en økæde, så de kunne hoppe fra ø til ø,« siger Barnes.
Han siger også, at den nye viden nu gør, at forskerne kan gå tilbage og se på de fossile dyrs anatomi og genfortolke dem i lyset af den nye viden.
»Det er en utrolig spændende tid at arbejde med den her teknologi, nu hvor den er blevet så meget bedre‚« siger Barnes.
De oversete helte: Museernes konservatorer
Det nye studie viser, hvordan de fossile proteiner kan træde til i stedet for fossilt DNA og fungere som en tidsmaskine, som forskerne kan bruge til at rejse tilbage og forstå forhistorien.
Enrico Cappellini, som er en af de førende i det spirende nye felt, peger på en vigtig pointe:
»Det meste af opmærksomheden går som regel til dem, der laver analysen og gør de nye fund, men alt det her ville slet ikke være muligt uden det kæmpe arbejde, konservatorerne på museerne gør dag ud og dag,« siger han.
LÆS OGSÅ: Vild opdagelse: Tandsten fra tusind år gamle munke sladrer om alvorlige sygdomme
Med tanke på det kranium, Darwin købte i Uruguay, er museernes samlinger ikke blot et trygt helle, beskyttet mod stenkastende drenge. De sørger også for, at levnene overlever til de teknologier, fremtiden måtte bringe.
»Ingen kan vide, hvilke teknologier der kan løse gåderne i fremtiden, men vi ved med sikkerhed, at der bliver brug for fundene,« siger Cappellini.
»Fundene bliver på museerne, og kun vi forgår.«
