Store opdagelser: Fossilernes natur

Mere end nogen anden videnskab har studiet af fossilerne bidraget til det historiske perspektiv på naturen, vi i dag finder så indlysende, men som ikke altid har været det. Som tilfældet er med de fleste andre videnskaber, har palæontologien i det væsentlige udviklet sig kumulativt, men alligevel kan man pege på to episoder i dens tidlige historie, der betegner gennembrud af en næsten revolutionær karakter.

Fossiler som dateringsmetode

Det første gennembrud var en grundlæggende erkendelse fra 1600-tallet, at fossiler faktisk er rester af levende organismer i mineralsk forklædning. Det andet gennembrud, fra starten af 1800-tallet, var forståelsen af, at fossiler kan bruges som en pålidelig om end kun relativ dateringsmetode for geologiske lag, og at en stor del af fortidens dyr og planter eksklusivt hørte til denne fortid.

Fossiler havde været kendte og vakt forundring siden oldtiden, og i 1500-tallet blev de flittigt studeret af de lærde, der fremviste dem i museer og diskuterede deres natur og oprindelse. Tanken var fascinerende: Havde de legemer, der var indesluttet i sten og mindede om nutidige væsner, virkelig været levende?

I så fald, hvordan var de kommet ind i stenen? Var de ikke nærmere et af naturens mange luner, måske dannet af en særlig plastisk kraft eller mineralsk væske, spekulerede man. De såkaldte 'tungesten' (glossopetrae), der i stor mængde fandtes på blandt andet Malta, var genstand for særlig opmærksomhed.

De lignede slående hajtænder, sådan som blandt andet den svejtsiske zoolog Conrad Gesner (1516-1565) havde pointeret i en bog fra 1565 om fossiler. Mange mente, de var et resultat af natura ludens, den drilske og legende naturs forsøg på at narre menneskene.

Finder hajtænder midt på Malta

Da den unge danske naturfilosof Nicolaus Steno (eller Niels Stensen, 1638-1686) i 1666 opholdt sig i Italien under en lang studie- og dannelsesrejse, fik han lejlighed til at dissekere en stor haj, der var fanget i havet ud for Livorno. Han undersøgte hajens tænder og sammenlignede dem med de mærkelige tungesten.

Ifølge Steno kunne stenene ikke være af mineralsk oprindelse, frembragt af jorden eller dens 'safter', men var derimod forstenede hajtænder. Den gængse indvending var, at Malta og andre findesteder da engang måtte have været dækket af hav, og det stred mod den traditionelle opfattelse af en statisk Jord. For Steno var det derimod en sandsynlig hypotese.

I Elementorum myologiae specimen (Prøve på en Grundlæggende Muskellære) fra 1667 skrev han: 'Måske har denne Jord tidligere, da den var dækket af havet, været skjulested for de hajer, hvis tænder i fordums tid har været begravede i den plumrede havbund, men efter at denne har forandret leje … findes de nu midt på øen.'

Geologien får historisk dimension

Steno var imidlertid ikke den første til at mene, at tungesten var aflejrede hajtænder. Hypotesen var velkendt i samtiden og blev blandt andet forsvaret af den italienske lærde Fabio Colonna (1567-1649) i et skrift fra 1616, et halvt århundrede før Steno. Alligevel var Stenos analyse af stor vigtighed, for han brugte tungestenene som udgangspunkt for videre og meget perspektivrige overvejelser af en geologisk og palæontologisk natur.

Han foreslog nemlig, at Jorden havde forandret sig væsentligt gennem tiden, og at de geologiske formationer selv var en slags historiske dokumenter fra en fjern og meget anderledes fortid. Jordskorpen, hævdede han, måtte være opbygget af lag med en sedimentær oprindelse, det vil sige stamme fra aflejringer i havet eller de ferske vande.

Disse ideer udviklede han i en vigtig afhandling fra 1669 med den forkortede titel De solido, der i dag regnes som en af geologiens klassikere. Essensen i afhandlingen var, at de forskellige jord- og stenlag må tilskrives forskellige aldre, da de skyldes efterfølgende sedimenteringer i fortiden.

Hermed, mente han, havde han givet et svar på det generelle spørgsmål om, 'hvordan en tings nuværende tilstand kan åbenbare dens tidligere tilstand'. Steno havde nu givet geologien en historisk dimension og gjort op med den traditionelle statiske opfattelse af Jorden.

Fossiler af organisk oprindelse

Den engelske naturfilosof Robert Hooke (1635-1703) var Stenos samtidige, og han delte Stenos geologiske og palæontologiske opfattelser. I bogen Micrographia fra 1665 brugte han som den første et mikroskop til palæontologiske undersøgelser. Ved at sammenligne strukturen af trækul med fossilt træ fandt han bekræftelse på, at fossiler var af organisk oprindelse.

På nogle områder gik Hooke endda videre end Steno, idet han ud fra fossile og astronomiske data spekulerede over en gradvis ændring af dyreformerne. Som Steno var han ikke i tvivl om, at fossiler var tegn på fortidigt dyre- og planteliv, og han antydede endvidere, at man kunne bruge dem til at fastsætte en kronologi for Jordens historie. Det blev dog ved antydningerne.

Fandt uddøde blæksprutter

Hooke undersøgte også almindeligt forekommende fossile ammonitter og argumenterede, at de stammede fra skallen af en gruppe af fortidige blæksprutter, der nu var uddøde. Dette var en radikal idé, der gik videre, end hvad Steno og andre havde hævdet.

En ting var at argumentere, at fossiler var forsteninger eller aflejringer af dyr og planter, der stadig fandtes (som for eksempel hajer), noget andet – og langt dristigere – var det at hævde, at nogle af fortidens dyr og planter var uddøde. Det syntes at stride mod Guds skaberplan. Hvorfor skulle Gud dog have skabt dyrearter, blot for at lade dem uddø? Hookes tanker herom var vidtrækkende, om end ikke direkte kætterske, men de blev først alment kendt efter hans død i 1705.

I løbet af 1700-tallet vandt Stenos og Hookes ideer om fossilernes organiske oprindelse almindelig accept, men fossilernes betydning for Jordens udviklingshistorie var uafklaret, ligesom spørgsmålet om uddøde dyrearter.

Et overraskende og frugtbart svar på begge spørgsmål fremkom først omkring 1800, hovedsageligt som følge af den fremragende franske naturhistoriker Georges Cuvier (1769-1832), kendt som grundlæggeren af den komparative anatomi. Hans arbejder indledte også et nyt kapitel i palæontologiens historie.

Cuvier finder og beskriver en mammut

Fra udgravninger var man bekendt med fossiler af knogler fra meget store dyr, der kunne ligne for eksempel elefanter og næsehorn, men alligevel var anderledes. Det var almindeligt at identificere disse fund med eksisterende dyrearter, men Cuviers detaljerede sammenligning af nutidige elefanter og de elefantlignende fossiler viste overbevisende noget andet.

I 1798 beskrev han, at nogle fossiler udgravet omkring Paris, var anatomisk forskellige fra samtidens indiske og afrikanske elefanter. De adskilte sig endda fra de fossiler af elefanter, der var fundet i Sibirien.

Hvad Cuvier beskrev, var en mammut, en fortidig behåret elefant med enorme stødtænder. På omkring samme tid beskrev han også skeletdele fundet i Argentina som rester af et fortidigt kæmpedovendyr, som han kaldte megatherium.

Uddøde arter og ændret geologi grundet naturkatastrofer

Rester af mammutter, uldhårede næsehorn og lignende sære dyr var ikke nødvendigvis et problem for den traditionelle opfattelse af, at alle Guds skabte arter havde overlevet siden skabelsen. Man kunne altid hævde, at selv om de var ukendte for videnskaben, så fandtes de andre steder på den jordklode, der endnu ikke var fuldt udforsket.

Men for Cuvier var det ikke andet end en dårlig bortforklaring, og i 1798 konkluderede han i Tableau élémentaire de l’histoire naturelle des animaux (Grundlæggende Skildring af Dyrenes Naturhistorie), at hans studier havde 'bevist eksistensen af en tidligere verden, der blev ødelagt ved en slags katastrofe'.

Senere systematiske studier bekræftede ham i, at der havde været flere store naturkatastrofer som for eksempel oversvømmelser og vulkanudbrud, og at disse havde udslettet mange arter og også ændret på de geologiske forhold. Cuvier var således fortaler for den fortolkning af jordoverfladen, der kendes som katastrofisme, og som var bredt anerkendt, indtil den i 1830’erne blev afløst af den såkaldte uniformitarisme.

Ifølge Cuvier var nye arter opstået efter katastroferne, hvoraf den sidste var syndfloden. Arterne havde ikke, som Darwin senere belærte os om, udviklet sig gradvist fra tidligere arter.

Læren om jordlagene grundlagt af Steno

Cuvier undersøgte imidlertid ikke blot fossile pattedyr, men også fossiler, der viste, at store øglelignende dyr havde hørt til fortidens fauna. I 1808 fortolkede han et fund som resterne af en øgle, som han kaldte mosasaurus. (Mosasaurer var havlevende rovdyr fra den sene kridttid).

Han antydede endda, at der havde været en periode i Jordens historie, hvor dyreriget var domineret af øgler snarere end pattedyr. Ved at studere fordelingen af fossiler i forskellige geologiske lag kunne Cuvier desuden foreslå en relativ kronologi for lagene, så man ud fra de fossile forekomster kunne sige, i hvilken rækkefølge de var blevet til.

Derved fik stratigrafien – læren om jordlagene, sådan som den var blevet grundlagt af Steno – et mere sikkert grundlag, også selv om man endnu ikke kunne angive lagenes absolutte alder.

Palæontologi knyttet til evolutionslæren

Pionerer som Steno, Hooke og Cuvier lagde den nødvendige grund for en forståelse af fossilernes natur, der tog fart efter Cuviers død og snart gjorde palæontologien til en stor og væsentlig videnskab.

Hvad pionererne savnede, nemlig en erkendelse af arternes foranderlighed, kom til med Darwins evolutionsteori, og siden da har den palæontologiske videnskab været intimt knyttet til netop evolutionsteorien. Fossile vidnesbyrd er stadig af afgørende betydning for den moderne version af denne teori, neodarwinismen.

En anden mangel ved den oprindelige palæontologi var vanskeligheden ved at angive fundenes absolutte alder. Dette problem blev først overvundet i første halvdel af det 20. århundrede, især ved brug af radioaktive dateringsteknikker.