Amikor a „hal” szót halljuk, legtöbbünknek egy csillogó pikkelyű, uszonyos élőlény jut eszébe, amely a vízben él és kopoltyúval lélegzik. Azonban a természet tele van meglepetésekkel és olyan élőlényekkel, amelyek felborítják megszokott elképzeléseinket. A gőtehal, vagy tudományos nevén a tüdőshal (rendszertani csoportja: Dipnoi), pontosan ilyen teremtmény. Bár kétségkívül hal, annyi különleges tulajdonsággal rendelkezik, amelyek egyedülállóvá teszik a gerincesek törzsfáján. Éppen ezen egyedi jellemzői révén nyer rendszertani elhelyezése kiemelt jelentőséget: a gőtehalak nem csupán érdekességek, hanem kulcsfontosságú láncszemek az evolúció megértésében, különösen a vízi életformából a szárazföldi lét felé vezető átmenet szempontjából.
Ahhoz, hogy megértsük a gőtehalak helyét a halak rendszertanában, először is tágabb összefüggésbe kell helyeznünk őket. Az állatvilágon belül a gerinchúrosok (Chordata) törzsébe tartoznak, azon belül pedig a gerincesek (Vertebrata) altörzsébe. A gerinceseken belül a gnathostomák, azaz az állkapcsos gerincesek csoportjába sorolhatók, mely a legtöbb ma élő gerincest magában foglalja. Az állkapcsos gerincesek közül a gőtehalak a halak (Pisces) néven ismert, parafiletikus csoport részei. Ezen belül pedig az Osteichthyes, vagyis a csontos halak osztályába tartoznak, szemben a porcos halakkal (Chondrichthyes), mint például a cápák vagy ráják.
A csontos halak osztálya két fő csoportra oszlik: az Actinopterygii (sugarasúszójú halak) és a Sarcopterygii (lebenyesúszójú halak). Az Actinopterygii magába foglalja a ma élő halak túlnyomó többségét, több tízezer fajjal. Uszonyaikat csontos sugarak támasztják, amelyek közvetlenül a törzshöz kapcsolódnak, kevés izomzattal. Ezzel szemben a Sarcopterygii csoport, bár fajszámban sokkal szerényebb, evolúciós szempontból felmérhetetlenül fontos. Ennek a csoportnak tagjai a lebenyesúszójú halak, amelyek uszonyai húsosak és izmosak, belső csontvázzal rendelkeznek, amelyek nagymértékben emlékeztetnek a négylábú állatok (tetrapodák) végtagjainak szerkezetére. Ez a kulcsfontosságú tulajdonság teszi őket a szárazföldi gerincesek közvetlen rokonaivá.
A Sarcopterygii osztályon belül két ma is élő alosztályt különíthetünk el: az Actinistia (bojtosúszós halak, ide tartozik a latimeria) és a Dipnoi (tüdőshalak vagy gőtehalak). Míg a latimeria a bojtosúszós halak egyetlen ma élő képviselője, addig a tüdőshalak rendjének hat ma élő faja ismert, három családban. A gőtehalak kiemelkedő jellemzője – amint nevük is mutatja – a tüdő, amely lehetővé teszi számukra a levegővételt. Ez a képesség nem afféle kiegészítő funkció: egyes fajoknál elengedhetetlen a túléléshez, különösen oxigénszegény vizekben vagy aszályos időszakokban.
A gőtehalak morfológiai és anatómiai sajátosságai mélyrehatóan alátámasztják rendszertani helyzetüket és evolúciós jelentőségüket. A legnyilvánvalóbb a már említett lebenyes úszók jelenléte. Ezek az úszók nem csupán húsosak és izmosak, hanem belső csontozattal is rendelkeznek, amely a humerushoz, radiushoz és ulnához hasonló csontokat tartalmaz. Ez a struktúra hihetetlenül hasonlít a szárazföldi gerincesek, a tetrapodák (négylábúak) végtagjainak felépítéséhez, ami döntő bizonyíték a közös eredetre.
Második kiemelkedő jellegzetességük a tüdő. Bár a halak többségének van úszóhólyagja, amely a felhajtóerő szabályozásában játszik szerepet, a gőtehalaknál ez az úszóhólyag egy vagy két funkcionális tüdővé módosult, melyek a tápcsatornához kapcsolódnak. Képesek közvetlenül a légkörből oxigént felvenni, és a vérükbe juttatni. Ez a képesség teszi lehetővé számukra, hogy extrém körülmények között is fennmaradjanak, például kiszáradó pocsolyákban, ahol az oxigénszint a vízben rendkívül alacsony, vagy teljesen elfogy. Egyes fajok, mint az afrikai és dél-amerikai tüdőshalak, az aszályos időszakot egy speciális agyagkokonban vészelik át, mélyen a sárba fúrva magukat, ahol hetekig, sőt hónapokig képesek inaktív állapotban, tüdővel lélegezve túlélni. Az ausztrál tüdőshal (Neoceratodus forsteri) ezzel szemben elsősorban kopoltyúval lélegzik, és csak oxigénhiányos körülmények között használja a tüdőjét – ez is alátámasztja az evolúciós átmenet valószínűségét.
Emellett a gőtehalaknak számos más, egyedi anatómiai sajátossága is van. Bélcsatornájukban spirális redő található, amely növeli a tápanyag-felszívódás felületét, hasonlóan a cápákhoz vagy az ősi csontos halakhoz. A szívük is fejlettebb, mint a legtöbb halé, részlegesen elválasztott kamrákkal, ami hatékonyabbá teszi az oxigénnel dúsított és az oxigénben szegény vér elkülönítését. Fogazatuk is különleges: nem különálló fogakkal rendelkeznek, hanem egybeolvadt, lemezszerű fogazattal, amely hatékonyan zúzza össze a táplálékot, mint például a csigákat és kagylókat.
A gőtehalak rendszertanán belül hat ma élő fajt különböztetünk meg, három családban:
- Protopteridae (afrikai tüdőshalak): Négy faj tartozik ide (például Protopterus annectens, P. aethiopicus). Hosszú, angolnaszerű testük van, és mind a négy faj szigorúan levegővel lélegző, az aszályos időszakban pedig képesek az estivációra, vagyis a nyári álomra a sárkokonban.
- Lepidosirenidae (dél-amerikai tüdőshalak): Egyetlen faj tartozik ide, a Lepidosiren paradoxa. Hasonlóan az afrikai rokonokhoz, ez a faj is rendkívül hosszúkás testű, és szintén kötelezően levegővel lélegző, valamint estivál.
- Ceratodontidae (ausztrál tüdőshal): Egyetlen faja, a Neoceratodus forsteri. Ez a faj eltér a másik kettő családtól. Teste zömökebb, úszói szélesebbek, pikkelyei nagyobbak. Nem kötelezően levegővel lélegző, és nem képes az estivációra. Ez a faj rendkívüli ősiségével és a többi halra emlékeztetőbb tulajdonságaival különösen fontos az evolúciós kutatások szempontjából, mintegy élő kövületnek számít.
A gőtehalak evolúciós jelentősége messze túlmutat a rendszertani besorolásukon. Őseik, a legősibb tüdőshalak, a Devon időszakban jelentek meg, mintegy 400 millió évvel ezelőtt. Ebben az időszakban a Földön nagymértékű éghajlati és geológiai változások zajlottak, gyakori volt az aszályosodás, és sok sekély vizű édesvízi élőhely időszakosan kiszáradt. Azok az élőlények, amelyek képesek voltak oxigént felvenni a levegőből, hatalmas szelektív előnyhöz jutottak. A tüdőshalak fosszilis maradványai gazdagon dokumentálják ezen ősi formák fejlődését, és világosan megmutatják a lebenyes úszók és a tüdő kialakulását. A legősibb ismert tüdőshal, a Dipnorhynchus, már rendelkezett azokkal a jellegzetes fogazattal és koponyafelépítéssel, amelyek ma is jellemzőek a csoportra.
A legizgalmasabb aspektus azonban az, hogy a Dipnoi rend a Sarcopterygii osztályon belül a tetrapodák testvércsoportjának tekinthető. Ez azt jelenti, hogy a gőtehalak és a négylábúak egy közös őstől származnak, ami valószínűleg egy lebenyesúszójú hal volt. A molekuláris genetikai kutatások is megerősítették ezt az elméletet, kimutatva a rendkívül szoros genetikai rokonságot a gőtehalak és a szárazföldi gerincesek között. A gőtehalak genomja rendkívül nagy, ami részben magyarázza a komplexitásukat és alkalmazkodóképességüket. Az, hogy ma is élnek olyan fajok, mint az ausztrál tüdőshal, amelyek még mindig hordozzák az ősi tulajdonságokat, lehetővé teszi a kutatók számára, hogy tanulmányozzák azokat a fiziológiai és morfológiai változásokat, amelyek az átmenet során történhettek.
Bár a gőtehalak halak, és soha nem hagyták el véglegesen a vízi környezetet (bár az estiváció során kvázi szárazföldi állapotba kerülnek), fiziológiájuk és anatómiájuk sokkal közelebb áll a kétéltűekhez, mint a legtöbb halhoz. Emiatt gyakran tévesen azonosítják őket kétéltűekkel, vagy átmeneti formákkal. Fontos hangsúlyozni, hogy a gőtehalak nem „kétéltűek”, hanem speciális halak, amelyek különleges módon alkalmazkodtak a környezeti kihívásokhoz, és megőriztek számos olyan ősi vonást, amelyek egykor lehetővé tették az élet kijutását a vízből a szárazföldre. Nem ők maguk a közvetlen átmenet a kétéltűek felé, hanem egy közös őstől ágaztak el, amelytől a tetrapodák is származnak.
Összefoglalva, a gőtehalak nem csupán érdekességek a halak világában. A Sarcopterygii osztály tagjaiként, azon belül is a Dipnoi rend képviselőiként, egyedülálló helyet foglalnak el a gerincesek rendszertanában. Anatómiai, élettani és genetikai tulajdonságaik (különösen a tüdő és a lebenyes úszók) révén kulcsfontosságú „élő fosszíliáknak” számítanak, amelyek segítenek megérteni az élet evolúciójának egyik legmonumentálisabb fejezetét: a vízből a szárazföldre való átlépést. Tanulmányozásuk nemcsak a halak sokféleségének megértéséhez járul hozzá, hanem az emberiség saját evolúciós történetének feltárásához is. Megóvásuk és élőhelyeik védelme ezért nem csupán fajvédelem, hanem a földi élet történetének egy páratlanul fontos fejezetének megőrzése is.