Evoluční biologie se zabývá širokým spektrem problematik ohledně vývoje života na Zemi a formách, ve kterých se v minulosti vyskytoval, ale i těch, které by mohly potenciálně nahradit formy současné. V současnosti, mezi populárně naučná odvětví této vědy patří i studium tzv. živoucích fosilií či zkamenělin, tedy forem života, které mají blízké příbuzné v někdy i vzdálené geologické minulosti, ale po stránce vnějšího vzhledu se od nich odlišují minimálně. Termín “žijící fosilie” není zcela správný, protože se evolučně vyvíjí i druhy, které jsou na první pohled shodné s těmi ve fosilním záznamu, ale přesto je poměrně výstižný. Mezi nejznámější tyto druhy dozajista náleží oba současné druhy latimérií (Latimeria chalumnae et. Latimeria menadoensis - latimérie podivná a latimérie celebeská), trnorepi (Xiphosura) nebo velemloci (Cryptobranchidae), a také je nutné připomenout i fakt, že řada z nich je ohrožena vyhynutím. Až v současnosti se podmínky, z velké části činností člověka, změnily natolik, že tito živočichové, jejichž evoluce byla v posledních několika desítkách až stovkách milionů let výrazně zpomalena do podoby pouze na první pohled nevýrazných změn, začínají pomalu vymírat či jejich počty jsou ve výrazném deficitu. Zatímco tedy dříve byl jejich pomalejší a spíše stálý vývoj výhodou, dnes se mnoha faktory může projevit jako značná nevýhoda znemožňující další přežití. Výjimkou v obou případech, tedy označení za “živoucí fosilie” a také ohrožení v současné přírodě, nejsou ani krokodýli (Crocodilia či Crocodylia), u kterých se často objevují zmínky o tom, že se od dob jejich vzdálených příbuzných, neptačích dinosaurů (Dinosauria), příliš nezměnili. Pravdou je dozajista, že od evoluce širšího kladu Crocodylomorpha se některé anatomické i morfologické znaky u jejich předků změnily pouze skromně a například zástupci nadčeledi Alligatoroidea ze svrchní křídy, geologických věků santon až maastricht, před 83 až 66 miliony let byli s recentními druhy velmi podobní a na první pohled pouze povětšinou větší. Právě důvody evoluční “stálosti” vzhledu krokodýlů i některých anatomických vlastností se zabývali paleontologové a biologové z Bristolské univerzity v polovině týdne tohoto roku.

Pravděpodobně nejbližšími příbuznými kladu Crocodylomorpha, a tedy předků krokodýlů, byli zástupci čeledi Erpetosuchidae a to včetně poněkud enigmatického, zde na litografii vyobrazeného druhu Dyoplax arenaceus. I na něm si ovšem můžeme všimnout velkých podobností s moderními druhy krokodýlů včetně utváření tělního pancíře a vnější podoby lebky, také již autor jeho popisu, německý paleontolog Oscar Fraas, v roce 1867 tyto znaky vyzdvihl a zdůraznil. Připomínají, že krokodýlí evoluce měla poměrně mnoho zákoutí, ale některé znaky se vyvinuly po společných předcích a zůstávají i dlouhou dobu geologického času na první pohled neměnné. Kredit: O. Fraas, převzato z Wikipedie

Za první “skutečné” krokodýly jsou v populárně naučné literatuře nejčastěji označování zástupci čeledi Protosuchidae, kteří se objevují již na konci triasu a jako čeleď přežívají až do spodní křídy, ale celá evoluční historie krokodylomorfů má hlubší kořeny k živočichům nápadně připomínajícím bipední ještěry (Lepidosauromorpha) nebo některé gracilní formy raných dinosaurů, se kterými také sdíleli své ekosystémy. V prvních fázích své evoluce dokázali tito živočichové vytvořit poměrně široké spektrum tělesných tvarů a také velikostí, vývojová radiace v pozdním triasu započala další podobný vzestup poměrně odlišných forem, a právě v tuto dobu začínají vytvářet krokodylomorfové i plně akvatické, mořské druhy přizpůsobené životu v otevřeném oceánu. I později se rozhodli využít svého evolučního potenciálu a z tohoto důvodu také můžeme vidět například zástupce poněkud nezvyklých skupin, na dnešní poměry, jako kladu Notosuchia nebo čeledi Peirosauridae ve svrchní křídě. Přestože některé zástupce, jako rody Simosuchus, Yacarerani nebo Anatosuchus, bychom se současnými nesrovnali jinak, než jako kuriozity, znaky na jejich fosiliích z malé části právě recentním taxonům odpovídají a lze z nich vyvodit příbuzenský vztah, byť velmi vzdálený.

Také je nesporné, že v určitém bodě jsou si dnešní krokodýli a jejich vyhynulí příbuzní podobní, včetně jistých morfologických detailů. Na kloub, takříkajíc, tomuto jevu u krokodýlů se rozhodli přijít britští paleontologové pod vedením Maxe Stockdalea z bristolské univerzity, kteří se zabývali procesy jejich vývoje a také jeho okolními podmínkami. K výzkumu použili algoritmus zohledňující počet anatomických i morfologických změn za určitý úsek geologického času, vedle nich také velikost a přibližné stáří referovaných exemplářů.

Předmětem celého výzkumu byl řád Crocodilia, který sdružuje všechny současné přeživší krokodylomorfní plazy ve třech odlišných morfotypech - gaviály (Gavialoidea) a klad Brevirostres, nadále dělený na aligátory (Alligatoroidea) a krokodýly (Crocodyloidea). Hlavní myšlenkou bylo zodpovězení otázky, proč jsou tito archosauři (Archosauria) považováni širší veřejností za právě výše zmíněné “živoucí fosilie”, a tedy z jakého důvodu se jejich celkový vzhled v posledních několika desítkách milionů let příliš nezměnil.

Nelze tvrdit, že by u krokodýlů šlo o jakousi formu vývojové strnulosti, kdy se jejich vzhled ani morfologické znaky nemusely měnit, jelikož to prostřední nevyžadovalo. Autoři pro tento jev použili ve studii označení “interpunkční rovnováha”. Měnícím se okolním podmínkám se tito živočichové přizpůsobovali jako většina ostatních skupin, nicméně nejvíce patrné jsou změny jejich tělesné velikosti a přesouvání jednotlivých areálů jejich rozšíření (například nikdy se nerozšířili do krajů za polárním kruhem).

Evoluční morfologie krokodýlů je morfotypem, který se ukázal jako úspěšný a to nejen u nich, jelikož jej lze pozorovat i u zástupců evolučně odlišných linií ze stejného předka všech krokodylomorfů. U krokodýlů se ovšem projevil jako nejúčinnější a nejvíce rozšířený, čemuž mohla nahrávat i menší konkurence v určitých oblastech a také následný nárůst tělesné velikosti některých zástupců.

Obecně můžeme tvrdit, že v geologické minulosti byla průměrná velikost krokodýlovitých plazů a jejich krokodylomorfních příbuzných větší a to především v době pozdní části spodní i svrchní křídy.

Lze dokonce tvrdit, že tyto druhy aktivně konkurovaly některým dalším druhům semiakvatických predátorů (například čeledi Spinosauridae). S větší průměrnou velikostí, při dravém způsobu života, také měli tito živočichové povětšinou dostatečné zdroje potravy pro udržení tělesné velikosti a zároveň ukojí svých fyzických potřeb, což, při adaptacích, které se ukázaly jako účinné již při menší velikosti, znamenalo určitou evoluční stálost v podobě a morfologii těchto zástupců. Jako příklad bychom mohli zmínit druh Deinosuchus riograndensis z geologických stupňů kampán až maastricht, před 83 až 72 (66?) miliony let, jež velice připomínal současné aligátory (Alligatoridae), přestože byl až třikrát větší a skoro devatenáctkrát těžší.

Dalším významným faktorem bylo, podle autorů studie, podnebí. V době svrchní křídy bylo tepleji než dnes a v oblastech mezi obratníky panoval horký, subtropický klimat pro velké druhy poikilotermních plazů ideální. Spolu s dostatkem potravy v podobě dalších vodních živočichů nebo i neptačích dinosaurů to byly zcela ideální podmínky pro jejich zvětšení velikosti a dokázání, že jejich tělesná anatomie je vhodným evolučním modelem.

Zde se také studie dostává do menšího rozporu s další vědeckou prací z minulého roku, dle které se tělesná velikost této skupiny plazů zvětšila naproti ochlazujícímu se klimatu v době kenozoika (především miocénu a pliocénu, kupříkladu známý rod Purussaurus).

Datování a studium anatomických variací u kladu Crocodilia byly nicméně dále použity pro výzkum, vložení jich do algoritmu ukázalo poměrně malé množství změn za posuzované časové jednotky. Autoři tento jev zmiňují jako tzv. evoluční rychlost (tedy počet morfologických či anatomických změn za stanovené jednotky času), a konstatují, že u krokodýlů byla pomalejší než u jiných skupin.

Podle paleontologů tedy podmínky pro značnou stálost vzhledu i vlastností celkové anatomie těchto velice zajímavých archosaurů přispělo hned několik faktorů, mezi které patřil úspěšná morfologie, ale především dostatek potravy a také klimatické podmínky spějící k evoluci větší velikosti, což podpořilo další vývoj oných úspěšných morfotypů. Navíc, tento morfotyp byl tak univerzální a všestranný, že pomohl krokodýlům přežít i katastrofický konec křídy a ovlivnilo to pouze jejich velikost a částečně potravní niky.

Závěrem tedy vědci dodávají, že evoluce těchto druhů je z velké části pomalá kvůli dějům, které se odehrály při vývoji této skupiny ve svrchní křídě. Nadále se tato vědecká skupina hodlá zabývat, z jakého důvodu některé taxony krokodýlů vyhynuly na úkor těch, které se udržely.

Konvergence ve vývoji je poměrně běžným jevem, který se vyskytuje napříč širokým spektrem skupin, a to velice patrná a často profanovaná je u rozličných skupin obratlovců (Vertebrata). V průběhu vývoje veškerých jejich druhů se u nespočtu z nich objevily podobné znaky a nutno podotknout, že veškeré velké skupiny nejméně terestrických obratlovců si vyvinuly znaky, které po nich převzali další nepříbuzné skupiny, které je nahradily. Zajímavé jsou ovšem především případy vývojové konvergence mezi skutečně evolučně vzdálenými skupinami či v rámci kladů, které netvořily hlavní složku megafauny. To platí i v případě savců (Mammalia) a jejich vzdálenějších příbuzných z kladu Mammaliaformes, protože v době jejich vývoje v druhohorním období některé druhy začaly mít podobné adaptace jako druhy skutečných savců, které nastoupily později. Za příklad se dají uvést rody Volaticotherium (připomínající současné vakoveverky z čeledi Petauridae), Castorocauda (vzhled připomínající současné bobrovité (Castoridae)) či čeleď Shenshouidae, jejichž podoba byla na první pohled shodná s dnešními stromovými hlodavci (Rodentia). Němečtí paleontologové z Univerzity v Bonnu také nově přišli s výzkumem již známého druhu savce, který podle nich vlastnil specifický a pravděpodobně velice efektivní způsob mechanického zpracování potravy. Druh Priacodon fruitaensis, obývající současný západ Spojených států a Portugalsko v době geologického věku kimmeridž až tithon, před zhruba 155 až 146 miliony let, nebyl ekvivalentem kenozoického kreodonta (Creodonta) rodu Hyaenodon v ohledu jeho velikosti a ekologických nik, nicméně vlastnil poměrně podobně specifické utváření chrupu pro zpracování potravy. Výzkumu toho jevu byl publikován na Štědrý den minulého roku v magazínu Scientific Reports a mimo lepšího porozumění samotnému rodu Priacodon také pomáhá vyvracet předpoklad o tom, že všichni savci v době druhohor byli malými a ekologicky nevýznamnými živočichy.

Po prodělané evoluční radiaci savců a jejich předků ve svrchním triasu až spodní juře nabyla většina z nich podoby, kterou velice dobře reprezentoval rod Morganucodon zde na rekonstrukci. Tito živočichové byli tedy povětšinou menší, nokturní obratlovci živící se hmyzem (Insecta) či jinými drobnými živočichy, ale v době přelomu střední a svrchní jury započala nová vlna jejich diverzifikace vedoucí k více specializovaným formám. Rod Priacodon v tomto ohledu byl menší výjimkou, jak nová zjištění potvrzují. Kredit:

V období druhohorní éry existovalo od první savčí evoluční radiace ve spodní juře poměrně široké spektrum druhů spadajících do primitivních kladů této skupiny, ze které vzešli hlavní zástupci současné megafauny. Většinou je známe z kusých fosilií jako kousků čelistí, zubů a vzácně také některých dalších kosterních elementů, ještě vzácněji potom celých koster, ale i z nich dokážeme vyvodit určité podrobnosti ohledně životního stylu živočichů, které na základě těchto fosilií popisujeme pod rodovým a druhovým jménem. Úplnější zkamenělé zbytky představují také někdy poměrně zvláštní zástupce savčí fauny v době, kdy byli pouze menšinovými obyvateli zemského povrchu, a také postupem dokazují, že tato skupina rozhodně nebyla jen malou a pouze progresivní skupinou, která na konci druhohor pouze svou “evoluční vyspělostí” překonala vymírající neptačí dinosaury (Dinosauria). Naopak, jejich evoluce byla gradualistická a už v době druhohorní éry se rozrůznili ve větší množství jednotlivých forem i tvarových variací, přestože by pravděpodobně při nenaražení asteroidu Chicxulub do Země jejich podoba zůstala z velké části taková, jako v době svrchní křídy. Jak naznačil úvod, v průběhu trvání dominance neptačích dinosaurů se ovšem objevilo hned několik ekologicky odlišných forem, které svými tělesnými tvary v evoluci pomyslně “předběhly svou dobu”.

Podobný příklad savčí diverzity a schopnosti diverzifikace by mohl vykazovat druh savce, respektive zástupce dnes vyhynulého kladu Eutriconodonta a také samotné čeledi Triconodontidae, který obýval současný americký Středozápad v rámci morrisonského souvrství a také portugalské souvrství Alcobaça v době svrchní jury v několika druzích. Jde o rod Priacodon, který byl popsán již v době známé “války o kosti”, a dosahoval přibližně velikosti současné lasice kolčavy (Mustela nivalis), tedy okolo 20 centimetrů, a pravděpodobně zastával i podobné ekologické niky. V současnosti rozlišujeme typový druh P. ferox a další 3 druhy P. fruitanensis, P. lulli a P. robustus. Zmíněná studie pojednává o druhém jmenovaném z nich.

Jako rod jurského savce nepatří mezi výjimky, jelikož většinu dostupného materiálu tvoří zuby a případně čelistní kosti. Také na základě jejich morfologie jsou popsané druhy klasifikovány, autoři pod vedením Thomase Martina z Univerzity v Bonnu také nepracovali s výrazně bohatším materiálem, ale pouze s horní a dolní čelistí a především se stoličkami (moláry) v nich.

Tyto zuby nejsou u tohoto druhu větší než milimetr, proto vědecká skupina musela pracovat s použitím zobrazovacích technik (konkrétně počítačové mikrotomografie, snímky byly následně ve vysokém rozlišení složeny do správného rozložení pomocí softwaru vyvinutého právě bonnskou univerzitou), které byly v rekonstrukci zubů přesné a odhalily také některé, dosud utajené zákonitosti jejich morfologie. Bližší zobrazení také mohlo rekonstruovat přesnější podobu celkového chrupu živočicha včetně počtu jednotlivých typů zubů.

Při výzkumu autoři předpokládali, že tento savec se nebude lišit od svých současníků, tedy primitivnějších forem savců a jejich předků, kteří měli vyvinuté čelisti pro skus tak, že určitý zub z horní čelisti se dotýkal ve spodní čelisti zubu přímo pod ním. Jinými slovy, v pořadí například druhá stolička v čelisti horní se dotýkala na stejné straně druhé stoličky v čelisti dolní. U současných savců povětšinou platí, že dolní čelist je mírně posunuta tak, aby se stolička horní čelisti zapadla mezi tu, která ji v té dolní odpovídá, a za ní stoličku následující.

Analýza zubů zkoumaných exemplářů ovšem odhalila poměrně překvapivé skutečnosti. Na rozdíl od svých příbuzných i většiny dalších druhohorních savců, Priacodon se v tomto ohledu lišil, protože jeho zkus byl stavěný jako u evolučně pokročilejších druhů savců a to konkrétně na úrovni současných hmyzožravců (Eulipotyphla). Jeho skus byl tedy stavěný jako u moderních druhů savců, stolička tedy dopadla mezi svůj protějšek na spodní čelisti a za jeho nástupce.

Snímkování odhalilo také drobné morfologické detaily zubní skloviny, například kuželovité špičky stoliček svým tvarem velice podobných hmyzožravcům a také ze vnitřku jdoucí hřbety na dalších zubech. Paleontology toto utvrdilo v domněnce, že šlo převážně o insektivora, ale velká část chrupu ukazovala také na masitou stravu tvořící nezanedbatelnou část jídelníčku. Autoři došli s porovnáními s dalšími savci k tomu, že jde mezi savci o pravděpodobně zcela unikátní jev, takto morfologicky různorodých zubů v jednom typu chrupu.

Paleontologové nadále provedli několik počítačových simulací pomocí získaného materiálu a zjistili, že tento typ chrupu byl překvapivě efektivní a přesný, co se zpracování potravy týče. Tyto simulace také potvrdily jejich předchozí výsledky, sice, že při způsobu skusu jako u primitivních savců by se dotýkala tak malá plocha zubů, že by se priakodon nebyl schopen uživit, ale za způsobu jako u moderních savců by byly kousal s efektivitou a přesností.

Studie je uzavřena připomínkou, že přestože měl tento způsob skusu výše zmíněné velice dobré předpoklady, pravděpodobně znemožnil vysoce účinné žvýkání a tím pádem živočich sice velice účinně mohl zabíjet potravu, ale méně účinně ji zpracovat. Podle autorů, Priacodon tedy z evolučního hlediska měl patrně špatné vyhlídky na další evoluci dentice a pravděpodobně také díky tomu vyhynul - při změně podmínek, které k této míře specializace vedly. Svými vlastnosti je ovšem zajímavou výjimkou mezi druhohorními savci a také jedním z těch, kteří své mladší příbuzné dorovnali už v době, kdy začátek velkého rozvoje savců v kenozoiku byl vzdálený ještě téměř 100 milionů let.

Drazí návštěvníci, milí přátelé, blogeři,

rok se nám znovu s rokem sešel a příchod toho nového je už za dveřmi, mně tedy nezbývá než jen znovu, každoročně přispět s posledním příspěvkem pro daný rok. Letopočet 2020 nám nabídl to, co jsme donedávna nepovažovali za příliš možné a od svého počátku nás provázel zvraty, změnami a novinkami, se kterými jsme se mohli utkat, ale museli jsme je přijmout a naučit se s nimi žít. Nebudu se zde o konkrétních z nich rozepisovat, protože už jen rozsah příspěvku bych chtěl jako každý rok mít co nejkratší, ale koronavirová pandemie i další události nám ukázaly, že na některých věcech záleží více, než na jiných, a to, jak bychom si měli zavedených principů vážit.

Omlouvám se, za delší úvodní řeč, ale nemohl jsem její rozsah upravit tak, aby nepozbyl významu. Naštěstí pro nás, na poli výzkumu vyhynulého života této planety nevyšlo úsilí vědců ani tento rok v niveč a stalo se, možná přinejmenším pro některé z nás, jistotou, která probíhala i přes události, které nás míjely. Ve světě paleontologie, evoluční biologie nebo geologie se za uplynulý rok udělo přibližně následující.

Na začátku roku američtí paleontologové pravděpodobně zatloukli poslední, pomyslný, hřebíček do rakce rodu Nanotyrannus, na základě výzkumu krční páteře kytovců se těsněji prokázal evoluční vztah primitivních kytovců a jejich potomků, byly objeveny velice zajímavé složky jídelníčku některých druhů ptakoještěrů,objeveny bližší podobnosti evoluce sluchového aparátu u lidoopů, pravděpodobně nejstarší společný předchůdce kachen a slepic rodu Asteriornis, padl zajímavý objev z australských uloženin proterozoika objasňující vývoj prvních skutečných živočichů, objeveny doklady evoluce a paleogeografického výskytu tapejaridů v Africe, vyzdviženy vlastnosti pokročilé letové mechaniky u ptakoještěrů, nalezeny vlastnosti evoluce čelistí u obratlovců hybridizací linií bezčelistnatců, existence možné gigantické ozonové díry jako příčiny velkého devonského vymírání, podpory se dočkala myšlenka evoluce složitého života v době masivního proterozoického zalednění a také byla prokázána měkkost dinosauřích skořápek.

Po první polovině roku, byla pokušena "klasická" představa o viviparitě mosasauridů, tzv. sibiřské trapy se začaly zdát jako skutečný nejslibnější kandidát příčiny velkého permského vymírání, byly objeveny patrně hlubší kořeny kladu Dinosauria s rodem Pisanosaurus, masivní vulkanismus nejspíš definitivně stojí za koncem pleistocénní megafauny, objeven první osteosarkom u rohatých dinosaurů, následoval nález zvláštní morfologie sauropodních embryií, nalezen velikostní limit u gigantického megalodona, byl prokázán vzestup neptačích dinosaurů před koncem křídy bez klesající tendence jejich vývoje, bylo naznačeno gradualističtější vývojové pojetí ptakoještěřího letu, objeveny stopy DNA Denisovanů u současných obyvatel východní Asie, možnou podporu dostala myšlenka o vývoji končetin a plic u tetrapodů ve vysychajících nádržích, byly objeveny stopy po nejstarších předcích živočichů, výzkum čekal znovu "přechodný článek" rodu Archeopteryx, vyzdvižena byla i možnost periodických vymírání a také bližší příbuznost ptakoještěrů a lagerpetidů.

Nemohu opomenout také to, že v roce uplynulém nás provázely také některé smutnější události jako smrt významného argentiského paleontologa Josého Fernanda Bonaparta nebo odkoupení známého exempláře "Stan" z rodu Tyrannosaurus rex pro soukromé účely (tyto události ovšem nemají srovnatelný význam a první z nich mě osobně zasáhla více a hlouběji, než druhá z nich). I s těmi do dalšího roku musíme jít.

Jako každý rok, výčet je delší, než mi zdravý rozum dovoluje, a to přes fakt, že tento rok je pátým a jubilejním, kdy je blog v provozu. O to více se omlouvám všem pravidelným čtenářům, protože příspěvky v tomto roce přibývaly povětšinou spíše sporadicky a to v jeho druhé polovině především.

Kvůli tomu jsem se do roku 2021 rozhodl neslíbit nic, než to, že se budu snažit znovu dostat do úrovně, kterou jsem udržoval dříve, kvalitu článků zlepšit a zavést znovu ty limity v minulých letech stanovené. Vím, že tento rok se mi to příliš nedařilo, a proto již nechci vznášet další plané sliby, ale raději se držet těch několika pevných, zažitých principů. Na mé straně je tedy ještě jedna velká omluva, která Vám všem patří. Už jen kvůli věrným čtenářům i novým návštěvníkům, tuto úroveň musím nejméně udržet a uchovat.

Z mé strany Vám také náleží velké díky, tento blog je v provozu už pátým rokem, a přestože jsem se při jeho rozšiřování setkal s pauzami v přispívání i dotváření jeho konečné podoby, Vy jste vytrvali. Za dobu od roku 2015 ho navštívilo přes neuvěřitelné 4 miliony návštěvníků, což je pro mě číslo zcela nepředstavitelné, a za nějž jsem velice vděčný. Budu se tedy snažit, aby jste se sem rádi vraceli a odcházeli s vědomím poněkud obohaceným o další znalosti z prehistorie.

V novém roce, který nám zanedlouho začne, tedy, doufejme, budou paleontologické a další vědy přispívat k tomu, co je i primárním poselstvím mého blogu - více poznat prehistorický svět, jeho obyvatele, jeho fungovaní, jeho alespoň přibližnou skutečnou podobu. Přeji Vám všem do něj to, co si nejvíce přejete, štěstí, zdraví, ať skrz něj vás provází jen dobré okolnosti a šťastné události. Možná už slyším klepání na dveře, rok 2021 plný paleontologie, pravěku, objevů a poznání je za nimi. Užijme si jej plnými doušky a doufejme, že bude klidnější, než tento uplynulý.

Martin Kabát, autor blogu