Před velmi nedávnou dobou jsem přepracovával jeden ze svých starších projektů, okrajově jsem narazil i na problematiku vývoje peří a pyknovláken mezi ptakoještěry a neptačími dinosaury. Bylo jasné, že už jejich dávný evoluční předek musel mít nějakou formu pernatého nebo filamelového pokryvu, ale dostatečný důkaz pro to chyběl. Jenže, jak už tento rok po několikáté, paleontologie opět přinesla další fascinující objev.

Překrásné zobrazení obřího severoamerického ptakoještěra rodu Pteranodon, jak stojí na útesu v křídovém moři. Tento a mnozí další pterosauři měli tělo pokryté pyknovlákny, které jsou vlastně formou peří. Kredit: Mark Witton

Ptakoještery neboli pterosaury snad ani nemusím představovat, jsou dosud první známou skupinou skutečně aktivně létajících obratlovců a kralovali vzduchu v od středního triasu až do konce křídy. Šlo zároveň o největší létající živočichy, které známe, protože největší zástupci této skupiny dosahovali rozpětí až dvanáct metrů. Také víme, že pravděpodobně šlo o teplokrevné tvory s pokryvem těla zvaný pyknovlákna. Dříve se mělo zato, že jde o jakousi primitivní formu srsti, ale nová studie přichází s překvapivým zjištěním. Šlo o peří.

Původní předpoklad zásadně odlišné stavby pyknovláken od peří dinosaurů byl tedy špatný, vědci z univerzit v Bristolu, Nanjiangu, Corku, Dublinu, Hong Kongu a Pekingu odhalili, že ve skutečnosti byla stavba tělesného pokryvu těchto létajících obratlovců skoro stejně složitá jako u dinosaurů.

Ve stavbě ptakoještěřích pyknovláken existovaly čtyři typy, jednoduchá vlákna ("chloupky"), svazky vláken, krycí vlákna a vlákna s chomáčky zhruba do poloviny.

Zástupce nanjiangské univerzity, Baoyu Jiang, se ke studii vyjádřil formou, že se výzkumný tým vydal do oblasti souvrství Daohugou v provincii Vnitřní Mongolsko, která je známá svým úžasným zachováním vyhynulých živočichů. Terénní výzkum a následná důkladná péče v laboratoři přinesla očekávané ovoce.

Jeho kolega Zixiao Yang pracoval v tomto souvrství na vykopávkách, které byly součástí jeho doktorské práce, zároveň teď studoval fosilie nalezených pterosaurů a konstatoval, že pod vysoce výkonnými mikroskopy dokázal rozlišit všechny čtyři druhy opeření, spíše ještě pyknovláken.

Paleontoložka Maria McNamarová z University College Cork uvedla, že některé kritické ohlasy říkaly, že existuje pouze jeden velmi jednoduchý typ pyknovláken. Nicméně jejich výzkum jasně ukázal, že existují čtyři typy a jsou velmi rozličné. Při práci se paleontologové zaměřili hlavně na místa, kde jsou vlákna jasně vidět, a tak mohla být podrobena výzkumu bez nějakého zkreslení.

Navíc paleontologové odhalili, že některá chomáčkovitá vlákna obsahují melanozomy a někteří čínští ptakoještěři z Daohugou Beds mohli mít zázvorově hnědou barvu.

Spoluautorem studie je i prof. Mike Benton z Bristolské univerzity, který řekl, že po pečlivém zkoumání je naprosto jasné, že pyknovlákna pterosaurů jsou peří stejné struktury, jakou můžeme vidět u mnohých druhů ptačích i neptačích dinosaurů.

Nejzvláštnější ale na celé věci je fakt, že po anatomické stránce se vlastně pyknovlákna neliší od opeření neptačích i ptačích dinosaurů. Jde vlastně o shodné struktury s odlišným stupněm vývoje. Ačkoliv dnešní ptáci mají pouze dva druhy peří stejně jako jejich teropodní předkové, vědci dostatečně prokázali, že pernatý pokryv těla je široce rozšířeným znakem u celé skupiny Ornithodira, která zahrnuje dinosaury a jejich předky, ptakoještěry a společného předka obou skupin.

Samozřejmně, že se i u těchto skupiny vyskytly vyjímky jako třeba obří sauropodní dinosauři nebo obrnění tyreoforani, kteří pravděpodobně nedisponovali peřím nebo jeho sofistikovanou formou. Podobný ekvivalent nalézáme i u dnešních velkých savců jako nosorožců nebo slonů a nesouvisí proto se stále "tradičním" řazením dinosaurů a pterosaurů mezi plazy.

Závěrem lze říci to samé, na co poukázal prof. Benton. Vývoj prvního pírka započal již po velkém permském vymírání druhů a ukazuje, že tato revoluce ve vývoji života na Zemi má jistý původ právě v masovém zániku většiny permské fauny. Teď už nemůže být řeč o peří jako výsadním znaku dinosaurů, ale už jejich společný předchůdce ho nosil. Objevy významně přepisují evoluční expanzi života po permském vymírání a ukazují, že nejen synapsidi se srstí přešli na ryhclý teplokrevný metabolismus.

Donedávna se předpokládalo, že výstup prvních živočichů na suchou zem se udál již v obodobí pozdního ordoviku před asi 450 miliony let, naznačovaly by to fosilní stopy členovců z několika míst světa. Stonožkovci, jako například dávní předkové dnešních stonožek, mnohonožek nebo ohromných prvohorních druhů jako je Arthropleura, se zdají být první, kteří učinili tento zásadní krok v evoluci organismů. Nová studie z pracovny paleontologů Anthonyho Schillita a Neila Daviese z University of Cambridge ale ukazuje, že ne všechny tyto nálezy jsou jednoznačné.

Snímek dráhy fosilních stop stonožkovce z Anglie. Fosilie podobné této jsou známy i z jiných částí světa, například z Austrálie, ale nový výzkum ukazuje, že celý příběh kolem nich je možná trochu jiný. Kredit: Anthony Schillita, převzato z webu Science Daily

Ačkoliv problematicky zařaditelné stopy jakýchsi suchozemských živočichů známe již z kambria, ty z Číny jsou staré až 520 milionů let a zanechal je tam snad nějaký dosud neznámý členovec, za první skutečně prokazatelné stopy se považovaly stezky členovců z naleziště Lake District v Anglii se stářím okolo 455 milionů let. Geologové Anthony Schillito a Neil Davies z University of Cambridge ale tyto závěry museli přehodnotit.

Naleziště z doby pozdního ordoviku bylo považováno za to, kde poprvé na zem vylezly stonožky a tedy první suchozemští živočichové. Předpokládalo se, že stopy byly zanechány v mokrém písku na pobřeží.

Ukázalo se, že vše je přecejen trochu jinak, dráhy byly jasně zanechány pod vodou a nikoli tak v mělkém jezírku nebo podzemních norách, což paleontologové předpokládali. Naopak se jednalo o jasně podvodní prostředí a k dokonalému zachování došlo kvůli spadu sopečného popela. Důkaz pro toto tvrzení je i objevení 121 nových drah také zanechaných v popelu usazeném v mělké vodě. Vlastně ale tyto "ordovické Pompeje" stále nevysvětlují tak zamotané dráhy a zvláštní zakřivení u nalezených stop.

Oba vědci pro to mají jednoduché, ale velmi dobře dokazatelné vysvětlení, které se dá pozorovat i u současných členovců. I dnes je znám jev tzv. "smrtících tanců", který je spojován s otravou toxiny nebo jedovatými látkami u současných druhů. Ve vodě se navíc vulkanický popel rozptýlil na ještě menší částečky a ty se dostaly stonožkovcům mezerami v krunýři. Odtamtud se dostal do dýchacích vaků a zažívacího traktu, stonožku vlastně zničil zevnitř.

Jedna z nejdůležitejších evolučních událostí na Zemi tedy dostává novou kapitolu, podle všeho tedy výstup prvních organismů na souš byl globální událostí až v siluru. Vědci úplně nevylučují, že k něčemu jako "pionýrskému výstupu" dojít mohlo, ale byla spíše evoluční příprava na dýchání vzdušného kyslíku. Paleontologie je v tomto ohledu velmi nádherná, proměnlivost jejích údajů zaráží, a proto se nelze nedomívat, že další objev tuto studii uvrhne v neplatnost.

Ichtyosauři neboli ryboještěři jsou jednou z ikonických skupin prehistorických obratlovců, velmi se podobají některým dnešním druhům živočichů jako delfínům a jejich největší druhy jako Shastasaurus nebo nepopsaný obří ryboještěr ze Skotska zase dnešním velkým kytovcům. Nová analýza jednoho nálezu ichytosaura ale ukazuje, že přinejmenším jejich menší zástupci se podobali ozubeným kytovcům nejen vzhledem, ale i celkovou anatomií celého těla včetně podkožních vrstev a krevního oběhu. Co tedy výzkum sto osmdesát milionů let starého jedince rodu Stenopterygius přinesl?

Rekonstrukce samice druhu Stenopterygius quadriscissus s dvěma mláďaty. Dnešní rekonstrukce podoby ichytosaurů se prakticky vůbec nepodobají těm úplně prvním z doby viktoriánské Anglie, kdy byli zobrazováni jako obří krokodýli s ploutvemi. Jak by asi Mary Anningová viděla tyto mořské tvory se současnými poznatky? Kredit: Christopher DiPiazza

Výzkumný tým ze Severokarolínské a Lundské univerzity publikoval studii týkající se podrobné anatomie středojurského druhu ichytosaura, zmíněného stenopterygia. Palentologové, mezi nimiž byla i známá Mary Higby Schweitzerová, zjistili, že se tito plazi příliš nelišili od dnešních mořských savců. Skvěle zachovalá fosilie nekompletního, asi 85 centimetrů dlouhého, jedince z Holzmadenu v Německu odhalila mnohé taje jejich anatomie a evoluce.

Paleontolog Johan Lindgren, který celý tým sestavil, uvedl, že na fosilii jsou pod mikroskopem vidět i jednotlivé buněčné vrstvy kůže. Uvnitř hrudního koše jsou potom dokonce patrné i obrysy vnitřních orgánů, jedna ze struktur připomíná játra živočicha.

Výzkumný tým identifikoval i mikrostruktury ve fosilizované kůži, obsahovaly pigmentové buňky s barvivem. Materiál, který je považovaný za zkamenělý organický kus stenopterygia, ukazuje chemické složení jako zbytek živočicha. Jinými slovy to znamená, že toto zvíře bylo teplokrevný živočich.

Zdá se to tařka neuvěřitelné, nicméně výzkumný tým provedl všechny potřebné testy pro prokázání něčeho takové, jako je hmotnostní spektrometrie daných vzorků a imunohistologická analýza tkání. Navíc konzultace s uznávanou paleontoložkou a jistou expertkou v oblasti fosilních proteinů a fosilizovaných měkkých tkání Mary Schweitzerovou toto přelomové zjištění podporuje.

Tato kapacita zároveň se svou asistentkou Wenxiou Zhengovou provedly právě výše zmíněné analýzy a panel protilátek, aplikovaný na vzorky, ukázal, že se v nich nachází keratin a hemoglobin. Tím, že se nachází například v našich játrech nebo jiných orgánech, jasně ukazuje, kde byly původní orgány tvora.

Vědci také našli vrstvu pod kůží, která odhaluje, že se zde nacházel podkožní tuk. Je to až neuvěřitelně podobné současným kytovcům, potvrzuje to přinejmenším teplokrevnost stenopterygia a jeho příbuzných. Současně se potvrzuje, že jeho zbarvení bylo také podobné jako u kytovců, světlé břicho a tmavší tělo s různými vzory.

Morfologicky a chemicky navíc vědci potvrdili, že podobně jako dnešní kožatka velká ztratil šupiny a jeho tělo bylo hladké. Pomáhalo to lepšímu manévrování pod mořskou hladinou a zároveň tak mohl Stenopterygius nabrat větší rychlost. Vědci říkají, že technicky vzato by neměl být považovaný za plaza.

Potvrzení studiem vzorků ještě několika dalšími laboratořemi nezávisle na sobě ukazuje, že nejde o omyl. Německý exemplář rodu Stenopterygius prezentuje, že totožné evoluční trendy s dnešními ozubenými kytovci započaly o nejméně 150 milionů let dříve a novinka podkožního tuku u dnešních kytovců je rázem ta tam. Autor si ještě dovoluje poznamenat, že i plesiosauridi a elasmosauridi se v průběhu své evoluce v některých rysech začali velmi podobat kytovcům a nepovažuje tuto skupinu mořských savců za příliš vyspělou. Jejich anatomické trendy sdílely jiné skupiny již o miliony let dříve.