Evoluce velryb je po dlouhou dobu předmětem vášnivých debat a chybějících kousků skládanky jejich fosilního záznamu, který prakticky až do začátku tohoto století se neměl o moc co opřít. Fosilie skutečně primitivních velryb sice byly nalézány už od konce 50. let minulého století, ale byly většinou špatně rozeznány jako mesonychidi (čeleď Mesonychidae, zvláštní psům podobní masožraví kopytníci ze spodního kenozoika) nebo živočichové podobní životním stylem i vzhledem děsivým tuleňům. Až po roku 2001 jsme si o nich mohli udělat lepší představu definitivně potvrdit, že první kytovci se ještě pohybovali hlavně po souši a teprve postupem rapidních evolučních změn ve spodním eocénu se přesunuli do vody a za krátkou dobu se vyvinuli hned v několik různých čeledí a i v předky dnešních moderních druhů. Podle nového zástupce primitivní čeledi Protocetidae, který byl popsán před dvěma dny z Egypta, si navíc můžeme udělat hodnotnou představu, jak tento proces přesunu do vodního prostředí probíhal.

Mezi protocetidy se v hojných počtech vyskytovaly formy pohybující se hlavně střídavě na souši i ve vodě, přestože mořské nebo brakické. Nebyli ještě plně přizpůsobeni na vodní prostředí a kupříkladu tento Rodhocetus to dokazuje svou stavbou podobnou zavalitým tuleňům s delším, mohutnějším ocasem a krkem. Jeho egyptský příbuzný ale může pomoci rozkrýt hádanku o jejich přesunu do vody a morfologii vyvíjející se už pro tento specifiký životní styl. Kredit: Nobu Tamura, převzato z Wikipedie

Není zase tak neznámou skutečnost, že první velryby se vyvíjely hned v několik různých čeledí a patřily do podřádu Archaeoceti, kteří vytvořili hned několik dalších evolučních směrů v čeledích, které se čím dál tím více uzpůsobovaly na život ve vodě. Na základě současných nashromážděných dat a vypracovaných fylogenetických analýz se dá tento podřád chápat jako parafyletický, protože na konci vyústil v oba dva současné žijící podřády kytovců. V rámci vývoje se z něj také oddělilo několik samostatných vývojových směrů, z nichž jeden byla čeleď Protocetidae.

Tito primitivní kytovci se už do jisté míry podobali současných velrybám, ale daleko více ještě připomínali ploutvonožce a to především primitivnější zástupci. Samotný rod Protocetus je známý už od počátku minulého století z Egypta a několika jiných míst, jeho morfologie se už podobala (vzdáleně) některým druhům současných ozubených kytovců, ale stále měl viditelné zadní končetiny a i se svou váhou dosahující nejméně 500 kg se stále patrně pohyboval i na pobřeží. Velmi podobně na tom byl i jeho příbuzný Aegyptocetus tarfa a i nově popsaný rod také z povodí Nilu.

Paleontologové, v čele s výzkumníky z Michiganské univerzity, popsali nový a nejmladší druh protocetida jako Aegicetus gehennae a je také označen za dosud nejkompletněji doloženého zástupce čeledi. Typovým exemplářem byla kostra nalezená v roce 2007 na lokalitě Wadi Al Hitan, o které jsem se již zmínil v jednom ze starších příspěvků, spadají do vrstev souvrství Gehannam o stáří přibližně 35 milionů let. Jde tak také o jednoho z nejmladších, ne-li nejmladšího, protocetidů vůbec, který žil již v sousedství pokročilejších druhů jako byl obrovský Basilosaurus a Dorudon.

Typový exemplář je přitom skutečně z velké části kompletní, druhý nalezený exemplář už takového stavu zachování nedosahuje, takže veškeré aspekty jeho anatomie mohly být do detailu prozkoumány. Na základě toho se podařilo zjisti, že jeho končetiny už pro pohyb pod vodou nebyly tak důležité jako u jeho předků, celkově také byly menší a méně spojené s pánevními pletenci.

Aegicetus měl protáhlé tělo, protáhlejší než zmíněný Protocetus, čímž evokuje představu více vodního živočicha. Podle závěrů autorů popisné studie se tento tvor už patrně vůbec nezdržoval na břehu a byl plně vodním predátorem bez možnosti pohybu na souši, kterým ještě stále oplývali jeho předkové.

Hlavní autor studie, Prof. Phillip Gingerich, se nechal slyšet, že tento tvor pohyboval patrně podobným stylem jako současní krokodýli a jeho tvar těla zaživa velmi připomínal zmíněného basilosaura. Otázkou ovšem je proč.

Tento druh se totiž sice vyvinul jako patrně nejvyspělejší z celé čeledi protocetidů ale v prostředí, kde se vyskytovalo velmi velké množství predátorů v čele s basilosaury, velkými žraloky (Otodus) nebo hady. Čelil tedy nejen velké potravní konkurenci, ale i možnosti se stát něčí potravou.

A nebo se nabízí ještě scénář opačného proběhu - Aegicetus se do své podoby vyvinul kvůli právě této konkurenci a lepší hydrodynamický tvar těla mu pomáhal účiněji a rychleji prchat před dravci v okolí. Není jasné, který ze scénářů může vysvětlit jeho neobvyklou stavbu těla, ale je nejspíš jisté, že souvisela s výskytem v oblasti někdejšího zanikajícího moře Tethys a množstvím velrybích sousedů v okolí.

Paleontologie má určitou vlastnost přepisovat už zažité pořádky s dlouhodobou platnosti, o čemž pojednává i přímo tato rubrika, ale některé objevy jsou ještě zarážející než ty předchozí. Už dlouhou dobu tedy víme, že vývoj nabýval už od primitivních organismů z proterozoika zvláštních podob a rapidně se tyto variace znásobily s kambrickou explozí, přechodem tetrapodů na souš a dalšími velkými vývojovými skoky. Zjištění vědců z Bristolské univerzity do tohoto schématu netradičních fosilií a vývojových zvláštností poměrně dobře zapadá, protože ukazuje vývoj živočišných zárodečných buněk ještě před vznikem skutečných živočichů (Animalia) jako kmene organismů. Přesněji se zdá, že embrya s morfologií podobnou těm živočišným mají daleko starší počátek. Tento zvláštní organismus, u kterého toto nacházíme, nese od konce listopadu pojmenování Caveasphaera.

Přestože vzhledově nemusí působit Caveasphaera jako něco zajímavého, tak z hlediska vývoje jde o jeden ze zásadních nálezů pro rekonstruování znaků sdílených živočichy a ostatními organismy, které jsou jim blízké (jak znázorňuje jednoduchý kladogram se společnými předky velkých skupin - Holozoa a Metazoa, tedy Animalia neboli živočichové). Stavba tohoto zárodku se totiž nápadně podobá embryonálnímu vývoji živočichů a dostupné znaky to potvrzují. Kredit: Yin et. al., převzato z webu Sci-News

Velmi nedávno jsem se ve školních lavicích zabýval teorií o mnohobuněčnosti, o jejích autorech, předních hypotézách, celkovém směru, kterým se v řadě let ubírala, a jaké pro podporu jednotlivých scénářů byly nashromážděny argumenty. Všechny měly nicméně stejný konec, který se nacházel ve vzniku gastruly s buňkami diferencovanými na blastupolus ("prvoústa") a gastrocel ("prvostřevo"), jež mají mnohobuněčné organismy společné a živočichové procházejí tímto vývojem v raných fázích vlastního embryonálního vývoje. Vyplývá z toho tedy, že jejich embrya, včetně těch našich, procházejí vývojem gastruly v prvních etapách svého vývoje a tento znak byl do jisté míry chápán jako specifický pro řiši živočichů.

Čínským paleontologům se ale podařil docela zásadní objev, který vývoj podobného zárodku posouvá geologicky daleko dál a vývojově ještě jednou tak. Je pravda, že dříve byly objeveny další fosilie nazvané jako Spiralicellula a Tianzhushania už předvídaly poněkud starší původ gastruly a embryonálního vývoje velmi podobného tomu u mnohobuněčných, ale dají se označit spíše za vlaštovky bez zcela jednoznačného zařazení.

Až popis dalšího podobného organismu z proterozoických vrstev o stáří asi 609 milionů let v čínské provincii Kuej-čou dokázal, že vývoj tohoto typu embrya si živočichové "vypůjčili" od starších předků - byl to jejich společný odvozený znak. Vědecká studie, pod kterou jsou podepsaní čínští, švédští, britští a švýcarští paleontologové z Nanjiangského Institutu Geologie a Paleontologie, Univerzity v Bristolu,  a Švédského přírodovědného muzea, se podíleli na detailním výzkumu této fosilie popsané jako Caveasphaera.

Přestože jsou fosilie tohoto taxonu velké pouze 0,5 milimetru, tak se pomocí rentgenové mikrotomografie podařilo objevit neuvěřitelné fosilizované detaily a proniknout až k rekonstrukci původní buněčné struktury. Tento styl výzkumu přispěl k poznání ontogeneze tohoto zvláštního organismu a odkryl buněčné změny v původních jedincích v průběhu jejich života.

Hlavní autor studie, Dr. Zongjun Yin, se nechal slyšet, že buňky tohoto taxonu se vyvíjely stejně jako u živočichů a mnohobuněčných organismů obecně, tedy probíhal u nich proces diferenciace. Nevytvořily ale žádnou složitejší strukturu a nevyvíjely se do vyspělejších organismů, přesněji nemáme o tom pádné důkazy.

Jeho kolega, spoluautor Dr. John Cunningham z Bristolské univerzity, na druhou stranu ale přidává, že tento organismus má velmi blízko k organismům se střídajícími se fáze jedno- a mnohobuněčnosti, jenže své buňky mění již během embryonálního vývoje. Je to skutečně převratný objev, jelikož může částečně změnit vývoj našeho chápání mnohobuněčnosti a určit, která z hypotéz vychází z reálné skutečnosti pro vývoj vůbec prvních mnohobuněčných organismů.

Je tu toži velké úskalí a sice, že i dnešní živočichové nemají jednotný embryonální vývoj - vločkovci (Placozoa) se vyvíjejí podle tzv. plakulární teorie, nižší živočichové ("Diblastica") se vyvíjejí po vzoru imigrační teorie a vyšší živočichové ("Triblastica") po vzoru teorie invaginační. Caveasphaera by mohla vyřešit problém, která z nich se vlastně ve vývoji objevila první, a proč.

Přesto se objevily i ve vědeckém týmu názory, že vlastně nejde o živočicha nebo jejich přímého předka, přestože její fosilie výrazně připomínají larvální stadia současných hvězdic (Asteroidea) a korálů (Anthozoa). Podle těchto hlasů nemohli být dospělí jedinci nalezeni, protože jejich fosilie se zachovávaly ve stejném prostředí hůře než embrya. To už je otázkou názoru, pravděpodobně ale půjde spíše o nahodilou podobnost.

Tento čínský embryonální hlavolam ale každopádně bude sloužit jako velmi hodnotné vodítko při posuzování dalších nálezů stejného rázu a pozorování vývoje mnohobuněčnosti. Jeho vnitřní struktury vykazují téměř shodnou nebo velmi podobnou stavbu jako u mnohobuněčných a přitom se pravděpodobně jedná o jiný organismus s odvozenými znaky od společného předka. Podle závěru vědecké práce to nasvědčuje původu mnohobuněčnosti a embryí o stavbě těch živočišných do doby před až 750 miliony let.

Dnes už máme 2. prosince a nachýlil se tedy, pro některé příjemný a kouzelný, pro jiné poněkud hektický, čas adventu a nadcházejících Vánoc. Musím přiznat, že takto brzo na začátku měsíce bych nenechal prostor už zažitému Vánočnímu medailonku, který se objevuje každý rok pravidelně na 24. prosince. Tento krátký příspěvek se bude týkat ankety, jejíž platnost vypršela s úderem dnešní půlnoci, která dala prostor k vyjádření, zda byste vy chtěli články na určité téma na tomto blogu.

Vzhledem k tomu, že většina z vás vyjádřila podporu tomuto návrhu, tak ho rád realizuji s tím, že se u příspěvků "na přání" se vymezuji vůči kontinuitě Strážců času a příspěvkům týkajících se jednotlivých taxonů prehistorických organismů. Byl bych tedy rád, kdyby jste podporu návrhům, do jakých rubrik bych měl přidávat více článků, vyjádřili v anketě níže (při prohlížení ze stránky Úvod najeďte na záhlaví příspěvku a rozevřete samotný příspěvek). V případě jiných návrhů mě neváhejte kontaktovat na mé emailové adrese pod Hlavním menu, pokud budou jednotlivé návrhy zahrnovat případně i jednotlivé taxony prehistorických organismů, tak nebudu vůči jejich realizaci proti nebo autora návrhu kontaktuji osobně.

S pozdravem

Martin Kabát, autor blogu