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

Současní plazi jsou ještě mnohými lidmi považováni za zvláštní studenokrevná stvoření s podivným nepřátelským výrazem v korálkatých očích, neprávem jsou takto viděni, ale v tomto ohledu vynikají především hadi (Ophidia). Přestože byli zpočátku vnímáni lidskou rasou jako tvorové, od kterých bychom se měli učit, byli nositelé vědění a kultury, tak po přelomu letopočtu se vžili jako obraz věčného zla pramenícího z jejich podání v křesťanském světě. Tak či onak, na hadech to nic nemění v ohledu jejich evoluce, která byla do nedávna zahalena tajemstvím v podobě sporných nálezů a nepříliš vyjasněného vývoje s  na ostatní skupiny plazy. Až reklasifikace a reinterpretace některých fosilií a nové nálezy ukázaly jejich první zástupce jako scinkům (Scincomorpha) podobné plazy s krátkými končetinami a silným tělem. Paleontologická skupina argentinských a kanadských paleontologů teď před několika dny publikovala studii týkající se dalšího aspektu jejich anatomie - stavby čelistí a jejich možnost se extrémně rozevřít.

Dříve byly počátky hadů jako skupiny kladeny na území Izraele a Argentiny, protože právě zde odkryli paleontologové tehdy nejstarší a nejprimitivnější fosilie této skupiny. Dnes víme, že jejich počátky jsou geograficky i časově vzdálenější, přesto se ale právě na argentinského zástupce druh Najash rionegrina zaměřila studie pojednávající o vývoji hadích lebek do moderní podoby. Kredit: Raúl Goméz, převzato z webu Sci-News

Souvrství Candeleros v Argentině - dnes suchý a slunný kus jihoamerických pamp by se od svého křídového protějšku příliš nelišil, snad až na absenci trav a velkého počtu krytosemenných rostlin. Ty nebyly před 90 miliony let pravděpodobně tak běžnou záležitostí jako dnes. Patrně nejslavnějšími zástupci fauny této geologické formace jsou velcí karcharodontosauridi rodu Giganotosaurus a sauropodi jako Andesaurus nebo Limaysaurus. Pod jejich nohama by se tedy ani ne dva metry dlouhý had Najash ztratil, pro paleontology se ale přesto stal poutavým objektem zájmu. Když byl v roce 2006 formálně popsán, potvrzoval hypotézu o evoluci hadů a jejich předků z druhů plazů, které žily hrabavým způsobem života.

Vertebrátní paleontologie od té doby ale velmi pokročila i v ohledu vývoje hadů. V posledních 5 až 7 letech se podařilo objevit a reklasifikovat fosilie těchto plazů ze západní Evropy, středozápadu Spojených států a některých jiných míst světa, takže se o jejich rodokmenu dozvídáme víc, než za dlouhou dobu od počátku objevů prvních primitivních hadů. Byly také vznešeny hypotézy o možném jiném evolučním původu hadů jako skupiny, ovšem tento příspěvek se bude zabývat už konkrétním vývojem morfologie těchto živočichů - lebkou.

Paleontolog Fernando Garberoglio z Universidad Maimónides v argentinském Buenos Aires, který je také hlavním autorem studie, se u jihoamerického primitivního hada ze souvrství Candeleros zaměřil na výzkum lebky a archaických znaků hadů, kteří už současné druhy nesdílejí. Nejspíš to nebylo náhodou, protože Najash má evolučně docela blízko k předkům "pravých hadů" (Serpentes) a navíc se paleontologové nechali slyšet, že má také nejlépe zachovanou trojrozměrnou lebku mezi vyhynulými bazálními hady.

Už na počátku bylo jasné, že tento rod hada nebude vyčnívat ze všeobecně přijatého modelu o vývoji hadích předků - vědci se shodli a potvrdili, že šlo o hrabavý druh s množstvím různě patrných archaických znaků, jako jsou třeba zakrnělé zadní končetiny. Zároveň potvrzují předpoklad, že evoluční předkové hadů byli už v době svého vzniku dravci dosahující někdy i značné velikosti (čeleď Madtsoiidae) a mající velkou hlavu pro požírání kořisti.

Rod Najash ale vlastní jeden zásadní znak, který dnešní moderní hadi postrádají, a je jím tzv. jugální kost. Tato kost se nachází například u současných ještěrů a krokodýlů pod očnicemi, u savců splynula s lícní kostí, ale u hadů chybí a má pravděpodobně souvislost s větší flexibilitou lebky při požírání kořisti. Vlastní i některé pružné klouby jako dnešní druhy, ale zbytek na lebce schází a to pravděpodobně důsledek přítomnosti jugální kosti.

Na lebce se ale nacházejí i jiné zvláštnosti. Přítomností jugální kosti připomíná současné varany (Varanoidea) nebo jiné ještěry, stejně je na tom i stavba jeho středního ucha. To je zhruba na polovině cesty mezi ještěry a hady, alespoň z vnějšího anatomického hlediska. Celá lebka byla navíc bohatě pokryta cévami a nervy, jak ukázala počítačová mikrotomografie.

Spoluautor studie, prof. Michael Caldwell z Univerzity v Albertě, poukázal na fakt, že studie přináší jednoznačný doklad o evolučním směru se současnými hady na jeho konci, který postupně ztratil jugální kost a to umožnilo lebce větší flexibilitu. Moderní hadi a Najash sdílí předka, který ji vlastnil, ale předkové současných protáhlých plazů s rozeklaným jazykem se radši dali cestou možnosti požírání větší kořisti než oni sami.

Podle paleontologického týmu je toto další závěr, který se jim podařilo učinit. Jihoamerický had ze souvrství Candeleros totiž, dle jejich interpretace, představuje samostatný morfotyp vývojově na sobě nepříliš závislých hadů, kteří si udrželi končetiny a tvar některých kostí z důvodu evoluční úspěšnosti onoho morfotypu. Mohli se proto přizpůsobit životu ve vodě, na souši i pod zemí. Tím paleontologové studii uzavírají.