Lystrosaurus a adaptace pro přežití - Hibernace u antarktického dicynodonta

Permské vymírání bylo, v posledních 541 milionech letech, tím nejstrašnějším kataklyzmatem pro pozemský život a připravil o něj 96 % mořských a přes 70 % suchozemských životních forem, evoluce však nedovolila nechat nezaplněné paleoekosystémy po dlouhou dobu a našly se organismy, které ho dokázaly přečkat a existovat dále do geologického útvaru triasu. Ačkoliv většinou nežili déle než několik málo milionů let v novém druhohorním světě, jsou a byli vlastně pionýry přežití, organismy, které se za velice špatných životních podmínek dokázaly přizpůsobit nebo jiným způsobem zužitkovat své adaptace a morfologii a proměnit je v evoluční výhody oproti permským druhům. Mezi nejčastěji profanovými "přeživšími" je i permo-triasový rod Lystrosaurus, mezi 0,5 až 2,5 metry a svým životním stylem pravděpodobně do jisté míry připomínali prasata (Suidae) s většími vazbami na vodní prostředí. Vyskytoval se, jako rod, v mnoha druzích o různé velikosti a ekologických nikách, ale podařilo se mu přežít rozhraní permu a triasu před 252 miliony let, je proto většinou i takto referován. Nutno ovšem podotknout, že zatím neznáme přesný "recept na přežití", který se mu podařilo aplikovat a samozřejmě ho nikdy pravděpodobně znát nebudeme, alespoň ne zcela. Nabízí se jeho ekologická nespecializovanost, široké světové rozšížení i druhová početnost, pravděpodobně i souhra všech těchto faktorů, a svým dílem nově přispěli i dva paleontologové z Washingtonské univerzity a Burkeho muzea ve Spojených státech. Podle nich mohl tento synapsid totiž hibernovat, na což by poukazoval histologický rozbor klů exemplářů nalezených v Antarktidě. Svůj výzkum publikovali v magazínu Nature Communications.

Dicynodonti jsou širokou veřejností známí především z doby triasového geologického útvaru, ale právě díky rodům, jako je Lystrosaurus a Dicynodon nebo Diictodon z pozdního permu, o nich ví z doby svrchního permu. Jejich úloha v ekosystémech je nepopiratelná, od konce svrchního permu až do faktického konce triasu byli předními herbivory v prakticky všech prostředích po celém superkontinentu Pangea. Lystrosaurus je povětšinou líčen jako nejodolnější z nich, do určité míry to je pravda, ale klíč přežití velkého permského vymírání si zatím nechává pro sebe. Výzkum jeho klů u exemplářů z Antarktidy nás ale mohou k němu posunout. Zde exemplář druhu L. hedini v expozici Muzea paleontologie v německém Tubingenu. Kredit: Ghedoghedo, převzato z Wikipedie

Vymírání na konci permu je většinou zmiňováno v souladu s tím, jak ničivé jeho následky byly, a jaký byl přeliv světů paleozoika a mesozoika, dále jsou při něm také často zmiňování jeho přeživší, tedy organismy, které jej dokázaly přečkat, přežít nebo jednoduše docílit toho, že nějaký z jejich druhů kataklyzmat dokázal ustát a jako rod tedy organismus přežil. Mezi těmito je také nejčastěji zmiňován rod Lystrosaurus, poměrně velký živočich vzdáleně podobný prasatům zastávající zhruba stejné ekologické niky v době pozdního permu až spodního triasu, v rozmezí geologických věků wuchiaping až anis, před zhruba 255 až 248 miliony let (některé zdroje uvádějí spíše hranici 250 miliony let jako hranici spodní). Z hlediska jeho evoluční úspěšnosti můžeme určit, že šlo o úspěšný rod živočicha existující ve velké většině permo-triasového světa po dobu nejméně 7 milionů let, na počátku triasového geologického útvaru právě po velkém vymírání na konci permu se dokonce stal jedním z nejúspěšnějších herbivorů i suchozemských obratlovců své doby - v některých ekosystémech dokonce tvořil až 95 % nalezené veškeré fauny. Byl úspěšným herbivorem, který se pravděpodobně nespecializoval pouze na určitý typ vegetace, ale také požíral kořínky, hlízy a veškerou další potravu, kterou mohl jeho žaludek strávit a rohovitý zobák s kly utrhnout či jinak mechanicky zpracovat. Dosahoval délky mezi 0,5 až 2,5 metry, tělo nesly 4 silné končetiny s tupými drápy vhodné i pro hrabání v zemi.

Lystrosaurus byl jinými slovy velmi úspěšný býložravý živočich dosahující velikosti, v raném triasu, prasete a zastával podobné ekologické niky. Je ovšem nesporné, že pro část vědecké veřejnosti je důležitý právě z důvodu přežití permo-triasové hranice a právě on může posloužit jako modelový organismus ukazující jaká přizpůsobení či aspekty mohly jiné organismy při velkém vymírání využít. Ačkoliv nemůže posloužit pro všechny přeživší druhy stejnou měrou, mohl by dobře rekonstruovat obecné adaptace a morfologii, která mu mohla dopomoci přečkat vymírání. Samozřejmě, dá se k tomu připočítat i jeho druhové zastoupení ve zhruba 7 (podle některých zdrojů až 23) různých druzích.

S tímto názorem se ztotožňuje Christian Sidor z postu profesora Univerzity ve Wisconsinu a kurátora sbírek paleontologie obratlovců v Burkeho muzeu, jeden z autorů studie, podle kterého by tento dicynodont mohl představovat referenční taxon pro přeživší obratlovce při velkém permském vymírání. V popisné studii exemplářů tohoto druhu synapsida, nalezených v Antarktidě a v Jižní Africe, spolupracoval s kolegyní Megan Whitneyovou a šlo o rozbor histologie klů těchto živočichů z kritické doby přelomu paleozoika a mesozoika.

Víme, že v kostech obratlovců se zachycují důležité informace prozrazující aspekty jejich vývoje, behaviorálních návyků, stravy i podmínek, za kterých se daný obratlovec vyvíjel. Znovu zde narážíme na ontogenezi zmiňovanou v několika předchozích příspěvcích, právě na základě růstových linií (které jsou samozřejmě srovnávány s letokruhy u stromů) například víme, že někteří neptačí dinosauři z oblasti za polárním kruhem (druh Timimus hermanni) pravděpodobně hibernovali přes období polární zimy, zatímco jiní (druh Leaellynasaura amicagraphica) byli po celý rok aktivní.

Na základě histologie klů u lystrosaurů, které jsou jedinými pozůstatky původních zubů nahrazených zobákem, výše zmínění autoři přišli s názorem, že tento druh také měl určitý stav hibernace nebo "strnulosti" ve chvíli, kdy se zhoršily okolní podmínky a právě to vyústilo k závěrům popsaným ve studii - nejen dokladu podobného stavu, nejstaršího u synapsidů, ale zároveň také oprávěným spekulacím, proč právě tento rod přežil.

Pro srovnání byly vybrány právě exempláře z oblasti Jižní Afriky a Antarktidy, první z oblastí ležela za současným polárním kruhem mezi zhruba 58 až 61 stupni jižní šířky, zatímco antarktické naleziště ve východní části kontinentu v oblasti o deset stupňů níže pod hranicí polárního kruhu. Přestože podmínky zde v tuto dobu zdaleka neměly podobu polárních oblastí, byl zde subtropický až mírný klimat, tak v době velkého vymírání se zdejší klima změnilo za pomoci masivního vulkanismu, pravděpodobně. Na základě tohoto modelu paleontologové mohli určit, že v obou případech se vedle lystrosaurů vyskytovalo odlišné prostředí vedoucí k odlišné ontogenezi nalezených jedinců rodu.

Histologie dentinu v klech ukázala, že zkoumané vzorky z obou oblastí vykazují přírůstkové linie ve zhruba stejných intervalech, nicméně u antarktických vzorků existují drobné odlišnosti. U většiny exemplářů ze severněji položených poloh, než současné Antarktidy, se totiž nevyskytovaly nebo byly výjimečně vzácné řídce rozmístěné, silné kruhy značící období jiného ukládání živin a jiný styl růstu. Nalezenou analogií k nim byly podobné přírůstkové linie ve vnitřní morfologii zubů u některých hibernujících savců (Mammalia), logickým závěrem tedy je poměrně prozaické vysvětlení, podle kterého je tedy Lystrosaurus skutečným hibernujícím synapsidem a to patrně kvůli půlroční polární noci panující za polárním kruhem.

Oba autoři nicméně nemohou tento závěr zcela bezpečně potvrdit. Raději zatím preferují, že vlivem stresu z výkyvů teplot nebo případných nedostatků potravy se u tohoto rodu objevil stav dočasné strnulosti podobný tomu, který vedou někteří jiní savci, ale také obojživelníci (Batrachomorpha) nebo plazi (Sauropsida). Jinými slovy, v nepříznivých podmínkách se mu pozastavily některé tělesné funkce pouze dočasně, či se mu pouze zpomalil metabolismus a některé tělesné funkce byly na krátký čas utlumeny.

Dodávají ovšem, že se u tohoto druhu mohla vyskytovat i skutečná hibernace v pravém slova smyslu, ale pro potvrzení podobného závěru by bylo třeba dalšího výzkumu.

Nicméně, nalezené struktury uvnitř klů jsou povahy poněkud jiné, než by ještě relativně nedávno mohla vědecká veřejnost očekávat. Ukazují totiž, že přírůstkové linie ve klech jsou vlastně velice podobné těm, které se mohou tvořit u současných savců, ale ještě lépe, vyskytují se u teplokrevných živočichů. Nalezli ve vzorcích totiž pozůstaky po tom, že během tohoto období strnulosti se lystrosauři dokázali z tohoto stavu dostat a tedy ho určitým způsobem regulovat pomocí vlastního teplokrevného metabolismu. Tento fakt tedy také ukazuje, že byli tito synapsidi homeotermní nebo alespoň s tak vysokou úrovní metabolismu, která jim podobné úkony umožňovala. U plazů či obojživelníků, poikilotermních obratlovců obecněji, tato aktivita je spíše nepravděpodobná.

Lystrosaurus byl tedy patrně schopný stavu krátkodobého úzlumu metabolismu, ve své podstatě strnulosti, a je možné, že i skutečné hibernace při nepříznivých podmínkách. Zároveň je jasné, že tento živočich měl vyšší úroveň metabolismu, která mu umožnila nejen stav strnulosti, ale zároveň i jeho přerušení za účelem doplnění tělesných tekutin či ukojení jiných tělesných potřeb.

Zkoumané vzorky v této studii byly spodnotriasového stáří, respektive nacházely se ve vrstvách těsně po přelomu permu a triasu, a je oprávněné se ptát, zda se tento stav strnulosti vyvinul v průběhu velkého permského vymírání nebo ještě před ním a Lystrosaurus ho mohl zužitkovat v jeho průběhu. Vzhledem k místu, kde byly vzorky odebrány, tedy pocházející z Antarktidy, je docela dobře možné, že si je tento živočich vyvinul již ve svrchním permu a při vymírání mu mohly dopomoci k přežití. Další výzkum by nám v tomto směru mohl udělat více jasno.