Měkké skořápky tvrdých dinosaurů - Atypičnost skořápek neptačích dinosaurů a jejich vývoj

Navzdory velikosti některých zástupců neptačích dinosaurů (Dinosauria) a některým představám o jejich údajné živorodosti, i tito giganti se museli líhnout z vajec, která jejich rodiče kladli. Vývoj rodičovské péče u těchto živočichů byl různý podobně jako tvary dosud zachovaných vajec, taje obou dvou těchto skutečnosti se paleontologii daří odkrývat přibližně od 70. let a jsou spojeny s lokalitami jako Auca Mahuevo v Argentině, kde leží obrovské hnízdiště sauropodních dinosaurů (Sauropoda) z doby rané svrchní křídy, nebo velmi slavného naleziště Egg Mountain v Montaně s obrovským množstvím vajec i vylíhlých jedinců druhu Maiasaura peeblesorum a to včetně jejich rodičů. Dinosauři jednoduše měli různé strategie ke kladení vajec i péči o potomstvo, ale je úžasné, že u většiny z nich zůstaly podobné postupy neměnné po miliony let, a byly tak evolučně úspěšné. Existují dokonce případy, kdy se některé druhy chovaly podobně jako současné kukačky (Cuculus canorus; jde o rod Byronosaurus) a kladly svá vejce do cizích hnízd. Obecně se se ovšem předpokládalo, že neptačí dinosauři měli strukuru vajec jako takových shodnou se současnými ptáky (Aves) a krokodýly (Crocodilia), tedy nejbližšimi příbuznými a potomky, tedy jejich vaječná skořápka byla tvrdá a pevná. Nový výzkum kolektivu paleontologů z různých částí světa ovšem ukázal poměrně převratnou skutečnost - pevná skořápka se dinosaurů vyvinula nezávisle a ve skutečnosti byla jejich vejce u původních druhů kožovitá a měkká.

Vajíčko s embryem druhu Mussaurus patagonicus o stáří zhruba 215 až 203 milionů let, geologických věků nor až rét, patří k dokladům o tom, že neptačí dinosauři kladli vejce podobně jako jejich dnešní potomci. Povaha skořápky a jejího vývoje ovšem byla předpokládána jako analogická se současnými krokodýli a předpokládalo se, že dinosauři vlastnili stejně jako oni tvrdou vápenatou skořápku a tedy je oba klady (Avemetatarsalia - ptakoještěři (Pterosauria), neptačí a ptačí dinosauři; Pseudosuchia - krokodýli a jejich vyhyhnulí předci a příbuzní) vlastnily od stejného předka. Nově se ovšem zdá, že tomu tak být nemuselo. Kredit: Diego Pol, převzato z webu Sci-News

Po plném přechodu obojživelných obratlovců na pevninu v období karbonského geologického útvaru se vývojově posledním krokem k jejich obývání terestrických ekosystémů stal vývoj zárodečného obalu, konrkténě allantoisu a amnionu. Na základě toho jsou také všichni plně suchozemští obratlovci sdruženi do kladu Amniota, je nutno poznamenat i to, že amnioti jsou zatím jedinou skupinou se skutečným vývojem na souši bez závislosti vodních zdrojů při rozmnožování nebo jiných životních úkonech (přestože u některých se druhotně mohly některé znaky primitivních předků amniotů vyvinout). V minulosti existovalo několik vedle sebe žijících skupin sdílející znaky typické téměř pouze pro amnioty, také byly nejednou považovány za jejich přímé předky, ale s vodním prostředím je svazovalo právě rozmnožování (kupříkladu klady Diadectomorpha a Seymouriamorpha). Postupem evoluce se také u amniotů objevilo několik typů vaječných skořápek chránících zárodečné obaly a dnes převažují dva - skořápky tvrdé a vápenité, které nalézáme u ptáků a krokodýlů spolu s většinou plazů, a potom skořápky s měkkou strukturou vyskytující se u hadů (Serpentes), mořských želv (Chelonioidea) a některých dalších.

Vzhledem k tomu, že se u ptáků i krokodýlů, nejbližších příbuzných a potomků neptačích dinosaurů, nachází vápenaté skořápky vajec, bylo předpokládáno, že se i u vyhynulých zástupců dinosaurů vyskytovaly skořápky tvrdé. Konečně, i fosilní nálezy se to zdály potvrzovat už od 20. let 20. století, kdy byly učiněny první nálezy kompletních vajec, zárodků a hnízdišť mimo Evropu (kde byly nalezeny fosilie velkých kulovitých vajec druhu Hypselosaurus priscus již o téměř 75 let dříve). Dosud jsme znali fosilie vajec neptačích dinosaurů z poměrně širokého spektra druhů, přestože většinu z nich tvořila vejce teropodních dinosaurů včetně skutečně obrovských exemplářů jako Macroelongatoolithus o délce až 53 centimetrů snesených velkými ovriraptorosaury (Oviraptorosauria) jako rody Gigantoraptor erlianensis a Beibeilong sinensis.

Lze říci, že fosilie vaječných skořápek nebo vajec či popřípadě celých hnízdišť neznáme od všech skupin neptačích dinosaurů a chybí nám kupříkladu u velkých tyranosauridů (Tyrannosauridae), ankylosauridů (Ankylosauridae) nebo malých ornitopodů (Ornithopoda). Citelné nedostatky byly doplněny poměrně dobrým a v některých případech skvělým zachováním fosilií vajec, embryí nebo dokonce celých hnízdišť o obrovských rozlohách, ale zatím to nic nemění faktu, že bychom stále potřebovali více důležitých údajů o reprodukční biologii velké části evolučních větví dinosaurů.

Nově se ovšem paleontologové rozhodli zabývat povahou a podobou skořápek dinosaurů a jejich vajec obecně a to i v rámci jejich evolučních vztahů a vývojové vyspělosti. Výsledkem je studie, která přichází s neočekávaným výsledek avizovaným již v úvodu příspěvku - neptačí dinosauři totiž měli vejce měkká a kožovitá a mineralizované skořápky se u nich vyvinuly nezávisle na sobě v nejméně 3 různých evolučních liních.

Poměrně překvapivý objev byl výsledek výzkumu skupiny amerických paleontologických z Amerického přírodovědeckého muzea a Yaleovy univerzity, kteří se, pro co největší evoluční rozpětí, zaměřili na výzkum vajec u druhů Protoceratops mongoliensis (zhruba 2 až 2,5 metru dlouhý zástupce čeledi Protoceratopsidae, poměrně pokročilý typ zástupců kladu Ceratopsia spadající mezi ptakopánvé/ornitischidní dinosaury (Ornitischia)) a Mussaurus patagonicus (vývojově poměrně pokročilý zástupce kladu Sauropodomorpha na evolučním rozmezí primitivních a pokročilých druhů tohoto kladu, známý pouze z fosilií juvenilních jedinců a vajec nalezených v argentinské Patagonii).

Oba posuzované druhy mají od sebe evolučně i stratigraficky poměrně daleko, první se vyskytoval na území současného Mongolska a Číny v období svrchní křídy, před zhruba 75 až 71 miliony let, zatímco druhý existoval v době před zhruba 215 až 203 miliony let v současné argentinské Patagonii. Odlišují se od sebe po většině směrů a výsledky výzkumu v tomto rozpoložení jsou tedy ze dvou obzorů a dostatečně široké pro příliš nezkreslené výsledky.

U protoceratopsů vědci zkoumali dochované fosilní exempláře embryií a vajec, celkem šlo o 12 jedinců se 6 kostričkami zachovanými v prakticky výborném stavu představující téměř kompletní kostry. Několik z nich potom odpovídalo poloze, kterou měla embrya ve vejci a dokonce se kolem nich nacházelo cosi podivného, černobílá difúzní hmota ve tvaru zhruba takovém, který původní vejce mělo. Paleontologové tedy usoudili, že toto muselo být původní součástí vejce, což podpořil i nález 2 vylíhlých jedinců tohoto druhu, kteří zkameněli krátce po svém vylíhnutí (myšleno, že zemřeli krátce po vylíhnutí a posléze se fosiilizovali).

Černobílý objekt ve společnosti vaječných skořápek a embryí vědce zaujal a následně byl podroben analýze petrografickým mikroskopem a Ramanovou mikrospektroskopií s vysokým rozlišením, které zkoumaly jeho chemické složení. Jejich výsledky odhalily, že jde o původní bílkovinnou hmotu z vejce, zbytky proteinů tvořících jednu z částí vaječné skořápky u recentních druhů archosaurů.

Stejný výzkum byl aplikován i na vejce mussaurů a výsledek byl kupodivu stejný - byla nalezena stejná zvláštní hmota ve vejci a také se jí podařilo identifikovat jako zbytek jedné z vrstev původního vaječného obalu. U tohoto druhu mohl být zkreslující pouze fakt, že adultní exempláře dosud nejsou k dispozici a máme tedy k dispozici pouze juvenilní a právě vyhlíhlé exempláře s embryii. Nicméně, nic to nemění na výsledku výzkumu v případě vajec tohoto sauropodomorfa.

Na základě tohoto byly oba fosilní nálezy porovnány se žijícími plazy, ještěry (Squamata), hady (Ophidia), želvami (Testudines), krokodýly, ptáky a jinými vejce kladoucími obratlovci. Při tomto porovnání vyšla najevo překvapivá skutečnost, vejce těchto dinosaurů nebyla vůbec biomineralizovaná, jak jsme dosud předpokládali a což vyvrátilo také porovnání stupně molekulární biomineralizace, a tedy neměla pevnou skořápku. Jednoduše, kdybychom vzali vejce některého z nich a pokoušeli se jej rozbít o kuchyňskou linku za přípravy omelety, bylo by efektivnější je rozříznout pomocí nože. Skořápka totiž nebyla tvrdá a vápenatá, naopak byla měkká a kožovitá a podobná tedy spíše vejcím některých hadů, ještěrů a nebo želv.

Paleontologové tímto dokládají zajímavý fakt, který se zdá být velmi dobře prokázanou skutečností. Prokázali také, že nejde pouze o důsledek nějakého nezvyklého fosilizačního efektu nebo evoluční adaptace určité čeledi neptačích dinosaurů v určitém prostředí. Právě porovnání dvou neblízko příbuzných a po velké většině stránek odlišných druhů neptačích dinosaurů slouží jako nepřímý důkaz pro tuto hypotézu, vedle těch, které jsou přímé.

Vědecký tým pokračoval v práci tím, že sestavil, na základě studia chemických a mechanických vlastnostech skořápek dalších 112 recentních i vyhynulých druhů, vývojovž model, který nazývají "superstrom!. Mapuje postupný vývoj stavby a vlastností vaječných skořápek u referovaných taxonů a ukazuje velmi zajímavý fakt - vaječná skořápka ve tvrdé podobě jako u současných ptáků a krokodýlů se vyvíjela nezávisle a naopak měkká a kožovitá skořápka byla ancestrální pravděpodobně pro všechny vyhynulé i moderní amnioty.

Výzkum dokazuje další důležitý poznatek, u neptačích dinosaurů se nezávisle na sobě objevila tvrdá vaječná skořápka v nejméně 3 vývojově nezávislých evolučních liních (Hadrosauridae, Titanosauria, Maniraptora). Rozporuje tedy nejen s dosavadní představou o vývoji vajec u archosaurů a dinosaurů, ale také ukazuje, že předek obou těchto skupin kladl měkká vejce s kožovitou skořápkou. Vývoj její vápenaté obdoby tedy u známých evolučních liní byl nezávislý.

Jako poslední bod lze zmínit, že evoluce tohoto typu obalu svého zárodku znamená i důvod, proč u velkého množství skupin prehistorických archosaurů i dinosaurů neznáme jejich vejce, měkká se totiž špatně fosilizují a naděje na jejich zachování po miliony let není velká.

Můžeme předpokládat, že neptačí dinosauři si tedy také osvojili určitou formu rodičovské péče, protože vajíčka s měkkou a prodyšnou skořápkou jsou mnohem náchylnější ke ztrátě vody i jiných tekutin, mechanickému opotřebení nebo také vystevní slunečnímu záření. Je tedy oprávněné předpokládat, že vejce byla uchovávána ve vlhké půdě, zahrabána, přikryta tlející vegetací nebo podobně jinak uchráněna před vlivy okolního prostředí. A toto všechno nám prozradilo pouze podrobné studium objektů, které jsme měli před očima téměř po století vědeckého výzkumu.