Živočišná embrya bez živočichů - Prekambrická premabule k zárodečnému vývoji

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.