Żywe skamieniałości (1): Paździorek starszy niż tyranozaury

Inne wpisy z tej serii:

Żywe skamieniałości (2): O czym skrzypią skrzypy
Żywe skamieniałości (3): Zapisane w kamieniu

Określenie „żywa skamieniałość” bywa używane w sposób dość luźny w stosunku do grup reliktowych, które znane są dobrze w stanie kopalnym, ale wśród dzisiejszych organizmów mają tylko pojedynczych przedstawicieli. W tej serii wpisów chciałbym zwrócić uwagę na „żywe skamieniałości” w trochę innym sensie: jako organizmy, których ewolucja pozornie stanęła w miejscu i które mimo upływu dziesiątków lub nawet setek milionów lat są praktycznie nieodróżnialne od swoich kopalnych przodków. Różnica jest istotna. Na przykład tuatara* (Sphenodon punctatus) jest jedynym ocalałym przedstawicielem ryjogłowych (Rhynchocephalia). Jest to rząd gadów, którego rozkwit przypadał na okres jurajski. Zasięg ryjogłowych we wczesnej jurze był globalny. W późnej jurze zaczął się kurczyć, a w kredzie zawęził się do części południowego superkontynentu Gondwany. Po wielkim wymieraniu 66 mln lat temu ryjogłowe przetrwały prawdopodobnie tylko w Ameryce Południowej i na Nowej Zelandii. Ponieważ linia południowoamerykańska wkrótce wymarła, ostatni przedstawiciele rzędu stali się endemitami nowozelandzkimi. Jednak dzisiejsze tuatary różnią się anatomicznie od dawnych ryjogłowych. Wykazują wiele zmian przystosowawczych, których nie mieli ich przodkowie. Są reliktami, ale niekoniecznie żywymi skamieniałościami.

Zdarza się jednak, że podobieństwo między kopalnym protoplastą a jego współczesnymi potomkami jest niemal doskonałe i dotyczy najdrobniejszych szczegółów budowy organizmu. Gdyby gatunek kopalny mógł ożyć, to kierując się cechami morfologicznymi, zaliczylibyśmy go do tego samego rodzaju, co gatunki współczesne. I w rzeczy samej w niektórych przypadkach paleontolodzy tak właśnie robią: traktują gatunek dawno wymarły jako przedstawiciela współczesnego rodzaju. Być może postąpiliby inaczej, gdyby oprócz fenotypu (widocznych cech organizmu) mieli do dyspozycji również genotyp, czyli DNA gatunku wymarłego. Mogłoby się okazać, że podobieństwo jest złudne, a rzeczywiste pokrewieństwo między porównywanymi gatunkami jest zbyt odległe, żeby wrzucić je do tego samego worka na poziomie rodzaju. Jeśli jednak nie dysponujemy danymi genetycznymi, pozostaje nam stwierdzenie stabilności fenotypu, która utrzymała się przez niesłychanie długi czas i przetrwała kilka globalnych kryzysów biosfery znanych jako wielkie wymierania.

Nie oznacza to, że takie „niezmienne” organizmy nie podlegają ewolucji. Ewolucja wszystkiego, co żyje, jest nieunikniona i wynika z faktu, że replikacja DNA nigdy nie jest stuprocentowo odporna na błędy. Duża część sekwencji DNA w każdym genomie nie ma lub prawie nie ma znaczenia funkcjonalnego i ewoluuje „neutralnie”, tzn. gromadzi mutacje, które nie mają dostrzegalnego wpływu na przeżycie i sukces reprodukcyjny. Część sekwencji jest jednak kształtowana przez presję doboru naturalnego. Jeśli jakiś gatunek osiągnął w swojej niszy ekologicznej optimum przystosowania, to może się pojawić silny nacisk na utrzymanie dziedzicznych cech gwarantujących trwanie w tym optimum. Mutacje, które mogłyby w tym przeszkadzać, będą wypierane z puli genetycznej. Mimo że ewolucja trwa i skład genomu stale się zmienia, dobór stara się utrzymać morfologię, która sprawdziła się w przeszłości i którą trudno już ulepszyć. Po milionach lat organizm wygląda i działa tak samo jak dawniej.

Śluzowce (Myxogastria), o których pisałem już tutaj i tutaj, to organizmy delikatne, które tylko wyjątkowo zachowują się w stanie kopalnym. W palinofacjach (osadach zawierających nagromadzenie pyłków roślinnych i zarodników) można czasem znaleźć zarodniki śluzowców, które są stosunkowo trwałe i ulegają fosylizacji. Poza tym jednak jedyną szansę na zakonserwowanie się dla potomności daje śluzowcom bursztyn. W bardzo rzadkich przypadkach charakterystyczne zarodnie śluzowców bywały zalewane przez żywicę, nie ulegając zgnieceniu ani rozerwaniu. Kilka takich okazów opisano z eoceńskich bursztynów bałtyckich (ok. 40 mln lat temu), ale szczególne wrażenie robi śluzowiec znaleziony kilka lat temu w bryłce bursztynu z Mjanmy (Birmy) datowanej na środkową kredę (cenoman), ok. 99 mln lat temu. Bryłka zawiera inną skamieniałość – tylną łapkę jaszczurki, opisanej osobno i nazwanej Protodraco. Jest to, nawiasem nówiąc, najstarsza znana skamieniałość przedstawiciela rodziny agamowatych (Agamidae). Tuż obok niej, wśród kawałeczków kory, ziaren piasku i włosków roślin utrwaliła się kępka złożona z pięciu walcowatych zarodni. Jest to jedyna pewna skamieniałość śluzowca z ery mezozoicznej.

Ryc. 1

Jak widać na ryc. 1, pod mikroskopem widać detale takie jak struktura włośni, czyli siateczki otaczającej długi, cienki trzonek zarodni. Siateczka ta otacza tworzącą się wewnątrz niej masę zarodników, które uwalniają się, unoszone podmuchami wiatru. Kilka luźnych zarodników również zachowało się obok okazu. Każdy miłośnik śluzowców po charakterystycznym wyglądzie i budowie zarodni na pierwszy rzut oka rozpozna rodzaj: jest to Stemonitis, znany także pod polską nazwą paździorek. Współcześnie znamy ok. 20 gatunków z tego rodzaju (ale co pewien czas odkrywane są nowe). Wiele z nich jest trudnych do rozróżnienia bez drobiazgowych badań mikroskopowych albo nawet genetycznych. Autorzy doniesienia (Rikkinen, Grimaldi & Schmidt 2019) są zdania, że okaz sprzed 99 mln lat najbardziej przypomina współczesnego paździorka jasnozarodnikowego (S. virginiensis), występującego także w Polsce. W każdym razie jest typowym przedstawicielem rodzaju, pod względem morfologicznym nieodróżnialnym od paździorków współczesnych (patrz ryc. 2, 3 i 4).

Ryc. 2.

Charakterystyczne cechy paździorków – ażurowa, walcowata włośnia, umożliwiająca roznoszenie zarodników przez wiatr, i wydłużony trzonek unoszący ją nad podłożem – musiały zatem wyewoluować ponad 100 mln lat temu i sprawdzić się w praktyce tak znakomicie, że nie wymagały udoskonalenia. Nawet globalna katastrofa, jaką był upadek planetoidy 66 mln lat temu, nie zmieniła warunków życia paździorka na tyle, żeby musiał się dostosować do nowej sytuacji, rozwijając nowe adaptacje. Można nawet podejrzewać, że zwały martwego drewna zalegające po katastrofie bardzo przypadły do gustu paździorkom, jest to bowiem do dziś ich ulubione podłoże. Fakt, że śluzowce wytwarzają formy przetrwalnikowe, odporne na długotrwałe wysychanie i zmiany temperatur, także ułatwia im przeżycie kataklizmów, a jednocześnie być może spowalnia tempo ewolucji; zwiększa bowiem długość cyklu życiowego i średni odstęp między pokoleniami.

Ryc. 3.
Ryc. 4.

Z jakiejkolwiek przyczyny ewolucja paździorków pozornie stanęła w miejscu, fakt jest faktem: okaz z birmańskiego bursztynu wygląda jak dobry znajomy, choć dzieli nas od niego cały ocean czasu. Dość zauważyć, że Tyrannosaurus rex wyewoluował dopiero 30 mln lat później, tuż przed katastrofą, która zakończyła kredę (i której nie przeżył – w odróżnieniu od skromnego paździorka). Dinozaury ewoluowały znacznie szybciej i bardziej dramatycznie niż śluzowce: 99 mln lat temu królem drapieżników był ziemnowodny Spinosaurus aegyptiacus (ryc. 5). On także zszedł ze sceny, i to na długo przed tyranozaurami. Zniknął 93 mln lat temu podczas mniejszego masowego wymierania (cenomańsko-turońskiego). Ani ono, ani kilka innych globalnych kryzysów, jakie zdarzyły się od owych czasów, nie zrobiło najmniejszego wrażenia na śluzowcach z rodzaju Stemonitis. Jak mówi gminne porzekadło, ani go kijem, ani pałką.

Ryc. 5.

W kolejnych odcinkach serii zobaczymy kilka innych, imponująco starożytnych „żywych skamieniałości”. Nieraz są to organizmy dobrze nam znane albo przynajmniej rozpowszechnione w naszym otoczeniu (choć możemy nie być tego świadomi).

Przypis

*) Wypada wyjaśnić, dlaczego nie nazywam tuatary hatterią. Hatteria to stara, od dawna nieużywana nazwa rodzajowa – zdezaktualizowany synonim roszaju Sphenodon. Tuatara to nazwa maoryjska, złożenie słów tua ‘grzbiet’ i tara ‘szpic, kolec, ząb grzebienia’. Oznacza więc tyle, co ‘kolcogrzbiet’ i posiada koloryt lokalny, którego brakuje „hatterii”. Uważam, że warto używać nazwy lokalnej choćby w uznaniu zasług Maorysów dla opieki nad tuatarą w jej ostatnich siedliskach na wyspach u wybrzeży Nowej Zelandii i w utworzonych ostatnio sanktuariach, gdzie udało się ją reintrodukować.

Opisy ilustracji:

Ryc. 1. Stemonitis sp. z birmańskiego bursztynu. Widać ogólny pokrój zarodni (a), szczegóły struktury włośni (b, c) i luźne zarodniki (d). Źródło: Rikkinen et al. 2019, Nature Scientific Reports 9/19730 (licencja CC BY 4.0).
Ryc. 2. Współczesny paździorek rdzawy (Stemonitis axifera). Foto: Luuk Vermeer. Źródło: Saxifraga Foundation (licencja CC BY-NC-SA).
Ryc. 3. Młode, niedojrzałe zarodnie Stemonitis sp. na pieńku sosnowym. Koziegłowy, Wielkopolska. Foto: Piotr Gąsiorowski.
Ryc. 4. Kolonia Stemonitis sp. (być może S. axifera) na pieńku sosnowym, otoczona resztkami śluźni (plazmodium). Obok widać pękające zrosłozarodnie innego pospolitego śluzowca, rulika nadrzewnego (Lycogala epidendrum). Kicin, Wielkopolska. Foto: Piotr Gąsiorowski.
Ryc. 5. Rekonstrukcja kompletnego szkieletu dinozaura Spinosaurus aegyptiacus, mniej odpornego na katastrofy ekologiczne niż współczesny mu paździorek. Źródło: Sereno et al. 2022 (licencja CC BY 4.0).

Udostępnij wpis

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany. Wymagane pola są oznaczone *