Efekt potwierdzenia, czyli złoty interes Martina Frobishera

Martin Frobisher, urodzony w Yorkshire około roku 1535, był żeglarzem i korsarzem jej królewskiej mości Elżbiety I. Był człowiekiem raczej prostym i niezbyt gruntownie wykształconym, ale energicznym, obdarzonym żyłką awanturnika i talentem do zawierania przydatnych znajomości. Kiedy zbliżał się do czterdziestki, postanowił odnaleźć legendarne przejście północno-zachodnie wokół arktycznych wybrzeży Ameryki Północnej, otworzyć dzięki niemu alternatywny szlak handlowy prowadzący do Chin i zdobyć w ten sposób sławę i majątek. Ponieważ potrzebował sponsora, zwrócił się do Kompanii Moskiewskiej, potężnej spółki akcyjnej posiadającej monopol na handel z Rosją. Kompania jako instytucja nie była z początku zainteresowana wspieraniem Frobishera (jej wcześniejsze próby dotarcia do Chin szlakiem północno-wschodnim nie powiodły się), ale jej londyński przedstawiciel, Michael Lok, zdołał przekonać do przedsięwzięcia kilku wpływowych akcjonariuszy, a także innych kupców i ważnych osobistości, zainteresować nim Tajną Radę Anglii, a nawet zapewnić Frobisherowi pomoc merytoryczną głównego doradcy naukowego królowej Elżbiety, sławnego Johna Dee – matematyka, astronoma, znawcy nawigacji i kartografii, a przy tym okultysty, astrologa i alchemika.

Dzięki wsparciu finansowemu i przychylności dworu Frobisher wyruszył w roku 1576 na poszukiwanie przejścia północno-zachodniego. Nie znalazł go wprawdzie, a raczej znalazł coś, co później okazało się dużą zatoką, znaną dziś jako Zatoka Frobishera, a nie (jak sądził) początkiem drogi na zachód między Ameryką Północną a Azją – ale dotarł do Ziemi Baffina, zostając jej „odkrywcą”. Cudzysłów jest tu uzasadniony faktem, że ta ogromna wyspa (takie jest dosłowne znaczenie jej inuickiej nazwy Qikiqtaaluk) była zasiedlana od tysięcy lat przez rdzenną ludność kanadyjskiej Arktyki, a później odkrywana przez Inuitów i skandynawskich wikingów. Niemniej dzięki ekspedycji Frobishera dowiedziała się o jej istnieniu szesnastowieczna Europa.

Ryc. 1.

Wśród osobliwości przywiezionych do Anglii był spory kamień ciemnej barwy, znaleziony na wyspie Kondularn w Zatoce Frobishera. Dla samego Frobishera miał z początku wartość czysto symboliczną jako dotykalny dowód na istnienie nowego lądu – kawałki skały otrzymali jako upominki z Nowego Świata jego przyjaciele. Ale połyskujące wrostki mineralne zaintrygowały Loka, który dał swój fragment do zbadania trzem ekspertom złotnikom. Wszyscy zgodnie stwierdzili, że skała nie zawiera żadnego cennego kruszcu, ale Lok szukał raczej potwierdzenia swoich nadziei niż ich sfalsyfikowania, dlatego zwrócił się do czwartego rzeczoznawcy. Był to Giovanni Battista Agnello, wenecki alchemik osiadły w Londynie. Stwierdził on obecność w skale drobin złota i poprosił o większą liczbę próbek. Wydobył z nich więcej złotego pyłu i pokazał go Lokowi. Ten spytał, jakim cudem trzech innych ekspertów mogło przegapić obecność złota. Bisogna sapere adulare la natura (trzeba wiedzieć, jak schlebić naturze) – brzmiała odpowiedź alchemika.

Ryc. 2.

Po tych zachęcających wynikach badań Lok łatwo uzyskał od królowej i Tajnej Rady zielone światło dla drugiej ekspedycji Frobishera w roku 1577. Tym razem w kilku lokalizacjach zarówno na wyspie Kondularn, jak i na samej Ziemi Baffina założono kopalnie odkrywkowe dla pozyskania jak największych ilości „czarnej rudy”. Zaczęto także tworzyć nową Kompanię Katajską (czyli Chińską), która miała się zająć eksploatowaniem bogactw naturalnych Arktyki, a w dalszej perspektywie żeglugą do Chin i handlem wzdłuż nowego szlaku. Mimo pracy w trudnych warunkach i niełatwych stosunków z rodzimą ludnością Ziemi Baffina przywieziono do Anglii ok. 200 ton urobku. Zajęli się nim kolejni eksperci, skonfliktowani zresztą z sobą nawzajem, ale tym razem zgodni co do tego, że skała jest złotonośna. Najwięcej metali szlachetnych znalazł w niej niemiecki metalurg Burchard Kranich, oskarżany później, że celowo „podrasował” próbki dla lepszego efektu, dodając do nich drobiny złota i srebra. Zapewne nie on jeden postępował w ten sposób, bo „eksperci” walczyli o intratne stanowiska w powstających zakładach wytopu złota, a wszystkich ogarnął nastrój znany nauce jako confirmation bias (efekt potwierdzenia, czyli selektywne ignorowanie wyników negatywnych i przesadne zaufanie do pozytywnych). Odpowiednie piece zbudowano w Dartford w Kencie, a szefem przedsięwzięcia został kolega i rywal Kranicha, Jonas Schutz. Trzeba było tylko zdobyć przemysłowe ilości rudy.

Inwestorzy chętnie złożyli się na trzecią, tym razem naprawdę wielką wyprawę w roku 1578. Składała się z piętnastu statków, a na ich pokładach podróżowało m.in. 147 zawodowych górników. Martin Frobisher dostał od królowej złoty łańcuch na szyję jako prezent na drogę. Choć nie wszystkie cele zostały osiągnięte (nie założono na Ziemi Baffina stałej kolonii), to przywieziono ponad 1100 ton „czarnej rudy”. Część tej ilości trzeba było odzyskać z narażeniem życia z wraku jednego ze statków, który pod koniec podróży powrotnej zatonął u wybrzeży Irlandii.

Dziś wiemy, że skały wydobyte przez Frobishera składają się w większości z hornblendy. Są bardzo stare (1,7–1,8 mld lat), ale nie zawierają nic szczególnie cennego. Zawartość złota w połowie z nich jest niższa niż w wybranym na chybił-trafił brukowcu. Jeśli coś w nich błyszczy, to kryształki miki lub siarczku żelaza. Zakłady w Dartford działały przez kilka lat. Próbowano w nich wydobyć z rzekomej rudy złota cokolwiek – oczywiście bez skutku. Reputacja kilku ekspertów ucierpiała, lecz burza „rozeszła się po kościach”, a najsurowsze konsekwencje poniósł Michael Lok, ścigany sądownie przez rozczarowanych inwestorów i kilkakrotnie zamykany na krótko za długi. I on jednak jakoś przeżył te upokorzenia. Frobisher miał już jednak po dziurki w nosie interesów tego typu. Nie chciał być założycielem kopalń ani faktorii hadlowych, tylko odkrywcą nowych ziem i szlaków morskich. Na to jednak nie dostał już pieniędzy, zrezygnował więc z kolejnych wypraw eksploracyjnych i zajął się wojowaniem na morzu z Hiszpanami. Za męstwo, które okazał jako dowódca jednej z eskadr podczas bitwy z Wielką Armadą w roku 1588, otrzymał tytuł szlachecki i odtąd stał się sir Martinem. Nie wypominano mu wówczas skandalu biznesowego, w który wplątał się prawdopodobnie w dobrej wierze.

Ryc. 3.

W roku 2015 Kanadyjskie Muzeum Historii w Gatineau (oddzielonym tylko rzeką od stolicy w Ottawie, ale położonym w Quebecu) zwróciło się do muzeum miejskiego w Dartford z pytaniem, czy nie znalazłby się gdzieś autentyczny kawałek „rudy” z Ziemi Baffina. Co prawda większość z tego, co przywiózł Frobisher, zużyto jako gruz wykorzystywany na budowach, ale w wyniku prac archeologicznych udało się zidentyfikować nieco oryginalnych kamieni z Arktyki. Jeden wrócił do Kanady drogą lotniczą i można go podziwiać w muzeum w Gatineau. Ten konkretny okaz nie jest co prawda czarny, ale za jego autentyczność ręczą geolodzy. W Irlandii odnaleziono także część ładunku utraconego podczas zatonięcia statku trzeciej wyprawy Frobishera.

Historia Frobishera nie jest oczywiście jedyna w swoim rodzaju. Ludzie, w tym naukowcy, mają skłonność do subiektywnej oceny faktów, która pod wpływem oczekiwań i zaangażowania emocjonalnego może prowadzić do błędnej oceny rzeczywistości. Na przykład wiele „pozytywnych replikacji” eksperymentów Ponsa i Fleischmanna po ogłoszonym przez Uniwersytet Utah w roku 1989 sukcesie „zimnej fuzji” (rzekomej katalitycznej syntezy helu z deuteru w temperaturze zbliżonej do pokojowej) miało podobne źródło jak przesadny optymizm bohaterów afery z „czarną rudą”: presję na jak najszybsze „podpięcie się” pod sukces – w tym przypadku pod domniemane odkrycie pachnące nagrodą Nobla. Także opinia publiczna była podekscytowana perspektywą niewyczerpalnego źródła taniej energii bez potrzeby budowania reaktorów termojądrowych. Wśród ośrodków, które szybko potwierdziły odkrycie, była i warszawska Wojskowa Akademia Techniczna. Opamiętano się dopiero wówczas, gdy najpoważniejsze laboratoria zreplikowały eksperyment z wynikiem negatywnym. Nie zawsze łatwo powiedzieć, w ilu przypadkach była to jawna mistyfikacja, a w ilu – nieświadome naginanie metodologii i pomiarów do hurraoptymistycznych oczekiwań. Widać tu wiele analogii do poczynań elżbietańskich alchemików, metalurgów, przedsiębiorców i polityków znęconych fatamorganą bogactw Nowego Świata.

Co do przejścia północno-zachodniego, odkryła je ekspedycja Roberta McClure’a w roku 1850, a jako pierwszy pokonał je w całości drogą morską Roald Amundsen w latach 1903–1906. Do handlu z Chinami nie nadaje się zupełnie. Na północy Ziemi Baffina (Mary River w regionie Qikiqtaaluk) działają od kilku lat kanadyjskie kopalnie, nie wydobywają jednak złota, tylko rudę żelaza bardzo wysokiej jakości.

Opisy ilustracji

Ryc. 1. Martin Frobisher. Portret autorstwa Cornelisa Ketla namalowany na zamównienie Kompanii Katajskiej w roku 1577 dla uczczenia sukcesu drugiej wyprawy do Ziemi Baffina. Źródło: Digital Bodleian (domena publiczna).
Ryc. 2. Ziemia Baffina. Turkusowa strzałka wskazuje Zatokę Frobishera (omyłkowo uznaną za przejście północno-zachodnie). Autor: Connormah (strzałka dodana). Źródło: Wikipedia (licencja CC BY-SA 3.0).
Ryc. 3. Autentyczny fragment „rudy” przywiezionej przez Frobishera, podarowany przez muzeum w Dartford Kanadyjskiemu Museum Historii. Foto: Piotr Gąsiorowski.

Fantastyczne zwierzęta i jak je znaleźć (5): Ediakar, czyli świat prototypów

Pozostałe wpisy z tej serii:

Fantastyczne zwierzęta i jak je znaleźć (1): Prolog
Fantastyczne zwierzęta i jak je znaleźć (2): Pierwsza wielka schizma w królestwie zwierząt
Fantastyczne zwierzęta i jak je znaleźć (3): Myxozoa, czyli ewolucja na biegu wstecznym
Fantastyczne zwierzęta i jak je znaleźć (4): Eksplozja kambryjska, której właściwie nie było

Patrz też: Płaskowce, czyli zalety prostoty (autor: Łukasz Sobala)

Istnieje tradycja sięgająca XIX w., którą można streścić tak: prawdziwe życie zaczęło się w kambrze. Do połowy XX w. nie znano żadnych skamieniałości starszych niż kambryjskie. Fakt ten niepokoił na przykład Karola Darwina, bo stopień rozwoju życia widoczny w kambrze zmuszał do przypuszczenia, że  ówczesne organizmy musiały mieć za sobą długą historię rozwoju. Niemniej tak bardzo przyzwyczajono się do braku śladów życia z czasów poprzedzających kambr (zwanych prekambrem), że zaczęto ten brak traktować jako dogmat. Gdyby nawet ktoś był odkrył skamieniałości prekambryjskie, paleontolodzy nie potraktowaliby go poważnie.

A teraz zastanówny się nad wiekiem Ziemi. Dziś wiemy, że uformowała się jako planeta 4,5 mld lat temu, a 4 mld lat temu miała  już oceany i panowały na niej warunki umożliwiające pojawienie się życia. Natomiast kambr zaczął się ok. 540 mln lat temu. Zatem wszystkie skamieniałości znane przed II wojną światową pochodziły z ostatnich 13,5% historii Ziemi jako planety sprzyjającej życiu. Pozostałe 86,5% (czyli ok. 3,46 mld lat) przypada na prekambr. Czyżby przez tak długi okres Ziemia pozostawała martwa? I skąd się wzięło życie kambryjskie, jeśli wcześniej nic nie było?

W 1946 r. australijski geolog Reg Sprigg na zlecenie rządu Australii Południowej badał opuszczone kopalnie srebra i miedzi na wzgórzach Ediacara (w Górach Flindersa), żeby sprawdzić, czy nie dałoby się wznowić ich eksploatacji. Jedząc lunch w miejscu, które poddawał inspekcji, zauważył skamieniałości przywodzące na myśl meduzy. Zdawał sobie sprawę, że skały zawierające te skamieniałości są prawdopodobnie prekambryjskie (dziś wiemy, że mają ok. 555 mln lat). Próbował przebić się z tą tezą do świata nauki, ale jak można się było spodziewać, konserwatywne środowisko przyjęło jego wysiłki z lodowatym chłodem. Dlatego Sprigg opublikował doniesienie o swoim odkryciu lokalnie, ostrożnie opisując swoje „meduzy” jako wczesnokambryjskie (ze znakiem zapytania). Dopiero gdy udało mu się zainteresować skamieniałościami z Ediacary profesora Martina F. Glaessnera, geologa i paleontologa wykształconego w Wiedniu i cieszącego się międzynarodowym autorytetem, opór środowiska został przełamany. Ale do tego czasu zaczęto dokonywać podobnych odkryć także w innych częściach świata.

Dickinsonia costata. Foto: Smith609. Źródło: Wikimedia (licencja CC BY-SA 3.0).

W 1953 r. Stanley Tyler z Uniwersytetu Wisconsin odkrył, że skały krzemionkowe (rogowce) z formacji Gunflint na pograniczu USA i Kanady są stromatolitami, czyli skamieniałym nawarstwieniem mat organicznych tworzonych przez cyjanobakterie, i że badając je pod mikroskopem można w nich zaobserwować liczne i znakomicie zachowane mikroskamieniałości wielogatunkowego zespołu organizmów, które je wytworzyły. W kolejnych latach Tyler badał je wraz z paleobotanikiem Elso Barghoornem z Harvardu. Tym razem o oporze środowiska nie mogło być mowy, bo datowanie skał z Gunflint nie budziło wątpliwości. Miały one ok. 1,88 mld lat, co oznaczało, że cofały udokumentowaną historię życia na Ziemi o grubo ponad miliard lat. Odkrycie to zapoczątkowało coś w rodzaju „gorączki złota” wśród badaczy, którzy, porzuciwszy wcześniejszy sceptycyzm, ruszyli odkrywać skamieniałości prekambryjskie.

Mniej więcej w tym samym czasie (1956–1957) kilkoro licealistów z Leicester (Wielka Brytania) podczas wycieczek na wzgórza w pobliskim Charnwood Forest niezależnie od siebie zwróciło uwagę na dziwną skamieniałość, przypominającą liść paproci, w skałach, o których wiadomo było, że są prekambryjskie (570–550 mln lat temu). Dwoje z odkrywców, Tina Negus i Roger Mason, wpadło na pomysł wykonania podobizny skamieniałości techniką frotażu, czyli pocierania ołówkiem kartki papieru przyłożonej do powierzchni skały. Oboje podzielili się swoimi obserwacjami z dorosłymi – z bardzo różnym skutkiem. Tina została wyśmiana przez swoją nauczycielkę geografii („Nie ma skamieniałości prekambryjskich!”), natomiast Roger (obecnie profesor geologii) został potraktowany poważnie przez Trevora Forda, geologa z Uniwersytetu w Leicester, którego znał jego ojciec. Ford opisał rzeczoną skamieniałość i podjął dalsze badania stanowiska Charnwood Forest – a także podobnych formacji w innych częściach świata, bo trochę niespodziewanie dla samego siebie nagle awansował na eksperta od paleontologii prekambru.

A zatem w latach sześćdziesiątych było już jasne, że prekambr nie był czasem martwej Ziemi. Przeciwnie – życie kwitło ponad miliard lat przed „eksplozją kambryjską”, a kilkanaście milionów lat przed początkiem kambru istniały duże organizmy, których skamieniałości utrwaliły się w skałach Ediakary i Charnwood Forest. W kolejnych dziesięcioleciach odkryto wiele różnych prekambryjskich stanowisk paleontologicznych, a przy okazji dokonano podziału tej części historii Ziemi na jednostki chronologiczne – eony, ery i okresy. Prekambr przestał być monotonną pustynią bez punktów orientacyjnych.

Dla historii zwierząt znaczenie ma ostatnia era przed fanerozoikiem (eonem, który zaczął się w kambrze i nadal trwa). Nazywamy ją obecnie neoproterozoikiem i dzielimy na trzy okresy: ton (1000–720 mln lat temu), kriogen (720–635 mln lat temu) i ediakar (635–540 mln lat temu). W tym czasie przodkowie zwierząt, oddzieliwszy się już wcześniej (czyli ponad miliard lat temu) od przodków grzybów, a następnie od innych „bocznych linii” drzewa rodowego, zaczęli się w końcu różnicować w znane obecnie gałęzie ewolucyjne królestwa zwierząt. Datowanie tych rozgałęzień jest trudne przy obecnym stanie wiedzy, ale jedno jest pewne: w ediakarze, nazwanym oczywiście od australijskich wzgórz, istniały już bardzo różnorodne organizmy przypominające zwierzęta.

Do najbardziej znanych skamieniałości z tego okresu należy Dickinsonia costata, opisana przez Sprigga jako coś w rodzaju meduzy. Nie była jednak meduzą ani w ogóle parzydełkowcem. Należała do dużej grupy organizmów ediakarskich nazwanej Proarticulata. Odznaczały się one symetrią dwuboczną i segmentowaną budową ciała, z tym, że segmenty lewej i prawej strony były zwykle przesunięte względem siebie o połowę ich szerokości (tzw. symetria z poślizgiem). Innym znanym rodzajem z tej grupy jest Spriggina floundersi, nazwana na cześć Rega Sprigga i uznana za oficjalną „skamieniałość stanową” Australii Południowej. Ponieważ przypomina wyglądem trylobita, bywała uznawana za przodka stawonogów, z którymi jednak nie ma w rzeczywistości wiele wspólnego poza czysto powierzchownym podobieństwem. Warto zauważyć, że choć niektóre Proarticulata miały rozmiary rzędu kilku milimetrów lub centymetrów, inne osiągały długość ponad 1 m, przewyższając największe znane zwierzęta kambryjskie.

Przez długi czas spierano się, czy Proarticulata na pewno były zwierzętami. Istniały hipotezy konkurencyjne, uznające je za olbrzymie protisty lub nawet porosty (grzyby żyjące w symbiozie z zielenicami lub cyjanobakteriami). Kwestię te rozstrzygnęły badania ostatnich lat. W 2018 r. w skamieniałościach dickinsonii odkryto ślady cholesteroli, związków wytwarzanych tylko przez zwierzęta. Poznano także dokładniej schemat wzrostu osobników przez tworzenie nowych segmentów dodawanych na jednym końcu osi ciała. Taki rozwój łączy Proarticulata ze zwierzętami dwubocznie symetrycznymi (Bilateria) albo przynajmniej z grupą Parahoxozoa, do której zalicza się także parzydełkowce i płaskowce. Do tych ostatnich upodabnia dickinsonię silne spłaszczenie ciała i tryb życia. Wygląda na to, że Proarticulata nie posiadały przewodu pokarmowego i żerowały na matach mikroorganizmów na dnie morza w taki sposób, w jaki to robią dzisiejsze płaskowce. Kto wie – może właśnie płaskowce są ostatnimi żyjącymi przedstawicielami Proarticulata o uproszczonej anatomii?

Inna ważna skamieniałość z tego okresu to Charnia masoni z Charnwood Forest. Nazwa gatunkowa upamięta nastolatka, który zwrócił na nią uwagę paleontologów. Charnia jest typowym przedstawicielem Rangeomorpha, dużej grupy osiadłych, często głębokowodnych organizmów ediakarskich o strukturze fraktalnej (dlatego wyglądają jak pióra lub jak liście paproci). Od centralnej osi odchodziły naprzemiennie na lewo i prawo rurkowate boczne odgałęzienia, które tworzyły własne drobniejsze gałązki itd. – ten schemat mógł się powtarzać nawet czterokrotnie. Charnię uznano początkowo za „glon”, potem porównywano ją z koralowcami z rodziny piórówek („piór morskich”). Obecnie nie ma pewności, czy Rangeomorpha (organizmy pokaźnych rozmiarów, dochodzące do 2 m długości) były zwierzętami w ścisłym sensie, ale w każdym razie wydają się bliższe zwierzętom niż innym królestwom. Takich tajemniczych grup organizmów było w  ediakarze więcej. Niektóre z nich wyglądają na zwierzęta, ale o budowie ciała nieprzypominającej niczego znanego (np. trójpromieniście symetryczne Trilobozoa). Ediakar był najwyraźniej okresem eksperymentów ewolucyjnych, z których nie wszystkie się powiodły. Część grup pospolitych w tym okresie wymarła na pograniczu ediakaru i kambru.

Charnia masoni. Leicester Museum & Art Gallery (domena publiczna).

Obok tych zagadkowych zwierząt lub prawie-zwierząt w ediakarze żyły także niewątpliwe parzydełkowce (jak Auroalumina attenboroughi)*, gąbki i zwierzęta dwubocznie symetryczne, np. Kimberella  quadrata, przypominająca mięczaki (choć niekoniecznie blisko z nimi spokrewniona). Ciekawym przypadkiem jest Yilingia spiciformis, odkryta w 2019 r. w południowych Chinach. Znaleziono 35 okazów, których skamieniałości zachowały się wraz ze śladami pełzania. Budowa ciała yilingii nie pozostawia wątpliwości, że było to zwierzę dwubocznie symetryczne, aczkolwiek podobnie jak w przypadku kimberelli brak na razie dość danych, żeby ją przypisać do konkretnego typu. Skoro jednak istniały w tym czasie Bilateria, parzydełkowce i gąbki, to musiały istnieć także jakieś wczesne formy żebropławów. Należy mieć nadzieję, że w miarę dalszych badań uda się sklasyfikować przynajmniej niektóre z organizmów uchodzących obecnie za enigmatyczne i lepiej zrozumiemy ten rozdział życia na Ziemi, o którym osiemdziesiąt lat temu nie mieliśmy w ogóle żadnych informacji.

Przypis i morał

*) Auroalumina attenboroughi ze stanowiska w Charnwood Forest została nazwana na cześć Davida Attenborough, który chodził do tej samej szkoły, co Roger Mason, tyle że o kilka roczników wcześniej. Młody David także zbierał skamieniałości, jednak nie zainteresował się skałami prekambryjskimi, ponieważ wiedział, jak inni entuzjaści paleontologii w tym czasie, że „skamieniałości prekambryjskie nie istnieją”. A oto morał: Jeśli coś uchodzi za pewnik naukowy wyłącznie dlatego, że tak twierdzą autorytety na mocy swojego subiektywnego przekonania, to w taki pewnik nie mamy obowiązku wierzyć.

LInki: więcej o organizmach ediakarskich

Fantastyczne zwierzęta i jak je znaleźć (4): Eksplozja kambryjska, której właściwie nie było

Pozostałe wpisy z tej serii:

Fantastyczne zwierzęta i jak je znaleźć (1): Prolog
Fantastyczne zwierzęta i jak je znaleźć (2): Pierwsza wielka schizma w królestwie zwierząt
Fantastyczne zwierzęta i jak je znaleźć (3): Myxozoa, czyli ewolucja na biegu wstecznym
Fantastyczne zwierzęta i jak je znaleźć (5): Ediakar, czyli świat prototypów

Patrz też: Płaskowce, czyli zalety prostoty (autor: Łukasz Sobala)

W tradycyjnej klasyfikacji używającej linneuszowskiej hierarchii jednostek systematycznych (rang) królestwo zwierząt podzielone jest na typy. Dawniej było ich kilkanaście, obecnie ponad trzydzieści. Reprezentują one rozmaite fundamentalne „plany budowy ciała”, jakie wyewoluowały w różnych liniach rodowych wywodzących się od wspólnego przodka. Przyczyną cudownego rozmnożenia liczby typów są nie tylko odkrycia nowych, wcześniej nieznanych gatunków zwierząt, ale przede wszystkim postęp  w odkrywaniu rzeczywistych związków ewolucyjnych, które nie zawsze dadzą się sprowadzić do wspomnianych „planów budowy”. Grupy odlegle z sobą spokrewnione mogą się odznaczać łudząco podobną morfologią nie ze względu na wspólne pochodzenie, ale wskutek konwergencji (wtórnego upodobnienia z powodu np. adaptacji do podobnego stylu życia). Przykładem mogą być żebropławy i parzydełkowce. I odwrotnie: radykalne zmiany adaptacyjne mogą zmienić odziedziczony „plan budowy ciała” nie do poznania, co widzieliśmy na przykładzie Myxozoa.

Dziś na szczęście dysponujemy narzędziami takimi jak filogenomika (rekonstrukcja pokrewieństw na podstawie struktury i składu genomu), a także zaawansowanymi metodami badania ultrastuktury i metabolizmu organizmów. Wszystko to doprowadziło do wielu rewolucji systematycznych. Na przykład dawny typ obleńców („robaków obłych”), definiowany na podstawie cech morfologicznych, pofragmentował się obecnie na około tuzina typów reprezentujących niezależne linie ewolucyjne. Z kolei na przykład zagadkowe głębinowe rurkoczułkowce (Pogonophora), dawniej wyróżniane jako osobny typ, okazały się częścią (Siboglinidae), jednej z ponad setki rodzin w obrębie typu pierścienic (Annelida). O wiele więcej wiemy już także na temat wzjajemnego pokrewieństwa poszczególnych typów, czyli potrafimy połączyć je w większe grupy pochodzące od wspólnego przodka.

O ile w przypadku zwierząt współczesnych mamy do dyspozycji wiele dających się wykorzystać źródeł danych, to przynależność systematyczna gatunków znanych tylko w postaci szczątków kopalnych z natury jest trudniejsza do ustalenia i do weryfikacji. Dotyczy to zwłaszcza tych grup, których zapis kopalny jest fragmentaryczny i pełen luk, a także tych, które wymarły bezpotomnie, a zatem nie możemy się wspomagać badaniem ich żyjących krewnych. Im głębiej cofamy się w przeszłość, tym bardziej niepewne stają się nasze interpretacje. Rozpoznawalne cechy większości współczesnych typów zwierząt widzimy w skamieniałościach z okresu kambru (ok. 540–485 mln lat temu). Nie oznacza to, że zawsze jest jasne, jak klasyfikować ówczesne gatunki (zwłaszcza że część z nich reprezentuje grupy całkowicie wymarłe), ale przynajmniej nie tracimy wśród nich orientacji. Nawet te zwierzęta kambryjskie, które wyglądają na surrealistyczne dziwadła, dają się z grubsza umiejscowić w drzewie rodowym.

Ovatiovermis cribratus, przedstawiciel Panarthropoda (pierwotny kuzyn stawonogów, pazurnic i niesporczaków) z łupków Burgess. Autorka: Danielle Dufault. Źródło: Caron & Aria 2017 (licencja CC BY 4.0).

Na przykład Hallucigenia, którą mógłby wymyślić Salvador Dalí (patrz linki na końcu wpisu), bez wątpienia należy do kladu Panarthropoda, obejmującego dziś typ stawonogów (Arthropoda) i ich najbliższych krewnych – pazurnice vel pratchawce (Onychophora) i niesporczaki (Tardigrada). Część badaczy uważa ją za wczesne odgałęzienie linii pazurnic, inni za jeszcze pierwotniejsze („bazalne”) odgałęzienie Panarthropoda. Nie jest w każdym razie jakąś „wielką niewiadomą”, podobnie jak pięciooka Opabinia z długą „trąbą” zaopatrzoną w chwytne kleszcze z ostrymi ząbkami – bliżej spokrewniona ze stawonogami w ścisłym sensie. Z kambru znamy też najstarszych przedstawicieli typu strunowców (Chordata) i gromady kręgowców (Vertebrata), do których sami należymy. Ci nasi rozpoznawalni rybokształtni praprzodkowie żyli w tym samym czasie, co Hallucigenia i Opabinia, czyli nieco ponad pół miliarda lat temu.

Drapieżna Opabinia regalis z łupków Burgess. Wczesne odgałęzienie linii ewolucyjnej, do której należą współczesne stawonogi. Autor: Junnn11. Źródło: Wikipedia (licencja: CC BY-SA 4.0).

Znakomitym źródłem danych na ich temat są tzw. Konservat-Lagerstätten, czyli złoża osadów (głównie w postaci łupków), w których zachowały się nie tylko zmineralizowane szkielety czy pancerzyki, ale także odciski miękkich części ciała dawnych zwierząt, ukazujące często szczegóły ich anatomii z niesamowitą dokładnością. Do najbogatszych cmentarzysk tego typu  należą łupki z Burgess w Kanadzie (505–510 mln lat temu), łupki maotianszańskie  z Chin (dokumentujące tzw. faunę z Chengjiang, 518 mln lat temu), współczesne z nimi stanowiska z Qingjang, także w Chinach, i Sirius Passet na Grenlandii oraz nieco starsze (520 mln lat temu) łupki z Emu Bay na Wyspie Kangura w Australii Południowej. Ale stanowisk obfitujących w skamieniałości jest więcej i pokrywają cały okres kambryjski, choć w nierównomiernym stopniu.

Konodonty (Conodonta) z rzędu Ozarkinida. Przez długi czas znano tylko ich ząbki, często spotykane w stanie kopalnym. Ich przynależność systematyczna pozostawała zagadkowa. Dopiero w latach 80. i 90. XX w. znaleziono skamieniałości całych zwierząt. Obecnie wiemy, że konodonty były gromadą bezszczękowych kręgowców (Vertebrata). Pojawiły się w kambrze, wymarły we wczesnej jurze. Autor: alphynix (licencja CC BY-NC 4.0).

Nie ulega wątpliwości, że kambr był okresem dynamicznej radiacji przystosowawczej zwierząt w ogóle, a w szczególności dominującego dziś kladu zwierząt dwubocznie symetrycznych (Bilateria). Znana jest ona często pod chwytliwą nazwą „eksplozji kambryjskiej”, sugerującej gwałtowny przebieg w krótkim czasie (w skali geologicznej). W klasycznej postaci koncepcja „eksplozji” zakłada, że współcześnie znane (i kopalne) typy zwierząt rozwinęły się mniej więcej w ciągu 20 mln lat od początku kambru, osiągając pełną różnorodność około 520 mln lat temu, co odpowiada mniej więcej pojawieniu się trylobitów, jednej z dominujących grup wczesnych stawonogów. W istocie w tym czasie skamieniałości zwierząt kambryjskich stają się nadzwyczajnie liczne, zróżnicowane i coraz wyraźniej podobne do znanych typów. Z najwcześniejszego kambru znamy głównie tzw. skamieniałości drobnoszkieletowe (small shelly fossils), reprezentujące zmineralizowane szkieleciki wielu różnych, często enigmatycznych grup zwierząt. W tym czasie pojawiają się stopniowo w zapisie kopalnym także gąbki, parzydełkowce, mięczaki, ramienionogi, szkarłupnie czy krewni stawonogów, ale w pełni rozwinięte fauny kambryjskie znane są dopiero ze wspomnianych wyżej Lagerstätten.

Pytanie tylko, czy radiacja, która wyprodukowała znajome typy i „plany budowy ciała” była rzeczywiście na tyle gwałtowna, że zasługuje na miano eksplozji. Staranne analizy baz skamieniałości sugerują, że wrażenie „eksplozji” jest raczej złudzeniem wynikającym z dość wybiórczego próbkowania okresu kambryjskiego. Poszczególne linie rozwojowe różnicowały się w różnym tempie, w różnym czasie i w różnych częściach świata, a zatem „eksplozja” była raczej sumą wielu niezależnych, nakładających się na siebie chronologicznie procesów ewolucyjnych. Łączyło je to, że zwierzęta ogólnie poszerzały swój repertuar przystosowań ekologicznych. Rozwinąwszy się w przydennej strefie płytkich wód morskich i deltach rzek na obrzeżach kontynentów, gdzie początkowo przebiegała ich ewolucja, kolonizowały stopniowo głębsze morza i całą kolumnę wody. Tworzyły się przy tym piramidy troficzne, nowe ekosystemy i ewolucyjne „wyścigi zbrojeń” między drapieżnikami a ich ofiarami wykształcającymi przystosowania obronne. Wiele gatunków przybierało pokaźne rozmiary i tworzyło twarde szkielety, co sprzyjało ich zachowaniu się w stanie kopalnym. W następującym po kambrze okresie geologicznym, ordowiku (485–444 mln lat temu), morza zaroiły się już od planktonu i nektonu (zwierząt pływających swobodnie wbrew prądom morskim). Ponieważ był to okres wielkich eksperymentów ewolucyjnych, dobór naturalny „wypróbowywał” liczne rozwiązania anatomiczne, zanim wygrały te, które znamy z dzisiejszej Ziemi. Dla miłośników zwierząt fantastycznych był to wspaniały okres, bo z dzisiejszego punktu widzenia niemal wszystkie ówczesne gatunki wydają się fantastyczne.

Różnorodność ujawniająca się w zapisie kopalnym ok. 520 mln lat temu nie oznacza, że składające się na nią linie ewolucyjne powstały dopiero w tym czasie. Drzewo rodowe zwierząt zaczęło się o wiele wcześniej dzielić na liczne gałęzie, tyle tylko, że rozpoznanie w szczątkach ich przedstawicieli protoplastów lub kuzynów współczesnych typów bywa trudne. Z ostatnich analiz –zamiast „eksplozji”, po której następowały jeszcze kolejne „rewolucje” – wyłania się raczej obraz stopniowej, rozciągniętej w czasie radiacji, która zaczęła się jeszcze w erze geologicznej poprzedzającej paleozoik (czyli w neoproterozoiku) i trwała nieprzerwanie przez cały kambr i ordowik. Zanim nabrała rozpędu w kambrze, miała już za sobą historię, która zaczęła się sto lub dwieście milionów lat  wcześniej. O tych początkach będzie kolejny, na razie ostatni odcinek tej serii.

Jeśli podoba Wam się wpis, możecie pomóc w jego promocji na wykop.pl.

Linki dla dociekliwych

Galeria środkowokambryjskich skamieniałości z Burgess: https://burgess-shale.rom.on.ca/main-gallery/.

Galeria skamieniałości z Chengjiang: https://whc.unesco.org/en/list/1388/gallery/

Nowe analizy podważające koncepcję „eksplozji kambryjskiej” i „ordowickiej rewolucji różnorodności”: https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0031018223002109.

Rekonstrukcja Hallucigenia w ruchu: