Pomocí nejmodernějších technologií vědci rekonstruovali srdce, mozek a ploutve vyhynulé ryby bez čelistí. Odhalili tak úžasné podrobnosti evoluce obratlovců.
Nález zkameněliny Norselaspis umožnil digitální rekonstrukci vnitřních orgánů vyhynulé ryby, která žila před 400 miliony let.
Mezinárodní skupina vědců dokázala digitálně rekonstruovat srdce, mozek a ploutve vyhynulé ryby bez čelistí, která obývala oceány před více než 400 miliony let a byla pojmenována Norselaspis. Tento objev, představený Chicagskou univerzitou a publikovaný v časopise Nature, odhaluje pokročilé anatomické rysy tvora, který byl dosud považován za primitivní, což zpochybňuje tradiční představy o evoluci obratlovců.
Nález je založen na zkamenělině Norselaspis, objevené v roce 1969 během expedice na norský arktický souostroví Špicbergy. Fosilie, dlouhá pouhých 1,25 centimetru – přibližně jako nehet dospělého člověka – a zachovaná ve fragmentu pískovce, ležel v úložišti několik desítek let, než se týmu pod vedením Michaela Coatsa z Chicagské univerzity a paleobiologa Tetsuto Miyasity z Kanadského muzea přírodních věd podařilo provést jeho důkladnou analýzu.
Analýza byla provedena v Institutu Paula Scherrera ve Švýcarsku, kde byl vzorek vrstvu po vrstvě naskenován pomocí synchrotronové rentgenové mikrotomografie. Po tisících hodin digitální rekonstrukce získali vědci trojrozměrné obrazy, na kterých byly vidět kosti, orgány a svaly zachované v detailu, jaký u zkamenělin tohoto věku dosud nebyl zaznamenán.
Proč je to změna ve studiu evoluce obratlovců
Studie publikovaná v časopise Nature podrobně popisuje, že ačkoli Norselaspis neměl čelisti, vyvinul si již silné srdce a rozšířené krevní cévy, struktury, které byly dosud považovány za existující pouze u ryb s čelistmi. Miyasita vysvětlil, že v komparativní rovině „měl Norselaspis srdce žraloka pod kůží miňovky“, ryby podobné úhoři. Kromě toho tým identifikoval sedm svalů ovládajících oči zvířete, o jeden více než u člověka, a neúměrně velké vnitřní uši. „Kdyby byl Norselaspis naší velikosti, jeho vnitřní uši by byly velké jako avokádo a srdce jako meloun,“ vysvětlil Miyashita v prohlášení zveřejněném Chicagskou univerzitou.
Použití rentgenové mikrotomografie umožnilo odhalit anatomické detaily, které dosud nebyly známy u bezčelistných druhů z devonského období.
Ploutve Norselaspis byly také pozoruhodné. Byly hranaté a umístěné za žábrami, což rybám umožňovalo provádět rychlé manévry, jako jsou otáčky, zastavení a zrychlení. Vzhledem k absenci čelistí a zubů však vědci předpokládají, že tyto adaptace nesloužily k lovu, ale k úniku před predátory. Tato interakce mezi druhy s čelistmi a bez nich pravděpodobně vedla k explozivnímu nárůstu rozmanitosti v pravěkých oceánech.
Coates v prohlášení Chicagské univerzity poznamenal, že „když se v tomto kontextu vyvinuly čelisti, došlo k zásadnímu spojení smyslových, plaveckých a trávicích systémů, což nakonec vedlo k mimořádné rozmanitosti a hojnosti ryb v devonském období“.
3D rekonstrukce umožnila vidět oční svaly a vnitřní uši, jejichž velikost je srovnatelná s moderními druhy. Na obrázku drží výzkumník Tetsuto Miyashita zvětšenou trojrozměrnou rekonstrukci mozku a smyslových orgánů Norselapsis (Pierre Poirier / Kanadské přírodní muzeum).
Přehodnocení evoluční chronologie a historického kontextu zkamenělin
Objev Norselaspis nejen poskytuje nové údaje o anatomii ryb bez čelistí, ale také nutí přehodnotit přijatou chronologii evoluce obratlovců. Tradičně se mělo za to, že vznik čelistí předcházel vývoji končetin a dalších složitých struktur. Zkoumaná fosilie však ukazuje, že některé z těchto charakteristik existovaly ještě před vznikem čelistí. Coates zdůraznil význam těchto nálezů a uvedl, že „nám chyběly momentky z paleontologické kroniky, které by pomohly uspořádat klíčové události pro rekonstrukci modelu a směru změn“.
Historický kontext fosílie přidává výzkumu další zajímavý aspekt. Po svém objevení v roce 1969 byla lebka Norselaspis po desetiletí uložena v paleontologickém archivu, dokud technologický pokrok neumožnil její podrobnou analýzu. Použití synchrotronové rentgenové mikrotomografie se ukázalo jako klíčové pro odhalení vnitřní struktury fosílie bez jejího poškození, což vědcům umožnilo vytvořit „digitální atlas“ tohoto tvora. Miyasita zdůraznil, že díky této technologii „nyní víme o Norselaspisovi více než o mnoha současných rybách“.
Malá fosilie byla nalezena v norském arktickém souostroví Špicbergy v roce 1969 a po desetiletí byla uložena v archivu (Michael Coates / Chicagská univerzita).
Anatomická analýza také přiměla vědce přehodnotit teorie o evoluci ramen a krku u obratlovců. Všimli si, že nerv spojující rameno Norselaspis byl oddělen od nervů vedoucích k žábrám, což naznačuje, že ramena čtyřnožců se vyvinula jako nová struktura spojená s krkem a oddělující trup od hlavy. Zatímco u většiny ryb bez čelistí trup pokračoval až k hlavě, obratlovci s čelistmi vyvinuli krk a hrdlo. Norselaspis je podle autorů studie v časopise Nature přechodnou formou srovnatelnou s člověkem, který má ruce natažené z tváří.
Navzdory těmto úspěchům vědci uznávají, že faktory, které vedly ke vzniku čelistí, nejsou dosud zcela jasné. Případ Norselaspis ukazuje, že evoluce obratlovců byla složitý proces, který zahrnoval mnoho fází a nečekaných adaptací.
Evoluční cesta obratlovců, která zdaleka nebyla přímým přechodem, byla poznamenána rozvětvením a různými anatomickými řešeními, jak ilustruje sám Miyashita, který poznamenává, že přeměna dnového dravce v dominantního lovce nebyla lineárním ani jednoduchým procesem.
