Skip to main content

Ediakarská fauna - nevydarený experiment prírody

Kategórie:

Niet pochýb o tom, že pozemský život je úžasným experimentom prírody - avšak nie každý experiment sa musí zákonite vydariť. Ako vedci nie tak dávno s prekvapením zistili, život, ktorý máme na Zemi v súčasnosti, nie je prvým pokusom o zložitejšie mnohobunkové organizmy. Skutočný prvý pokus - tzv. ediakarská fauna (nazývaná aj biota) - zmizol z povrchu Zeme pred viac než pol miliardou rokov, podľa súčasných znalostí nezanechajúc žiadnych evolučných nasledovníkov. V tomto článku sa na tento život nadobúdajúci cudzie a neznáme formy, obývajúci niekoľko desiatok miliónov rokov našu Zem, pozrieme podrobnejšie.

 

Úvod

Vedci si dlho mysleli, že prvé zložitejšie mnohobunkové organizmy sa vyvinuli až počas tzv. kambrickej explózie, ktorá začala pred 542 miliónmi rokmi, a ktorá znamenala ohromný skok vo vývoji života, konkrétne ríše živočíchov (ríša rastlín, ktoré sa od živočíchov odlišujú predovšetkým tým, že majú pevné bunkové steny, začala svoj prudký rozvoj o viac než 100 miliónov rokov neskôr, až počas kolonizácie súše). Počas nej sa vyvinula väčšina dnes známych telesných plánov/štruktúr (napr. zmyslovými senzormi disponujúca hlava, ďalej ústny otvor, tráviaca rúra a podobne) a kmeňov živočíchov. Preto vedcov prekvapilo, keď zistili, že život prekvital už o niekoľko desiatok miliónov rokov skôr. Tento život však bol výrazne odlišný od toho kambrického, a to či už telesnými štruktúrami alebo aj spôsobom obživy.

Pre všeobecnú predstavu o situácii na Zemi sa pozrime na konfiguráciu kontinentov a oceánov na obrázku vľavo - ediakarská perióda sa datuje do obdobia začínajúceho približne pred 630 a končiaceho pred 542 miliónmi rokmi, keď existoval superkontinent Pannotia. Ten sa neskôr rozpadol na menšie kontinenty, ktoré sa po 300 miliónoch rokov opäť spojili do známejšieho superkontinentu Pangea, ktorý po opätovnom rozpade vytvoril dnešné kontinenty (pre krátky prehľadnejší popis geologického vývoja kontinentov pozri napr. dodatok k nášmu článku Robotický prieskum Cheopsovej pyramídy).

Je nutné spomenúť, že rozvoj mnohobunkového života nastal až po ukončení niekoľko desiatok miliónov rokov trvajúcej globálnej a extrémnej doby ľadovej, počas ktorej bola Zem pokrytá ľadovcami až po rovník (túto periódu Zeme vedci nazvali príznačne Snowball Earth - "snehová guľa", a skončila práve pred 630 miliónmi rokmi). Dôležitým faktorom umožňujúcim rozvoj mnohobunkového života bol výrazne zvýšený obsah kyslíku v atmosfére Zeme a následne aj vo vodách oceánov, ktorý vyprodukovali v obrovských množstvách sinice a riasy. Bližší popis fascinujúceho vývoja Zeme za poslednú necelú miliardu rokov čitateľ v prípade záujmu nájde v našom článku Vyhynutie mamutov - prekvapivé objavy. Pre získanie presnejšej predstavy o obdobiach, ich trvaní a niektorých dôležitých udalostiach v histórii Zeme zasadených do časovej osi sa pozrime na graf nižšie, pokrývajúci posledných 630 miliónov rokov.

 

 

História 

AspidellaParadoxom je, že prvé fosílie ediakarskej bioty boli objavené už v roku 1868 (konkrétne organizmus nazvaný Aspidella, pozri obrázok vpravo), avšak vďaka vysokému veku fosílií a ich nezvyčajnému tvaru vedci usúdili, že sa nejedná o živé organizmy, a prisudzovali ich napr. pozostatkom plynových výronov na morskom dne či podobným neživým procesom. Dokonca aj keď už bolo na základe nálezov ďalších jedincov zjavné, že sa jedná o fosílie živého tvora, považovali ho za predka medúz, pričom až neskôr sa ukázalo, že to nezodpovedá realite. Dnes vedci považujú Aspidellu za diskovitý útvar, ktorým bol ukotvený k morskému dnu niektorý z vtedajších živočíchov.

Ediakaran Hills, Australia. Credit: Queens UniversityOficiálne vedci pomenovali faunu žijúcu v tomto období až v roku 2004, a to podľa Ediakarských hôr v Austrálii (pozri obrázok vľavo), kde boli nájdené významné fosílie spadajúce do tejto periódy ešte v roku 1946 (avšak vtedy opäť nesprávne datované ako fosílie pochádzajúce z neskoršieho kambria).

Ako však čas postupoval, vedcov čakalo prekvapenie - fosílií patriacich ediakarskej biote bolo objavovaných čoraz viac! Svetlo sveta uzreli viaceré bohaté náleziská na rôznych miestach Zeme. Je to veľmi prekvapujúce, pretože všetky tieto organizmy mali mäkké telo, to znamená nedisponovali žiadnymi ulitami, panciermi, či ostňami, jednoducho žiadnym pevným povrchom. Existuje však prozaické vysvetlenie - hlavnou príčinou ich uchovania je s najväčšou pravdepodobnosťou skutočnosť, že v danej dobe ešte neboli vyvinuté žiadne organizmy živiace sa prehŕňaním sedimentov na dne mora - a teda na rozdiel od neskorších období žiadne organizmy nenarúšali pomaly fosilizujúce jemné štruktúry v nánosoch.

 

Na obrázku vpravo (zdroj: Geological Society of Australia) vidíme jedno z geologických nálezísk usadenín z ediakarského obdobia nachádzajúce sa v západnej Austrálii. Na zdanlivo obyčajnej zvetranej skale môžeme ako strojom času cestovať stovky miliónov rokov do minulosti - čím hlbšie, tým dávnejšie obdobie (usadeniny z ediakarskej periódy sa začínajú pod ľavou nohou geológa v modrom). Stačí udrieť geologickým kladivkom či odlomiť kus skaly a ponoríte sa viac než pol miliardy rokov do minulosti, kde sa stala maličká bezvýznamná tragédia ako napr. malý zosuv piesku, ktorý zasypal vtedy o život bojujúceho živočícha. Ak ten svoj boj prehral, tak sa nám tento dávno stratený okamih uchoval. Povedzte - nie je to fascinujúce? 

 

 

Panoptikum

Aby sme získali predstavu ako tieto organizmy vyzerali, pozrime sa na niektorých konkrétnych predstaviteľov ediakarskej bioty, ktorá vo všeobecnosti nadobúdala - tak ako by človek od prvotných experimentov aj očakával -  veľmi rôznorodé tvary, a to vo veľkostiach centimetrov až metrov. 

 

Charnia

Prvý živočích jednoznačne identifikovaný ako predkambrický organizmus a zároveň najčastejšia fosília z ediakarskej periódy. Druh Charnia wardi dorastal až do veľkosti 2 metre. Žil vo väčších hĺbkach, a teda nemohol získavať energiu fotosyntézou - zdroj energie však zostáva zatiaľ záhadou, je možné, že filtroval mikroorganizmy z okolitej prúdiacej vody,  alebo priamo absorboval živiny.

Zdroj: Leicester Museum (vľavo), Museum de Toulouse (vpravo).

 

Dickinsonia

Dorastala až do veľkosti nad 1 meter, čím bola spolu s Charniou jedným z najväčších vtedajších živočíchov. Bolo identifikovaných až deväť rôznych druhov líšiacich sa veľkosťou a tvarom tela. Skladala sa z väčšieho počtu segmentov naplnených tekutinou. Živila sa pravdepodobne absorbciou jednobunkovcov spodnou časťou tela, pričom sú fosilizované aj jej stopy, dokazujúce schopnosť pohybu po morskom dne.

Zdroj: Berkeley University of California - Museum of Paleontology (vľavo), Museum de Toulouse (vpravo).

 

Kimberella

Pôvodne vedcami považovaná za predka medúz, neskôr za mäkkýša. Oba názory však vyvrátili informácie poskytnuté stovkami exemplárov a ich stôp nájdených v okolí Bieleho mora. Tento živočích dorastal do veľkosti cca 15 cm a živil sa bakteriálnymi povlakmi na dne morí, po ktorých sa pomaly presúval "vlnením" (umožnenom novým vynálezom - priečnym svalstvom) - fosílie ukazujú, že navyše dokázal meniť svoj tvar a to až v rozmedzí dvojnásobku veľkosti v oboch smeroch. Na počítačovej ilustrácii vpravo vidíme aj útvar pripomínajúci  "ulitu", nenechajte sa však zmiasť - jedná sa len o poddajný povlak, ktorý menil tvar spolu so zvyškom tela a neslúžil na ochranu, ale na upnutie svalstva. Neprehliadnuteľný je aj zvlnený okraj či "lem", ktorý pravdepodobne slúžil na absorbciu kyslíka (keďže ediakarské živočíchy ešte nemali žiabre).

Zdroj: Berkeley University of California - Museum of Paleontology (vľavo), Dr. Gérard Ciavatti (vpravo).

 

Tribrachidium

Diskovitý živočích dorastajúci do priemeru približne 5 cm, disponujúci jedinečnou trojstrannou (presnejšie triradiálnou) symetriou. Jeho tri "ramená" boli duté a mohli sa nafúknuť a spľasnúť podľa potreby (na obrázku vpravo ich vidíme v "spľasnutom" stave).

Zdroj: Science Photo Library (vľavo), Dr. Gérard Ciavatti (vpravo).

 

Yorgia

Živočích pripomínajúci vyššie popísaný rod Dickinsonia, avšak s veľmi nezvyčajným a v prírode nepoužívaným telesným plánom - nemá totiž skutočnú dvojstrannú (bilaterálnu) symetriu, t.j. pravá časť nie je zrkadlovým obrazom ľavej časti, ale jednotlivé segmenty sú okrem prvého z nich navzájom posunuté.

Zdroj: Dr. Gérard Ciavatti.

 

Namacalathus

Na ediakarskú periódu netradičný živočích objavený v roku 2000, žijúci v jej závere (pred 549 až 542 miliónmi rokmi). Je to spolu s druhom Cloudina prvý živočích s náznakom kalcifikácie (vápenatenia) ako obrany pred predátormi. Steny jeho vápnitého obalu však boli len 0.1 mm hrubé, a teda relatívne ohybné. Ulity a iné vápnité ochranné prostriedky v kambrickej perióde sa vyvinuli odlišným spôsobom (spájaním malých nezávislých tvrdých vápnitých blokov, tzv. skleritov).

Zdroj: Dr. Gérard Ciavatti.

 

Bradgatia

Tento kapustu pripomínajúci živočích dorastajúci do veľkosti 8-22 cm žil pred 575-565 miliónmi rokmi. Skladal sa zo šiestich až siedmich vejárovitých útvarov pripomínajúcich listy.

Zdroj: Queen's University, Canada (vľavo), wikimedia (vpravo).

 

Swartpuntia

Živočích z obdobia pred 543 miliónmi rokmi - teda tesne pred koncom ediakarskej periódy - dorastajúci až do dĺžky 1,4 metra. Skladal sa z troch až šiestich vejárovitých "listov", ktoré pripomínajú niektoré ďalšie živočíchy tejto periódy, zatiaľ čo mikroštruktúra pripomína štruktúru rodu Dickinsonia, čo svedčí o vzájomne prepojenej príbuznosti rôznych ediakarských živočíchov, podporujúc tak teóriu, že sa jedná o kompletne vyhynutý nezávislý kmeň živočíchov (kmeňom sú napr. článkonožce či chordáty, pod ktoré patria aj stavovce a človek).

Zdroj: Queen's University, Canada.

 

Spriggina

Zaradenie tohto tri centimetre dlhého živočícha skladajúceho sa z viacerých nie presne bilaterálne symetrických segmentov pripomínajúci Yorgiu je podobne ako pri všetkých zástupcoch ediakarskej bioty problematické. Ak by však mala ediakarská biota vôbec nejaký vzťah k neskorším organizmom, tak najpravdepodobnejším medzičlánkom by mohla byť práve Spriggina, žijúca v záverečných obdobiach tejto periódy. Aj keď chýbajú presvedčivé dôkazy, nie je vylúčené, že  mohla byť prvým predátorom spôsobiacim zánik ediakarskej bioty, z ktorého sa neskôr teoreticky mohli vyvinúť trilobity.

Zdroj: Berkeley Universify of California - Museum of Paleontology.

 

Po tejto zoologickej prehliadke sa pozrime ešte na prehľadný časový graf s výskytom jednotlivých základných foriem ediakarskej bioty (pre lepšie rozlíšenie kliknite na obrázok). Vďaka obmedzenému množstvu informácií, ktoré nám po pol miliarde rokov z daného obdobia zostali, si vedci nie sú celkom istí, či niektoré z rôznych fosílií sú rôznymi príbuznými evolučnými stupňami vývoja alebo či to v niektorých prípadoch nie sú len rozličné životné štádiá toho istého živočícha - túto neistotu vyjadruje pravá dolná časť obrázku.

image
Zdroj: NASA Goddard Space Flight Center

 

Vymiznutie

Vyhynutie ediakarskej bioty je vďaka nízkemu časovému rozlíšeniu fosílií z tej doby obklopené rúškom tajomstva. Bolo navrhnutých viacero príčin, ako napr. zmena životného prostredia, z nich najpravdepodobnejšia je však tá, že príroda vynašla veľmi efektívny nástroj evolučného vývoja - predátorstvo. Vyvinuli sa organizmy, ktoré sa živili inými mnohobunkovými organizmami. Ediakarská biota nemala tráviacu sústavu, nemala ústa ani žiadnu ochranu pred predátormi. Nástup predátorov, ktorí sa pravdepodobne vyvinuli nezávisle od ediakarských živočíchov z jednobunkových organizmov, teda znamenal nutný zánik tohto zraniteľného (z istého pohľadu aj mierumilovného a altruistického) sveta. Príroda jednoducho usúdila, že agresívne predátorstvo je životaschopnejší koncept, ktorý už počas nasledujúcej pol miliardy rokov až dodnes neopustila. Má to racionálnu príčinu - prijímať živiny formou pohltenia iných mnohobunkovcov je až na výnimky energeticky efektívnejšie ako prijímať živiny formou pohltenia jednobunkovcov.

Po vyhynutí ediakarskej bioty sa ako súčasť kambrickej explózie vyvinulo priehrštie obranných mechanizmov a štruktúr - ulity, vápnité rúrky, šupiny či panciere slúžiace ako ochrana pred novými mocnými predátormi disponujúcimi ďalším novým objavom - ústnym otvorom a čeľusťami.

Obrázok: Ukážka nového vynálezu prírody - predátorov, ktorých evoluční predkovia boli pravdepodobne hlavnou príčinou vymiznutia ediakarskej bioty. Na obrázkoch vidíte vo svojej kambrickej dobe dominantné druhy Opabinia (vľavo, zdroj wikipedia) a ničím neohrozený vrchol potravinového reťazca druh Anomalocaris (vpravo, zdroj NaturalHistoryExpolorer).

 

Príbuzní či cudzinci?

Aj keď neexistuje žiaden presvedčivý dôkaz príbuznosti ediakarskej bioty k akýmkoľvek neskorším či dnešným organizmom, niektorí vedci sa snažili navrhnúť viacero variant, medzi inými napr. príbuznosť s dnešnými najväčšími jednobunkovými organizmami dosahujúcimi rozmery až neuveriteľných dvadsať centimetrov (bunky narastú do takýchto abnormálnych rozmerov vďaka anorganickým výstuhám, ktorými si udržujú celistvosť a ktoré vidíme na obrázku vpravo - konkrétne druh Syringammina Fragilissima), ďalej príbuznosť s lišajníkmi, mäkkýšmi či hubami. Pre nedostatok dôkazov však ani jedna z týchto hypotéz nezískala vo vedeckej obci podporu. Nie je vylúčené, že s postupujúcim časom a výskumom sa nájdu chýbajúce vývojové články spájajúce ediakarskú biotu s kambrickou, a teda že veda zistí, ze kambrická explózia nenastala náhle ale bola pokračovateľom ediakarskej. Zatiaľ však veda nezískala pre takéto tvrdenie dôveryhodné dôkazy.

 

 

Záver

Ak nasledujúce roky či desaťročia výskumu potvrdia, že sa jedná o kompletne vyhynutý kmeň či ríšu organizmov, tak sa v prípade ediakarských fosílií pozeráme na paralelný vývoj života, ktorý bol prírodou zavrhnutý, v podstate analogický k prípadne objavenému mimozemskému životu na planéte s podobným chemickým zložením ako má Zem. Avšak aj v prozaickejšom prípade - ak sa nájde príbuzenský vzťah ediakarskej bioty s neskoršími organizmami - je úžasné, že mnohobunkový život prekvital o desiatky miliónov rokov skôr ako sme si ešte nie tak dávno mysleli, a to natoľko odlišný od toho neskoršieho, že smelo môžeme povedať, že sa z hľadiska funkčnosti jednalo o život predtým ani potom nevídaný.

 

Autor: Juraj Kotulič Bunta, Ph.D

 

Podrobnejšie informácie:

Vendian Animals (University of California, Museum of Paleontology)

Ediacara biota (wikipedia), a odkazy vnútri, predovšetkym:

List of Ediakaran Genera

Your rating: Žiadna Average: 4.8 (34 votes)

Evolucni nasledovnici Ediakarskej fauny?

Obrázok používateľa Duro Kotulic Bunta

Vyskum priniesol malu indiciu, ze by ediakarska fauna predsa len mohla mat, hoci v mizovom mnozstve, evolucnych nasledovnikov - v roku 1986 vylovili z hlbok niekolkych stoviek metrov pri Australii osem kusov nezvycajnych tvorov, ktore nevykazovali pribuznost so ziadnym zijucim organizmom. Vysledky publikovali az teraz, v roku 2014 (autori casovy sklz zdovodnili potrebou komplexneho overenia tak nezvycajneho tvrdenia). Ak najdu dalsich jedincov, tak analyza DNA to moze potvrdit alebo vyvratit, tie povodne totiz boli ulozene vo formaldehyde a etanole, ktore nekonzervuju DNA. Bohuzial, od roku 1986 sa nepodarilo vylovit ziadne dalsie jedince, kedze ziju vo velkych hlbkach a zjavne nie su obzvlast rozsirene.

http://en.wikipedia.org/wiki/Dendrogramma

It is by logic that we prove, but by intuition that we discover. [J. H. Poincaré, mathematician (1854-1912)]

Voľby prehliadania komentárov

Vyberte si, ako chcete zobrazovať komentáre a kliknite na "Uložiť zmeny".