Drobný ještěrkovitý plaz, který byl 289 milionů let pohřben v útrobách oklahomské jeskyně, právě přepsal klíčovou kapitolu v historii života na Zemi.
Jmenuje se Captorhinus aguti a jeho mimořádný stav zachování umožnil vědcům zdokumentovat nejstarší známý příklad žaberního dýchání, stejného mechanismu, který dnes udržuje při životě nás i všechny ostatní savce, plazy a ptáky.
Studie publikovaná v časopise Nature popisuje, jak tento malý obratlovec z raného permu již používal koordinovaný pohyb žeber a mezižeberních svalů k roztažení hrudníku a naplnění plic vzduchem. Jedná se o nejstarší přímý důkaz tohoto dýchacího systému u amniot, velké biologické skupiny, do které patří plazi, ptáci, savci a jejich společní předci.
Captorhinus je ještěrkovitý tvor, který je klíčový pro pochopení rané evoluce amniot,“ říká Ethan Mooney, který výzkum vedl. V jeho době byli tito živočichové hojní a experimentovali se životem na souši.
Proteiny z doby před téměř 300 miliony let
Fosilie však skrývala i druhé, neméně šokující odhalení. Pomocí synchrotronové infračervené spektroskopie, techniky, která využívá extrémně intenzivní infračervené světlo generované urychlovačem částic k identifikaci chemických sloučenin v mikroskopickém měřítku, vědci zjistili stopy původních bílkovin v kostech, chrupavkách a kůži zvířete. Jsou téměř o 100 milionů let starší než dosud nalezené fosilní proteiny u dinosaurů, což dramaticky posouvá známé hranice zachování měkkých tkání.
„Toto zjištění je výjimečné,“ uzavírá Mooney. Dramaticky rozšiřuje možnosti, o kterých jsme si mysleli, že jsou v oblasti zachování měkkých tkání možné.
Časová schránka v oklahomských jeskyních
Tajemství takového uchování se skrývá v jeskyních Richards Spur, v jednom z nejbohatších paleozoických nalezišť suchozemských obratlovců na světě. Kombinace bahna zbaveného kyslíku a prosakujících uhlovodíků – přírodních organických sloučenin z podzemí – zde vytvořila prostředí, které působilo jako skutečná časová kapsle. Výsledkem je trojrozměrná mumifikovaná fosilie, která si zachovala nejen kosti, ale i kůži, chrupavky a dokonce i stopy bílkovin.
Aby tým mohl prozkoumat vnitřek vzorku, aniž by ho zničil, použil neutronovou počítačovou tomografii. Na rozdíl od běžného rentgenového záření tato technika využívá paprsky neutronů, které procházejí horninou s mimořádnou přesností a odhalují skryté struktury. A to, co se objevilo, předčilo všechna očekávání.
Začal jsem vidět struktury obepínající kosti,“ vzpomíná Mooney. Byly velmi jemné, strukturované. A najednou to tu bylo: kůže obklopující trup, v harmonikovém vzoru, jako soustředné pásy táhnoucí se až ke krku.
Měch, který změnil evoluci
Tento vzor kůže nebyl pouhým anatomickým detailem. Spolu s vnitřními strukturami poskytovala kůže vodítka potřebná k rekonstrukci kompletního dýchacího systému. Vědci byli schopni u několika exemplářů identifikovat segmentovanou chrupavčitou hrudní kost, hrudní žebra a spojení s ramenním pletencem, souborem kostí, který spojuje přední končetiny s trupem. Poprvé se tak podařilo u tak starého zvířete rekonstruovat celý aparát, který zajišťuje kostní dýchání.
Odborníci zdůrazňují význam tohoto evolučního skoku. Před vznikem žeberního dýchání se suchozemští obratlovci spoléhali na mnohem omezenější strategie. Například obojživelníci kombinují přijímání kyslíku kůží s mechanismem čerpání vzduchu ústy a hrdlem. Tento systém funguje, ale omezuje fyzickou aktivitu živočichů. Dýchání žebry proměnilo tělo v jakýsi měch schopný přijímat více kyslíku, vylučovat více oxidu uhličitého a udržovat mnohem náročnější metabolismus.
„Byla to radikální změna, která těmto zvířatům umožnila osvojit si mnohem aktivnější životní styl,“ říká Mooney. Lepší dýchání není zanedbatelný detail: je to základ, na kterém stojí rychlost, vytrvalost a nakonec i rozmanitost životních forem.
Ne první, ale nejstarší důkaz
Robert R. Reisz, spoluautor výzkumu, upřesňuje, že Captorhinus nemusel být nutně prvním živočichem, který takto dýchal. „Navrhujeme, aby systém, který vidíme u Captorhinuse, představoval původní stav dýchání pomocí žeber, který se vyskytuje u moderních plazů, ptáků a savců,“ vysvětluje. Jedná se však o nejstarší organismus, pro který existují přímé důkazy, což z něj dělá zásadní dílek pro pochopení toho, jak se obratlovci dokázali stát nezávislými na vodě a ovládnout suchozemské ekosystémy.
Každé naše dnešní nadechnutí, zdánlivě automatické a nevědomé, je ve skutečnosti biologickým dědictvím pocházejícím od tohoto drobného plaza o velikosti pouhých několika centimetrů. Evoluční testament sepsaný před 289 miliony let v hlubinách oklahomské jeskyně.