Nalezli paleontologové zvíře staré miliardu let?

Autor: Jan Toman

Miliardu let staré usazeniny ze severozápadního Skotska vydaly zkameněliny mnohobuněčných tvorů. Vnitřní stavba těchto kulovitých zkamenělin přitom naznačuje, že se mohlo jednat o blízké příbuzné živočichů.

Kořeny velkých skupin organismů dodnes zůstávají obestřené tajemstvím a mnohobuněční živočichové nejsou žádnou výjimkou. Úplně nové světlo na jejich skromné počátky by ale mohly vrhnout zkameněliny z atlantického pobřeží Skotska. Díky takřka dokonalým podmínkám pro jejich zachování se skupině výzkumníků podařilo ve vrstvách starých asi miliardu let objevit pozůstatky mnohobuněčných tvorů. Všechny indicie přitom značí, že se jednalo o příbuzné živočichů. Vzhledem ke zvláštnímu způsobu dělení buněk je nemůžeme zařadit přímo mezi zvířata. Schopnost vytvářet nejméně dva různé typy buněk a procházet jednoduchým individuálním vývojem ale může výrazně posunout naše představy o naší vlastní vzdálené minulosti.

Raná historie zvířat je podobně jako další dávné evoluční události obestřená tajemstvím. Už Charles Darwin a jeho současníci v věděli, že se mnohobuněční živočichové objevují mezi zkamenělinami poměrně náhle před asi 550 miliony lety. Událost dostala název kambrická exploze. Později se ale ukázalo, že původ zvířat musí sahat dál do minulosti.

Ve čtyřicátých letech 20. století vzali paleontologové v potaz existenci ještě o několik desítek milionů let starších zkamenělin mnohobuněčných živočichů. Tyto objevy v posledních desetiletích doplnily sporadické nálezy jednoduchých zástupců stejné skupiny zhruba na úrovni mořských hub ve vrstvách o staří až 800 milionů let. Samotný kořen zvířecího evolučního stromu – to, jak došlo k přeměně kolonie trubének, jež jsou nejbližšími jednobuněčnými příbuznými živočichů, v mnohobuněčná zvířata – však zůstával záhadou.

Záhadou o to větší, že z doby, kdy k přechodu mělo dojít, známe poměrně dost kandidátů na jednoduché mnohobuněčné řasy. Kde se tedy první živočichové a jejich příbuzní mohli skrývat? Nejnovější objev ze severozápadního Skotska nabízí svéráznou odpověď – v mělkých sladkých vodách.

Anglosaský tým paleontologů a biologů se zaměřil na zhruba miliardu let staré vrstvy z okolí Lower Diabaig v severozápadním Skotsku. Geologické doklady jim pomohly určit, že zkoumané usazeniny pocházejí z jezerního dna. Díky excelentnímu zachování mikroskopických zkamenělin v tomto materiálu se badatelé mohli podívat na jejich buněčnou, v některých případech dokonce i vnitrobuněčnou strukturu. Kromě mnoha jednobuněčných mikrofosilií přitom objevili i něco daleko zajímavějšího – kulovité až oválné útvary sestávající z mnoha buněk., které nazvali Bicellum brasieri.

Řezy mnohobuněčným organismem Bicellum brasieri. Jasně viditelné jsou dva odlišné typy buněk – podlouhlé krycí tužší buňky a plastické kulovité vnitřní. Černá čárka indikuje 10 mikrometrů. Podle Strother a kol. 2021.

Velikost těchto útvarů dosahuje asi 20 mikrometrů. To by samo o sobě ještě nebylo tak zajímavé – v podobně starých vrstvách se nachází jednoduché mnohobuněčné řasy a sinice, nemluvě o koloniích jednobuněčných druhů. Podstatné však je, že jednotlivé buňky těchto organismů obsahovaly jádro, a naopak postrádaly buněčnou stěnu. V rámci útvarů jsou na sebe také těsně namačkané a příslušným způsobem deformované. Ani mezibuněčná spojení nenasvědčují příbuznosti sinicím nebo rostlinám.

Co je však nejdůležitější, někteří zástupci bicellia oplývali hned dvěma typy buněk. Menší vnitřní kulovité buňky byly vždy těsně namačkané ve středu. Větší, delší a robustnější buňky protáhlého tvaru potom u některých jedinců tvořily patrně ochrannou vrstvu na povrchu. Že se jedná o zástupce stejného druhu přitom badatelé odvodili z faktu, že někteří jedinci stojí na přechodu mezi dvěma formami – obsahují prodloužené buňky, jenže vmezeřené mezi kulovitými, nebo právě se formující povrchovou vrstvu.

Individuální vývoj Bicellum brasieri. Na prvním obrázku je „nahá“ forma postrádající krycí buňky. Na druhém obrázku ukazuje šipka na diferencovanou podlouhlou buňku, zatím vmezeřenou mezi ostatními. Na třetím obrázku je jasně vidět formující se krycí vrstvu z podlouhlých buněk. Černá čárka indikuje 10 mikrometrů. Podle Strother a kol. 2021.

Když dali vědci všechny tyto doklady dohromady, vyšlo jim, že Bicellum bylo pravděpodobně příbuzné živočichům. Na první pohled se dokonce podobá některým zárodečným stádiím zvířat. Na druhou stranu, jednotlivé buňky v rámci kulovitého těla patrně nevznikaly postupným dělením na dvě dceřiné, jak je obvyklé pro mnohobuněčné živočichy. Pravděpodobnější variantou je, že měly původ v rozdělení jedné velké mnohojaderné buňky.

S největší pravděpodobností tak můžeme Bicellum zařadit mezi nejbližší příbuzné živočichů, jako jsou třeba plísňovky (Ichthyosporea), které i dnes ve svém životním cyklu experimentují s mnohobuněčností. Tento závěr odpovídá i studím založeným na metodě molekulárních hodin, která srovnává rozdíly v genetické informaci mezi různými skupinami. Plísňovky a několik dalších drobných linií prvoků se podle nich od linie vedoucí k mnohobuněčným živočichům oddělily asi před 1100 miliony let. Miliardu let staré zkameněliny na srovnatelné úrovni organizace tedy dobře zapadají do celkového obrázku rané evoluce živočichů.

Pozoruhodné je, že Bicellium a zejména jeho individuální vývoj od útvarů sestávajících jen z plastických kulovitých buněk k tělu krytému robustními podlouhlými buňkami, dobře odpovídá některým hypotézám o vzniku složité mnohobuněčnosti. Podle nich v rané evoluci živočichů nehrálo významnou roli řízení vývoje geny, ale prosté fyzikální procesy.

Tak třeba kulovitý tvar mnohobuněčného organismu ve vodním prostředí vzniká sám od sebe, pokud k sobě buňky silně přilínají. V případě, že mezi plastickými kulovými buňkami vznikají i větší, tužší a podlouhlé buňky, automaticky budou vytlačené na povrch. Organismus tak získá účinnou ochranu i bez toho, aby pohyb těchto buněk byl nějak zakódovaný v genech.

Třebaže tedy Bicellum brasieri s největší pravděpodobností není naším přímým předkem, může se ukázat jako extrémně důležitý „záchytný bod“ pro další paleontologické ale i molekulárně-biologické studie. Ukazuje nám, kde hledat naše bližší příbuzné i to, do jakých vrstev se dívat a s jakými změnami Zemského povrchu mohl vznik mnohobuněčných živočichů souviset. V dalších letech se s jeho jménem patrně ještě setkáme.

Zdroj: PK Strother, MD Brasier, D Wacey, L Timpe, M Saunders & CH Wellman (2021): A possible billion-year-old holozoan with differentiated multicellularity. Current Biology, online.

Facebook Comments