…aneb Co přinášejí nové vědecké studie
Čas od času se mezi stovkami odborných prací o dinosaurech objeví učiněný skvost, který má potenciál natrvalo změnit náš pohled na tyto mimo ptáků dávno vyhynulé obratlovce. Nebo přinejmenším změnit směr bádání v některé z hlavních oblastí dinosauří paleontologie. Dnes si představíme hned dvě takové studie, které vyšly letos na jaře. Jedna se týká dinosauří genetiky (odtud ta poznámka o Jurském parku v nadpisu) a jedna má cosi do činění s dinosauří fyziologií a jejich…ehm, „lupy“. Začněme právě touto odbornou prací, která nám odhaluje cosi nového o vlastnostech organismu neptačích teropodních dinosaurů.
———
Paleontoložka Maria McNamarová ukazuje desku jemnozrnné horniny s fosilií opeřeného teropodního dinosaura. Podobné objevy umožnily zjistit víc informací například i o fyziologii neptačích dinosaurů. Kredit: John Sheenan
———
Vědecká studie byla oficiálně publikována koncem letošního května a jsou pod ní podepsáni vědci z University College Cork v Irsku.[1] Paleontoložka Maria McNamara se svým týmem prostudovala podrobně pod elektronovým mikroskopem kožní deriváty současných ptáků a fosilizované struktury stejného typu u fosilních exemplářů několika čínských opeřených teropodních dinosaurů z období rané křídy. Konkrétně šlo o rody Microraptor, Beipiaosaurus a Sinornithosaurus, žijící v době před asi 126 miliony let.[2] Zkamenělé exempláře jsou tak dobře zachované, že bylo možné rozluštit i jemnou strukturu „lupů“, tedy fragmentů odumřelé kůže, těchto dinosaurů. Zkoumán však byl také jejich současník z řady pravěkých ptáků – Confuciusornis. Vědci byli schopni dostat se až ke keratinovým vláknům v mikroskopickém rozlišení. Fosilní „lupy“ přitom vykazovaly prakticky stejnou strukturu jako ty u současných ptáků – a to dokonce i v podobě spirálního stáčení jednotlivých vláken. Stejně jako u současných živočichů i fosilní deriváty kůže byly tvořeny buňkami zvanými korneocyty (mrtvé buňky bez jádra), které jsou zaživa značně „suché“, pevné a mají vysoký obsah proteinu keratinu. Podle výsledků studie se tento anatomický rys objevil poprvé v období střední jury, asi před 165 miliony let. To dobře časově odpovídá paleontologicky doloženému vzniku mnoha nových adaptací, včetně vzniku komplexního opeření u teropodních dinosaurů.[3] Jedná se také o první přímý důkaz dlouho předpokládaného faktu, že dinosauři nesvlékali celou kůži, jako dnešní ještěři a hadi, ale ztráceli fragmenty své kůže mezi ukotvenými pery postupně. Objeven však byl také rozdíl mezi stavem u současných ptáků a druhohorních teropodů a praptáků. Současní ptáci mají velmi „tučné“ korneocyty s řídce rozmístěným keratinem, což jim umožňuje velmi rychle snížit tělesnou teplotu v případě dlouhého letu. U fosilií teropodů však byly korneocyty plné keratinu, což nasvědčuje tomu, že ani létající formy těchto tvorů nebyly schopné dlouhodobého a energeticky extrémně náročného aktivního letu.
———
Kostra čínského triasového druhu Odontochelis semitestacea, jedné z nejstarších známých fosilních želv. Výzkum ukazuje, že poslední společný předek ptáků a želv žil na Zemi v období permu, asi před 260 miliony let. Kredit: Ghedoghedo, Wikipedie (CC BY-SA 4.0)
———
Druhá odborná práce je snad ještě zajímavější, ačkoliv nás k možnosti vytvoření skutečného Jurského parku (či Jurského světa 2, který právě míří do kin) rozhodně nijak nepřibližuje. Tým vědců z Univerzity v Kentu publikoval v periodiku Nature Communications údaje o možné podobě a struktuře genomu druhohorních dinosaurů.[4] Tyto informace vědci získali porovnáváním genomu různých skupin obratlovců (například želv a ptáků) a byli tak schopni s vysokou mírou přesnosti odhadnout, jak by pod mikroskopem vypadala genomová struktura (resp. chromozomy) různých dinosauřích druhů. Vedoucím výzkumného týmu byl profesor Darren Griffin, v jímž vedené laboratoři univerzitní Školy biologických věd výzkum probíhal. Vědci museli nejprve extrapolovat pravděpodobnou strukturu genomu posledního společného předka želv a ptáků, žijícího asi v době před 260 miliony let (prvohorní perm; zhruba 20 milionů let před tím, než se objevili první dinosauři).[5] Další členka týmu Becky O’Connorová potom modelovala pravděpodobný vývoj struktury genomu od tohoto společného předka až k současným plazům. Nejzajímavějším zjištěním bylo, že ačkoliv si jednotlivé chromozomy uvnitř „přehazují“ geny, mezi jinými chromozomy k tomu dochází jen výjimečně. Ptáci mají v porovnání s mnoha jinými skupinami obratlovců velké množství chromozomů a to může být jeden z důvodů jejich velké druhové rozmanitosti. Výzkum také doložil, že karyotyp dinosaurů a později i vývojově vyspělých teropodů byl nejspíš velmi podobný ptačímu, což by rovněž vysvětlovalo jejich výraznou druhovou rozmanitost a snad i evoluční úspěšnost.[6] Je tedy prakticky jisté, že pokud by současní biologové měli k dispozici chromozomy druhohorních dinosaurů, nejspíš by pracovali s materiálem velmi podobným tomu, který dnes najdeme u vrabce, pštrosa nebo orla. Na výzkumu se podílelo množství odborníků na genetiku a molekulární biologii a byly při něm využity také moderní technologie a nové postupy, například v podobě zavádění fluorescenčních sond.
———
Short English Summary: Two new studies published in last few weeks shed light on some interesting aspects of non-avian dinosaur physiology and genetics. This could provide a breakthrough in the future studies of extinct dinosaurs.
———
Odkazy:
https://www.sciencedaily.com/releases/2018/05/180528172300.htm
https://phys.org/news/2018-05-dino-bird-dandruff-shoulders-rest.html
https://www.sciencedaily.com/releases/2018/05/180521092653.htm
https://phys.org/news/2018-05-genome-dinosaurs-bird-turtle-comparisons.html
———
[1] Maria E. McNamara; et al. (2018) Fossilized skin reveals coevolution with feathers and metabolism in feathered dinosaurs and early birds. Nature Communications 9, Article number: 2072. doi: 10.1038/s41467-018-04443-x
[2] Su-Chin Chang, Ke-Qin Gao, Chang-Fu Zhou & Fred Jourdan (2017). New chronostratigraphic constraints on the Yixian Formation with implications for the Jehol Biota. Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology, 487 (399-406). doi: https://doi.org/10.1016/j.palaeo.2017.09.026
[3] Brown, J.W.; Van Tuinen, M. (2011). „Evolving Perceptions on the Antiquity of the Modern Avian Tree, in Living Dinosaurs“. The Evolutionary History of Modern Birds. John Wiley & Sons LtD: 306–324. doi: 10.1002/9781119990475.ch12
[4] Rebecca E. O’Connor; et al. (2018). Reconstruction of the diapsid ancestral genome permits chromosome evolution tracing in avian and non-avian dinosaurs. Nature Communications; 9 (1). doi: 10.1038/s41467-018-04267-9
[5] Ezcurra, Martín D. (2016). „The phylogenetic relationships of basal archosauromorphs, with an emphasis on the systematics of proterosuchian archosauriforms“. PeerJ. 4: e1778. doi: 10.7717/peerj.1778
[6] Lee, Michael S. Y.; Cau, Andrea; Naish, Darren; Dyke, Gareth J. (2014). „Sustained miniaturization and anatomical innovation in the dinosaurian ancestors of birds“. Science. 345 (6196): 562–566. doi: 10.1126/science.1252243
———