Zvětšit obrázek

Na snímku je fosilie o níž vědci tvrdí že to je pozůstatek blastuly s patrným pevným vnějším ochranným obalem. Toto zkamenělé embryo je staré okolo 500 milionů let. Fotografie je z letošního roku a je z dílny Rudolfa a Elizabeth Raffových

O údajných embryonálních fosiliích se v tisku hovoří již zhruba 12 let. Zprávy pocházejí převážně od čínských paleontologů. Že se jedná o zkamenělé živočichy nyní už není pochyb, jen se  vědci zatím  nemohou shodnout v tom, zda jde o zárodky a nebo zda to jsou zachované pozůstatky dospělých organismů.

Zvětšit obrázek

Heliocidaris erythrogramma - jedna z ježovek na jejíž zárodcích Raff dělal pokusy. Ježovky, stejně jako další živočichové začínají svůj embryonální život jako malé kulovité shluky buněk kterým se říká blastuly. Merkaptoetanol uchoval tkáně dlouho v neporušeném stavu. Tím se potvrdilo, že sirovodík stál u zrodu fosilizace nejstarších známých živočišných buněk.

Fosilie vypadají znamenitě, což o to, ale pokud o embryích už něco znáte, tak se vám jejich fosilizace musí nutně  jevit jako nepravděpodobná.  Profesor Rudolf Raff z Indiana University o tom doslova říká: „Je to jako byste tvrdili, že se vám podaří získat zkamenělinu z mýdlové bubliny“. Jenže co se na první pohled zdá jako nesmysl, může být pravda. Embrya se nám po miliony let uchovala zřejmě díky díky fosforečnanu vápenatému a procesu, který je uchoval dlouhou dobu v neporušeném stavu. Zatím se nikomu nedařilo potvrdit,  jak by embrya mohla přestát nepoškozena tak dlouho, než alespoň částečně zvápenatěla.

Skupina vědců vedená Rudolfem Raffem se pustila do objasňování  podmínek, které by to umožnily. Ke svým pokusům si vědci vybrali dva druhy ježovek (zástupci ostnokožců), lidově nazývanými  "mořští  ježci". Modelem jim  stály druhy  Heliocidaris erythrogramma a Lytechinus pictus.
Potřebovali přijít na to, co umožnilo embryím těchto ostnokožců vydržet zhruba měsíc a aby se po tuto dobu  nerozpadly. Pokud by se jim podařilo mrtvé embryo ježovky takovou dobu uchovat, byl by to důkaz, že u nich mohl nastat proces, na jehož konci jsou dnes nacházené zkameněliny podobné blastocystám.

Zvětšit obrázek

První fotky fosilních nálezů o nichž Shua Xiao prohlásil, že se jedná o buňky živočichů, byly zveřejněny již před dvanácti lety.

Problém je vtom, že nepatrná mrtvá kulička embrya za normálních podmínek vydrží v moři nepoškozená jen krátce. Když se nerozloží vlastními enzymatickými degradačními procesy, tak na pomoc ochotně přispěchají všudypřítomné a vždy hladové bakterie. Leda, že by se embryo ocitlo v tak zvaném „redukčním“ prostředí bez kyslíku, to by ničitelům dokázalo zatnout tipec. Jejich nápad spočíval v ověření působení sirovodíku, ten totiž degradační procesy zpomalí, případně je zcela zastaví. O sirovodíku je známo, že se před půl miliardou let kdy na Zemi vznikala živočišná říše, vyskytoval hojně. Svědčí o tom zlato, přesněji kočičí zlato neboli  pyrit. Nálezy této síru obsahující sloučeniny jsou ve zkamenělinách z té doby běžné. Tento fakt lze tedy považovat za dostatečný důkaz hojné přítomnosti sirovodíku na Zemi.  Ostatně ani dnes není tento plyn na zemi vzácností neboť  je častým hostem v sousedství teplých vřídel a nalézt ho lze i v hloubkách oceánů.

Sirovodík je vysoce toxický a výbušný a tak pro své pokusy s embryi ostnokožců vědci použili  beta-merkaptoetanol. Ten má na živou hmotu prakticky shodné účinky jaké na ně má má sirovodík ale práce s ním je, až na příšerný zápach, bezpečná. Dva zmíněné druhy mořských ježků vědci ke svým hrátkám použili proto, protože se diametrálně liší ve velikosti svých embryí. Pokusy s merkaptoetanolem  ukázaly, že na velikosti embrya nezáleží a že nechť je embryo malé, nebo velké (embryo jedné z ježovek mělo pouhou desetinu milimetru, druhé bylo pětkrát větší),  merkaptoetanol je obě uchová v tvarově zachovalém stavu po tak dlouhou dobu, že u nich  proces fosilizace může nastat. To je dobrá zpráva, především pro ty, jež od samého počátku byli přesvědčení, že nalezené útvary představují zachovaná zkamenělá embrya, ale nemohli to nijak dokázat. A konečně je  to dobrá zpráva i proto, že podle toho, jak se tyto nálezy co do velikosti v průběhu věků liší, může nám to mnohé napovědět o tom, jak se živočišné organismy a jejich embrya postupně vyvíjely.  

Zvětšit obrázek

Rudolf Raff, Indiana University

Proč vědci volili ježovky
Ježovky se k výzkumům ve vývojové a molekulární biologii používají již řadu let. Poskytují ohromné množství vajíček a ta jsou navíc průhledná, takže lze v  mikroskopu snadno sledovat průběh jejich rýhování,... Ježovky jsou gonochoristi s vnějším oplozením a jejich zárodek je kryt tuhým obalem.Tato polotuhá slupka na povrchu embryí ostnokožců je pro zachování tvaru celého útvaru velmi důležitá. Je-li tato blána porušena k procesu umožňujícímu zachovat strukturu útvaru tak, aby byly položeny základy pro možnost fosilizace nedochází ani za příznivých podmínek a působení merkaptoetanolu. Vědci z Indiana University v Bloomingtonu a Bristolské university, a nejen oni, se domnívají, že nalezené fosilie jsou pozůstatky skutečných embryí a nikoli dospělých organismů.

Zvětšit obrázek

Shuhai Xiao, nyní docent na Polytechnickém institutu ve Virginii

Vědci předpokládají, že prvotní fosilie jsou staré více než 500 milionů let a že se jedná o zárodky ve stadiu blastuly. K tomu co to je blastula možná stojí za to dodat, že po oplození vajíčka dochází nejprve k několikerému takzvanému rýhovacímu dělení při němž vzniká shluk buněk nazývaný morula . Z té pak dalším dělením vzniká dutý kulovitý útvar, blastula. Jednovrstvová blastula má pevný obal a nejvíce připomíná zachované zkamenělé útvary.
Nález zachovaných fosilií z doby před 500 až 600 miliony let je fascinující proto, protože během několika málo milionů let se  od doby kdy se žádné fosílie ukazující na přítomnost živočichů na Zemi nenacházejí tu je najednou „výbuch“ celé škály mnohých životních forem, včetně zástupců anomalocarids,  trilobitů,...

První zmínka o „mini-fosíliích“ řas a živočichů se objevila v časopisu Nature již v roce 1998. Byla z pera dvou Číňanů  a jednoho Američana (Shuhai Xiao a Yun Zhanga z Pekingské university a  Andrew Knolla z Harvardu). Zpráva však nevyvolala velký ohlas. Chyběl důkaz, že by se měkké tkáně mohly uchovat dostatečně dlouho aby mohly fosilizovat, a tak prvním živočišným zkamenělinám datovaným do doby před 570 miliony let, nikdo moc nevěřil.
Nynější pokusy prokázaly, že na Zemi bylo dostatek příležitostí k tomu, aby zárodky živočichů po nezbytně nutnou dobu zakonzervoval sirovodík a že to co nyní nacházíme, že jsou s velkou pravděpodobností zkamenělá embrya prvních zástupců živočišné říše na Zemi. 

 
Pramen: Indiana University