Nalezeny nejstarší pozůstatky rostlin. Jak to mění naše představy o vývoji života?

- Příroda autor: Jan Toman

Před pár dny proletěla médii zpráva, že paleontologové identifikovali nejstarší známé zkameněliny rostlin. S uvedeným stářím 1,6 miliardy let mají tyto pozůstatky ambice posunout naše představy o vývoji řas pěkných pár milionů let dozadu. Jak moc průkazné ale nalezené fosilie jsou? Liší se nějak od dalších "nejstarších" ale později zpochybněných nálezů?  A pokud skutečně mají uvedený původ, jak se to odrazí na našich představách o evoluci pozemského života?

Ramathallus lobatus

Ramathallus lobatus,zdroj: PLOS ONE

Jak už to někdy ve vědě bývá, určité objevy jsou důležitější z hlediska svých dopadů než samy o sobě. U hledání nejstarších zkamenělin to platí dvojnásob. Odhalení nejstarších zástupců dílčích skupin organismů – například rostlin, hub, nebo některé linie prvoků – nám totiž zároveň umožňuje stanovit minimální stáří celé jejich evoluční větve.

Jednou z hlavních větví pomyslného stromu života jsou přitom tvorové s velkou, složitou a jádrem opatřenou buňkou zvaní Eukaryota. Ti se zásadně odlišují od organismů na úrovni bakterií a můžeme mezi ně zařadit všechny prvoky, rostliny, houby a živočichy. Jejich – náš – původ je přitom spojen s několika nesamozřejmými událostmi.

Výsadní postavení mezi nimi má splynutí dvou jednodušších buněk, předka eukaryotické buňky samotné a divokého předchůdce naší "buněčné elektrárny" mitochondrie.

Jednou z nejdůležitějších otázek přitom zůstává, kdy ke vzniku složitějších forem buněk, které nastartovaly ve srovnání s dřívějším obdobím rapidní evoluci vedoucí až k dnešní bohaté a nejrůznějšími formami přetékající biosféře, vlastně došlo.

Po událostech starých miliardy let se dodnes zachovalo jen málo stop. Jednou z cest, jak dávné milníky evoluce datovat, je hledání charakteristických sloučenin, které v horninách zbyly po rozložení buněk různého původu. Hledání těchto stop je nicméně komplikované přesunem chemických látek ve skále, jejich přeměnou a faktem, že stejné či podobné sloučeniny jako eukaryotické organismy po sobě mohou nechávat i bakterie.

Od zkamenělin k genům a zase zpátky

Další cestou je hledání klasických zkamenělin. První zástupci eukaryot nicméně byli nepochybně malí, a vlastně není ani úplně jasné, jak mohli vypadat. Nelze vyloučit, že různě velké kulovité mikrofosilie, které jim někteří výzkumníci připisují, patřily spíše obskurním bakteriím.

Větší útvary zase vůbec nemusí mít biologický původ, nebo se může jednat o kolonie bakterií. Skutečně průkazné nálezy eukaryot tak pocházejí až z doby, kdy jejich přítomnost vlastně nikoho nepřekvapuje.

Poslední metodou je srovnání genetické informace dnešních zástupců studovaných evolučních větví. Mutace se hromadí v DNA všech skupin (respektive některých jejích částech) přibližně stejnou rychlostí. Vzájemným srovnáním různých linií života bychom tak s využitím sofistikovaných statistických přístupů mohli dospět k datu, kdy žil jejich společný předek.

I tyto výsledky jsou ale zatíženy velkou chybou. V neposlední řadě je totiž nutné výpočty kalibrovat fosilními nálezy, jejichž identifikace a zařazení ale jsou, jak jsme viděli výše, samy o sobě velmi problematické.

Sečteno a podtrženo, odhady stáří společného předka všech eukaryot se pohybují zhruba od čtyř do jedné miliardy let s těžištěm okolo 1,8 až 1,2 miliardy let. Všechny dílčí skupiny eukaryotických organismů se mohly rozvíjet až později.

Kalibrace předchozí metody nejstaršími, ale stále některými výzkumníky přijímanými, zkamenělinami přitom vede spíše k dávnějším datům předka eukaryot. Mezi tyto fosilie patří například 1,2 miliardy let stará Bangiomorpha pubescens, kterou někteří vědci považují za červenou řasu. Teď ale do hry vstupují možné fosilie rostlin možná ještě o 400 milionů let starší!

Revoluční nálezy z Indie

O svých nálezech z centrální Indie referuje čtveřice švédských badatelů v časopise PLOS Biology. Nejedná se vlastně o nález jednoho druhu možných řas, ale hned několika. Rafatazmia chitrakootensis a Denaricion mendax představují různě silná mnohobuněčná vlákna patrně planktonních řas. Ramathallus lobatus oproti tomu byl s největší pravděpodobností přisedlou řasou, jejíž stélku tvořila vzájemně splynutá a částečně specializovaná vlákna.

Pokud by se v případě nálezů jednalo o pouhá jednoduchá vlákna, dalo by se nad prvními dvěma zástupci mávnout rukou jako nad možnými sinicemi, zelenými bakteriemi, které v mělkých vodách bují dodnes. Jejich tvar a vnitřní struktura se ale dnes běžným typům vymykají.

Z eukaryotického původu je "podezřelá" zejména Rafatazmia. Třebaže je tloušťka jejích vláken o něco nižší než u denacriona – v průměru mají 58 až 175 mikrometrů (tedy stejně, nebo o něco více než lidský vlas) – jednotlivé buňky mají závislost délky na objemu typickou pro eukaryota a obsahují zbytky laločnatých útvarů, které mohly být zaživa škrobovými zrny.

Organismus patrně rostl příčným dělením buněk uvnitř vlákna, přičemž v některých přepážkách nalezli výzkumnici otvory druhotně vyplněné "špuntem" podobnému stavu u některých dnešních ruduch. V neposlední řadě tento druh produkoval tlustostěnné buňky, možná rozmnožovací nebo odolná stádia životního cyklu.

Denaricion vykazuje sice větší průměr vláken (cca 130 až 275 mikrometrů), ale závislost jejich délky na objemu odpovídá spíše bakteriím. Také vnitřní struktura buněk a charakter jejich dělení napovídá, že tento druh představuje spíše neobvykle velkého zástupce vláknitých bakterií.

Ramathallus je v mnoha ohledech nejzajímavější. Nejen, že se patrně jednalo o přisedlý organismus, ale navíc oplýval složitější masitou stélkou vzniklou splynutím jednořadých vláken. Podobný stav nalezneme také u některých dnešních eukaryotických řas, a podobně jako u nich také u tohoto druhu došlo ke specializaci vnějších a vnitřních vláken ke specifickým účelům.

Z odlišného tvaru buněk ve svrchní části lze dokonce odečíst, že tento organismus – patrně také červená řasa – vykazoval podobně jako moderní rostliny vrcholový růst. Rovněž vytvářel čtyřčetné spory typické pro eukaryota.

Budeme přepisovat učebnice?

Datování horninových vrstev, ze kterých pocházejí nálezy, je v oblasti Vindhyan ve střední Indii oříšek. Není jasné, jaké vrstvy si v různých částech oblasti odpovídají, ani to, jak jsou vlastně staré. Komplexní fosilie a zastoupení mnoha zkamenělých druhů dříve vědce táhly spíše k tomu, aby vrstvám přiřkli stáří okolo pouhých 600 milionů let. Datování pomocí fyzikálních metod, zejména rozpadu radioaktivních izotopů prvků, ale takřka bez výjimky ukazují na stáří okolo 1,6 miliardy let.

Na vině je možná unikátní charakter naleziště. V tak dávných dobách totiž praktiky nenalézáme oblasti, kde by docházelo k detailnímu zachování přítomných organismů pomocí fosfatizace, jako je tomu zde. Nelze tak vyloučit, že zástupci různých eukaryotických skupin obývali Zemi daleko dříve, než se soudilo, jenom se tak dobře nezachovali.

V každém případě platí, že pokud se potvrdí ruduchový původ nalezených zkamenělin, budeme muset posunout dozadu nejen vznik červených řas a potažmo rostlin, ale i organismů se složitějšími buňkami – eukaryot – obecně.

Zdroj: Bengtson S, Sallstedt T, Belivanova V & Whitehouse M (2017): Three-dimensional preservation of cellular and subcellular structures suggests 1.6 billion-year-old crown-group red algae. PLoS biology 15.

Tagy: archeologie paleontologie biologie věda a poznání

Zdroje: Vlastní