Fantóm rodu archeopteryxov

Vták, alebo plaz? Ani jedno, ani druhé, ale kombinácia oboch. Archeopteryx je opereným plazom! Predznamenal zmeny, ktoré preniesli dinosaurov na krídlach z minulosti do súčasnosti.

Prenesme sa do nedávnej minulosti, konkrétne 10 rokov pred vznik časopisu Vesmír. V paleontologickej matrike sa uvádza rok 1861. Archeopteryxa práve zapisujú medzi znovuzrodené druhy prehistorických živočíchov. Jeho krstným otcom je profesor Hermann von Meyer. Živo si predstavujem, ako uprene pozoruje vápencovú dosku zo solnhofenského lomu v Bavorsku a nevie sa vynadívať na dokonalosť detailov skamenelého pera. Bolo to jediné litografické pierko (sekundárna letka), ktoré sa zachovalo z pravekého krídla neznámeho tvora. Meyer ho pomenoval Archaeopteryx lithographica. Ešte netušil, že o pár týždňov uzrie Nemecko skamenelé kosti tvora, ktorého prorokoval. Bude to ako stretnutie tretieho druhu – stretnutie s prehistorickým tvorom z iného sveta, vzdialeného 150 miliónov rokov.

Ak mal perie, potom je to vták! Profesor von Meyer nepochyboval o vtáčej identite archeopteryxa. Prítomnosť ozubených čeľustí, ostrých pazúrov a dlhý kostený chvost boli znaky, ktoré tejto predstave zjavne neprekážali. Odporovala tomu ale vtedajšia paradigma kreacionistov. Existenciu vtákov v takej dávnej dobe, v ktorej vznikli solnhofenské vápence, považovali za nemožnú. Archeopteryx preto nemôže byť vták! Bol to jašter, tvrdil Andreas Wagner, ktorý bez potreby detailnej analýzy pomenoval operenú skamenelinu Griphosaurus – záhadný jašter.

Nakoniec sa stalo to, čo nikto nečakal. Nemecko stratilo prvý kostrový exemplár archeopteryxa. Začiatkom októbra 1863 ho získalo Prírodovedné múzeum v Londýne. Exemplár doručili priamo na pracovný stôl jeho zakladateľa a riaditeľa Richarda Owena. Dlhodobé skúsenosti viedli slovutného profesora k záveru: Je to vták! V roku 1863 uverejnil svoju analýzu a bavorskú skamenelinu opísal pod názvom Archaeopteryx macrurus. Historickým paradoxom je to, že Owen, tvorca názvu Dinosauria, nerozoznal jediný zo znakov dinosaurov na kostre archeopteryxa. Nemohol, alebo nechcel?

Spoločenskú atmosféru viktoriánskeho obdobia už poznamenali záblesky evolučných názorov Charlesa Darwina, Alfreda Wallacea a neskôr aj profesora Thomasa Huxleya. Huxley, na rozdiel od svojho rivala Owena, identifikoval až 35 spoločných znakov dinosaurov a vtákov. Vtáky vznikli z dinosaurov, vyhlásil Huxley na zasadnutí Kráľovskej spoločnosti v tom istom roku, ako Owen opísal prehistorického vtáka z Bavorska. Aký osud čakal archeopteryxa? Stal sa oným kritickým evolučným spojivom oboch skupín. Takto začala sága rodu archeopteryxov, opradená evolučnou ikonografiou a kontroverziou, vedeckou hašterivosťou až osobnou nenávisťou, a nechýbal ani biznis, ktorý premenil skameneliny archeopteryxov na lukratívny tovar.

A sága pokračuje už takmer 160 rokov. Za ten čas však bavorské jurské vápence odhalili len 12 exemplárov považovaných za archeopteryxa. Vedecký pohľad na identitu týchto skamenelín sa však mení s každou generáciou odborníkov. V podstate sa striedajú dva názory: 1. jednotlivé exempláre reprezentujú niekoľko druhov, dokonca rodov, 2. tvarové rozdiely sa pripisuju výlučne rastovým odlišnostiam jediného druhu. Veľký záujem o štúdium operených skamenelín z Bavorska vytvoril z acheopteryxa postupne jedného z najviac študovaných tvorov v histórii paleontológie.

I medzi archeopteryxami nájdete „čiernu ovcu“. Má prírastkové číslo 8. Ôsmy exemplár údajne objavili vo vápencovom lome neďaleko bavorského mestečka Daiting. Odtiaľ dostal pomenovanie Daitingský exemplár. Má však dokonca prezývku, zdôrazňujúcu jeho záhadnosť: Fantóm.

Príbeh ôsmeho exemplára by mohol byť skutočne námetom na román. Nepoznáme presný dátum jeho nálezu. Vraj ho objavili v 90. rokoch minulého storočia. Prvému vlastníkovi nepriniesol veľa šťastia. Predal ho za smiešnu cenu. Domnieval sa, že predáva skamenelinu lietajúceho jaštera, pterosaura. Na vápencovej doske totiž chýbajú jasné odtlačky peria.

Krátko nato ôsmy exemplár zmizol, ako by sa po ňom zľahla zem. Nebol však preludom. Nepriamy dôkaz o jeho existencii malo prírodovedné múzeum v nemeckom Bambergu. Existoval tam odliatok Fantóma. Fotografiu odliatku zverejnil riaditeľ bambergského múzea v roku 1996 v lokálnom periodiku. Fantóm začal strácať tajomnosť až v roku 2009, keď ho kúpil Raimund Albersdörfer, nemecký obchodník so skamenelinami. O dva roky neskôr sa dostal do mojich rúk na analýzu.

Daitingský (8.) exemplár archeopteryxa v ultrafialovom svetle.Snímek Martin Kundrát

Ôsmy exemplár je vnorený do malej vápencovej dosky s rozmermi 29 × 26 × 2 cm. Je nekompletný. Zachovala sa len horná polovica kostry (obr. 1). Zachované kosti sú zlisované, mnohé rozlámané a nekompletné. Okrem toho nesie aj stopy neprofesionálnej preparácie, ktorá kosti poškodila. Vzhľadom na tieto okolnosti boli moje očakávania skromné. A predsa sa práve ôsmy exemplár zapíše do histórie niekoľkými prvenstvami!

Prvým je spôsob, ktorý som zvolil na jeho štúdium v roku 2011. Presvietili sme ho. Ako? Na synchrotrónovom urýchľovači (European Synchrotron Radiation Facility) vo francúzskom Grenobli. Experiment sme niekoľkokrát zopakovali, aby sme dosiahli čo najlepší výsledok. Bol to riskantný podnik, ale podaril sa. Ôsmy exemplár je prvým archeopteryxom, kde sme vytvorili virtuálnu repliku všetkých zachovaných kostí a zubov (obr. 2). Vlastne bol tu jeden bonus. Vnútri vápencovej vrstvy ležiacej v úrovni krídla bola zvláštna dutina, ktorá vznikla po rozložení letkového peria. Fantóm mal perie.

Virtuálna rekonštrukcia poškodenej lebky.Snímek Martin Kundrát

Virtuálna rekonštrukcia poškodenej lebky.Snímek Martin Kundrát

Ôsmy exemplár je prvou skamenelinou archeopteryxa, kde sme neinvazívne prenikli dovnútra kostry pomocou röntgenového žiarenia. Pri štúdiu získaných skenov som zistil, že takmer všetky kosti mali počas života dutiny vyplnené vzduchom (obr. 3), čím sa podstatne znížila celková hmotnosť ich tela, a to mohlo významne ovplyvniť pohybové schopnosti archeopteryxa.

Trojrozmerná rekonštrukcia vnútornej štruktúry kosti archeopteryxa.Schéma a snímky Martin Kundrát

Pre mňa je najcennejším zistenie, že ôsmy exemplár nebol dospelým jedincom, a predsa... K tomuto hodnoteniu ma viedla najmä mikroštruktúra kostí. Kostný záznam svedčí o vysokej metabolickej aktivite a neukončenom raste. Čím je teda ôsmy exemplár výnimočný? Je mláďaťom so znakmi dospelca. Potvrdzujú to zrasty niektorých kostí na lebke a krídle. Inými slovami, niektoré z anatomických znakov dospeli skôr ako celkový organizmus. A táto unikátna kombinácia sa nevyskytuje pri väčších alebo menších exemplároch archeopteryxa, len pri ôsmom. Ako je to možné? Je tu ešte niečo, čo som doteraz nespomnul.

Príbuzenské vzťahy archeopteryxov.Schéma Martin Kundrát

Ôsmy exemplár je neobyčajný aj svojím geologickým vekom. Všetky doteraz opísané exempláre archeopteryxa boli objavené v solnhofenskom súvrství. Fantóm má iný pôvod. Pochádza zo súvrstvia Mörnsheim, ktoré vzniklo neskôr (obr. 4). Tento fakt potvrdili aj výsledky geochemickej analýzy. Ôsmy exemplár predstavuje najmladšieho jedinca archeopteryxa. Svedčí o tom, že rod archeopteryxov obýval jurské archipelago (obr. 5) oveľa dlhšie, než sme si pôvodne mysleli. Nielen to, vyvíjal sa. Prispôsoboval sa meniacim ekologickým podmienkam súostrovia.

Rekonštrukcia najmladšieho archeopteryxa a jeho životného prostredia.Malba Zhao Chuang (PNSO) pod vedením Martina Kundráta

Niektoré anatomické znaky ôsmeho exemplára solnhofenské exempláre archeopteryxov nemajú. Tieto odlišnosti počtom i kvalitou presahujú znaky, ktoré sa doteraz použili na vytvorenie existujúcich druhov: Archaeopteryx lithographica a Archaeopteryx siemensii. Z tohto dôvodu sme zaradili ôsmy exemplár do nového druhu: Archaeopteryx albersdoerferi. Druhové meno je odvodené z priezviska jeho súčasného vlastníka, ktorý odovzdal Fantóma do rúk vedy. Súčasne sa zaviazal, že tento exemplár nepredá žiadnej neverejnej organizácii. Dnes je uložený v bavorských štátnych paleontologických a geologických zbierkach v Mníchove. Začlenenie informácií o novom druhu do našej komplexnej fylogenetickej analýzy potvrdilo kritickú pozíciu rodu Archaeopteryx na báze vtáčieho rodostromu. Ale niečo sa za ten čas zmenilo.

Pribudlo niekoľko nových exemplárov archeopteryxa. Tie nám pomáhajú pochopiť úžasnú evolučnú premenu, v ktorej sa snúbi jemná dokonalosť s prísnou úspornosťou. Za touto premenou je vznik lietajúceho dinosaura. Lietal aj sám archeopteryx?

V odpovedi na túto zásadnú otázku niet zhody. Archeopteryx má asymetrické letky, podobne ako súčasné lietavé vtáky. Chýba mu však kostené sternum – hrudná kosť, na ktorú sa upínajú „lietacie“ svaly. Takúto kosť archeopteryx pravdepodobne mal. Mohla ju tvoriť chrupka. Túto nedokonalosť čiastočne kompenzovala mohutná furkula – zrastené kľúčne kosti. Naposledy diskusiu okorenil opis desiateho (thermopoliského) exempláru. Autori štúdie tvrdia, že noha archeopteryxa bola adaptovaná na pohyb po zemi, a nie na život v korunách stromov.

Štúdium ôsmeho exemplára prinieslo niekoľko zásadných poznatkov k tejto kontroverznej téme. Mal značne odľahčenú kostru a jeho lebka bola spevnená zrastom niekoľkých kostí, takéto znaky sa nenašli ani pri najväčšom (solnhofenskom) archeopterygidovi. Majú ich však súčasné lietavé vtáky. Zrastené boli i zadné kosti čeľustí. Ôsmy exemplár odhalil rôzne stupne zrastov zapästných a záprstných kostí krídla. Ide o najstarší prototyp karpometakarpu vo vtáčej línii, štruktúry dôležitej pre letové pohyby krídla. A čo metabolický výkon? Môžeme ho čiastočne dedukovať z kostnej mikroštruktúry. V tomto bode sa moje zistenia zásadne rozchádzajú s tvrdeniami amerických a nemeckých kolegov. Ôsmy exemplár má výborne živené a aktívne remodelované kosti, čo súvisí so značným metabolickým výkonom. Je to ale priamy dôkaz, že najmladší z archeopteryxov aktívne lietal? Nie je. Fantóm je však prvým archeopteryxom, pri ktorom sme determinovali významnú koncentráciu faktorov prítomných pri dnešných lietavých vtákoch a zásadne ovplyvňujúcich ich pohyb v povetrí. Nazdávam sa, že nedospelý mörnsheimský archeopteryx sa o aktívnu formu letu pokúšal.

Fantóm rodu archeopteryxov bol odhalený. Jeho príbeh ale nekončí. Končí však ikonická sláva bavorských archeopteryxov. O tú sa dnes archeopteryx delí s operenými tvormi z Číny. Spoločne nám pomáhajú odhaliť niektoré tajomstvá vzniku lietajúcich dinosaurov. Na definitívne vyriešenie tento evolučný rébus však stále ešte čaká.

Pamiatke prof. Zdeňka V. Špinara (1916–1995) s úctou venuje autor.