logo
FA 03/2020 Życie naukowe

Joanna Kosmalska

Zagadki żółwia

Stanowisko w Porębie Fot. Tomasz Szczygielski

Stanowisko w Porębie

Ewolucja to skomplikowany proces, pewne cechy mogą się pojawiać niezależnie w różnych liniach ewolucyjnych, a niekiedy potem ulegać rewersji pod wypływem fluktuacji środowiska, więc trzeba bardzo uważać.

Nie po raz pierwszy przypadek i… śmietnik okazują się warunkami optymalnymi do znalezienia cennych dla nauki, zakopanych w ziemi skarbów. Tym razem odkrycie to, istotne dla paleobiologów, dotyczy żółwia, a ściślej przodków znanych nam współcześnie gadów z tej grupy. Te, które odkopano na wysypisku śmieci w miejscowości Poręba na południu Polski, blisko czterysta szczątków pancerza i kończyn, należały do żyjącego w triasie, ok. 215 mln lat temu, gatunku nazwanego Proterochersis porebensis, czyli „pierwotny żółw z Poręby”. Jak twierdzi dr Tomasz Szczygielski z Instytutu Paleobiologii PAN, znawca żółwi – zarówno w pracy magisterskiej jak i doktorskiej właśnie nimi się zajmował – nasz porębiany gatunek jest kluczowy dla zrozumienia ewolucji tej grupy zwierząt. Dlaczego? Ponieważ to najstarsze i najbardziej pierwotne żółwie na świecie, jakie udało się odnaleźć.

Poterochersis porebensis,
Fot. Marian Dziewiński

Nietypowa anatomia

Szczątków przodków – protożółwi – jest niewiele i są to dość niedawne znaleziska, z tego milenium. Nie miały one pancerzy, a jedynie ich zaczątki. Wyglądem przypominały raczej jaszczurki.

– Ich żebra były już znacznie bardziej rozszerzone i miały już plastron, czyli spodnią część pancerza znajdującą się na brzuchu u współczesnych żółwi. Nie miały jednak karapaksu, czyli górnej części pancerza. Plan budowy tych zwierząt był zbliżony do budowy jaszczurki.

Szczątki odkryte na stanowisku w Porębie należą do bardziej zaawansowanych ewolucyjnie form, ponieważ niewątpliwie miały już pancerz dolny i górny, lecz różnią się od żyjących współcześnie gatunków. W zasadzie żółw jaki jest, każdy wie, tymczasem jednak okazuje się, że to nieco dziwne i pełne zagadek gady.

– Z żółwiami do dziś jest pewien problem, ponieważ nie bardzo wiadomo, gdzie je umiejscowić na drzewie rodowym gadów – wyjaśnia dr Szczygielski. – Badania anatomiczne sugerują, że powinny zostać umiejscowione przy gadach morskich z mezozoiku, natomiast badania genetyczne wskazują, że są one związane z gadami naczelnymi, czyli dzisiejszymi krokodylami i ptakami.

Wynika z tego, że żółwie, co w ewolucji wcale nie dziwne, odbyły własną, indywidualną drogę i wcześnie oddzieliły się zarówno od jednej jak i drugiej grupy gadów. Są specyficzne, odmienne od innych kręgowców.

Poterochersis porebensis – karapaks,
Rys. Tomasz Szczygielski

– U żółwi jest dużo dziwności – wyjaśnia dr Szczygielski. – Łopatka u kręgowców jest tworzona na granicy odcinka szyjnego i tułowia. Wchodzą w jej skład komórki z sekcji szyjnej i tułowiowej. U żółwi łopatka jest tworzona wyłącznie przez sekcję szyjną. Sploty unerwiające kończyny przednie także wywodzą się z komórek szyi. To dlatego, że ekspresja niektórych genów jest ograniczona do odcinka szyjnego. Na podstawie analizy budowy anatomicznej szczątków Proterochersis porebensis i innych triasowych żółwi wiadomo, że zasięg genów wyznaczających początek klatki piersiowej uległ u najwcześniejszych żółwi stopniowemu przesunięciu do tyłu, wydłużając tym samym szyję. Przejściowa anatomia u niemieckich żółwi z tego okresu pokazuje etap pośredni pomiędzy żółwiem pierwotnym a współczesnym.

Widać to także na pancerzu, który jest niby taki jak dzisiaj, a jednak nie do końca.

– Górna część – karapaks – jest w głównej mierze zbudowana z żeber i wyrostków kręgosłupa. Dolna – plastron – z kości obręczy barkowej i tzw. żeber brzusznych. Te ostatnie w zasadzie nie mają nic wspólnego z prawdziwymi żebrami, nazywa się je tak z uwagi na prętowaty kształt u większości gadów, ale są to elementy powstałe w skórze – wyjaśnia dr Szczygielski. – Krawędź karapaksu i połączenie z plastronem tworzą kostne płytki powstające w skórze i podobnie było u triasowych żółwi, tyle że liczba płytek była znacznie większa. U Proterochersis obserwujemy całą mozaikę, zwłaszcza w tylnej części karapaksu. Cały pancerz pokryty jest tarczami rogowymi. One się wprawdzie nie zachowały w stanie kopalnym, ale można wnioskować o ich liczbie i kształcie na podstawie wyraźnie widocznych bruzd na powierzchni zachowanych kości. Żółwie triasowe miały nie tylko znacznie więcej wszystkich elementów pancerza niż obecne, począwszy od zewnętrznych tarcz rogowych, przez elementy skórne (płytki znajdujące się na brzegach pancerza), aż po szkielet osiowy – rdzeń ciała zwierzęcia. To właśnie świadczy o tym, że mamy do czynienia z bardzo pierwotnymi żółwiami.

Na dodatek stanowisko w Porębie jest niezwykłe nie tylko z uwagi na znaczną liczbę skamieniałości, ale także fakt, że pochodzą one od osobników zarówno bardzo młodych, jak dojrzałych i zaawansowanych wiekiem. Dzięki temu można zaobserwować różne etapy wzrostu pancerza. Ba, okazało się, że porębiane osobniki bywały bardzo duże, u niektórych pancerz miał ok. 70 cm długości.

Poterochersis porebensis – plastron,
Rys. Tomasz Szczygielski

Pośredni?

Czy to oznacza, że trafiliśmy na ogniwo pośrednie, jak to nazywa ewolucja? Dr Szczygielski jest nieco sceptyczny. Bo i tak, i nie do końca.

– Ogniwo pośrednie – paleontolodzy nie lubią tego określenia. Z jednej strony wszystko może być ogniwem pośrednim, ale z drugiej… Nigdy nie mamy do końca pewności, czy zwierzęta, które badamy, są ustawione w prostej linii przodek – potomek. Może to być jakaś linia boczna, która wprawdzie informuje nas o cechach wspólnego przodka z młodszymi gatunkami, ale niekoniecznie jest bezpośrednim przodkiem tych gatunków. Ponadto ewolucja to skomplikowany proces, pewne cechy mogą się pojawiać niezależnie w różnych liniach ewolucyjnych, a niekiedy potem ulegać rewersji pod wypływem fluktuacji środowiska, więc trzeba bardzo uważać.

Przyznaje jednak, że w tym przypadku cechy triasowych żółwi zdają się być rzeczywiście pośrednie i dają nam wgląd w to, jak ewolucja, np. dotycząca pancerza, mogła zachodzić.

Budowa skorupy bowiem to nie tylko kwestia optymalizacji budowy zwierzęcia z uwagi na warunki, w jakich żyje, ale także ekspresji określonych genów.

– Przyjmuje się w biologii ewolucyjnej, że wpływ środowiska i wpływ genetyczny są mniej więcej tak samo istotne: pół na pół. Poza tym musimy brać pod uwagę to, że pewne zjawiska w procesie ich powstawania dostrzegamy dopiero w trakcie optymalizacji.

Znowu jednak dochodzimy do kolejnej dziwności. U żółwi, inaczej niż u innych kręgowców, żebra nie obejmują całej klatki piersiowej. Można powiedzieć, że rozchodzą się na boki, stanowiąc podstawę górnego pancerza, podobnie jak u niektórych obecnie żyjących gadów morskich. Znowu wkraczamy w dziedzinę genetyki. Dr Szczygielski uważa, że to kwestia ekspresji genów.

– Jeśli pojedynczo wyłączymy eksperymentalnie geny determinujące powstawanie klatki piersiowej, żebra nadal będą, choć mniejsze i słabsze. Jeśli natomiast nawarstwimy kilka genów o tym efekcie, zaczynając od tego samego segmentu, to pierwsze żebra będą większe i granica między sekcjami wyraźniejsza, bo efekt się zwielokrotnia. To obserwujemy u zwierząt. Kiedy zasięgi genów na siebie zachodzą tylko częściowo, to kształt zmienia się subtelnie. Żółwie mają długą szyję i kiedy porównać gady kopalne i współcześnie żyjące, widać, jak determinowała się liczba kręgów szyjnych i tułowiowych.

Niestety żółw pod niektórymi względami nadal pozostaje dla nas tajemniczy, a na stanowisku w Porębie nie znaleziono niestety kości czaszki. Na szczęście rzeka, jaka niegdyś, czyli w triasie, tutaj płynęła, pozostawiła wiele innych interesujących osadów. Znaleziono nie tylko szczątki żółwi, lecz także dinozaurów, pancernych aetozaurów, kolce płetwowe rekinów słodkowodnych, małże, ślady bezkręgowców, a także wiele materiału roślinnego, który jest obecnie opracowywany. Odkryto też koprolity, czyli skamieniałe odchody żółwi. Ich analiza ujawniła kostne szczątki ryb oraz materiał roślinny. Proterochersis porebensis żył więc nie tylko w środowisku lądowym, jak przypuszczano, lecz część życia spędzał także w wodzie.

Wróć