Znanstvenici su prvi put uspjeli rekonstruirati zamršenu trodimenzionalnu strukturu kralježnice ranih tetrapoda, najranije četveronožne životinje. Visokoenergetske rendgenske zrake i nova metoda izvlačenja podataka omogućile su istraživačima rekonstrukciju kralježnice 360 milijuna godina staroga fosila u iznimnim detaljima, što baca novo svjetlo na to kako su se prvi kralježnjaci preselili iz vode na kopno.
Rezultati su objavljeni u časopisu Nature. Međunarodni tim znanstvenika predvodile su Stephanie E. Pierce s Kraljevskoga veterinarskog učilišta u Londonu i Jennifer A. Clack sa Sveučilišta u Cambridgeu. Tim obuhvaća i znanstvenike sa Sveučilišta u Uppsali u Švedskoj i ESRF-a u Grenobleu u Francuskoj.
Tetrapodi su četveronožni kralježnjaci, koje danas predstavljaju vodozemci, gmazovi, ptice i sisavci. Prije otprilike 400 milijuna godina, rani tetrapodi su bili prvi kralježnjaci koji su poduzimali kratke izlete u plićake, gdje su koristili svoja četiri uda za kretanje. Kako se to dogodilo i kako su se potom preselili na kopno predmet je intenzivnih rasprava između paleontologa i evolucijskih biologa.
Svi tetrapodi imaju kralježnicu, ili kičmu, odnosno koštanu strukturu koja je zajednička svim drugim kralježnjacima, uključujući ribe, od kojih su tetrapodi evoluirali. Kralježnica je formirana od kralježaka spojenih u nizu – od glave do repa. Za razliku od kralježnice živućih tetrapoda (primjerice, ljudi), u kojoj se svaki kralježak sastoji od samo jedne kosti, kralješci ranih tetrapoda bili su sastavljeni od nekoliko dijelova.
“Već više od stotinu godina za rane se tetrapode smatralo da imaju kralješke sastavljene od triju setova kostiju. Jedna kost na početku, jedna na sredini i par na kraju. Ali, promatrajući fosile pomoću sinkrotrone rendgenske zrake, otkrili smo da je tradicionalni pogled na tetrapode sve shvatio doslovno naopačke”, kaže Stephanie Pierce, glavna autorica publikacije.
ESRF je u Francuskoj, kako bi analizirao tri fosilna fragmenta, koristio skeniranje rendgenskim zrakama i primijenio novu metodu izvlačenja podataka da bi se otkrili detalji fosilnih kostiju zakopanih duboko u kamenoj matrici. Fosilizirane kosti ukopane su u stijenu tako kompaktno da kamen upija većinu rendgenskih zraka. “Bez novih metoda, ne bi bilo moguće otkriti elemente kralježnice u tri dimenzije s rezolucijom od 30 mikrometra”, kaže Sophie Sanchez, suautorica publikacije, sa Sveučilišta u Uppsali i ESRF-a.
U tim visoko rezolutnim rendgenskim slikama, znanstvenici su otkrili da je ono što se mislilo da je prva kost – poznata kao intercentrum – zapravo posljednja u nizu. Iako to može izgledati kao običan previd, ovaj preustroj u strukturi kralježnice ima presudne posljedice za razumijevanje funkcionalne evolucije kralježnice tetrapoda. Stephanie Pierce objašnjava: “Razumijevanjem načina na koji svaka od kosti kralježnice pristaje drugoj kosti možemo početi istraživati pokretljivost kralježnice i ispitivati kako se raspodijelila snaga između udova u ranim fazama kretanja po kopnu.”
No, to nije sve što su pokazali rezultati. Za jednu od životinja – poznatu kao ihtiostega – utvrđeno je da ima asortiman dosad nepoznatih skeletnih značajki, uključujući niz kostiju koji se proteže kroz sredinu prsa. Jennifer Clack kaže: “Za te neobične kosti se ispostavilo da su najraniji evolucijski pokušaj da se proizvede prsna kost. Takva struktura bi ojačala prsni koš ihtiostege te bi predstavljala potporanj koji bi nosio tjelesnu težinu životinje na prsima dok se ona kreće po kopnu.”
Ovo neočekivano otkriće podržava nedavni rad Stephanie Pierce i Jennifer Clack, koji pokazuje da se ihtiostega vjerojatno kretala vukući se preko ravnoga terena, koristeći sinkrone pokrete prednjih nogu kako bi se odrazila od tla (nalik hodanju na štakama danas) – slično glavoči ili tuljanu. Dr. Pierce dodaje: “Rezultati ovoga istraživanja prisilili su nas na ponovno pisanje udžbenika o razvoju kralježnice kod najranijih, udovima opremljenih životinja.“
“Na ESRF, nova metoda izvlačenja podataka omogućuje proučavanje fosila u vrlo kompaktnim stijenama do najsitnijih detalja. Ono što smo vidjeli danas tek je početak mnogih iznenađenja koja dolaze”, zaključuje Sophie Sanchez.
Izvor: European Synchrotron Radiation Facility
