Po popotovanju prejšnji teden v čase, ko se na Zemlji poslovili dinozavri, jo s Frekvenco X tokrat mahamo še veliko dlje v preteklost. Ustavili se bomo pred pol milijarde leti, ko se je na Zemlji nenadoma razživelo življenje in so se oblikovala vsa ključna živalska debla, ki jih poznamo še danes. Vzrok, zakaj se odpravljamo v pradavnino, je v lanskem odkritju novega velenajdišča v provinci Hubei na Kitajskem, na katerem so geologi našli izjemno dobro odkrite fosile bitij iz tistega obdobja. Kot gost se nam bo pridružil eden od piscev odmevnega članka v reviji Science dr. Robert Gaines iz Kalifornije. Glavna tema pogovora z njim bo, zakaj nas tako stara najdišča danes sploh zanimajo in kako je mogoče, da so zobu časa tako odlično kljubovala mehka tkiva teh bitij.

Frekvenca X se tokrat odpravlja v čase pred 500 milijoni let, ko se je na Zemlji zgodila t. i. kambrijska eksplozija. Nedavno so odkrili novo velenajdišče iz tistih časov

Po popotovanju prejšnji teden v čase, ko so se na Zemlji poslovili dinozavri, jo s Frekvenco X tokrat mahamo še veliko dlje v preteklost. Ustavili se bomo v obdobju pred pol milijarde leti, ko se je na Zemlji nenadoma razživelo življenje in so se oblikovala vsa ključna živalska debla, ki jih poznamo še danes. Vzrok, zakaj se odpravljamo v pradavnino, je v lanskem odkritju novega velenajdišča na Kitajskem, na katerem so geologi našli izjemno dobro odkrite fosile bitij iz tistega obdobja. Kot gost se nam je pridružil eden od piscev odmevnega članka v reviji Science dr. Robert Gaines iz Kalifornije. Glavna tema pogovora z njim je, zakaj nas tako stara najdišča danes sploh zanimajo in kako je mogoče, da so zobu časa tako odlično kljubovala mehka tkiva teh bitij.

Novo najdišče so odkrili v provinci Hubei na Kitajskem. Kot se je pošalil Gaines, tedaj ni bilo niti sledu o virusu, nasprotno, ta del Kitajske je izjemno lep, skozenj teče veličastna reka Jangce, ki je na območju vrezala spektakularne kanjone. Ob bregovih se vidi zeleno tropsko vegetacijo, vso pot navzgor po kanjonu pa se očesu odstirajo skalne plasti, stare od 150 do 650 milijonov let. V stene je torej vklesana milijarda let razvoja na Zemlji.

"V teh skalah najdete popolno zbirko iz obdobij, ko je kompleksno življenje na Zemlji šele začelo nastajati, torej od naših enoceličnih prednikov naprej. Sprva so planet dolgo časa poseljevale le bakterije, po nekaj milijardah let so razvile jedro in postale tako imenovani evkarionti. Ti so bili nato še lep čas še vedno le enocelični organizmi, ki pa so se ravno malo pred obdobjem, ki ga geologi imenujemo kambrij, razvili v izjemni biotski raznovrstnosti."

"Takrat se pojavijo živalska debla, geološko se to zgodi kar naenkrat, torej v obdobju, ki je krajše od pet milijonov let. Morda to z naše plati zveni kot zelo veliko časa, a vedeti moramo, da so se v tako kratkem obdobju oblikovale vse večje veje živalskega kraljestva. Ničesar podobnega se v zgodovini ni zgodilo ne prej ne pozneje. Gre za unikaten dogodek v času."

Kanjon, na mestu, kjer so našli fosile iz tega obdobja, dolbe smaragdna reka Jangce. Kitajski geologi so najdišče po naključju odkrili pred 10 leti, potem ko so opazili nenavadne sive lise v črni skali. Skalno območje se še vedno dviguje, zato so na plano prišli prej skriti arhivi davne preteklosti. Zagotovo gre za najlepše ohranjene fosile, kar smo jih na velikih najdiščih našli do zdaj, je prepričan Gaines.

"Ko smo razcepili plasti, smo našli ogromno fosilov bitij, ki so nam bila popolna neznanka. Fosili so po večini veliki kot naša dlan, nekateri so majceni kot noht, spet drugi veliki za celo našo laket. Predstavljajo organizme, ki se po vsej logiki ne bi sploh smeli ohraniti kot fosili. Na primer meduze, morske vetrnice, črvi in tako naprej. Govorim tudi o slavnem fosilu za to obdobje – trilobitih, ki so imeli zunanji oklep, narejen iz kristalov. Tako smo ga poznali doslej, a v teh fosilih so se ohranile njihove tipalke na glavi, njihove noge in celo ostanki tkiv prebavnega sistema. Pri nekaterih živalih so se ohranili oči, tkivo živčnega sistema. Kakovost ohranjenih tkiv je osupljiva."

Presenetljivo dobro ohranjena mehka tkiva

Besedna zveza 'fosil meduze' zveni skoraj nemogoče. Kako se je lahko žival, ki jo gradijo le mehka tkiva, ohranila pol milijarde let?

"Ohranjena mehka tkiva so zelo dragoceno darilo pri iskanju fosilov. Pri odlično ohranjenih fosilih gre po navadi za to, da je bila vzrok za pogin živali na žalost neka nesrečna okoliščina. Od tega, da se bitja zelo dobro ohranijo v naftnih razlitjih, do tega, da padejo v jame in tako veliko učinkoviteje kljubujejo zobu časa, kot če bi poginila na kopnem, izpostavljena soncu in zraku. A v kambriju govorimo o odlično ohranjenih fosilih po vsem svetu."

"Kaj se je torej dogajalo? Očitno so morale biti tedaj za to v oceanih ugodne globalne razmere. Govorimo o dveh pomembnih pogojih. Kot prvo so bile takratne ravni kisika v atmosferi precej nižje od današnjih, v tedanji atmosferi naj bi bilo le deset odstotkov zdajšnjih vrednosti kisika. Ne glede na to pa je bujno življenje v oceanih zase še vedno zahtevalo zelo veliko kisika in čisto mogoče je, da se je zaradi slabšega pretakanja vode zgodilo, da so se ogromne površine oceanov znašle brez kisika."

"Drugi vzrok pa je v tem, da so bili oceani tedaj zelo bogati z raztopljenimi minerali, ki so nastajali kot proizvod pri procesih tvorbe prsti na kopnem. K hitri tvorbi prsti je pripomogla bolj neprijazna atmosfera z veliko ogljikovega dioksida, minerali pa so se nato ob pomoči rek spirali v morje in se tam nalagali. Ko so se usedali na morsko dno, so ga dobesedno zapečatili. Ključna posledica obojega je, da so bile bakterije, ki običajno razgrajujejo organsko snov, prikrajšane za kisik zaradi karbonatnega stropa nad njimi. Vzrok je torej delno globalen, delno pa tudi lokalen. Nad oceani so v tistih obdobjih divjale veliko silovitejše nevihte, ki so poginule živali odvrgle na območja, na katerih so se lahko lažje ohranile."

Iz obdobja kambrija so po svetu našli skoraj 100 najdišč, na katerih so odkrili fosile z mehkim tkivi. To novo na Kitajskem spada torej med vodilne tri po količini in dobri ohranjenosti fosilov. To, da imajo zdaj pred sabo odličen posnetek živali izpred milijarde let, pa je predvsem v pomoč, da bomo bolje razumeli vso pestrost življenja tedaj.

"Do zdaj smo si lahko nekatere pradavne organizme predstavljali le na podlagi njihovega zunanjega ogrodja oziroma oklepa. Iz tega smo lahko sklepali, kako je ta organizem deloval, v kakšnem okolju je živel, kakšno je bilo njegovo mesto v prehranjevalni verigi. Kambrijsko obdobje je zajemalo živali, ki so se šele učile tega, kako biti plenilci in kako se plenilcem čim spretneje izogibati kot plen. Silno zanimivo je razmišljati, kako se je pri tem vedel in razvijal njihov živčni sistem, kakšen je bil senzorni sistem v njihovih tipalkah. A težava je, ker večina živali ni imela takega zunanjega ogrodja. Če to preslikamo na sodobne razmere: danes je v oceanih kar 85 odstotkov takih živali, ki imajo le mehka tkiva, ki torej po tej logiki ne bi mogle puščati dolgotrajnih fosilov … Si predstavljate, kako okrnjeno sliko bi si o njih ustvaril nekdo v oddaljeni prihodnosti? Iz tako bogatih najdišč, v katerih se je ohranilo tudi mehko tkivo, tako dobimo odlično ohranjen preostanek tedanjega sorodstvenega drevesa."

Hitra eksplozija življenja, od takrat pa le še finese

Zakaj je to pomembno z evolucijskega vidika, je naše naslednje vprašanje. Po mnenju profesorja Roberta Gainesa smo s tem odkrili manjkajoče člene v razvejanem drevesu živih bitij in lahko preverjamo hipoteze, kako so glavne veje živalskega kraljestva povezane med sabo. Ne govorimo le o veliki pestrosti, ampak tudi o tem, da bomo zdaj lažje povezali velika debla živali in videli, kako se je eno razvilo iz drugega.

In kar je pri vsem skupaj res zanimivo, je, da fosili kažejo neverjetno podobnost s sodobnimi živalmi oziroma z njihovimi sodobnimi potomci. Če pogledate meduzo, pol milijarde let staro prednico današnje meduze, ali pa morske vetrnice … vsaj meni se zdita presenetljivo podobni. Se je narava na hitro razigrala v svoji ustvarjalnosti in potem tudi zelo hitro zadovoljila s tem, kar je ustvarila, do danes pa dodaja le še nianse?

"To nam pove, da se je narava zelo hitro ustalila pri določenih oblikah življenja, ki se vse od tedaj niso precej spremenile in jih od tedaj le še izpopolnjuje. Zanimivo je, da je bil Darwin glede tega precej negotov, saj si je predstavljal, da bi moral biti zaradi silne pestrosti, ki je nenadoma vzklila v naravi, vmes še neki manjkajoči čas, v katerem so se zgodile te velike spremembe. Zdaj vemo, da ni bilo tako, da tega časa ni bilo."

"Danes imamo na voljo zelo natančne metode datiranja. Vemo, da so ta nahajališča iz obdobja evolucijskega ognjemeta, ko smo nenadoma dobili izjemno kompleksnost živega sveta. Darwin bi ob tem ostrmel. Ironija pa je, da je v Združenih državah ta ugotovitev voda na mlin kreacionistom, češ da je bil ta ognjemet pravzaprav akt stvarjenja, znanstvenikom pa odpira cel spekter novih vprašanj."

Gaines je glede na dozdajšnje dokaze prepričan, da se je moral ta ognjemet zgoditi v prvih 20. milijonih let kambrija, torej pred nekje 540 ali 520 milijoni let.

"Imamo veliko hipotez, zakaj. Prva je evolucija regulatornih genov, ki narekujejo osnovno ustrojenost bitja, torej tega, kje bodo noge, kje bo glava. Te gene smo dobili najprej. Naši najenostavnejši predniki so spužve v oceanu. So živali, neke vrste konzorcij enoceličnih organizmov, ki živijo skupaj. Imajo le enega od teh regulatornih genov, ki pa si ga delijo tudi z nami. To pomeni, da smo povezani, da je ustroj naših teles umerjen po istih genih. Kot drugo je moralo biti v atmosferi dovolj kisika, da so živali lahko dihale, prebavljale in poganjale metabolizem. Kisik se je pojavil malo pred tem obdobjem, nekje pred 600 milijoni let. Časovno se torej ujema, a to ni dovolj za iskro, ki je zanetila ognjemet življenja. Naslednja hipoteza je biološka in pravi, da je celotno predstavo življenja poganjalo plenilstvo. Živali so prevzele vlogo plenilcev ali plena, oboji pa so tekmovali v tako imenovani oborožitveni tekmi in s tem pospešili evolucijo. Sam zagovarjam geološko razlago, ki prvi, da so se tedaj na Zemlji dogajale velike tektonske spremembe. Iz oceanov so se začele dvigati celine, tektonske plošče so ob dviganju reagirale z atmosfero, določene snovi, med njimi, minerali in nutrienti so se spirali nazaj v morja, iz njih pa so lahko živali začele graditi oklepe. Nobena od hipotez ni celovita, še veliko se moramo naučiti."

Virus je ustavil tudi raziskave na najdišču

Robert Gaines še pravi, da jih zdaj na najdišču čaka več let dela.

"Pred nami je desetletje dela. Na dober dan skupina petih, šestih ljudi v plasteh odkrije približno 20 dobro ohranjenih fosilov. Pri tem nas zelo podpirajo kitajska vlada in lokalne oblasti, ki so za namene raziskave celo prestavile del mestnega parka na območju. Zaradi izbruha koronavirusa letos na najdišču še nismo bili, a ko se vrnemo, se bodo stvari pospešile. Poleg tega pregledujemo tudi bližnjo okolico najdišča, kaže se, da bo podobnih najdišč v neposredni bližini še več. Naše navdušenje preseže vse kulturne ali jezikovne omejitve, res smo povezani v pristnem otroškem čudenju nad tem, kar počnemo."