Pogovarjali smo se z enim izmed avtorjev študije v reviji Science o najnovejšem velenajdišču iz obdobja kambrijske eksplozije, dr. Robertom Gainesom s kalifornijske univerze Pomona. Izpostavlja izjemno dobro ohranjenost pol milijarde let starih fosilov mehkih tkiv pri živalih.

V paleontologiji, torej vedi, ki se ukvarja z izumrlimi organizmi, velja odkritje na območju Burgess Shale v kanadskem Skalnem gorovju za eno izmed najpomembnejših. Na omenjenem najdišču so odkrili izjemno obsežno zbirko fosiliziranih mehkih tkiv bitij, ki so živela pred 508 milijoni let. Najdišče je staro več kot sto let, odkrili so ga leta 1909, pri fosilih pa se raziskovalci niso mogli načuditi več kot pol milijarde let starim fosiliziranim tkivom kože, oči in notranjih organov, od prebavil do možganov.

Po odkritju na najdišču Burgess Shale zelo dolgo ni bilo več ničesar podobnega, vse do leta 1984, ko so v provinci Hunan na jugu Kitajske odkrili novo obsežno najdišče iz tako imenovane kambrijske eksplozije, in lani, ko se je v temnem kamnu v kitajski provinci Hubej približno tisoč petsto kilometrov severovzhodneje pred raziskovalci zasvetilo tretje tako obsežno najdišče v zgodovini, ki bo zapolnilo luknjo v našem poznavanju evolucije največjih živalskih debel. Po mnenju poznavalcev bodo na njem ustvarjali kariero številni prihodnji rodovi paleontologov.

V kratkem obdobju kambrijske eksplozije so se pojavila vsa glavna živalska debla
“Kambrijska eksplozija je obdobje v geološki dobi kambrij, ki se je začelo pred približno 540 milijoni let in je trajalo od 15 do 25 milijonov let,” nam je pojasnil strokovnjak za evolucijsko biologijo dr. Matjaž Gregorič z Biološkega inštituta Jovana Hadžija ZRC SAZU. To je po njegovih besedah evolucijsko zelo kratek čas. V tem kratkem obdobju pa so se pojavile vse glavne veje živali, pravimo jim debla živali. Ker gre za tako hiter nastanek vseh glavnih skupin današnjih živali, rečemo temu obdobju kambrijska eksplozija. Živalske skupine, ki jih še danes vsi poznamo kot osnovne skupine, po večini niso nastale prej ali pozneje, ampak prav v tem kratkem obdobju. “Ta debla so recimo enostavne živali, kot so spužve, ožigalkarji, ploski črvi, pa tudi gliste, kolobarniki, mehkužci, členonožci in tudi strunarji, se pravi naši predniki. Vse to in še več je nastajalo takrat v tako kratkem obdobju.”

Na najdišču Burgess Shale so v dobrih sto letih izkopali več deset tisoč fosilov, na novem najdišču v provinci Hubej pa so do zdaj uradno predstavili že 4351 fosilov. “Ti predstavljajo sto eno vrsto in kar polovica teh je novih za znanost,” razlaga Gregorič. “Se pravi, kar nekaj že vemo o tem, da je šlo za izjemno hitro diverzifikacijo živali, zdaj pa vidimo, da še vedno precej podcenjujemo raznovrstnost tega obdobja. Mogoče bo tudi to najdišče prispevalo k boljšemu poznavanju tega, kaj je pripeljalo do tako hitre diverzifikacije, predvsem pa, kako je potekala, kako so se v evoluciji razvijali organski sistemi, jasnejša nam bodo sorodstvena razmerja med nekaterimi zelo osnovnimi vejami živali, o katerih še danes ne vemo dovolj. Mogoče bomo našli tudi kakšno novo vejo živali, ki je sploh še ne poznamo.” Po Gregoričevih besedah bi lahko izkopavanja v prihodnjih desetletjih prispevala desetkrat toliko fosilov, kot so jih izkopali do zdaj. “Ti fosili bodo predstavljali precej informacij, ki jih bo treba obdelati in uvrstiti, tako da se bo verjetno kar nekaj paleontologov še desetletja ukvarjalo s fosili s tega najdišča.”

Na novem velenajdišču našli zelo veliko fosilov, ki so bili popolna neznanka
Pogovarjali smo se z enim izmed raziskovalcev, ki je kot soavtor podpisan tudi pod študijo, ki je v povezavi s tem lani izšla v reviji Science. Dr. Robert Gaines je geolog, ki je v preteklosti veliko raziskoval na najdišču Burgess Shale, zdaj pa deluje kot prodekan za študijske zadeve na fakulteti Pomona in kot njen dekan.

Kanjon na kraju, kjer so našli fosile iz tega obdobja, dolbe smaragdna reka Jangce. Kitajski geologi so najdišče po naključju odkrili pred desetimi 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 veliko fosilov bitij, ki so nam bila popolna neznanka. Fosili so večinoma 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 ohranili 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.”

Kako je mogoče, da se mehka tkiva ohranijo tako dobro?
Ohranjena mehka tkiva so zelo dragoceno darilo pri iskanju fosilov. Pri odlično ohranjenih fosilih gre navadno za to, da je na pogin živali na žalost vplivala nesrečna okoliščina. Od tega, da se bitja zelo dobro ohranijo v naftnih razlitjih, do tega, da padejo v jame in tako dosti 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. Prvi je ta, da so bile takratne ravni kisika v atmosferi precej nižje od današnjih, v tedanji atmosferi naj bi bilo le deset odstotkov sedanjih vrednosti kisika. Ne glede na to pa je bujno življenje v oceanih zase še vedno zahtevalo zelo veliko kisika in popolnoma mogoče je, da se je zaradi slabšega pretakanja vode zgodilo, da so se velikanske površine oceanov znašle brez kisika.

Drugi vzrok pa je, da so bili oceani tedaj zelo bogati z raztopljenimi minerali, ki so nastajali kot produkt pri procesih tvorbe prsti na kopnem. Na hitro tvorbo prsti je namreč vplivala neprijaznejša atmosfera z veliko ogljikovega dioksida, minerale pa so potem reke spirale v morje in so 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, kjer so se lahko lažje ohranile.

Iz obdobja kambrija ste raziskovalci po svetu našli skoraj sto najdišč, kjer ste odkrili fosile z mehkimi tkivi. To novo na Kitajskem spada torej med vodilne tri po količini in dobri ohranjenosti fosilov. Kaj si obetate od nove najdbe?
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 biti plenilec 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 petinosemdeset 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? S tako bogatih najdišč, kjer se je ohranilo tudi mehko tkivo, tako dobimo odlično ohranjen preostanek tedanjega sorodstvenega drevesa.

Pri tem je zanimivo, da fosili kažejo veliko podobnost s sodobnimi živalmi oziroma njihovimi sodobnimi potomci. 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 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 kar naenkrat vzklila v naravi, vmes še neki manjkajoč 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 naenkrat 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.

Ta ognjemet, trdite, se je moral zgoditi v prvih 20 milijonih let kambrija, torej pred približno 540 do 520 milijoni let. Kaj je privedlo do tega?
Imamo veliko hipotez, zakaj. Ena je evolucija regulatornih genov, ki določajo 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 skupek enoceličnih organizmov, ki živijo skupaj. Imajo le enega izmed 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. In drugič, v atmosferi je moralo biti dovolj kisika, da so živali lahko dihale, prebavljale in poganjale metabolizem. Kisik se je pojavil malo pred tem obdobjem, pred približno 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 ali plenilcev ali plena, oboji pa so tekmovali v tako imenovani oborožitveni tekmi in tako pospešili evolucijo. Sam zagovarjam geološko razlago, ki pravi, da so se tedaj na Zemlji dogajale velike tektonske spremembe. Iz oceanov so se začele dvigati celine, tektonske plošče so se ob dviganju odzvale na atmosfero, nekatere snovi, med njimi minerali in nutrienti, so se spirale nazaj v morja, iz njih pa so lahko živali začele graditi oklepe. Nobena izmed hipotez ni celovita, še veliko se moramo naučiti.

Koliko dela vas čaka zdaj? Kako dolgo bo novo najdišče aktualno?
Pred nami je vsaj desetletje dela. Na dober dan skupina petih do šestih ljudi v plasteh odkrije približno dvajset dobro ohranjenih fosilov. Pri tem nas zelo podpirajo kitajska vlada in lokalne oblasti, ki so za namene raziskave celo prestavile del mestnega parka na tem območju. Zaradi izbruha koronavirusa letos na najdišču še nismo bili, a ko se vrnemo, se bodo stvari pospešile. Polega tega pregledujemo tudi bližnjo okolico najdišča, kaže, da bo podobnih najdišč v neposredni bližini še več.

Kdaj ste se sami navdušili nad paleontologijo?
Fosili so me obsedli že v zgodnjem otroštvu. Pri petih letih mi je mama prinesla fosil trilobita. Sprva sem se bolj navduševal nad dinozavri, a si nisem nikoli predstavljal, da so velika odkritja še mogoča. Mislil sem, da so vse že odkrili, da tam spodaj pod našimi nogami ni ničesar več vrednega in razburljivega. Zdaj sem prepričan, da to nikakor ni res, mladim sporočam, da paleontologija svoja velika presenečenja še hrani in naj se odločijo zanjo.