Synchrotronový urychlovač částic umožňuje velké objevy, i v paleontologii

„Málokdo si uvědomuje, že obratlovci představují poměrně konzervativní skupinu a jsou si hodně podobní. V jejich vývoji nebylo mnoho tak radikálních morfologických změn jakou je přechod od bezčelistnaté k čelistnaté stavbě hlavy,“ přibližuje Valéria Vaškaninová důležitost tématu. Obecně se předpokládá, že se některé žaberní oblouky přeměnily na horní a dolní čelist, ale spolu s touto změnou došlo k radikální přestavbě hlavové části i objevení nových anatomických struktur v těle. Detailní rozklíčování těchto událostí nám umožní rekonstruovat celý řetězec proměn znaků na evoluční linii vedoucí až k nám, lidem.

Umělecká rekonstrukce bázálního čelistnatce rodu Radotina překrytá předběžným modelem jeho mozkových struktur. Ilustrace: J. Sovák

Ještě nedávno neměla biologie moc možností, jak vznik čelistí a s ním spojené transformace těla zkoumat. „Z žijících zástupců bezčelistnatých máme k dispozici pouze několik stovek druhů, patřících do poměrně specializovaných a obskurních skupin mihulí a sliznatek – mihule jsou parazité a sliznatky žijí velmi zvláštním životem a jsou náročné na výzkum,“ vysvětluje Valéria Vaškaninová a dodává: „Molekulární metody proto nejsou zrovna v tomto případě úplně vhodné a často vedou do slepých uliček.“ Řešením  je výzkum prvohorních fosilií, kde máme poměrně dobrý záznam klíčových skupin pokročilých bezčelistnatých a bazálních čelistnatců. V posledních letech se objevily inovativní zobrazovací technologie, které umožňují tento přechod systematičtěji zkoumat. „Rozlišení a výkonnost synchrotronu je na úplně jiné úrovni, než mikroCT, které se používalo dříve,“ popisuje Valéria Vaškaninová. „Pomáhá nám i charakter studovaných zkamenělin. V průběhu evoluce obratlovců je tendence odlehčovat kostru, vývoj se často zastavuje ve stádiu chrupavky, která bohužel nefosilizuje“ upřesňuje Valéria Vaškaninová a dodává: „Bazální čelistnatci, které studuji já, jsou hodně kostnatí, mají dokonce chrupavčité části lebky, nervy a cévy obalené tenkou vrstvičkou kosti. Tu dokáže  synchrotron dokonale zobrazit a získáme tedy záznam i o “měkkých” strukturách.“ Když se obraz poskládá do virtuálního trojrozměrného modelu, vidí vědci anatomii podobně, jako třeba při laboratorní pitvě, ačkoliv se dívají na stovky milionů let staré zkameněliny.

Tým vědců upevňuje vzorek před skenováním na sychrotronu (V. Vaškaninová uprostřed). Foto: B. Ekrt, Národní Muzeum

Valéria Vaškaninová spolupracuje s celou řadou zahraničních kolegů a jak sama říká: „Je to takový zvláštní příběh“. Před několika lety začali vědci z Uppsalské univerzity ve Švédsku studovat paleontologický materiál pomocí synchrotronu a Valéria Vaškaninová se k výzkumu připojila se vzorky z českých sbírek. „Původně jsem je chtěla jen popsat, ale v podstatě pokaždé, když analyzujeme naše synchrotronová data, najdeme něco převratného, takže k detailnímu popisu jednotlivých rodů jsem se ještě pořádně nedostala,“ říká s úsměvem. Každý z mezinárodního týmu vědců má přístup k nějakému zajímavému materiálu a vzájemně spolupracují na jejich analýze. Vědci z Pekingu mají k dispozici bezčelistnaté galeaspidy, v České republice se zase nachází nejlépe zachovaná sbírka nejbazálnějších čelistnatnců (akantotoracidů). „To je úplná shoda náhod, že byly objeveni u Prahy a jsou uloženi v Národním muzeu,“ říká Valéria Vaškaninová a dodává: „Dále máme k dispozici srovnávací materiál bazálních chrupavčitých a kostnatých ryb a díváme se, jaké struktury se v průběhu evoluce objevovaly a vyvíjely.“ Tým autorů má na kontě článek v prestižním časopise Science a mnoho dalších prací. Do budoucna tedy můžeme očekávat další převratné poznatky z  naší vlastní evoluce.

Výzkum byl podpořen projektem OP JAK CZ.02.01.01/00/22_010/0002902 MSCA Fellowships CZ – UK