Dziedzictwo dinozaurów

Określenie „dinozaury” ma w sobie coś z popkulturowej, zadziornej wersji nauki. Wiemy doskonale, że naukowcy mają ściśle usystematyzowany protokół nazywania organizmów żywych. Stąd tak wiele dziwacznych, trudnych do zapamiętania nazw gatunków i grupujących je wyższych jednostek taksonomicznych. Od czasu do czasu zdarza się jednak, że ktoś – świadomie lub nie – tworzy nazwę tak chwytliwą, że na zawsze wrasta ona w świadomość ludzi, przecieka do popkultury, mediów i potocznego języka. Kiedy wielki brytyjski anatom i paleontolog Richard Owen w połowie XIX w. wymyślił swoje „dinozaury”, nie spodziewał się popularności, jaką ten termin wywoła. Dla niego złożenie greckich słów deinos (straszliwy, potężny) i sauros (jaszczur, gad) było sposobem na wyrażenie gigantyczności odnajdywanych w zapisie kopalnym zwierząt. Owen nigdy nie miał zamiaru nadawać im żadnych wyjątkowo morderczych atrybutów – chciał tylko podkreślić rozmiary większości dinozaurów, wyraźnie odbiegające od standardów typowych dla współczesnych gadów. Nie da się jednak ukryć, że dinozaury działały na wyobraźnię, zresztą nie tylko badaczy ze Starego Kontynentu. Chińczycy określają je słowem konglong – co w wolnym tłumaczeniu oznacza „przerażającego smoka”. Raz powołane do życia smoki przeszłych czasów szybko zaczęły żyć własnym życiem, inspirując pokolenia badaczy i artystów.

Straszliwe ptaki

Charakterystyczną cechą idei „zaraźliwej” kulturowo, do jakiej zaliczyć należy prehistoryczne smoki, jest jej migrowanie poza ścisłe naukowe ramy i rygorystyczne definicje. Dla większości nienaukowców ­dinozaury to wszystkie gady z przeszłości: nie tylko popularne np. w serii filmów o Parku Jurajskim tyranozaury, gigantyczne brachiozaury, raptory czy powolne stegozaury – ale też latające pterozaury, żyjące w wodzie ichtiozaury i plezjozaury, czy wreszcie przypominające krokodyle bestie żyjące na długo przed ikonicznym tyranozaurem. Definicja formalna dinozaurów, opierająca się na taksonomicznej poprawności, jest zaskakująca – zaliczamy do nich wszystkie organizmy, które pochodzą od wspólnego przodka trzech głównych linii ewolucyjnych, formalnie wyznaczonych przez trzy gatunki: Triceratops horridus (rogaty dinozaur z kryzą kostną), Saltasaurus loricatus (dinozaur o przysadzistym, nisko zawieszonym ciele i masywnej szyi) oraz Passer domesticus (dinozaur o niewielkich rozmiarach ciała, pokryty czarnymi i brązowymi piórami, często odwiedzający w zimie karmniki).

Zaraz, zaraz... dinozaury odwiedzające karmnik w zimie? Brzmi mało komfortowo – ale tylko do chwili, kiedy przestaniemy utożsamiać dinozaury z wymarłymi, wyposażonymi w zestaw morderczych zębów jaszczurami. Obecny naukowy konsensus – jakkolwiek surrealistycznie by on brzmiał – jednoznacznie umieszcza wszystkie współcześnie żyjące ptaki wśród dinozaurów. Najwyższy czas więc zacząć odkłamywać dotyczące dinozaurów mity. Dinozaury nie wymarły zupełnie. Przedstawiciele odłamu ich jednej konkretnej linii ewolucyjnej prawdopodobnie właśnie wyjadają ziarno z twojego karmnika dla ptaków. Albo biegają po twoim podwórku, wykopując z ziemi dżdżownice i nasiona. Albo wreszcie krążą nad twoją głową, wypatrując w gęstej trawie pobliskiej łąki smakowitych gryzoni – skądinąd również będących znacznie odleglejszymi krewniakami dinozaurów (także ssaki wywodzą się z linii ewolucyjnej gadów). Ptaki są dinozaurami – tak ewolucyjnie (ich linia ewolucyjna nie oddzieliła się w żaden cudowny sposób od gałęzi drzewa życia, na której przesiadują prehistoryczne smoki, ale stanowi ich naturalną, ciągłą kontynuację), jak i morfologicznie (spróbuj przyjrzeć się z bliska głowie kury domowej – pomijając skalę, jej pokryta łuskami, wyposażona w ostry dziób głowa jest niemalże miniaturą głów najbardziej ikonicznych, rządzących ziemią w jurze i kredzie jaszczurów). Passer domesticus, który wraz z ceratopsami i saltazaurem definiuje linię ewolucyjną określaną wspólnym mianem dinozaurów, to nic innego jak wróbel domowy, gatunek tak bardzo „ptasi”, że trudno wyobrazić sobie lepszego przedstawiciela tej latającej, jedynej w swoim rodzaju gromady zwierząt. No właśnie – czy aby na pewno „gromady”?

Kapsuły czasu

Ranga ptaków jako gromady zwierząt dla wielu biologów jest oczywista. Jest to niezwykle zróżnicowana grupa organizmów – ptaki uległy jednej z największych radiacji adaptacyjnych w historii ewolucyjnej zwierząt. W zderzeniu z nieprzebranym bogactwem wolnych nisz ekologicznych ptaki eksplodowały różnorodnością biologiczną, różnicując się w istny kalejdoskop form, zachowań i zwyczajów. Trudno byłoby zaakceptować ich degradację do grupy niższej rangi w nadrzędzie dinozaurów. Badania molekularne jasno jednak potwierdzają taki układ. Najsłynniejsze to opublikowane kilka lat temu analizy sekwencji białek tkanki miękkiej (głównie kolagenu) wyizolowanych ze skamieniałych kości tyranozaura. Zachowanie się tego typu materiału w skamieniałościach sprzed przeszło 65 mln lat jest ekstremalnie mało prawdopodobne. Zęby i kości zwierząt (zwłaszcza ich wewnętrzne jamy) są idealnymi kapsułami czasu przechowującymi materiał biologiczny w stanie mało zmienionym przez długie okresy – ale nie przez miliony lat. Mimo wszystko z kości tyranozaura znalezionego w Chinach udało się wyizolować fragmenty miękkiej tkanki naczyń krwionośnych, a następnie określić ich sekwencję aminokwasową (oraz typ modyfikacji chemicznych, jakim uległy – co oddala zarzut zanieczyszczenia tego materiału współczesnymi białkami). Badania te jasno wskazały, że spośród wszystkich żyjących organizmów właśnie ptaki (wykorzystano kolagen kury domowej) są najbliższymi krewnymi tyranozaura.

Oczywiście debata na temat tego, czy w zimowy dzień do naszego karmnika przylatują dinozaury, czy też może inne starożytne i ewolucyjnie starsze jaszczury, nie wygasła. Ptaki są jedną z kilku linii ewolucyjnych grup dinozaurów: w obecnej klasyfikacji, opierając się na budowie szkieletu, dinozaury dzielimy na tzw. ptasiomiedniczne (głównie roślinożerne gady o masywnej budowie ciała; najlepiej znani przedstawiciele to stegozaur z rzędem kostnych płyt na grzbiecie i ankylozaur z kostną buławą na końcu ogona) oraz gadziomiedniczne. Te ostatnie dzielą się na dwie grupy: zauropodomorfy (głównie długoszyje giganty, żywiące się liśćmi z czubków mezozoicznych drzew) oraz teropody (to wśród nich są najbardziej ikoniczne tyranozaury, dilofozaury, owiraptory, Archeopteryx czy wreszcie – choć to mało intuicyjne – współczesne ptaki). Aktualnie trwa debata, czy ptaki faktycznie są częścią grupy teropodów, czy może powinniśmy ich ewolucyjną gałąź przyczepić znacznie wcześniej do drzewa ewolucyjnego, poza linią dinozaurów. W takiej interpretacji ptaki wciąż byłyby bezpośrednimi potomkami starożytnych gadów (tzw. archozaurów) – ale już nie dino­zaurów.

Pióro niezgody

Dywagacje na temat realnych pokrewieństw pomiędzy dinozaurami a ptakami przybierają obecnie formę drobiazgowych analiz ich wzajemnych podobieństw. Za dinozaurowym pochodzeniem ptaków przemawia budowa ich szkieletu (choć wciąż nie ma konsensusu, które konkretnie palce dłoni zachowują się u dorosłych ptaków – co pomogłoby rozwiązać tę filogenetyczną zagadkę), prawdopodobnie czterokomorowe serce dinozaurów, posiadanie przez nie złożonego systemu worków powietrznych (podobnie jak u współczesnych ptaków) czy szereg zachowań (np. chowanie głowy pod skrzydło/ramię w czasie spania, co udało się wykazać na przykładzie kilku skamieniałych, „śpiących” teropodów). Jednym z najważniejszych argumentów – a zarazem jedną z najważniejszych kości niezgody w odtwarzaniu relacji ptaków i dinozaurów – jest posiadanie przez obydwie grupy piór.

O tym, że kolejne popularne wyobrażenie na temat dinozaurów – że były to szaro-brązowe giganty o gładkiej, łuskowatej skórze – możemy włożyć między bajki, wiemy już od dawna. Przez długi czas sądzono, że „praptak” Archeopteryx był jedynym opierzonym dinozaurem. Z czasem znajdowano jednak kolejne dowody na obecność piór u innych gatunków dinozaurów. Obecnie sądzimy, że pióra w różnej postaci – od prostych szczecinowatych filamentów, poprzez delikatne pióra przypominające ptasie pierze, aż do piór z dobrze wykształconą chorągiewką (przypominających lotki i sterówki współczesnych ptaków) obecne były w większości grup dinozaurów gadziomiednicznych oraz u niektórych dinozaurów ptasiomiednicznych. Wygląd wielu gatunków dinozaurów, wcześniej wyobrażanych jako nagie, pokryte łuską zwierzęta, uległ niezwykłej transformacji po odkryciu skamieniałych piór w zapisie kopalnym dinozaurów. Nagle w menażerii prehistorycznych jaszczurów pojawiły się stwory takie jak Epidexipteryx, który prawdopodobnie posiadał ogon z pióropuszem neonowo pomarańczowych piór. Innym spektakularnym przykładem jest Sinornithosaurus milenii, który mógł być pokryty jaskrawymi pomarańczowo-brązowymi piórami, udekorowanymi czarnymi prążkami.

Rekonstrukcja wzorów barwnych kopalnych piór możliwa była dzięki odnalezieniu w nich skamieniałych melanosomów, czyli mikroskopijnych struktur obecnych w piórach, odpowiedzialnych za nadawanie im koloru. Okazały się one nie tylko bardzo podobne do czarnych ­eumelanosomów i czerwono-brązowych feomelanosomów współczesnych ptaków – ich rozmieszczenie również idealnie zgadzało się z tym, co wiemy o budowie i rozwoju piór współczesnych ptaków. Dzięki porównawczym analizom kopalnych i współczesnych melanosomów wiemy choćby to, że niektóre dinozaury (np. Micro­raptor czy Caihong) posiadały prawdopodobnie ubarwienie iryzujące, tzn. zmieniające swój odcień w zależności od kąta padania światła. Taki rodzaj ubarwienia jest bardzo powszechny u współczesnych ptaków (np. u kolibrów, a też u sroki czy kawki) i powstaje dzięki specyficznie rozmieszczonym warstwom uporządkowanych melanosomów.

Odkrycie barwnych piór dinozaurów jest ważne z jeszcze jednego powodu. Niektórzy paleontolodzy właśnie pióra wykorzystują do podważenia dinozaurowego rodowodu współczesnych ptaków. Argumentują, że złożone pióro ptaków (zbudowane z sieci zazębiających się promieni i promyków, tworzących jednolitą powierzchnię nośną) jest różne od szczeciniastych, pozbawionych promyków piór prehistorycznych dinozaurów. Według tej interpretacji ptasie skomplikowane pióro mogło powstać tylko raz i nie może być „potomkiem” szczeciniastych piór ­dinozaurów mezozoicznych. Jednak zaskakująca zgodność struktury i rozkładu melanosomów piór kopalnych dinozaurów i ptaków stanowi bardzo ważny argument za ciągłością ewolucyjną – i wzmacnia dinozaurową naturę pospolitego wróbla.

Zminiaturyzowane mózgi

Postawienie współczesnych ptaków obok krwiożerczych tyranozaurów czy masywnych brachiozaurów wydaje się być wystarczającym wstrząsem dla powszechnych wyobrażeń o biologii prehistorycznych jaszczurów. Powszechna wiedza o dinozaurach pełna jest jednak równie spektakularnych nieporozumień – mimo że w wielu przypadkach dostępny zapis kopalny już dawno doprowadził do ich weryfikacji.

Dinozaury najczęściej uznawane są za stworzenia gigantyczne – naszą wyobraźnię rozpalają przede wszystkim olbrzymy z filmów o Parku Jurajskim (zębate tyranozaury, długoszyje brachiozaury czy morskie olbrzymy liopleurodony). Okazuje się jednak, że większość dinozaurów była znacznie mniejsza – obok ikonicznych gigantów aż roiło się od mniejszych gatunków wielkości indyka, kota, królika czy wręcz przepiórki. Jednak kości tych mniejszych gatunków rzadziej się zachowują (szybciej ulegają rozpadowi), mniej też rzucają się w oczy.

Pochodną postrzegania dinozaurów jako olbrzymów było również przekonanie o ich niezbyt zaawansowanej inteligencji. Faktycznie, w przypadku licznych większych gatunków dinozaurów stosunek wielkości ich mózgu (wywnioskowanej na podstawie objętości zachowanych kopalnie czaszek) do wielkości ich ciała był ekstremalnie mały – trudno jednak na tej podstawie wnioskować o ogólnym poziomie inteligencji tych zwierząt. Z behawioralnego punktu widzenia dinozaury – zwłaszcza gatunki drapieżne – musiały mierzyć się z rozwiązywaniem skomplikowanych problemów związanych z polowaniami i koordynacją wielu źródeł informacji o środowisku. Z pewnością musiały posiadać dobrze rozwinięte zdolności kognitywne i umiejętność przetwarzania dużych ilości informacji. Swego rodzaju symbolem „ptasiego móżdżku” dinozaurów stał się Stegosaurus – powolny, masywny roślinożerca. Wnioskując z wielkości jego puszki mózgowej, stegozaur miał – przy blisko 5 tonach masy ciała – mózg wielkości orzecha włoskiego, ważący 80 gramów. Wydaje się jednak, że jest to raczej wyjątkowa niż typowa dysproporcja wśród dinozaurów. Co ciekawe, ostatnie badania wskazują, że stegozaur mógł mieć „drugi mózg”. W środkowej części jego kręgosłupa mógł znajdować się silnie rozwinięty zespół zwojów nerwowych wspomagających właściwy mózg w koordynacji ruchów i pozycji ciała.

Właściwa skala

Największym chyba – i najbardziej niesprawiedliwym – nieporozumieniem, jakie często pojawia się w kontekście dinozaurów, jest ich zmierzch i wyginięcie ikonicznych, największych gatunków pod koniec kredy, 65 mln lat temu. Pomijając dyskusje dotyczące faktycznych przyczyn tego wyginięcia (kolizja Ziemi z asteroidą, masowe erupcje wulkaniczne, ewolucja zjadliwych, śmiercionośnych mikroorganizmów), częsty pogląd stawia dinozaury w pozycji swego rodzaju „porażki” ewolucji. Postrzegamy je często jako prehistorycznych władców Ziemi, którzy nie zdołali przystosować się do gwałtownej zmiany w środowisku. Ich wyginięcie miałoby więc być głównie ich „winą”, wynikać z braku ekologicznej elastyczności.

Słysząc taką argumentację, za każdym razem powinniśmy zmusić się do bardzo prostego, pouczającego ćwiczenia. Historia ewolucyjna człowieka rozumnego sięga 300 tysięcy lat w przeszłość. Idąc nawet „chwilę” dalej, w kierunku pierwszych dwunożnych hominidów, cofamy się około 3-4 mln lat. Wydaje nam się, że jako odnosząca sukces linia ewolucyjna rządzimy naszą planetą już całkiem długo. Jeśli jednak spojrzymy na dinozaury, szybko okaże się, jak niepozorna i mało znacząca jest nasza ewolucyjna historia. Dinozaury wymarły ok. 65 mln lat temu – ale do tego czasu niepodzielnie władały Ziemią przez przeszło 150 mln lat. Ich ewolucja i bogactwo rozciągnięte były w tak niesamowitej skali czasowej, że tyranozaury z powodzeniem mogły „podziwiać” skamieniałości stegozaurów pod koniec kredy. Ich zagłada i niemalże zupełne zniknięcie (pamiętajmy o ptakach!) były z jednej strony zupełnie losowym wydarzeniem, a z drugiej – jedyną szansą, jaką nasi ssaczy przodkowie otrzymali od losu.

Czytając ten tekst, jesteś żyjącym świadectwem potęgi przypadku, który zmiatając z powierzchni ziemi „straszne jaszczury” dał twoim i moim przodkom nowe, wyjątkowe nisze ekologiczne, a wraz z nimi możliwość szybkiej ewolucji w niespodziewanych kierunkach. Bez tego przypadku potomkowie dinozaurów celebrowaliby pewnie dzisiaj 230 mln lat nieprzerwanych rządów gadów na Ziemi. ©

Na ilustracji: ARCHAEOPTERYX. Nazwa tego gatunku teropoda oznacza z greki „starożytne pióro”. Przez długi czas uznawano, że jest jedynym opierzonym dinozaurem (część uczonych zaliczała go już do gromady ptaków). Żył około 150 mln lat temu na terenie dzisiejszych południowych Niemiec. Mógł osiągać około pół metra długości.