Na równe nogi

Zrodziły się 20 mln lat wcześniej, niż sądzono: 395 mln lat temu. Ślady tych pierwszych lądowych czworonogów, czyli kręgowców, które opuściły środowisko wodne i wyszły na ląd, odkryli w Górach Świętokrzyskich polscy paleontolodzy. Ich badania opublikował tygodnik "Nature". Znalezisko jest tak ważne, że może zmienić cały obraz ewolucji ziemskich kręgowców.

Rafał Motriuk: Skąd było wiadomo, gdzie szukać?

Grzegorz Niedźwiedzki: Jak zwykle w takich sytuacjach paleontologom przydaje się trochę szczęścia. W 2002 r. jako młody badacz, wówczas jeszcze student, byłem w Zachełmiu koło Kielc w poszukiwaniu śladów z okresu triasu, w którym się specjalizuję. Ale ponieważ nic ciekawego nie znalazłem, postanowiłem rzucić okiem na dewon. Wtedy znalazłem pierwsze ciekawe ślady. Byłem naprawdę zaskoczony, bo były to odciski łap z palcami, które wyglądały jak tropy pozostawione przez znacznie młodsze geologicznie i ewolucyjnie istoty. Na tyle mnie to odkrycie zdziwiło, że... odpuściłem. Stwierdziłem, że chyba mi się wydaje. Takie ślady nie mogły się znaleźć w tak starej skale, liczącej prawie 400 mln lat! Zgodnie z ówczesną teorią sądziliśmy, że

395 mln lat temu kręgowce wyłącznie pluskały się w wodzie, że były to ryby, z których dopiero później powstały czworonogi, czyli tetrapody. Dodatkowym zaskoczeniem było to, że owe skały to były dolomity, a więc osady związane ze środowiskami morskimi. A przecież wedle hipotezy, która obowiązywała jeszcze kilka lat temu, kręgowce wyszły na ląd z wód słodkich, śródlądowych, a nie ze słonych. Zdumiewający był zatem fakt, że to osady ciepłego, płytkiego morza, które w środkowym dewonie rozlewało się na terenie całej Polski i Europy.

Później, niezależnie ode mnie, dr Zbigniew Złonkiewicz z Państwowego Instytutu Geologicznego w Kielcach w 2004 r. też zobaczył ciekawe ślady, choć nie aż tak wyraźne. Sam wróciłem do Zachełmia w 2007 r. i już wiedziałem, czego szukać. Zainspirował mnie wykład prof. Pera Erika Ahlberga z Uniwersytetu w Uppsali. Kolejne ślady znalazłem w 2008 r. To był moment kluczowy.

Ze zdjęć wynika, że były różnej wielkości. Czy to oznacza, że zostawiły je zwierzęta należące do wielu gatunków?

Człowiek idący po plaży też zostawi różne ślady - w zależności od tego, jak wilgotny jest piasek, czy idzie się powoli, czy biegnie itd.

Mamy też ciekawy zapis umiejętności lokomotorycznych: z jednej strony widzimy, że tamto zwierzę skakało, trochę jak foka. Z drugiej, z pewnością potrafiło kroczyć, czyli uniosło się na łapach, podobnie jak dzisiejsze salamandry czy krokodyle. Ale trudno powiedzieć, czy były to różne gatunki, czy jeden zwierz, który inaczej poruszał się na lądzie, a inaczej w płytkiej wodzie. Poza tym mógł być to ten sam czworonóg, który zmieniał się w trakcie swojego życia. Jeśli popatrzymy na kijankę, która pływa, i dorosłą żabę, która świetnie skacze, to będziemy mogli prześledzić cały cykl zmian w budowie ciała oraz w sposobie poruszania się.

W jaki sposób można tak dokładnie ustalić wiek owych śladów?

Zachełmie jest wyjątkowe pod względem budowy geologicznej. Po drugie, geolodzy używają tzw. skamieniałości przewodnich, czyli typowych dla określonych interwałów wiekowych. Naukowcy z Państwowego Instytutu Geologicznego, dr Katarzyna Narkiewicz i prof. Marek Narkiewicz, znaleźli skamieniałe ząbki tzw. konodontów, czyli pradawnych, prymitywnych kręgowców morskich, podobnych trochę do dzisiejszego minoga. Ponieważ te kręgowce szybko ewoluowały, na podstawie budowy ich ząbków możemy określić, w jakim przedziale jesteśmy. Dodatkowych danych dostarczyły ślady pośrednie, czyli osady z wczesnego dewonu, powiedzmy sprzed

405 mln lat. Znajdowały się pod osadami, w których były nasze tropy.

Państwa znalezisko cofa datę wyjścia kręgowców na ląd o ok. 18 mln lat. Ale czy należy zmienić też pogląd na przebieg ewolucji? Do tej pory uważano, że istniała grupa ryb trzonopłetwych, które miały być formą pośrednią.

Przede wszystkim nasze badania trzeba potwierdzić, chociażby przez znalezienie szczątków kostnych. Jeśli się to uda, faktycznie będzie to miało fundamentalne znaczenie dla zrozumienia ewolucji wczesnych czworonogów lądowych. Tropy są jednak przesłanką, którą już teraz trzeba traktować bardzo poważnie. Do tej pory mieliśmy bardzo słodki, cukierkowy wręcz obraz ewolucji: wszystkie formy przejściowe układały się ładnie na drabince, od form przypominających rybę poprzez formy rybo--płazopodobne do pierwszych płazów. I było to dobrze prześledzone w zapisach kopalnych. Ale badaczy niepokoiły pewne znaleziska z osadów starszych. Np. na terenie Łotwy i Estonii znaleziono szczątki zagadkowego stworzenia o cechach czworonoga. Są też tajemnicze tropy znalezione w Irlandii, które poprzedzają ślady najstarszych znanych czworonogów lądowych. To sugeruje, że wyjście czworonogów na ląd mogło się dokonać znacznie wcześniej. Zatem treść dzisiejszych podręczników może być nieprawdziwa.

Najciekawsze, że prawdopodobnie proces ten był bardzo szybki: pierwsze czworonogi mogły się pojawić tuż po powstaniu ryb mięśniopłetwych, czyli niejako form wyjściowych dla płazów. Ale musimy znaleźć kości, żeby stwierdzić, na jakim etapie ewolucyjnym były te zwierzęta: czy miały wykształconą kość udową i ramieniową, czy była wykształcona miednica. A może były to tylko zmodyfikowane płetwy? Te informacje pomogłyby odnieść stadium ewolucyjne tych zwierząt do innych form pośrednich z tamtych okresów. A to pozwoliłoby rozjaśnić nieco obraz ewolucji.

Czy pojawiły się już jakieś poważne zastrzeżenia innych paleontologów?

Dyskusja jest w nauce najciekawsza. Jeśli bylibyśmy wszystkiego pewni, nie trzeba by było uprawiać nauki. My przedstawiamy własną, nową wizję, ale są oczywiście eksperci zaangażowani w prace nad starszym obrazem ewolucji. Niektórzy już zaakceptowali wyniki naszych badań, ale są tacy, którzy nie uznają skamieniałych tropów za wystarczający dowód. Cieszymy się, że zapewne ci pierwsi zmienią plany i zaczną własne poszukiwania, toteż - chcąc nie chcąc - pomogą nam nieco w odnalezieniu kości. Nasza hipoteza musi zostać zweryfikowana, pozytywnie lub negatywnie. Tak działa nauka.

Nauka stara się odpowiedzieć na wiele pytań: co, gdzie i jak... Ale tu pojawia się też pytanie "dlaczego". Czy Państwa odkrycie niesie nowe informacje o tym, dlaczego kręgowce w ogóle wyszły na ląd?

Dyskusje na ten temat prowadzono już przed II wojną światową. Wydaje się, że ryby wyszły na ląd w poszukiwaniu pożywienia - w wodzie można znaleźć dużo ciekawych rzeczy do jedzenia, ale gdy się już z niej wyjdzie na nogach, można się natknąć na sporo nowych atrakcji. Ryba, która nauczyła się kroczyć, zyskała dodatkowe źródło pokarmu. Znalezisko z Zachełmia może ukazywać pewien etap ewolucji wczesnych kręgowców związany z przystosowaniem się ryb, a zatem powstaniem czworonogów, do pokonywania płycizn. Na takich płyciznach po odpływie mogły powstawać małe zbiorniczki wodne, w których pozostawały małe ryby czy skorupiaki. Drapieżna ryba, która nauczyła się penetrować tego typu zbiorniki, miała pokarmu pod dostatkiem. To było jak odwiedzanie szwedzkich stołów.

A nasi praprzodkowie byli drapieżnymi, niebezpiecznymi stworami podobnymi do salamander. Będąc drapieżnikiem o krępej budowie ciała, zwierze staje się raczej postrachem wód i lądów niż ofiarą. Zatem wyjście kręgowców na ląd raczej nie było podyktowane koniecznością ucieczki przed innymi drapieżnikami.

Co dalej?

Zbieramy siły na następne wyprawy. Planujemy w tym roku wykopaliska w dwóch stanowiskach w Górach Świętokrzyskich. Ruszamy, gdy tylko stopnieją śniegi. Będziemy szukać szczątków kości pierwszych czworonogów. Być może inne ekipy też zdecydują się na takie badania. Dobrze, że jest gdzie szukać. W Europie takich lokalizacji jest kilkanaście. W skali świata - kilkadziesiąt.

Rozmawiał Rafał Motriuk

Autorami pracy o tym znalezisku, opublikowanej w tygodniku "Nature" z 7 stycznia, są Grzegorz Niedźwiedzki (Uniwersytet Warszawski), Piotr Szrek (Uniwersytet Warszawski i Państwowy Instytut Geologiczny), dr Katarzyna Narkiewicz (Państwowy Instytut Geologiczny), prof. Marek Narkiewicz (Państwowy Instytut Geologiczny) oraz prof. Per E. Ahlberg (Uniwersytet w Uppsali).

Rafał Motriuk jest korespondentem naukowym Polskiego Radia i stałym współpracownikiem "Tygodnika".