Preskočiť na obsah Preskočiť na pätu (NCP VaT)
VEDA NA DOSAH – váš zdroj informácií o slovenskej vede

Nová štúdia: Výskum fosílií dinosaurov odhaľuje najväčšiu hádanku paleontológie

Andrea Bučičová

Dinosaury sa podľa tímu vedcov dokázali prispôsobiť zmenám prostredia vďaka svojmu metabolizmu.

Kostra dinosaura Zdroj: iStocPhoto.com

Ilustračný obrázok. Zdroj: iStockphoto.com

Dinosaury odjakživa priťahujú ľudí. Svoje neodmysliteľné miesto si našli v kinematografii i populárnej kultúre. Azda každé dieťa si prešlo fázou fascinácie týmito impozantnými vyhynutými tvormi a snívalo o tom, že raz bude paleontológom a objaví dosiaľ neznámeho dinosaura.

O dinosauroch sa počas dlhých storočí výskumu zistilo už mnoho, nové metódy však neustále prepisujú staršie poznatky. Najnovšia štúdia, zverejnená v časopise Nature, objasňuje, ako pracoval jednotlivým druhom dinosaurov metabolizmus. Na základe analýzy metabolizmu týchto tvorov dokážu vedci porozumieť spôsobu ich života a schopnosti prispôsobovať sa zmenám životného prostredia.

Metabolizmus a spôsob života

Metabolizmus predstavuje všetky biochemické zmeny chemických zlúčenín v živých organizmoch. Od jeho nastavenia napokon závisia aj termoregulačné stratégie živočíchov. Vedci v štúdii vysvetľujú, že teplo, ktoré vzniká pri metabolizme, umožňuje teplokrvným živočíchom udržiavať stálu telesnú teplotu. Studenokrvné živočíchy však túto schopnosť nemajú.

Pterosaurus. Zdroj: iStockphoto.com

Pterosaurus. Zdroj: iStockphoto.com

Endotermické živočíchy, označované aj ako teplokrvné, majú rýchly metabolizmus. Pri dýchaní musia prijímať veľa kyslíka, aby vedeli spáliť viac kalórií získaných z potravy. Umožňuje im to udržať stabilnú telesnú teplotu a aktivitu. Medzi takéto živočíchy patria cicavce a vtáky, ktoré majú najrýchlejší metabolizmus zo všetkých žijúcich zvierat.

Rýchlejší metabolizmus umožňuje živočíchom, aby zostali počas celého roka v rôznych geografických oblastiach aktívne. Okrem toho rýchly metabolizmus prispieva aj k lepšiemu fyzickému výkonu a vytrvalosti. Zvieratá s rýchlejším metabolizmom sa dokážu v prípade, že je ohrozené ich životné prostredie, efektívnejšie presúvať medzi jednotlivými oblasťami.

Na druhej strane stoja ektotermické, čiže studenokrvné živočíchy. Patria medzi ne napríklad plazy. Ich metabolizmus je výrazne pomalší a pevne previazaný s teplotou okolitého prostredia. Dýchajú menej kyslíka a prijímajú menej potravy. Ich spôsob života teda nie je taký energeticky náročný ako život teplokrvných zvierat.

Studenokrvné živočíchy si však na rozdiel od teplokrvných nedokážu udržať stabilnú telesnú teplotu. Vyvinuli si preto rôzne adaptácie, ktoré im pomáhajú zvýšiť vlastnú teplotu a zrýchliť metabolické procesy. Zvyknú sa napríklad vyhrievať na slnku alebo v určitých obdobiach počas roka migrujú.

Výskum fosílií dinosaurov

Nová metóda výskumu metabolizmu dinosaurov napokon ukázala, že kľúč k rozlúsknutiu hádanky sa ukrýva v kostiach.

V tlačovej správe Field Museum vedci vysvetľujú, že výskum zamerali na hlavnú zložku látkovej premeny – kyslík. Za účelom vytvorenia energie a tepla sa zároveň počas látkovej premeny rozkladajú chemické zlúčeniny (tuky a cukry).

Archeológovia skúmali stehenné kosti. Zdroj: iStockPhoto.com

Archeológovia skúmali stehenné kosti. Zdroj: iStockPhoto.com

Živočíchy vytvárajú pri dýchaní vedľajšie produkty, ktoré reagujú s bielkovinami, cukrami a lipidmi a zanechávajú za sebou „odpad“. Tieto odpadové látky (konečné produkty pokročilej glykácie) sa následne ukladajú v organizme a sú biologickým markerom starnutia či rozvoja rôznych degeneratívnych chorôb.

Vykazujú zároveň extrémnu stabilitu a nie sú rozpustné vo vode, takže zostávajú zachované aj počas fosilizácie. Takto vzniká záznam o tom, koľko kyslíka dinosaury prijímali a aký rýchly mali metabolizmus.

Vedci skúmali odpadové látky v tmavo sfarbených fosíliach stehenných kostí dinosaurov. Tmavá farba fosílií indikuje veľké množstvo uchovaného organického materiálu. Výskumníci analyzovali fosílie pomocou nedeštruktívnej Raman a Fourierovej transformačnej infračervenej spektroskopie, ktorá umožňuje skúmanie na molekulárnej úrovni.

„Tieto metódy fungujú ako laserové mikroskopy. V podstate môžeme kvantifikovať množstvo molekulárnych markerov, ktoré nám hovoria o rýchlosti metabolizmu,“ vysvetľuje hlavná autorka štúdie Jasmina Wiemann.

Vedci študovali stehenné kosti 55 rozličných skupín zvierat vrátane dinosaurov, lietajúcich Pterosaurov, morských Plesiosaurov, súčasných vtákov, cicavcov i plazov. V rámci analýzy porovnávali množstvo odpadových látok v kostiach vyhynutých živočíchov so žijúcimi zvieratami, o metabolizme ktorých už majú informácie. Následne im tieto dáta poslúžili na určenie rýchlosti metabolizmu vyhynutých živočíchov.

Boli dinosaury teplokrvné alebo studenokrvné?

Túto otázku výskumníci nedokážu celkom jednoznačne zodpovedať. Zistili, že metabolizmus dinosaurov bol vo všeobecnosti rýchlejší. Dinosaury sa však delia na dve podskupiny, a to Saurischia (Plazopanvé) a Ornithischia (Vtákopanvé), pričom ich metabolizmus sa značne líši.

V tlačovej správe Field Museum vedci opisujú, že metabolizmus vtákopanvých dinosaurov, ako bol Triceratops či Stegosaurus, sa podobal metabolizmu súčasných studenokrvných živočíchov. Na druhej strane plazopanvé dinosaury, medzi ktoré patria Theropody (dvojnohé predátory, napr. Velociraptor či Tyranosaurus rex) a Saurapody (dlhokrké bylinožravce, napr. Brachiosaurus, Diplodocus), boli teplokrvné.

Plesiosaurus Zdroj: iStockPhoto.com

Plesiosaurus Zdroj: iStockPhoto.com

Niektoré z týchto živočíchov dokonca vykazovali taký rýchly metabolizmus ako súčasne žijúce vtáky, teda výrazne vyšší ako cicavce. Príkladom je skupina Maniraptora, ktorá zahŕňa plne operených theropódnych dinosaurov vrátane vtákov či dvojnohého dravca Allosaura.

Väčšej skupine živočíchov, zvanej Amniota (blanovce), kam patria aj cicavce, plazy a vtáky, sa v procese evolúcie niekoľkokrát nezávisle od seba vyformoval rýchly metabolizmus. Vedci predpokladajú, že metabolizmus vtákov sa vyvinul už dávno a moderné vtáky ho len zdedili od svojich vtákopanvých predkov.

Ako mohol vyzerať každodenný život dinosaurov a akú úlohu v ňom zohrával metabolizmus?

Vedci sa pokúsili túto neľahkú otázku zodpovedať. „Dinosaury s pomalším metabolizmom boli do určitej miery závislé od teplôt prostredia. V prípade vtákopanvých dinosaurov s výnimočne nízkou rýchlosťou metabolizmu budeme musieť možno zvážiť podobnú ‚behaviorálnu‘ termoreguláciu, akú majú jašterice a korytnačky, ktoré sedia na slnku a vyhrievajú sa. Studenokrvné dinosaury pravdepodobne v chladnom období migrovali do teplejších podnebí. Práve klíma mohla byť selektívnym faktorom, ktorý ovplyvnil rozhodovanie sa niektorých dinosaurov, kde by mohli žiť,“ hovorí Wiemann v tlačovej správe.

Na druhej strane stoja teplokrvné dinosaury. Tie museli byť pripravené na to, aby si zabezpečili správny chod metabolizmu a aktívnejšie museli prijímať veľa potravy.
„Teplokrvné obrie Sauropody boli bylinožravce, ktoré spotrebovali veľa rastlinnej hmoty. Mali veľmi efektívny tráviaci systém a keďže boli relatívne veľké, pravdepodobne sa oveľa problematickejšie ochladzovali ako zahrievali,“ dopĺňa Wiemann pre Field Museum.

Ako zaujímavosť vedkyňa uvádza, že Theropodom, skupine, ktorá zahŕňa aj vtáky, sa vyvinul rýchly metabolizmus ešte predtým, ako si niektorí jej členovia osvojili lietanie.

Metabolizmus a schopnosť prežiť

Paleontológovia sa zaoberajú aj úlohou metabolizmu v súvislosti so schopnosťou prežiť piate masové vymieranie života na Zemi na prelome druhohôr a treťohôr približne pred 65 miliónmi rokov, keď Zem zasiahol asteroid. Vedci predpokladali, že živočíchy s rýchlejším metabolizmom sa dokázali okamžite adaptovať na ekologické aj environmentálne zmeny.

V štúdii zároveň poukázali na to, že hoci vtáky túto katastrofu prežili, mnohé endotermické živočíchy, napríklad Pterosaury a iné nelietavé dinosaury zo skupiny vtákopanvých, v tomto prelomovom období vyhynuli. Vedci preto predpokladajú, že prežiť výrazné zmeny životného prostredia živočíchom umožnili skôr iné faktory než typ metabolizmu.

Zdroje:
DOI: 10.1038/s41586-022-04770-6
TS Field Museum

Operačný program MSSR

Investícia do Vašej budúcnosti
Tento projekt je podporený z Európskeho fondu regionálneho rozvoja

Táto webová stránka vznikla vďaka podpore v rámci Operačného programu Integrovaná infraštruktúra pre projekt: Podpora národného systému pre popularizáciu výskumu a vývoja
(kód ITMS: 313011T136), spolufinancovaný zo zdrojov Európskeho fondu regionálneho rozvoja.