Ako vyzeral život na úsvite evolúcie? Čím sa od tých dnešných líšili prvé živočíchy na Zemi a prečo aj ľudstvo raz čaká podobný osud ako dinosaury? Na to sme sa spýtali docenta Jozefa Michalíka z Ústavu vied o Zemi SAV.
Ako dlho trvalo, kým sa na Zemi vôbec objavil život? Aké chemické procesy tomuto zázraku predchádzali?
Oceány na Zemi sa formovali v období pred 4,4 miliardami rokov. Priame dôkazy o vytváraní zložitých organických zlúčenín a napokon aminokyselín v ich vodách, ktoré museli predchádzať vzniku buniek prvých organizmov, sa nám však v horninovom zázname nezachovali. Prvé známe stopy života– zvyšky mikrobiálnych povlakov z Grónska – sú staré 3,7 miliardy rokov, tenké laminky po povlakoch primitívnych rias v geyserite Pilbara (kremité opálové hmoty vyzrážané z hydrotermálnych žriediel) zo západnej Austrálie majú vek 3,48 miliardy rokov. Fosília Ourasphaira giraldae z kanadských arktických teritórií je stará miliardu rokov. Porasty živých organizmov – jednoduchých rias, využívajúcich energiu svetla potrebnú pri chemických reakciách, vytvárajúcich organickú hmotu a uvoľňujúcich kyslík, napokon úplne zmenili zloženie atmosféry.
Vedia odborníci presne, ktorý praprapratvor stál na počiatku evolúcie života?
Prvé organizmy, ktoré obývali povrch Zeme, nemali pevné kostry. Po zotlení a pochovaní v sedimente z organických štruktúr zväčša veľa neostalo. Sedimentárne horniny, obsahujúce ich zvyšky, prešli za štyri miliardy rokov mnohými horotvornými procesmi, počas ktorých sa ponorili do hĺbok zemského plášťa, podliehali vysokým teplotám a tlakom a neraz sa celkom roztavili. Nálezy najstarších organických zvyškov sú preto neobyčajne vzácne. S tou presnosťou a úplnosťou poznania najstaršej histórie života preto musíme byť skromní: v našom súčasnom poznaní stále ostávajú medzery a aj v budúcnosti môžeme očakávať senzačné objavy…
Vedci nedávno ohlásili, že v Číne objavili najstaršiu známu fosíliu na Zemi – otlačok živočícha s názvom Yilingia spiciformis, ktorý sa na planéte pohyboval približne pred 500 miliónmi rokov. Ako vtedy vyzeral život na Zemi? Aké boli klimatické podmienky a aké „bytosti“ v nich dokázali prežiť?
Informácia je skreslená. Správa, ktorú v časopise Nature publikovali v tomto roku štyria čínski paleontológovia, hovorí o náleze 35 pozostatkov tvora nazvaného Yilingia spiciformis v tmavých vápencoch z doby spred 540-550 miliónov rokov z kaňonu rieky Jang Tse pri meste Yiling v južnej Číne. Bol najstarším známym aktívne sa pohybujúcim tvorom, na piaď dlhým (27 cm) pozdĺžne súmerným živočíchom, podobný obrúčkatým červom, alebo primitívnym článkonožcom. Tvoril súčasť tzv. ediakarskej fauny (podľa nálezov z Ediacara Hills v južnej Austrálii, dnes je však známa už aj z približne tridsiatich iných lokalít vo svete). Tá pozostávala prevažne z prisadnutých tvorov. Živili sa čiastočkami potravy, ktoré filtrovali z vody a len niektoré sa mohli pomaly pohybovať a spásať porasty primitívnych rias na dne. Aktívne sa pohybujúce tvory sa však mohli živiť tak riasami, ako aj ich konzumentami a predstavovali novú kategóriu organizmov, ktorá prinútila všetky tvory vytvárať obranné mechanizmy (panciere, kostry, zmyslové a pohybové orgány, nervovú sústavu) proti dravcom.
Čím boli prvé živočíchy na Zemi – známe zo skamenelín – odlišné od tých dnešných? Mali napríklad sto očí alebo nemali žiadny sluch?…
Prvé organizmy žili v celkom iných podmienkach než tie dnešné: iná bola dĺžka dňa i roka, iné teploty oceánov a ich slanosť, predovšetkým však atmosféra prakticky neobsahovala voľný kyslík. Preto celkom inak prebiehalo zvetrávanie minerálov, iný bol minerálny obsah vôd transportovaných prúdmi. Biochemické reakcie dovoľovali len obmedzený výdaj energie na stavbu tiel. Organizmy žili prisadnutým spôsobom života a mohli si dovoliť len stavbu orgánov, nevyhnutne potrebných pre život a reprodukciu. Vytváranie zložitých zmyslových orgánov, sústav a funkcií bolo nadbytočné – nebolo treba orientovať sa pri pohybe a vyhýbať sa prekážkam, ani sa chrániť pred predátormi, ktoré ešte neexistovali. Hromadenie sa kyslíka v atmosfére však tieto pomery zmenilo. Organizmy sa prispôsobili prekročeniu medznej hranice obsahu voľného kyslíka, sprvu skôr jedovatého, agresívneho produktu látkovej výmeny, ktorý im však umožnil rýchlejšie uvoľňovanie energie, svalovú aktivitu a voľný spôsob života. V prostredí však spôsobil oxidáciu, vedúcu k urýchleniu zvetrávacích procesov, požiarom a napokon znižovaniu globálnych teplôt na planéte až po jej úplné zaľadnenie (obdobie „snehovej gule“). Pokrytie povrchu oceánu ľadovým pokryvom, odrážajúcim slnečné teplo a svetlo, rozvoj života po dobu desiatok miliónov rokov spomalil. Ediakarská fauna, ktorá sa skladala zo živočíchov už adaptovaných na nové, po-ľadovcové podmienky, sa objavila až 4 miliardy rokov po vzniku planéty Zem.
Ilustračná fotografia: Pixabay/Stux
Dočítala som sa, že niektoré druhy hmyzu sú na planéte už takmer 300 miliónov rokov v nezmenenej podobe. Je to pravda?
Všetky organizmy sú produktom prispôsobovania sa podmienkam, v ktorých po celý svoj život žijú. Ich vznik, rozvoj i vyhynutie je preto priamo závislé na stálosti ich životného prostredia a od ich schopnosti prispôsobovať sa jeho zmenám. Poznáme organizmy (obývajúce „konzervatívne“, nemenné biotopy), ktorých stavba, funkcia a tvar tela sa nemenili po milióny (niektorí „rekordmani“ až pol miliardy!) rokov a naopak, také, ktoré zanikli spolu s prostredím svojho života po pár státisícoch rokov.
Klimatické zmeny spôsobovali problémy aj vo veľmi dávnej minulosti, nielen dnes. Aké najväčšie masové vymierania druhov ešte pred dinosaurami si naša Zem pamätá?
Vymieranie organizmov je neoddeliteľnou súčasťou ich vývoja. Zmeny podnebia pritom nebývajú jedinou príčinou vymierania, to býva obvykle spôsobované nešťastnou súhrou celého komplexu ďalších faktorov, ako sopečná činnosť, dopady veľkých mimozemských telies, náhle zníženie hladiny svetového oceánu, či zastavenie morských prúdení horotvornou aktivitou (a s ním spojená zmena kyslíkového režimu oceánov), možno aj zmeny intenzity radiácie z kozmického priestoru, atď. Najväčšie vymieranie, aké si planéta za ostatnej pol miliardy rokov pamätá, prebehlo pred 250 miliónmi rokov, na konci obdobia permu (posledného útvaru prvohôr). Súhre zmienených faktorov dominovali ohromné výlevy čadičových hornín („trapy“), ktoré zaliali veľkú časť Sibíri a plynnými exhalátmi zamorili zemskú atmosféru. Odhady stupňa tohto vymierania sa líšia (92-95 percent), isté však je, že (najmä v trópoch a subtrópoch Zeme) vymrela väčšina živých tvorov. Cykly vymierania živých tvorov sa periodicky opakujú cca po 50-60 miliónoch rokov.
Ako dlho tieto klimatické krízy trvali?
Klimatické zmeny bývajú podriadené tzv. Milankovičovým cyklom, ktoré riadia zmeny rotácie (a náklonu osi) zemského telesa v periódach 21- až 40-tisíc rokov. Vieme, že tieto cykly sa zhodujú s trvaním jednotlivých zaľadnení a medziľadových dôb počas štvrtohôr. Okrem nich sa však kolísanie podnebia podriaďuje zmenám slnečnej aktivity a zmenám zloženia zemskej atmosféry, ktoré v kritických obdobiach môžu vyvolať krátkodobejšie zmeny.
V škole sme sa učili, že aj na Slovensku bolo kedysi more. V akom časovom období? Žili u nás neskôr aj dinosaury?
„More na Slovensku“- to je veľmi nejasný pojem. Slovensko ako súvislý krajinný celok existuje sotva pár miliónov rokov. More z neho definitívne ustúpilo asi pred siedmimi miliónmi rokov. Vieme však, že územie Slovenska je veľmi komplikovaný a zložito utváraný terén, zložený z mnohých blokov zemskej kôry, z ktorých väčšina bola po dobu stoviek miliónov rokov ich tvorby a trvania súčasťou morského dna. Počas druhohôr boli zväčša pod morskou hladinou, niektoré ich segmenty sa však občas vynárali (napríklad na začiatku a na konci triasovej periódy, z ktorej sa v Červených vrchoch zachovali aj stopy dinosaurov).
Dinosauria stopa z Červených vrchov. Foto: Jozef Michalík
Aké najstaršie zaujímavé fosílie paleontológovia objavili na našom území?
Pohľad laika na atraktívnosť či zaujímavosť nálezu fosílie sa zrejme dosť líši od názoru odborníkov. Bolo by možné spomenúť zmienené stopy dinosaurov, nové taxóny či fosílie, aké sa v danom území ešte nikdy dosiaľ nenašli. Pre vedcov je však najpríťažlivejší nález, ktorý doplňuje alebo celkom mení doterajšie poznatky. Zaujímavý je pritom každý, aj zlomkovitý nález, pretože je oknom do stále neznámej, záhadnej minulosti života…
Spracovala: Zuzana Hrubá, NCP VaT pri CVTI SR
Fotografie: archív J. Michalíka
Ilustračná fotografia: Pixabay/Stux