Prírodovedecká fakultaUniverzita Komenského v Bratislave

Vykopávky z Moravy prispeli k prevratným poznatkom o štvornožcoch z permu

Bratislava 19. marca 2021: Rozhodli sa nadobro skoncovať so životom vo vode a za svoje nové prostredie si zvolili súš. Obojživelníky, ktoré pred 340 miliónmi rokov podstúpili túto radikálnu zmenu, čakalo niekoľko nevyhnutných anatomických transformácií. Okrem zmeny rybích plutiev na končatiny štvornožcov či zmien orgánov umožňujúcich dýchanie bola významnou adaptáciou tvorba krvných buniek, ktoré sú nevyhnutné pre život. Medzinárodná skupina vedcov vrátane evolučného biológa Univerzity Komenského v Bratislave Jozefa Klembaru zistila, kedy a u ktorej skupiny stavovcov začala krvné bunky produkovať práve kostná dreň. Ich publikácia vyšla začiatkom marca v časopise eLife, ktorý patrí k top najprestížnejším „open access“ časopisom vo svojich oblastiach.


Život v suchozemskom prostredí pre štvornožce znamenal transformáciu orgánov spojených s dýchaním, rozmnožovaním či sluchom. Ďalšou a nemenej dôležitou adaptáciou bola tvorba krvných buniek. Krvné bunky tvoria takmer polovicu obsahu krvi a sú medzi nimi krvné doštičky, červené a biele krvinky. U vodných stavovcov sa krvinky tvoria v mäkkých orgánoch – v obličkách alebo v pečeni. Ale u väčšiny štvornožcov sa produkujú v dlhých kostiach končatín, ako sú ramenná či stehenná kosť. Doteraz sa predpokladalo, že krvotvorba (hematopoéza) sa v dlhých kostiach objavila už pred prechodom rýb na štvornožce.

„S kolegami zo Švédska, Francúzska a Austrálie sme sa preto rozhodli vyriešiť túto dlhotrvajúcu diskusiu medzi vedcami. Zaujímalo nás, kedy začala krvotvorba migrovať z mäkkých orgánov vodných stavovcov do dlhých kostí. Naša práca nadväzuje na výsledky štúdia vývinu dlhých kostí a evolúciu ich rastovej stratégie u permských štvornožcov – seymouriamorfov – čo sú najranejšie amnióty. Z dnes žijúcich stavovcom k nim patria vtáky, plazy a cicavce,“ hovorí Jozef Klembara z Prírodovedeckej fakulty UK.

Pomocou štúdia mikroarchitektúry dlhých kostí raných obojživelníkov, predkov plazov, ako i najranejších plazov, zistili, že permské štvornožce boli medzi prvými, u ktorých sa v ich dlhých kostiach objavili zhluky kostnej drene. Ich dlhé kosti skúmali predovšetkým použitím vysokorozlíšiteľnej röntgenovej mikropočítačovej tomografie v Grenobli. „Na štúdium sme použili fosílie raných štvornožcov. Medzi nimi aj jedince rodu Discosauriscus pochádzajúce z vykopávok v Boskovickej panve na Morave, ktoré sú uložené v Prírodovedeckom múzeu Slovenského národného múzea v Bratislave. Druh Seymouria sanjuanensis som zas zapožičal z múzea v Pittsburghu,“ vymenúva evolučný biológ UK Jozef Klembara.

Tento objav potvrdil, že krvotvorba sa presunula do kostí až počas permu, teda milióny rokov po tom, čo sa obojživelníky premenili na štvornožce. „Kostná dreň, v ktorej sa tvorili krvinky, vznikala postupne v dutinách dlhých kostí. Prvé štvornožce, u ktorých boli bunky kostnej drene identifikované, pochádzajú až z oveľa neskoršieho obdobia – z permu,“ vysvetľuje Jozef Klembara. Vedci sa nazdávajú, že tvorba krvných buniek sa z vnútorných orgánov mohla presunúť do kostí preto, že novovzniknuté krvné bunky sú v dutinách kostí lepšie chránené pred podmienkami vyskytujúcimi sa na súši, ako sú ultrafialové žiarenie či extrémna zmena teploty. Túto hypotézu je však potrebné ďalej skúmať.