Pátranie po pôvode korytnačiek
Pomalosť a dlhovekosť ukrytá v kostenom pancieri. Hovoríme o najzvláštnejších plazoch, ktoré nám evolúcia
zanechala ako hádanku z praveku – o korytnačkách. Hoci posledné objavy poodhalili záhadný pôvod týchto tvorov, na mnoho otázok ešte vždy nepoznáme odpoveď.
Spod kosteného úkrytu sa pomaly vysúva šupinami pokrytá hlava na mohutnom krku a rozvážne sa rozhliada okolo seba. Korytnačka – tvor, ktorého vďaka nezameniteľnému vzhľadu ľahko rozpozná i malé dieťa. Aj my dospelí často s údivom sledujeme, ako tieto žijúce skameneliny s nadšením bežia za obľúbenou žltou púpavou či ladne plachtia pod vodnou hladinou.
Tajomní poslovia z praveku
Nejeden z nás má pri pohľade na tieto prehistorické plazy pocit, akoby prišli z dávno zabudnutého sveta na našej planéte. Podľa známeho fosílneho záznamu sa korytnačky objavili už na začiatku druhohôr, v období vrchného triasu – pred 220 miliónmi rokov. Boli súčasníkmi pterosaurov, dinosaurov a obrovských morských jašterov. Na rozdiel od nich však korytnačky prežili niekoľko veľkých vymieraní, prekonali i kriedovú krízu na konci druhohôr, ktorej podľahli dinosaury, a v takmer nezmenenej podobe dodnes obývajú suchozemské, sladkovodné i morské prostredia na našej planéte. Zvládli to vďaka neobyčajnej súhre vlastností, ktorými sa dokázali prispôsobiť nepriaznivým podmienkam. K týmto prispôsobeniam patrí napríklad ich pomalý životný cyklus, dlhovekosť, studenokrvnosť a regulácia životných funkcií v závislosti od podmienok prostredia (zimná hibernácia/letná estivácia), či schopnosť obývať rôznorodé prostredia vďaka originálnym anatomickým adaptáciám.
Neobyčajné korytnačky
Čím sú korytnačky pozoruhodné už na prvý pohľad? Je to ich brnenie v podobe panciera, s ktorým sú pevne zrastené po celý život. Pancier je jedinečná štruktúra zložená z rozšírených rebier, časti ramenných kostí a špeciálnych kostí vznikajúcich v hlbokej kožnej vrstve – zamši. Korytnačí pancier tvoria dve časti – chrbtová, odborne nazývaná karapax, a brušná, nazývaná plastrón. Karapax a plastrón sú navzájom na bokoch vo väčšine prípadov pevne zrastené. Na priereze pancier tvoria dve hlavné vrstvy – kostená a rohovitá, pričom vrchnej rohovitej vrstve vďačia korytnačky za krásne vzory na pancieri. Obidve vrstvy panciera sa skladajú z jednotlivých, zväčša pevne zrastených štítkov. Niektoré druhy, napríklad korytnačka karolínska, majú predné a zadné štítky plastrónu vďaka väzivovému spojeniu pohyblivé a korytnačka sa tak môže celá zatvoriť do panciera.
So vznikom panciera súvisí tiež unikátna adaptácia dýchania týchto plazov. Všetky ostatné suchozemské stavovce majú kosti lopatkového pásma na vonkajšej strane hrudného koša a dýchanie im umožňuje stiahnutie hrude prostredníctvom pohyblivých rebier a príslušných svalov. Pri korytnačkách došlo k posunu pozície lopatkového pásma pod rebrá, ktoré sú nepohyblivé a tvoria súčasť pevného karapaxu, takže hrudný kôš vlastne nemajú. Korytnačky preto dýchajú pomocou zmršťovania svalov predných končatín napojených na hrudnú oblasť.
Asi sa sami pýtate, ako a prečo v evolúcii došlo k vývoju takej jedinečnej štruktúry, ako je pancier korytnačiek. Pri sledovaní dnešných korytnačiek príde na um azda ochranná funkcia panciera ako obrany pred predátormi. Impulzom na vznik panciera však mohli byť aj metabolické dôvody: potreba uskladnenia prebytočných minerálov alebo zlepšenie hospodárenia s vodou a teplotou prostredia (zmenšenie povrchu pokožky, úkryt mäkkých častí tela). Pri niektorých druhoch však môžeme pozorovať aj redukciu panciera, napr. pri morskej kožatke veľkej (Dermochelys coriacea) či sladkovodnej kožnatke nílskej (Trionyx triunguis), pravdepodobne preto, aby sa zlepšila ich pohyblivosť vo vodnom prostredí. Funkcia a vzhľad panciera dnešných druhov sú však úplne iné ako pri ich vzniku pri prvých korytnačkách. Vráťme sa teda v čase o 200 miliónov rokov a pozrime sa na druhohorné korytnačky a ich novodobých zástupcov.
Korytnačí priekopníci
Súčasné korytnačky môžeme rozčleniť do dvoch skupín: na skrytokrké (Cryptodira) a skrytohlavé (Pleurodira), ktoré sa na prvý pohľad odlišujú najmä spôsobom skladania hlavy a krku do panciera. Skrytokrké korytnačky zaťahujú krk s hlavou rovno do vnútorného priestoru panciera, skrytohlavé korytnačky ohýbajú krčnú oblasť vo vodorovnej rovine a ukrývajú hlavu a krk na stranu panciera.
Väčšina dnešných známych druhov patrí práve ku skrytokrkým korytnačkám (11 čeľadí, viac než 270 druhov, ale ešte vždy sa objavujú nové, najmä v Ázii), ktoré sú rozšírené v suchozemských vodných prostrediach takmer celého sveta. Patrí sem aj náš jediný druh – korytnačka bahenná (Emys orbicularis), či obrovské suchozemské korytnačky (Dipsochelys a Chelonoides) z ostrovov Seychely a Galapágy. Najstaršia skrytokrká korytnačka Kayentachelys aprix je známa už z ranej jury a medzi najvýznamnejšie fosílne skupiny patrí morská čeľaď Protostegidae s najväčšou známou, viac ako štyri metre dlhou korytnačkou Archelon ischyros a bizarné rohaté korytnačky čeľade Meiolaniidae.
Od neskorej jury boli početné už aj skrytohlavé korytnačky (napr. čeľaď Bothremydidae), ale do súčasnosti prežilo len 16 druhov dvoch čeľadí (Pelomedusidae, Chelidae). Obývajú sladkovodné biotopy v tropickom a subtropickou pásme len na južnej pologuli a ich typickým znakom je dlhý krk a nozdry posunuté nahor. Pozoruhodným vzhľadom s trojuholníkovou sploštenou hlavou s kožnými výrastkami zaujme juhoamerická matamata Chelus fimbriatus a takmer žirafím krkom sa môže pochváliť austrálska dlhokrčka Chelodina longicollis.
K skrytohlavým či skrytokrkým korytnačkám však pre anatomické odlišnosti na kostre nepatrí niekoľko druhov najstarších fosílnych druhov z obdobia triasu a jury, napr. Proganochelys quenstedti z vrchného triasu Nemecka.
S ostatnými korytnačkami skupín Cryptodira a Pleurodira ich však spája plne vyvinutý súčasný korytnačí pancier.
Prelom nastal v roku 2008 nájdením najstaršej známej korytnačky Odontochelys semitestacea z vrchného triasu juhozápadnej Číny. Táto malá korytnačka (dĺžka plastrónu 25 cm) je prvá, ktorej chýba úplne vyvinutý pancier. Prítomný je len plastrón, karapax je neúplný, tvorí ho iba jeden rad kostených doštičiek pozdĺž miechy a rozšírených rebier. Odontochelys naznačuje, že k vývoju kompletného panciera došlo postupne priamo v línii korytnačiek a predok korytnačiek mohol byť teda ešte bez panciera alebo mať len jeho kostené základy. V období pred viac než 230 miliónmi rokov (permtrias), v ktorom hľadáme predka korytnačiek, však existovali viaceré odlišné formy plazov s kostenými doštičkami uloženými v koži (napr. Placodonta). Na rozpoznanie tajomného predka korytnačiek je dôležité skúmať aj iné anatomické znaky, nespojené priamo so vznikom panciera, teda mimo opornej kostry korytnačiek. A keďže kľúčovú úlohu v klasifikácii všetkých plazov, respektíve amniot, zohráva usporiadanie lebky, pozrime sa, aké znaky na lebke korytnačiek nám môžu pomôcť dozvedieť sa niečo viac o ich predkovi.
Záhada korytnačej lebky
Na lebke korytnačiek už na prvý pohľad pozorujeme zaujímavé odlišnosti oproti ostatným plazom, napr. bezzubé čeľuste pokryté rohovinou alebo neprítomnosť typických otvorov v spánkovej oblasti lebky – spánkových jám. Práve chýbanie spánkových jám pôvodne vyraďovalo korytnačky zo skupiny všetkých ostatných súčasných plazov (diapsida) a zaraďovalo k anapsidným plazom. Máme teda hľadať predka korytnačiek medzi anapsidnými plazmi? Odpoveď komplikuje usporiadanie korytnačej lebky, ktorá na rozdiel od anapsidnej nie je kompaktná, ale má v spánkovej oblasti zárezy. Prítomnosť spánkových zárezov takto nezodpovedá ani anapsidnej, ani diapsidnej línii plazov. Ako pokračovať v pátraní po pôvode korytnačiek? Vedci sa na základe skúmania ďalších znakov prikláňajú k dvom rozdielnym hypotézam o pôvode korytnačiek: od pôvodnej anapsidnej na základe znakov kostry končatín (Procolophonia, Pareiasauria) k súčasnej diapsidnej na základe výsledkov molekulárnych analýz DNA a mitochondrií (Archosauria). V oboch prípadoch však ešte zostáva otáznik nad usporiadaním spánkovej oblasti lebky korytnačiek. Prečo a ako vznikli spánkové zárezy? Mohli sa vyvinúť na kompaktnej anapsidnej lebke či premenou zo spánkových jám diapsid?
Bádanie nekončí
Nájsť odpovede na tieto otázky a ozrejmiť tak možný pôvod korytnačiek nám môže pomôcť pozorovanie zárodočného vývoja spánkovej oblasti lebky korytnačky pred vyliahnutím z vajíčka a jeho porovnanie s ostatnými žijúcimi plazmi.
Tieto údaje z vývojového formovania (morfológie) lebky tak môžu byť cenným dokladom k súčasným moderným molekulárnym metódam. Predok korytnačiek sa však môže skrývať aj medzi fosílnymi skupinami plazov, ktoré už nemajú súčasných zástupcov, a nedajú sa teda skúmať metódami vývojovej morfológie. Je preto veľmi dôležité nezabudnúť preskúmať aj známe fosílne nálezy plazov z obdobia pred vznikom prvých korytnačiek, ako aj samotných fosílnych korytnačiek, ktorých usporiadanie lebky nám môže pomôcť objasniť spôsob vzniku jedinečne formovanej spánkovej oblasti korytnačej lebky a doviesť nás tak na stopu jej predka. Pradávne geologické vrstvy nám odkrývajú úžasné skameneliny ako Odontochelys, odhaľujúc po kúskoch mozaiku evolúcie korytnačiek a umožňujú lepšie pochopiť vznik týchto starodávnych tvorov. Pátranie po pôvode korytnačiek pokračuje...
BARBORA TVAROŽKOVÁ
Geologický ústav SAV Bratislava