Ako prišli hady o nohy

Nohaté hady? Predstava ďaleko vzdialená dnešným pomerom v ríši plazov. Bližší pohľad však prezradí, že aj medzi súčasnými hadmi existuje dôkaz o ich štvornohej prehistórii.

V dávnej minulosti obývali našu planétu podivuhodné hady. Najstaršie nálezy pochádzajú z obdobia kriedy (145 – 65 miliónov rokov). Ich skamenelé pozostatky majú akoby niečo navyše: kosti končatín.

Druhohorný had Tetrapodophis amplectus má predĺžené telo a miniatúrne končatiny, foto David M. Martill, University of Portsmouth, Veľká Británia
Druhohorný had Tetrapodophis amplectus má predĺžené telo a miniatúrne končatiny, foto David M. Martill, University of Portsmouth, Veľká Británia

Štvornohé a dvojnohé hady
Aby hadích zvláštností nebolo málo, nálezy dokazujú, že existovali dokonca aj iba dvojnohé hady. Fosíliu takého plazivého dvojnožca objavili vedci pred desiatimi rokmi v Patagónii. Pomenovali ho Najash rionegrina. Žil pred 90 miliónmi rokov na južnom prakontinente Gondwana a obýval suchozemské prostredie. Na rozdiel od neho mnohé nálezy druhohorných hadov pochádzajú zo sedimentov, ktoré vznikali vo vodnom prostredí. Vodné nohaté hady objavili na území Izraela, Libanonu, ale aj Slovinska a Chorvátska. Pri týchto nálezoch už pozorujeme zmeny, ktorými sa prehistorické hady začali podobať viac svojim súčasným príbuzným. Ich telo sa začalo viac predlžovať a končatiny zase skracovať. Končatiny sa najprv skracovali ako celok, zmenšovali sa. Štyri drobné nohy vidno aj na skameneline hada objavenej v Brazílii. Tento nález popísali vlani pod odborným názvom Tetrapodophis amplectus, po slovensky objímajúci štvornohý had. Tetrapodophis naznačuje, že miniaturizáciou končatín sa strácali koncové články prstov. Neskôr v evolúcii hadov začali miznúť tiež väčšie kosti končatín, až úplne vymizli – stav, ktorý pozorujeme pri väčšine dnešných hadov. Ak sa vrátime na začiatok evolúcie hadovitého tela, zistíme, že najprv sa stratili predné končatiny. Poznáme prípad, keď sa predné končatiny skracovali pomalšie než zadné, napríklad pri plazovi Aphanizocnemus libanensis, ktorého odborníci zaraďujú do skupiny príbuznej hadom alebo predkom hadov. V treťohorách začali dominovať formy hadov bez končatín. Aj tu však platí výnimka. Tou sú pytóny, na tele ktorých nájdeme stopy dávnej nohatej minulosti. Ešte vždy majú akési pozostatky zadných končatín. Hady teda vznikli zo štvornohých plazov!

Kostra predných a zadných končatín druhu Tetrapodophis amplectus, foto David M. Martill, University of Portsmouth, Veľká Británia
Kostra predných a zadných končatín druhu Tetrapodophis amplectus, foto David M. Martill, University of Portsmouth, Veľká Británia

Ako zostrojíme dlhé telo?
Os tela stavovcov tvoria stavce. Ak sú stavce dlhšie napríklad v oblasti krku, bude dlhší aj krk, ako to majú žirafy. Predĺžiť telo však môže tiež väčší počet stavcov. Ako? Tým, že sa zvýši počet ich základov, somitov, počas embryonálneho vývinu. Počet somitov regulujú gény. Tento proces sa nazýva somitogenéza. Napriek tomu, že ho kontrolujú rovnaké gény, jeho priebeh a trvanie sú odlišné. Somity vznikajú tak, že jeden pár sa v rovnakom časovom intervale oddelí od bunečnej masy (presomitického mezodermu), ktorá sa nachádza v zadnej časti embrya. Jeden časový interval formovania dvoch somitov zodpovedá jednému cyklu aktivity týchto génov. Tieto cykly sa opakujú dovtedy, kým nevytvoria konečný počet somitov. Ich počet je rôzny a závisí od druhu stavovca. Napríklad laboratórna myš má 65 párov somitov, sliepka 50, ale človek len 38 až 39 párov somitov. Výrazne vyšší počet somitov majú hady. Niektoré druhy dokonca až 500 párov. Tento počet dokazuje, že v evolúcii hadov nastali významné zmeny práve počas somitogenézy. Ide o dve podstatné zmeny: časový interval tvorby jedného páru somitu sa skrátil a celkové trvanie somitogenézy sa predĺžilo. Dôsledkom oboch týchto zmien bol výrazný nárast počtu somitov v embryonálnom tele hadov, ktoré spôsobili v ďalšom vývine značné predĺženie ich tela. To však nebol jediný dôvod, prečo hady získali svoj hadí tvar.

Na tele súčasných pytónov nájdeme stopy dávnej nohatej minulosti hadov. Ešte vždy majú akési pozostatky zadných končatín.

Gény určujú identitu somitov
Krčné alebo chvostové stavce vznikajú zo somitov, ktoré vyzerajú úplne rovnako, ale napriek tomu majú odlišnú identitu, určujúcu ich pozíciu v embryonálnom tele. Pozíciu definujú takzvané homeotické (Hox) gény. Na základe génovej identity sa potom formujú stavce, odlišujúce sa navzájom svojím tvarom.

Na základe tvaru rozlišujeme pri štvornožcoch päť typov stavcov: krčné, hrudné, driekové, krížové a chvostové. Hady majú často viac ako 300 stavcov, no nemajú všetkých päť typov stavcov. Zmnožené sú predovšetkým hrudné stavce. Hrudná oblasť sa predĺžila na úkor driekovej a krčnej oblasti. Ich chvost je v pomere k telu tiež krátky. Predĺžila sa teda trupová časť tela, ktorú tvoria takmer výhradne hrudné stavce. Tie majú špecifický znak, keďže sa na ne pripevňujú dlhé rebrá. Takéto stavce zasahujú hadom až do oblasti kloaky. Väčšina ďalších štvornožcov však nemá dlhé rebrá na stavcoch v blízkosti zadných končatín.

Pokračovanie článku si môžete prečítať v júlovom vydaní časopisu Quark.
Quark si môžete aj objednať tu alebo na adrese: predplatne@quark.sk

Tímea Melišeková a Martin Kundrát, PhD.
Katedra ekológie Prírodovedecká fakulta UK

Foto pixabay

 

 

 

 

Komentáre