Anatómia a Kresba Bichira: Od Egyptskej Expedície k Evolučnému Tajomstvu
Píše sa rok 1798 a flotila takmer štyristo vyzbrojených lodí francúzskeho vojnového námorníctva rozráža vlny Stredozemného mora smerom na východ. Na jednej z lodí sa plaví Napoleon Bonaparte. Povzbudený víťazstvom nad Rakúskom a Talianskom, si za nový cieľ vojenských ťažení vybral namiesto invázie do Anglicka bohatú a málo preskúmanú africkú krajinu - Egypt.
Napoleon Bonaparte počas expedície do Egypta.
Napoleonova Živá Encyklopédia
Spolu s ním a s 34-tisícovou armádou sa do tejto krajiny plavilo 154 najlepších francúzskych učencov všetkých známych vied. Archeológovia, matematici, arabisti, muzikológovia, básnici, astronómovia a zoológovia. Bola to Napoleonova „živá encyklopédia učencov“, výprava francúzskeho osvietenstva, prezývaná „Le corps des savants“. Keď vojská porazili mamelukov, vydali sa na dôkladný prieskum Egypta.
Počas nasledujúcich troch rokov títo učenci skúmali všetko, čo sa dalo - od pyramíd, múmií, cyklov nílskych záplav až po možnosti vybudovania prieplavu v Sueze či záhadu rozmnožovania krokodíla, ktorá dovtedy nebola objasnená. A hoci sa Napoleonovo egyptské dobrodružstvo (1798 - 1801) nakoniec skončilo vojenskou porážkou, z pozorovaní a výskumov učencov sa zrodilo pozoruhodné 24-zväzkové dielo Opis Egypta (Description de l´Égypte).
Objav Bichira
Zoológovia sa zamerali na málo známu egyptskú faunu. Medzi mnohými nazbieranými a skúmanými jedincami sa vyskytol zvláštny druh ryby s lalokovitými plutvami, ktorý ulovili v Níle. Túto prapodivnú rybu, ktorá sa od ostatných výrazne líšila, dostal do rúk najvýznamnejší francúzsky zoológ tých čias, zakladajúci profesor parížskeho prírodovedného múzea a prezident francúzskej Akadémie vied Étienne Geoffroy Saint-Hilaire (1772 - 1844).
Živočícha vedecky opísal rok po návrate z Egypta v roku 1802. Úžas a nadšenie z objavu vystihujú Saint-Hilairove slová: „Keby som bol v Egypte objavil iba tento druh, bolo by to pre mňa zadosťučinenie za bolesť, ktorú mi dlhá cesta spôsobovala. Nepoznám podivnejšie zviera hodné pozornosti prírodovedcov, ktoré by ukazovalo, ako sa príroda môže odkloniť od svojich obvyklých štandardov, a ktoré by mohlo rozšíriť obzory našich predstáv o jej organizácii.“
Profesorov podrobný opis anatomických zvláštností tejto ryby sprevádza čarokrásna kresba, ktorá má i dnes, po viac ako dvesto rokoch, vedeckú a umeleckú hodnotu.
Ilustrácia bichira z diela Description de l'Égypte.
Už od jeho objavu sa vedecký svet nevedel rozhodnúť, kam túto prapodivnú rybu zaradiť. Okrem toho, že má žiabre, má aj plne vyvinuté pľúca, ktoré sú schopné normálne dýchať kyslík zo vzduchu. Aspoň raz za čas sa musí nadýchnuť na hladine. Ak jej v tom niečo zabráni, do troch hodín uhynie. Prvotné diskusie prírodovedcov sa začínali zásadnou otázkou: Je to ešte ryba alebo už obojživelník?
Niektorí v nej videli živú skamenelinu, náramne podobnú vyhynutým druhom z prvohôr, a považovali ju za akýsi prechodný, spájajúci článok medzi rybami a obojživelníkmi. Bichir bol teda pomerne dlhý čas zaradený do osobitnej skupiny lalokoplutvých rýb. Na potvrdenie teórie o chýbajúcom článku bolo treba spoznať vývinové štádiá tejto ryby, ktorá žila v nedostupných afrických močiaroch a vodách.
Výskum a Objav Dýchania Cez Spirakuly
Prví vedci, ktorí sa rozhodli záhadu evolučného tajomstva bichirov objasniť, boli dvaja Angličania - Nathan Harrington a John Samuel Budgett. Harrington počas druhej expedície zahynul. Nesplnil sa mu ani životný sen vidieť bichira na vlastné oči.
Druhý z dvojice vedcov, John Samuel Budgett (1872 - 1904), najskôr podstúpil tri neúspešné cesty do horúcej Afriky. Až na štvrtej výprave roku 1903 bichira konečne našiel. Jeho úsilie nevyšlo nazmar: opísal spôsob, akým tieto ryby dýchajú kyslík aj cez špeciálne dutinky - spirakuly, umiestnené navrchu hlavy. V týchto otvoroch, umiestnených v lebke bichirov, sa nachádza jednoduchá dýchacia rúrka. Po odklopení malej kostenej chlopne môže ryba cez tieto útvary nasať i vydýchnuť vzduch.
Pre bichira je charakteristické predĺžené hadovité telo s nápadne veľkým počtom drobných chrbtových plutiev.
Takéto prídavné formy dýchania mali pradávne formy rýb a prvých obojživelníkov. Rovnaké spirakuly sa našli na pravekých lalokoplutvých rybách rodu Tiktaalik, ktoré žili pred 360 miliónmi rokov a majú anatomicky veľmi blízko k prvým známym štvornožcom. Krátko po návrate do Anglicka John Samuel Budgett umrel na čiernu zimnicu. Ostal po ňom denník a skvelé vzorky a nákresy. Na základe nich slávny profesor anatómie a embryológie E. S. Goodrich prehodnotil postavenie bichirov a zaradil ich do skupiny starobylých lúčoplutvých rýb.
Ako jediné ryby majú chrbtovú plutvu rozdelenú na viacero menších plutvičiek a ich žiabre majú len štyri žiabrové oblúky. Majú také pevné šupiny, že africkí domorodci ich ani neodstraňujú, šupinatý pancier oddelia až po uvarení. Štruktúrou šupinového „brnenia“ bichirov sa už zaoberali vedecké tímy, ktoré financovala americká armáda.
Od čias J. S. Budgetta však funkciu spirakúl nikto nepotvrdil. Po viac ako šesťdesiatich rokoch od jeho zistení niektorí vedci vyhlásili, že na základe ich laboratórnych zistení tieto ryby v nijakom prípade cez spirakuly dýchať nemôžu.
Potvrdenie Funkcie Spirakúl
Až v roku 2012 anglickí vedci na čele s Nicholasom Wegnerom experimentovali s bichirmi. Sledovali ich dnes predsa len dostupnejšími kamerami v zakrytom akváriu, ktoré imitovalo ich prirodzené kalné prostredie.
Zistili, že ryby v týchto podmienkach dýchali až na 93 percent cez spirakuly. Po odstránení zábrany bichiry znervózneli a túto formu dýchania využívali len na 40 percent. Úžas vedcov nad zábermi, na ktorých videli, ako bichiry používajú spirakuly, bol obrovský. Po dvoch rokoch vedeckej práce v roku 2014 definitívne potvrdili Budgettovo tvrdenie.
Coelacanths, živé fosílie mora
Dýchanie bichirov spirakulami navyše odkrylo spôsob, ako pradávne ryby získali evolučnú výhodu pri postupe na súš. V období sucha, keď rieky a jazerá vysychajú, je dýchanie spirakulami pre tieto ryby dôležité. V tej chvíli ryba ťažko zdvihne hlavu, aby sa nadýchla ústami. Rovnakú stratégiu využili prvé prehistorické ryby, keď začali dýchať atmosférický kyslík. Dobyli súš a odštartovali vznik všetkých nasledujúcich suchozemských skupín.
Najstaršia známa kostnatá ryba z rodu Guiyu, ktorú objavili vo vrstvách starých 430 miliónov rokov v Číne, spirakuly mala. Západoaustrálsky druh ryby Gogonasus starý 380 miliónov rokov, ktorý objavili v roku 2005, mal spirakuly enormne veľké.
Tie isté otvory našli paleontológovia na lebke najstaršieho známeho štvornožca Ventastega. Je to dôkaz, že i prvé obojživelníky používali spirakuly. Po vystúpení na súš však tieto otvory začali strácať význam, pretože potomkom dávnych línií sa vyvinuli pľúca a spirakuly už nepotrebovali.
Vedecká štúdia z roku 2014 potvrdzuje, že spirakulový dýchací systém dal evolučný základ modernému sluchovému orgánu. Z drobnej dýchacej rúrky spirakuly - rovnakej, ako má bichir - vznikla Eustachova trubica (tuba pharyngotympanica), ktorá spája dutinu stredného ucha s nosohltanom a umožňuje vyrovnávať náhle tlakové zmeny medzi atmosférickým tlakom a tlakom v strednom uchu.
| Vedec | Prínos |
|---|---|
| Étienne Geoffroy Saint-Hilaire | Vedecký opis bichira a jeho anatómie |
| John Samuel Budgett | Opis dýchania bichira cez spirakuly |
| Nicholas Wegner | Potvrdenie funkcie spirakúl pomocou moderných technológií |
