Kokolitofory - mali bohaterowie mórz i oceanów

Kokolitofory (Coccolithophores), to tajemnicze morskie żyjątka, które wpływają na klimat na Ziemi bardziej niż Wam się wydaje.

Ciepłe bajorko Darwina

Wygląda na to, że Darwin i tym razem miał rację. Ciepłe bajorka w pobliżu źródeł hydrotermalnych są lepszym środowiskiem do powstania życia niż okolice dna oceanów w pobliżu tzw. ventów

Mech i wielkie wymieranie

Pierwsze mchy pojawiły się na lądzie w ordowiku. Uruchomiona przez nie reakcja hydrolizy krzemianów doprowadziła do zlodowacenia i wielkiego wymierania.

Zagłuszanie oceanu

Ocean pełen jest dźwięków. Trzęsienia ziemi, wybuchy wulkanów i odgłosy zwierząt. Coraz częściej jednak słychać hałas ludzkich urządzeń. Hałas, który zabija wieloryby.

Kleszcze i niesporczaki w kosmosie

Nie są tak odporne jak bakterie, a jednak. Niesporczaki i kleszcze są w stanie przetrwać podróż międzygwiezdną i zasiedlić kosmos.

sobota, 1 listopada 2014

Cała prawda o heteromorfach

Dzięki uprzejmości Piotrka Menduckiego (kamyk.pl) do moich rąk trafiła niedawno książka Heteromorph. The rarest fossil ammonites. Nature at its most bizarre autorstwa Wolganga Grulke. Książka polecana przez Londyńskie Towarzystwo Geologiczne z pewnością należy, podobnie jak tytułowe heteromorfy, do rzadkich na rynku wydawniczym pozycji. Śmiem nawet twierdzić, że rozjedzie się jedynie wśród ludzi zafascynowanych amonitami, a szczególnie ich wyjątkową grupą jaką są heteromorfy. Czy słusznie? Nie.

Heteromorph to właściwie nie książka, tylko księga. A nawet album. Wrażenie albumu potęguje format książki, oprawa, kredowy papier o podwyższonej gramaturze, staranny skład oraz wspaniałe ilustracje i zdjęcia. No i ten zapach farby drukarskiej, który zawsze towarzyszy obcowaniu z albumem. Naprawdę, sięgając po książkę, machinalnie zaczyna się ją oglądać jak album z dziełami sztuki, z wysmakowanymi rzeźbami, których niepowstydziliby się najwięksi artyści - z heteromorfami. Przy czym występuje tzw. efekt Wow! Zresztą zobaczcie sami na stronie heteromorph.com.
Piotrek Menducki z synem i heteromorfem w jednym z nadwiślańskich odsłonięć.
Co to są heteromorfy? To pewna grupa wymarłych głowonogów - amonitów, które mają skorupę zwiniętą inaczej niż klasyczne amonitowe spirale. U heteromorfów wszystko jest możliwe, wyprostowana lub zwinięta wokół jednej, dwóch, trzech a nawet czterech osi skorupa. Albo wszystko naraz. Jednocześnie heteromorfy należą do rzadko spotykanych skamieniałości, w przeciwieństwie do klasycznych amonitów, które trafiają się bardzo często.
Przeróżne kształty kredowych heteromorfów.
Jak wspomina Grulke, trzeba było przerzucić 1000 ton skał przy pomocy olbrzymiej koparki, której wynajęcie kosztowało 1000$ dziennie, żeby odnaleźć jednego heteromorfa. Ale to nie koniec, kolejne dwa dni trzeba było, żeby wypreparować tę skamieniałość przy pomocy sprzętu wartego 10000$. Czy na coś takiego może się porwać ktoś, kto nie zakochał się w heteromorfach?
Heteromorfy jako dzieło sztuki.
Dlaczego więc uważam, że to album nie tylko dla fascynatów, pomimo że dotyczy tak wąskiej grupy skamieniałości? Dlatego, że książka ta potrafi przemówić do każdego i wprowadzić go w świat nie tylko heteromorfów, ale całej grupy głowonogów, wytłumaczyć czym różni się łodzik od amonita. Dowiemy się niemal wszystkiego o głowonogach z punktu widzenia paleontologa. A wspaniałe ilustracje nie pozwolą nam znudzić się literkami. To może być jedna z tych książek, które młodego człowieka zainspirują, tak jak mnie kiedyś zainspirował Zdenek Burian i jego książka Zanim pojawił się człowiek. Trzeba tylko nauczyć się angielskiego.

Książka do nabycia tutaj → http://www.heteromorph.com/order
A do obejrzenia, od listopada do końca grudnia 2014 r. w Bibliotece Instytutu Nauk Geologicznych Uniwersytetu Jagiellońskiego.

ps. W książce, oprócz Piotra Menduckiego (na zdjęciu powyżej), wspomniani są jeszcze pozostali z polskich fascynatów heteromorfów - Maciej Duda oraz Stanisław Giemza.

środa, 24 września 2014

Co łączy salamandrę i Oskara Pistoriusa?

Salamandra może okazać się największym przyjacielem człowieka. Nie dlatego, że salamandry są miłe i towarzyskie, ale dlatego, że posiadają jedną, bardzo ciekawą umiejętność. Chodzi o ich zdolność do regeneracji utraconych części ciała. To rzeczywiście niesamowite - salamandrom odrastają kończyny, zupełnie takie same jak te utracone. Potrafią jednak znacznie więcej. Genetycy już rozszyfrowali mechanizm regeneracji tkanek u salamander. Być może kwestią czasu jest wyzwolenie tego mechanizmu u pozostałych kręgowców, w tym u człowieka. Ostatnio też dowiedzieliśmy się, że ten mechanizm regeneracji jest bardzo stary i istniał już 300 mln lat temu, u karbońskich temnospondyli. 

O tym, że jaszczurka zwinka (Lacerta agilis) potrafi odrzucić ogon, który jej potem odrasta, wielu z Was pewnie już wie. Zjawisko to nosi nazwę autotomii i występuje głównie u bezkręgowców, które w razie zagrożenia pozbywają się różnych części ciała, które później się regenerują. Jednak salamandry są pod tym względem wyjątkowe.

Salamandry to płazy, są więc bliżej spokrewnione z człowiekiem niż bezkręgowce, stanowią jednocześnie jedyną grupę kręgowców, którym odrastają amputowane kończyny. U owodniowców (Amniota) taka cecha nie występuje. Zatem salamandry to nasi najbliżsi krewni, którzy mają taką zdolność regeneracji.

Jak pisałem wcześniej, to nie wszystko co potrafią salamandry. Ich zdolność do regeneracji tkanek wydaje się wprost nieograniczona. Oprócz kończyn salamandry potrafią odtworzyć niemal każdą tkankę swojego ciała. Dotyczy to także tkanek mięśnia sercowego, oka, rdzenia kręgowego czy nawet części mózgu. Wydaje się również, że ta umiejętność trwa u nich przez całe życie. Nawet 20-letnie salamandry radzą sobie z amputowaną kończyną, która odrasta im niczym zupełnie nowa.
Schemat regeneracji kończyny u salamandry sprzed odkrycia ścieżki aktywacji kinaz ERK (Kumar et al., 2007)
Genetycy wzięli zatem na warsztat salamandry i dokładnie przyjrzeli się jakiż to mechanizm wyzwala u nich regenerację tkanek. Okazuje się, że sprawcą są struktury białkowe, tzw. kinazy aktywowane mitogenami. A dokładnie grupa kinaz nazywana w skrócie ERK (ang. extracellular signal-regulated kinases). Generalnie, kinazy mają wpływ na ekspresję genów, podziały i różnicowanie komórek. Zaś zdolność do długotrwałej i stałej aktywacji ERK u salamander powoduje, że komórki są przeprogramowywane i ulegają podziałowi tak, jak te występujące w brakujących (amputowanych) tkankach. Cały proces rozpoczyna się od komórek, które znajdują się blisko miejsca amputacji. Komórki te wykonują swoisty "reset" i zachowują się tak jak komórki macierzyste, które rozpoczynają podział według planu brakujących tkanek (Yun et al., 2014). W ten sposób salamandry potrafią wyhodować sobie dowolny, brakujący organ.
Różnica w aktywacji ERK u salamander i ssaków (Yun et al., 2014)
Teraz więc można przejść do najsłynniejszego ostatnio człowieka z amputowanymi nogami - Oskara Pistoriusa. Gdyby udało się u człowieka pobudzić ERK, podobnie jak u salamander, Oskar nie rozpoczynałby kariery jako paraolimpijczyk. Miałby swoje nowe nogi. Na razie jednak musimy zadowolić się wyjaśnieniami dlaczego ludzie nie mogą tak jak salamandry.

Proces odrastania utraconej kończyny wymaga stałej aktywacji ERK, aż do ukończenia całkowitej regeneracji. U ludzi, inaczej niż u salamander, proces ten jest częściowy i krótkotrwały. Jak na razie udało się go podtrzymać tylko przez kilka godzin. Dla porównania salamandry potrafią aktywować ERK przez kilka dni. Czy wobec tego, można będzie zmusić ludzkie komórki do salamandrowego resetu?
Micromelerpeton credneri - późnokarbońska skamieniałość temnospondyla, w której odkryto zregenrowane kończyny (Fröbisch et al., 2014)
Wiele wskazuje na to, że tak. Między innymi dlatego, że proces regeneracji utraconych kończyn jest bardzo stary i prawdopodobnie nasz dewoński, wspólny z płazami przodek już go posiadał. Dowodów dostarczyło znalezisko późnokarbońskiego temnospondyla (tzw. płaza tarczogłowowego) z rodzaju Micromelerpeton. W dobrze zachowanych skamieniałościach, liczących sobie 300 mln lat, udało się zidentyfikować odrośnięte fragmenty kończyn.
Pozycja filogenetyczna salamander pokazująca wspólną dla tzw. płazów i ryb kostnych zdolność do regeneracji. Obcięte rączki oznaczają brak takiej zdolności u owodniowców (Amniota), ryb chrzęstnych i plakoderm (Fröbisch et al., 2014).
Identyfikacja polegała na tym, że zauważono nietypowe ułożenie palców w kończynach, które spowodowane zostało błędami wzrostu tkanek podczas regeneracji. To zdarza się u salamander dość często, szczególnie kiedy kończyna była amputowana kilkakrotnie lub uszkodzenie wyjątkowo źle się goi, np. rozległe zmiażdżenie. Wtedy właśnie dochodzi do anormalnego odtworzenia kończyny w którym jest więcej lub mniej palców lub też są zrośnięte. Takie właśnie cechy znaleziono w materiale kopalnym (Fröbisch et al., 2014).

Jak się wydaje umiejętność regeneracji była wspólna dla wszystkich nieowodniowych tetrapodów (zwyczajowo nazywanych płazami), a być może także dla ryb kostnych (Fröbisch et al., 2014).

Źródła:

Zdjęcie w nagłówku → Photo Credit: cotinis via Compfight cc

Fröbisch, N. B. et al., 2014. Early evolution of limb regeneration in tetrapods: evidence from a 300-million-year-old amphibian. Proceedings of the Royal Society B, 281 (1794): 20141550.

Yun, M. H. et al., 2014. Sustained ERK Activation Underlies Reprogramming in Regeneration-Competent Salamander Cells and Distinguishes Them from Their Mammalian Counterparts. Stem Cell Reports, 3 (1): 15-23. 


http://www.foxnews.com/health/2014/06/19/salamanders-may-hold-key-to-regrowing-human-limbs-study-finds/

czwartek, 10 lipca 2014

Raz jeszcze - czy dinozaury są przodkami ptaków?

Wydawać by się mogło, że problem został rozwiązany definitywnie: ptaki pochodzą od dwunożnych dinozaurów, teropodów - tak się uważa. Pozostałe linie rozwojowe teropodów nazwano nawet wspólnie non-avian theropods (nieptasie teropody). Tymczasem, nieduża skamieniałość, wielkości wróbelka - Scansoriopteryx - rzuca odmienne światło na ten pogląd. Scansoriopteryx był do niedawna uważany właśnie za przedstawiciela ptasich teropodów (avian theropods), z których wywodzą się współczesne ptaki. Okazało się jednak, że skansoriopteryks w ogóle nie jest dinozaurem.

Scansoriopteryx (=Epidendrosaurus) znaleziony został w osadach górnej jury należących do tzw. Daohugou Biota w obrębie formacji Tiaojishan. Formacji leży w słynnej chińskiej prowincji Liaoning, znanej głównie z występowania dolnokredowych skamieniałości, tzw. Jehol Biota. Jak widać Scansoriopteryx jest mniej więcej wieku niemieckiego archeopteryksa, który funkcjonuje już od dawna jako klasyk: pra-ptak noszący cechy zarówno gadzie, jak i ptasie. Obie skamieniałości zaliczane były do ptasich teropodów (avian theropods). Scansoriopteryx był uznawany za ptasiego teropoda spokrewnionego z maniraptorami.

Rekonstrukcja skansoriopteryksa, skala 1 cm (Czerkas & Feduccia, 2014)
Najnowsze badania z wykorzystaniem mikroskopowej technologii 3D wykazały jednak, że skansoriopteryks nie ma podstawowych cech szkieletu typowych dla dinozaurów (Czerkas & Feduccia, 2014). Oznacza to tyle, że Scansoriopteryx był opierzonym archozaurem, który żył w koronach drzew, podobnie do mikroraptorów, niewątpliwych przedstawicieli dinozaurów. Problem w tym, że mikroraptor jest znacznie młodszy, pochodzi z kredy. Zatem Czerkas i Feduccia (2014) proponują aby właśnie wśród niewielkich, opierzonych archozaurów typu skansoriopteryksa szukać przodków ptaków. Nie wśród dinozaurów.
A tak wyobraża sobie skansoriopteryksa Vasix.
Gdyby przyjąć takie spojrzenie, oznaczałoby to, że linie dinozaurów i pra-ptaków rozeszły się jeszcze w triasie, mniej więcej w czasie, kiedy żyła opisywana już na łamach tego bloga longiskwama. Inna sprawa to same pióra, które mogły pojawić się także już w triasie i u wielu linii archozaurów, także tej prowadzącej do teropodów i zachować się również u archozaurów jurajskich nie będących dinozaurami.

Źródła:
Czerkas, S.A. & Feduccia, A., 2014. Jurassic archosaur is a non-dinosaurian bird. Journal of Ornithology. DOI: 10.1007/s10336-014-1098-9

Obrazek w nagłówku → http://theropod.tumblr.com/post/20185810215/prehistoric-birds-scansoriopteryx-climbing 

niedziela, 1 czerwca 2014

Najstarsza publiczna toaleta świata

Duże ssaki roślinożerne mają bardzo często jedno, wspólne miejsce gdzie załatwiają swoje potrzeby. Wspólna defekacja spełnia ważną rolę w życiu społecznym stada, ale ma też swoje implikacje biologiczne i ekologiczne. Jak do tej pory takie zachowania znane były tylko u ssaków i to nie starszych niż poźnokenozoiczne (czyli nie więcej niż ~25 mln lat wstecz). Ostatnie znaleziska w Argentynie przesuwają znacznie wiek najstarszych latryn. I to o prawie 200 mln lat, do późnego triasu. Jak się domyślacie, w późnym triasie defekacji we wspólnej latrynie nie dokonywały ssaki, lecz tzw. gady ssakokształtne, czyli synapsydy. W nowoodkrytym stanowisku były to dicynodonty.

Jak wspomniałem we wstępie, wspólne latryny (np. osławione toalety publiczne czy obozowe "sławojki") opisywane były wyłącznie u ssaków. Pomijając oczywiście człowieka i inne naczelne, znamy je m.in. u słoni, tapirów, koni, antylop. Jak widać, szczególnie powszechne są u dużych ssaków roślinożernych żyjących stadnie. Sądzi się, że wspólna defekacja umożliwia ssakom komunikację, rozmnażanie, obronę przed drapieżnikami oraz ogranicza ryzyko przenoszenia pasożytów. Same korzyści. Jednak do tej pory nie udało się znaleźć dowodów na starsze niż późnokenozoiczne latryny. Na dodatek wydawało się, że wyłącznie ssaki wpadły na pomysł publicznych toalet.
Argentyńskie koprolity dicynodontów złożonej w publicznej toalecie (Fiorelli et al., 2013)
Nowe znalezisko z północno-zachodniej Argentyny to osiem sporych rozmiarów nagromadzeń koprolitów (skamieniałych odchodów). W każdym nagromadzeniu doliczono się setek lub tysięcy koprolitów pozostających w miejscu złożenia od 220 mln lat (in situ). Koprolity przypisuje się dicynodontom z rodzaju Kannemeyeria, które, jak się okazuje także korzystały z publicznych latryn. Koprolity są różnych rozmiarów, od 0.5 do 35 cm, sądzić należy zatem, że do wspólnych latryn zmierzały wszystkie osobniki w stadzie, od najmłodszych już lat.
Kannemeyeria (już jest w latrynie?) - Dmitry Bogdanov CC BY-SA 3.0



Źródła:
Fiorelli, L.E., Ezcurra, M.D. et al., 2013. The oldest known communal latrines provide evidence of gregarism in Triassic megaherbivores. Scientific Reports, 3: 3348. doi:10.1038/srep03348

Zdjęcie w nagłówku - by Rolandi http://www.deviantart.com/art/Communal-Latrines-417744497

środa, 26 marca 2014

Anomalokarid - kambryjski filtrator

Anomalokaridy uchodzą za drapieżniki stojące na końcu łańcucha pokarmowego we wczesnym paleozoiku. Często przedstawia się je jako krążące niczym rekiny, duże stawonogi penetrujące przybrzeżne wody kambryjskich mórz w poszukiwaniu ofiary, np. trylobita. Tymczasem...anomalokarid Tamisiocaris borealis z wczesnego kambru był spokojnie pływającym filtratorem, zagarniającym plankton swymi rozrośniętymi czułkami wprost do otworu gębowego, podobnie jak część współczesnych skorupiaków. Po raz kolejny pada więc sakramentalna konkluzja - jak mało wciąż wiemy o ekosystemie wczesnopaleozoicznych mórz. I to zdanie padnie pewnie jeszcze nie raz.

Anomalokaridy to jedne z bardziej fascynujących zwierząt jakie żyły w kambrze i ordowiku. Nazwa całej grupy pochodzi od rodzaju Anomalocaris odkrytego przez Walcotta w słynnym stanowisku łupków z Burgess, opisywanym pierwotnie jako fragment krewetki (a konkretnie - anomalnej krewetki). Z biegiem czasu okazało się, że ta "krewetka" to część większej całości: odnóża gębowe dużego stawonoga. Na tyle odmiennego od tego co znamy z późniejszych epok geologicznych, że dzisiaj grupa ta stanowi wymarłą rodzinę Anomalocarididae.

Z dotychczasowych ustaleń wynikało, że anomalokaridy były drapieżnikami osiągającymi prawie 1 metr długości, aktywnie szukającymi pokarmu. Z pewnością należały do nektonu, a budowa oczu anomalokaridów sugerowała, że mogły dość szybko rejestrować ruch w otoczeniu, w związku z czym mogły zapewne łatwo zmieniać kierunek płynięcia - podobnie do nieco nerwowego sposobu pływania drapieżnych rekinów. Kolejną ich charakterystyczną cechą były wspomiane już potężne odnóża gębowe, którymi być może chwytały zdobycz podając ją do okrągłego otworu gębowego, który przypomina nieco plaster ananasa z puszki.

Tamisiocaris borealis znany był już wcześniej, jako prawdopodobny anomalokarid, oznaczony jednak na podstawie niekompletnego fragmentu tegoż charakterytycznego dla anomalokaridów odnóża. Kolejna wyprawa do północnej Grenlandii przyniosła potwierdzenie jego pokrewieństwa z anomalokaridami oraz sensacyjne odkrycie, będące przedmiotem tego wpisu. Otóż, odnóża gębowe tamisiokarisa pokryte były, uwaga!, gęstym grzebieniem długich czułków z poprzecznymi włoskami. Przypominały swą budową odnóża szczętek (Euphausiacea), czyli kryli, zwane szczecinkami filtracyjnymi.
Rekonstrukcja odnóży gębowych tamisiokarisa (a) i prawdopodobna sekwencja ruchów odnóza (b) (Vinther et al., 2014).
Jak by na to nie spojrzeć, taka budowa odnóży tamisiokarisa nie czyniła z niego szczytowego drapieżnika (ang. top predator). Najpewniej tamisiokaris wachlował tymi odnóżami w ten sposób, że zagarniał wodę sprzed siebie w stronę otworu gębowego, a razem z wodą rozmaite zwierzątka, które się w niej znajdowały. Z analizy rozstawu poprzecznych rzęsek umieszczonych na wspomnianym grzebieniu wynika, że tamisiokaris żywił się mezozooplanktonem, czyli żyjątkami od 0.5 do 20 mm.

I tu dochodzimy do sedna sprawy. Po pierwsze, filtrujący anomalokarid świetnie wpisuje się w ewolucyjne adaptacje środowiskowe znane z przykładu rekinów czy waleni, które zaczynały wyłącznie jako drapieżniki. Po drugie, tempo przystosowania anomalokaridów do filtrowania już we wczesnym kambrze jest naprawdę duże, co może świadczyć o dużej presji środowiskowej. Po trzecie, tego mezozooplanktonu musiało być już we wczesnym kambrze sporo, skoro tak duże zwierząta żywiły się takim drobiazgiem.
Dieta kambryjskich filtratorów (Vinther et al., 2014)
Co zatem jadły? Z kambru, a nawet z proterozoiku znane są akrytarchy, ale ten fitoplankton jest za mały i pewnie służył za pożywienie innym, np. Vetulicolia. Pozostają zatem inne stawonogi, np. skorupiaki typu widłonogi (Copepoda). Wygląda na to, że kambr to w istocie była eksplozja życia, ale ja dodałbym jeszcze - stawonogowa eksplozja życia.

Na deser wywiad z autorem artykułu w Nature i piękne animacje tamisiokarisa.


Źródła:
Vinther, J., Stein, M., Longrich, N.R. & Harper, D.A.T., 2014. A suspension-feeding anomalocarid from the Early Cambrian. Nature, 507: 496-499.

poniedziałek, 27 stycznia 2014

Najważniejsze odsłonięcia geologiczne w Górach Świętokrzyskich

Poniżej przedstawiam mapę z lokalizacją najważniejszych i dobrze znanych odsłonięć geologicznych w rejonie świętokrzyskim. Pominąłem tu klasyki turystyczno-krajoznawcze typu gołoborza. W zasadzie, na mapie znajdują się miejsca, które pokazuje się studentom podczas zajęć terenowych w Górach Świętokrzyskich.

Opisy do większości z nich, a konkretnie do 25, znajdziecie m.in. w książce wydanej w 2012 r. przez geologów z Wydziału Geologii Uniwersytetu Warszawskiego pt. Góry Świętokrzyskie : 25 najważniejszych odsłonięć geologicznych pod redakcją naukową Stanisława Skompskiego.

Książka chyba nie jest dostępna w księgarniach i należy o nią pytać w bibliotekach (ISBN 978-83-932617-1-0) lub bezpośrednio na Wydziale Geologii UW.

Impulsem do opublikowania poniższej mapy była informacja o uruchomieniu portalu Outcropedia, gdzie, wzorem Wikipedii, każdy może nanieść na Google Maps jakieś ciekawe odsłonięcie. Na Outcropedii na razie nie ma polskich odsłonięć (stan z 27 stycznia 2014 r.), być może pojawią się z czasem. Póki co, te z Gór Świętokrzyskich możecie znaleźć na poniższej mapie :)
Pokaż Odsłonięcia geologiczne w Górach Świętokrzyskich na większej mapie