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.

Czytaj więcej

Jak długo żyją małże i co nas to obchodzi?

Małże żyją długo. Analizy łuków przyrostowych skorupki małży z gatunku Arctica islandica wskazują, że należą one do najdłużej obecnie żyjących zwierząt na Ziemi. Osobnik, którego wiek obliczano, rozpoczął swój żywot w czasach "gdy wymarła polska szlachta" czyli za króla Olbrachta. Niestety, małż już nie pobije swojego rekordu, bo podczas badań uczeni rozerwali skorupki i uśmiercili biedaka. Ale i tak rekord pozostał - 507 lat.

Historia liczenia daty "urodzin" Arctica islandica rozpoczęła się dobrych parę lat temu, gdy u wybrzeży Islandii wyłowiono małże o dużej liczbie łuków przyrostowych na skorupce. Dokładna analiza wykazała, że łuki te reprezentują roczne przyrosty skorupki małża, podobnie jak roczne przyrosty słojów drzew. Zabrano się więc do liczenia ileż to łuków, czyli lat, mają małże islandzkie. W 2006 roku wyliczono, że 405. Znaczyło to, że żyją od 1601 roku.

Arctica islandica (fot. Manfred Heyde CC-BY)

Ostatnio jednak wrócono do obliczeń i okazało się, że łuków jest jeszcze więcej, bo 507 (Munro & Blier, 2012). Zatem uśmiercony małż żył od 1499 roku, czyli od czasów króla Jana Olbrachta. A. islandica doczekała się więc miana Matuzalema wśród zwierząt (Schoene et al., 2005). Takie małże to gratka dla paleoklimatologów, gdyż w łukach przyrostowych zachowały się proporcje składu izotopów stałych tlenu i węgla w wodzie, w której żył małż, odpowiednio do czasu ich powstania. A stąd już łatwa droga do analiz paleośrodowiskowych.

Przekrój przez skorupę małża. Widać linie przyrostu z zaznaczoną datą 1816. Zapis kończy się w 1868 r. Można sprawdzić (wg Schoene et al., 2005).

Zapis izotopowy odczytany z muszli A. islandica (wg Schoene et al., 2005).

Badania nad długowiecznością małży dostarczyły też informacji o starzeniu się organizmów tkankowych, do których należysz także Ty Drogi Czytelniku. Być może znaleziono eliksir młodości i niebawem będziemy żyli po kilkaset lat, jak małże (dobra okazja do podniesienia wieku emerytalnego). Okazuje się bowiem, że źródłem długowieczności małży jest ich odporność na biologiczny proces utleniania lipidów. Mówiąc wprost, małże mają niski wskaźnik peroksydacji lipidów (PI). Im mniejsze PI tym dłużej żyją.

Źródła:
Munro, D. & Blier, P.U. 2012. The extreme longevity of Arctica islandica is associated with increased peroxidation resistance in mitochondrial membranes. Aging Cell, 11: 845-855.

Schoene, B. et al., 2005. Climate records from a bivalved Methuselah
(Arctica islandica, Mollusca; Iceland). Palaeogeography, Palaeoclimatology, Palaeoecology, 228: 130-148.

Fot. w nagłówku: bathyporeia (flickr.com)

Czytaj więcej

Związki partnerskie u mięczaków

Trudno ostatnio uciec od tematu związków partnerskich. Przysłuchując się zupełnie mimowolnie dyskusji publicznej na ten temat, odkryłem, że właściwie chodzi tak naprawdę o to, kto z kim i dlaczego. W swej naiwności nie spodziewałem się, że prawie całość dyskusji będzie skupiała się na związkach homoseksualnych oraz że przy okazji odgrzebany zostanie transseksualizm posłanki Grodzkiej. Patrząc na rzecz chłodnym okiem przyrodnika, pomyślałem - Całe szczęście, że nie jesteśmy mięczakami!

Tak, mięczaki są pod względem seksualności wyjątkowo barwne. Pisanie ustawy o związkach partnerskich dla mięczaków wymagałoby zapewne jeszcze większej liczby mięczako-posłów i budziłoby jeszcze większe emocje w mięczakowej (mięczaczej?) populacji mięczako-wyborców. Redaktor Mięczak musiałby zaprosić do studia więcej opcji związków partnerskich, bo mięczaki są bardzo często gynandromorfami lub zmieniają w ciągu życia płeć. Tak po prostu, bez operacji. Zresztą nie tylko one, ale akurat o mięczakach będzie tym razem.

Obojniakami nie będę się zajmował, bo ich ustawa o związkach partnerskich nie rusza. Z góry przepraszam liczną rzeszę obojniaczych mięczaków. W przypadku ślimaków płucodysznych (Pulmonata), 100% ich obojniaczej populacji może czuć się w tej chwili zawiedziona. Na szczęście problem obojniactwa dotyczy tylko 9% małży i 3% ślimaków przodoskrzelnych (Prosobranchia) (Heller, 1993).

Będzie za to o zmianie płci w ciągu życia u mięczaków, a szczególnie ślimaków. O tym, że u wielu grup organizmów płeć nie jest zdeterminowana raz na zawsze, ale może zmieniać się w ciągu życia samorzutnie, lub w zależności od warunków. Wśród kręgowców takim przykładem są ryby. U mięczaków zmiana płci występuje samorzutnie także w przypadku ślimaków. Jest to tzw. płeć protandryczna. Co ciekawe, ostatnio podkreśla się znaczenie stresu na przebieg zmiany płci (Merot & Collin, 2012).

Dominujący samiec stresuje rybki w ławicy, które przechodzą na płeć żeńską (Photo Credit: stuandgravy via Compfight cc )

W przypadku ryb stres spowodowany monopolizacją zasobów i agresją ze strony dominującego samca podnosi poziom kortyzolu u pozostałych ryb. To z kolei prowadzi do zahamowania wytwarzania się androgenów i powoduje samorzutne przejście na płeć żeńską zdominowanych rybek. Także u mięczaków stres prowadzi do samorzutnej zmiany płci. Ogólna teoria głosi, że wzrost śmiertelności wśród mięczaków powoduje zmniejszenie się optymalnych rozmiarów mięczaka podlegającemu zmianie płci.

Crepidula moulinsi (fot. Udo Schmidt CC-BY-SA)

Sprawdzenie tej prawidłowości wymagało poddania ślimaków z rodzaju Crepidula testom na głodzenie i pragnienie. Swoją drogą to ślimaki te cieszą się szczególną popularnością wśród badaczy transseksualnych mięczaków.
A w badaniach wyszło, że wygłodzone i spragnione ślimaki wcześniej porzucały swoje męskie cechy płciowe i dłużej przebywały w tzw. fazie przejściowej. Powodowało to, że wychodząc z fazy przejściowej i stając się samicami, były większe niż podczas bezstresowego życia. Mało tego, ślimaki nigdy nie powracały do męskich cech. W przypadku polepszenia się warunków po prostu szybciej przechodziły z fazy przejściowej do żeńskiej (Merot & Collin, 2012).

Tytułem podsumowania przestrzegam przed prostym przenoszeniem wniosków z mięczaków na ludzi. Ale może niepotrzebnie.

Źródła
fot. w nagłówku -  Photo Credit: Christopher Wenger via Compfight cc

Heller, J., 1993.  Hermaphroditism in molluscs. Biological Journal of the Linnean Society 48: 9-42.

Merot, C., Collin, R., 2012. Effects of stress on sex change in Crepidula cf. marginalis (Gastropoda: Calyptraeidae). Journal of Experimental Marine Biology and Ecology 416-417: 68-71.

Czytaj więcej

O tym, jak niesporczaki i kleszcze zasiedlą kosmos

Kiedy mówimy o początkach życia na Ziemi i utkniemy w martwym punkcie, zawsze możemy podeprzeć się teorią panspermii, czyli pozaziemskiego pochodzenia życia. To taki nieładny wybieg, który niczego nie wyjaśnia, a jedynie pozwala nam przejść do rozważań nad ewolucją życia. Panspermia tylko przenosi nas w inne miejsce w Kosmosie, ale problemy powstania samoreplikujących się struktur organicznych pozostają nadal nierozwiązane. Mało tego, nie bardzo wiadomo, skąd to życie konkretnie miałoby przybyć do nas. Wobec braku perspektyw na jakąkolwiek kandydatkę - rodzicielkę życia, stwierdzono przewrotnie, że jedynym, znanym nam miejscem gdzie istnieje życie we Wszechświecie jest Ziemia, więc to ona będzie je rozsiewać. Taka odwrotna panspermia (Hara et al., 2012). Jak to możliwe?

Pomysł nie jest zupełnie nowy, ale tym razem Japończycy wyliczyli prawdopodobieństwo takiego zdarzenia. Oczywiście punktem wyjścia była 100% pewność, że życie znamy tylko na Ziemi, zatem stąd będzie wysyłane do innych planet. Żeby tam się dostało musi jednak pokonać przestrzeń międzyplanetarną, gdzie narażone będzie przede wszystkim na zabójcze promieniowanie kosmiczne. Gdy jednak wyposażymy nasze mikroorganizmy w jakąś osłonę, wtedy mogą się uchronić. Osłoną mogą być kilkucentymetrowe fragmenty skorupy ziemskiej wyrzucone w kosmos, czyli ziemskie meteory.

Krater Chicxulub na Jukatanie (rys. NASA)

Do takiej sytuacji może dojść podczas uderzenia w Ziemię dużej asteroidy, np. podobnej do tej, która przyczyniła się do wyginięcia dinozaurów pod koniec kredy, zostawiając nam krater Chicxulub na płw. Jukatan. Tę asteroidę Hara i in. (2012) wzięli do swoich obliczeń. Szacuje się, że miała ona ok. 10 km średnicy i ważyła biliony ton, więc wyrzuciła sporo materiału poza pole grawitacyjne Ziemi. Skrupulatni badacze wyliczyli, że w określonych warunkach na Europę - księżyc Jowisza mogło spaść 300 milionów kawałków skorupy Ziemi, a na Enceladus - księżyc Saturna 500 milionów! Oczywiście na Marsa i Księżyc jeszcze więcej.

Na tym nie koniec teorii odwróconej panspermii. Meteory wyrzucone z Ziemi mogły także opuścić Układ Słoneczny i dotrzeć do którejś z pobliskich gwiazd, np. Gliese 581, czerwonego karła oddalonego od nas o 20 lat świetlnych. Wokół tej gwiazdy istnieje ekosfera z planetą na której może występować woda w stanie płynnym. Hana z kolegami wyliczyli, że ok. 1000 meteorów mogło dolecieć do tej planety w ciągu miliona lat, więc życie przyniesione z Ziemi miało ponad 60 mln lat żeby dostosować się do tamtych warunków (lub nie).

To jeszcze nie koniec. Prawie równolegle z wyliczeniami Japończyków ukazały się artykuły o niezwykłych kleszczach (zresztą też z Japonii) oraz o jajach niesporczaków.

Kleszcz pospolity Ixodes ricinus (fot. Bartłomiej Bulicz CC-BY-SA)

Zacznę od kleszczy (Ishigaki et al., 2012). Kleszcze pozbierano w parku, po czym wsadzono pod mikroskop skaningowy i sfilmowano jak ruszały odnóżami. Potem wyjęto, włożono do pojemnika i one nadal żyły! Kleszcze przeżyły ciśnienie wysokiej próżni 0.0015 Pa oraz wiązkę elektronów, bodajże 1.5 kV (czyli taka sieć średniego napięcia)!. Warunki porównywalne z przestrzenią kosmiczną.

Dorosły niesporczak (fot. Goldstein lab - tardigrades CC-BY-SA)

A teraz niesporczaki (Tardigrada). To pierwsze zwierzaki które wystawiono za okno sondy kosmicznej, która przez 10 dni krążyła dokoła Ziemi. Przeżyły. Jednak w przeciwieństwie do kleszczy, niesporczaki wysuszono i krążyły wokół Ziemi jako mumie. Po powrocie, z powrotem je nawodniono i dopiero wtedy ożyły. Kleszcze cały czas były obserwowane na żywca .

Jaja niesporczaków. Po lewej mumia, po prawej nawodnione (skala 0.1 mm)
(fot.  Horikawa et al., 2012)

Jednak nie dano spokoju niesporczakom (znowu Japończycy, Horikawa et al., 2012). Zabrano się za ich jaja. Okazało się, że niesporczaki mają zdecydowanie 'twarde jaja' (ale po wysuszeniu). Ponad 70% takich pozbawionych wody jaj przetrwało temperaturę -320^oF (-196^oC) i +122^oF (+50^oC). Przetrwały też 1690 Gy promieniowania! Człowiek nie przeżyje nawet procenta takiej dawki w ciągu dnia.

Hara et al. (2012) postulują nawet ideę, że życie mogło przy pomocy meteorów przeskakiwać z jednych układów planetarnych do innych. Czyli jednak panspermia.. Autorzy wyliczają, że życie mogło powstać ok. 10 mld lat temu gdzieś w naszej Galaktyce, a potem we fragmentach meteorów włączonych w jądra komet podróżować w Kosmosie, by ostatecznie trafić na Ziemię jakieś 4.5 mld lat temu. Im dłużej o tym myślę, tym bardziej mnie to fascynuje. Nie zdziwiłbym się, gdyby któregoś dnia okazało się, że eksplozja kambryjska, czy fauna z Ediacara to też efekt panspermii ;)

Na koniec już, wypada wspomnieć, że najbardziej odporne na wszystko są bakterie. Potrafią przetrwać promieniowanie 5000 Gy. I to pewnie one towarzyszyć będą niesporczakom i kleszczom w opanowywaniu kosmosu.

Źródła:
Horikawa, D., Yamaguchi, A., Sakashita, T., Tanaka, D., Hamada, N., Yukuhiro, F., Kuwahara, H., Kunieda, T., Watanabe, M., Nakahara, Y., Wada, S., Funayama, T., Katagiri, C., Higashi, S., Yokobori, S., Kuwabara, M., Rothschild, L., Okuda, T., Hashimoto, H., & Kobayashi, Y. (2012). Tolerance of Anhydrobiotic Eggs of the Tardigrade to Extreme Environments Astrobiology DOI: 10.1089/ast.2011.0669

Ishigaki, Y., Nakamura, Y., Oikawa, Y., Yano, Y., Kuwabata, S., Nakagawa, H., Tomosugi, N., & Takegami, T. (2012). Observation of Live Ticks (Haemaphysalis flava) by Scanning Electron Microscopy under High Vacuum Pressure PLoS ONE, 7 (3) DOI: 10.1371/journal.pone.0032676

Tetsuya Hara, Kazuma Takagi, & Daigo Kajiura (2012). Transfer of Life-Bearing Meteorites from Earth to Other Planets Journal of Cosmology, 7(2010), 1731 arXiv: 1204.1719v1

Bardzo fajny wpis o kleszczu pod SEM na blogu Szescstopni

Zdjęcie w nagłówku: eviloars CC-BY-SA (flickr.com)

Czytaj więcej