Szkielet sprzed 700 mln lat

Characodictyon (fot. Geology)

Organizmy ziemskie możemy podzielić na takie które nie mają szkieletu (np. meduzy), takie które mają szkielet zewnętrzny (np. ślimaki) i takie, które mają szkielet wewnętrzny (np. ssaki). U wszystkich tych organizmów szkielet powstaje na drodze biomineralizacji i może być zbudowany z różnych substancji mineralnych, z których najczęściej spotykane to węglan wapnia (np. aragonit), krzemionka lub fosforan wapnia. Ten ostatni stanowi główny budulec kości i zębów kręgowców jako tzw. hydroksyapatyt.

Cloudina z wywierconym otworkiem

Najstarsze organizmy ziemskie, żyjące w wodzie, nie potrzebowały szkieletu i przez długi okres czasu (właściwie najdłuższy w dziejach Ziemi) zmineralizowanego szkieletu nie było. Pojawił się wraz z gwałtownym rozwojem świata organicznego pod koniec proterozoiku, w ediakarze (ok. 630-542 mln lat temu). Uważa się, że główną siłą sprawczą, zmuszającą organizmy do biomineralizacji, był rozwój drapieżnictwa. Część z nich zaczęła bronić się w ten sposób przed zjadaniem. Za najstarszy przykład drapieżnictwa i jednocześnie jeden z najstarszych szkieletów uchodził do tej pory milimetrowej wielkości szkielet Cloudina sp., w którym zauważono niewielką dziurkę wywierconą przez jakiegoś żarłocznego robaka.

Czytaj więcej

Ötzi - ostatnia wieczerza

fot. South Tyrol Museum of Archaeology

20 lat temu we włoskich Alpach, w pobliżu granicy z austriackim Tyrolem wydobyto z topniejącego lodowca zamarzniętego człowieka. Początkowo uważano, że to jakiś nieszczęsny turysta, ale po bliższych oględzinach i wydatowaniu okazało się, że człowiek ten zginął wysoko w górach ponad 5 tys. lat temu. Nazwano go Oetzi (Ötzi, Człowiek lodu).

Ötzi od razu stał się archeologiczną sensacją, bowiem był znakomicie zachowany i miał przy sobie wszystko to, co w momencie swej nagłej śmierci. Dał więc niepowtarzalną okazję do zerknięcia wstecz o 5 tys. lat i poznania zwyczajów neolitycznych ludów europejskich. Do dziś jest to frapujące zajęcie dla wielu badaczy, którzy wpadają na to coraz to nowe pomysły jak wykorzystać Ötzi'ego do dalszych badań. Swego czasu sięgnięto do strawionych resztek zalegających w jelitach Człowieka Lodu i stwierdzono co jadł 4 godziny przed śmiercią. Posiłek nie był zbyt wykwitny jak na owe czasy, bo składał się z kawałka jelenia szlachetnego i jakichś płatków zbożowych. W 2005 r. sięgnięto do treści pokarmowej jego żołądka i okazało się że 2 godziny przed śmiercią jadł alpejskiego koziorożca. Wyglądało to już na bardziej wybrednego smakosza.

Ostatnio zabrali się za Człowieka Lodu dentyści, żeby dociec co Ötzi miał między zębami w chwili śmierci, czyli co jadł naprawdę na samym końcu (Science). Na podstawie uzębienia stwierdzono, że zmarły miał ok. 35-40 lat i uszkodzone od uderzenia w twarz dwa zęby, conajmniej na kilkanaście dni przed śmiercią. Ponadto cierpiał na próchnicę, czego poprzedni badacze nie zauważyli. Na razie nie doczytałem, żeby jadł coś jeszcze po koziorożcu, ale jedno jest pewne, jego dieta nie była najzdrowsza. Wiemy już, że miał zepsute zęby i nie było to spowodowane predyspozycjami genetycznymi, ale spożywaniem jedzenia typowego dla kultur rolniczych, czyli produktów mącznych i mlecznych (nabiału). Od tego czasu zaczęto myśleć o szczoteczkach do zębów, ale Ötzi nie wziął jej ze sobą. No i dobrze, bo teraz wiemy, co naprawdę jadł na chwilę przed śmiercią. Co ciekawe, jak na rolnika, w jego diecie było sporo dziczyzny (jelenie, koziorożce). Ötzi pewnie jeszcze nie raz zaskoczy nas (wystarczy prześledzić jego kolejne rekonstrukcje).

Człowieka Lodu można oglądać w Muzeum Archeologicznym Południowego Tyrolu w Bolzano we Włoszech.

Czytaj więcej

Żeglujący Jowisz

Jowisz i cała reszta (Lunar and Planetary Laboratory)

Jowisz to największa planeta naszego Układu Słonecznego, należąca do gazowych gigantów. Jest na tyle duży i znajduje się na tyle daleko od Słońca, że składa się głównie z najlżejszych gazów - wodoru i helu. Wiele wskazuje na to, że Jowisz wraz z pozostałymi planetami gazowymi (Saturnem, Uranem, Neptunem) powstał jako jedna z pierwszych planet w Układzie Słonecznym. Jowisz będąc prekursorem, poruszał się wokół Słońca i zbierał na swej drodze całość materii międzygwiezdnej krążącej wokół Słońca w tworzącym się ok. 4.5 mld lat temu Układzie Słonecznym.

Do tej pory wydawało się, że pas którym poruszał się Jowisz wokół Słońca był zbliżony do obecnej orbity. Tymczasem okazuje się, że tworzący się Jowisz wyruszył ze swej orbity w stronę Słońca, poczym zawrócił niczym żaglówka opływająca boję i zaczął się oddalać od Słońca. Szacuje się, że Jowisz powstał około 3.5 jednostek astronomicznych od Słońca, skierował się w stronę naszej gwiazdy i dotarł do odległości 1.5 j.a. czyli tam gdzie dzisiaj jest Mars, przecinając po drodze pas planetoid (1 jednostka to średnia odległość Ziemi od Słońca). I pewnie zostałby wchłonięty przez Słońce gdyby nie Saturn. Saturn również po uformowaniu się ruszył w stronę Słońca, ale natknął się na Jowisza. Wzajemna interakcja dwóch masywnych planet spowodowała, że słoneczna spirala śmierci została przerwana. Jowisz i Saturn zaczęły się oddalać od Słońca zajmując obecne pozycje, czyli Jowicz ok. 5 j.a. i Saturn 7 j.a. (później wypchnięty na 9 j.a. gdzie jest dzisiaj).

Zaproponowany model wyjaśnia także tajemnicę wielkości Marsa. Teoretycznie, według dotychczasowych założeń, Mars powinien być większy od Ziemi, znajduje się dalej od Słońca. A nie jest. Nie potrafiono sobie poradzić z tym problemem. Teraz zakładamy, że Jowisz będąc kiedyś w pozycji Marsa, zgarnął większość materii, która nie weszła w skład formującej się nieco później planety. Mars urodził się z poważną niedowagą i szybko utracił swoją atmosferę, w przeciwieństwie do Ziemi, która utraciła tylko lekkie gazy i wciąż zatrzymuje przy powierzchni tlen i azot.

Żeglujący Jowisz tłumaczy również istnienie pasa asteroid pomiędzy nim a Marsem. Wygląda więc na to, że naukowcy z NASA są na właściwym tropie. Muszę przyznać, że czekam z niecierpliwością na dalsze pomysły na powstawanie planet i układów planetarnych. Pamiętam bowiem, jak parę lat temu przeczytałem w jakiejś bardzo mądrej książce, że wg astrofizyków planety teoretycznie nigdy nie powinny powstać. Wszystko powinno kończyć się na mgławicach i gwiazdach. Ale planety są.

Czytaj więcej

Czy dzikie konie są dzikie?

Mustangi w Nevadzie (wikipedia.org)

Historia konia jest wprost niesamowita i wyjątkowa. Chodzi oczywiście o gatunek Equus caballus, zwierzę udomowione gdzieś w środkowej Azji ok. 5-6 tys lat temu. Zwierzę bardzo dobrze znane nam wszystkim. Wręcz przysłowiowe: "Koń jaki jest każdy widzi" napisano w pierwszej polskiej encyklopedii Benedykta Chmielowskiego uznając, że opis jest zbędny, bo konia zna każdy. Nie każdy jednak zna meandry losów Equus caballus.
Przodkowie tego gatunku pojawili się w pliocenie, tuż przed tzw. epoką lodową, jakieś 1.5 mln lat temu w pasie obejmującym Amerykę Północną, Eurazję i Beringię (połączenie Alaski z Azją utworzone przez obniżenie się poziomu morza podczas zlodowacenia) i stamtąd rozprzestrzenił się na cały świat. Koń świetnie zaaklimatyzował się w Eurazji, ale w Ameryce wymarł, ok. 10 tys lat temu. Być może został wybity, razem z mamutami, przez przybyłych z Azji ludzi. I tu nastąpiła przerwa w końskim american dream. Z powrotem do Ameryki, po niemal 100 wiekach, przywieźli go Hiszpanie w XVI w. którym uciekł i rozpoczął samodzielne życie na prerii, już jako zdziczały mustang. Mustangi z kolei chętnie oswajane były przez Indian preriowych i część z nich do dziś żyje na wolności. No i zrobił się pewien kłopot z mustangami. Chodzi o to, czy jest to ten sam dziki gatunek, który wymarł 10 tys. lat temu w Ameryce, czy po tak długim okresie udomowienia i wtórnej, niejako przymusowej introdukcji, mamy do czynienia z innym gatunkiem. Póki co, nie mamy genomu plejstoceńskich koni i nie możemy ich porównać ze współczesnymi. Problem w tym czy Equus caballus w wersji mustanga jest gatunkiem rdzennie amerykańskim, czy nie. Jeśli jest, to należy mu się ochrona taka jak np. bizonowi czy jeleniowi wapiti. Przy okazji rozgorzała też dyskusja na temat granicy pomiędzy gatunkami rdzennymi a introdukowanymi (Nature). Na szczęście nie grozi nam rewizjonizm koński i konie nie będą się domagać praw do działek na prerii, ale człowiek znów ma zgryz z uporządkowaniem bałaganu, który sam stworzył.

Czytaj więcej

Sex z neandertalczykiem

Mały neandertalczyk (wikipedia.org)

Nie tak dawno Królewskie Towarzystwo w Londynie gościło naukowców, którzy deliberowali nad odkryciami genetycznymi, które rzuciły nowe światło na ewolucję, migrację i historię współczesnego człowieka (Human evolution, migration andhistory revealed by genetics, immunity and infection). Jednym z ciekawszych spojrzeń było odkrycie Petera Parhama z Uniwersytetu Stanforda. Punktem wyjścia było zagadnienie współegzystencji człowieka współczesnego typu z człowiekiem neandertalskim. Wiemy o tym, że do spotkania tych ludzi doszło być może już ok. 100 tys lat temu, gdzieś na Bliskim Wschodzie. Ostatecznie neandertalczycy nie wytrzymali presji człowieka współczesnego typu i ok. 28 tys lat wyginęli. Tylko, czy bezpotomnie? Jak to sprawdzić? Najbardziej przekonujących dowodów na temat przodków dostarczają oczywiście badania genetyczne. Od ponad roku dysponujemy genomem neandertalczyka, więc mamy możliwość porównywania go z genomem Homo sapiens sapiens. Wspomniany już Parham skupił się na grupie ok. 200 genów, które pełnią podstawową rolę w naszym układzie odpornościowym, tzn. na krwinkach białych - leukocytach. Geny krwinek białych występują u ludzi w bardzo wielu odmianach, allelach, które uzależnione są do regionu występowania danej populacji, czyli dostosowują się do lokalnych pasożytów (patogenów - głównie wirusów i bakterii). Po porównaniu wspomnianych genów, Parham doszedł do wniosku, że Homo sapiens sapiens nabył odporności na patogeny regionów zamieszkiwanych przez neandertalczyka, pobierając od neandertalczyka potrzebne allele, których jeszcze nie miał w zestawie odpornościowym. Okazuje się, że allel HLA-C*0702 występuje tylko u neandertalczyka i współczesnych Europejczyków, a nigdy nie stwierdzono go w Afryce, skąd człowiek współczesny wyszedł. Jak doszło do przechwycenia alleli? Ano poprzez mieszanie materiału genetycznego czyli seks bez zabezpieczenia, którego dobroczynne skutki po raz kolejny zostały naukowo potwierdzone. Innymi słowy, każdy z nas Polaków ma w sobie coś z neandertalczyka, spójrzmy więc na siebie nieco łagodniejszym okiem.
Materiały z konferencji mają być opublikowane w Philosophical Transactions B.

Czytaj więcej

Ładny zapach i miły dotyk

Mózgi mamy wszyscy i każdy z nas wie, że jura to czas kiedy na Ziemi dominowały dinozaury. Jednak mało kto łączy te dwa fakty i wie, że razem z dinozaurami dorastali nasi dalecy przodkowie, pierwsze ssaki. I to właśnie budowa ich mózgu była i jest jednym z wyróżników tej grupy taksonomicznej czyli Mammalia.
Chodzi głównie o proporcje objętości mózgu w stosunku do reszty ciała oraz o występowanie u ssaków bardzo rozwiniętej, składającej się z 6-ciu warstw kory mózgowej (neokorteksu). Kora mózgowa odpowiedzialna jest m.in. za tzw. uczucia wyższe, wrażliwość na bodźce zewnętrzne, takie jak dotyk, węch, słuch, smak oraz za zdolność do werbalizowania swoich odczuć np. w postaci mowy, gestów itp. I wszystko to powstało gdzieś na przełomie triasu i jury, prawie 200 mln lat temu (oprócz mowy, naturalnie). Skąd o tym wiemy?

Ostatnio udało się stworzyć trójwymiarowy model czaszki jednego z wczesnych ssaków i okazało się, że mieściła ona mózg z dużym neokorteksem o rozwiniętych partiach odpowiedzialnych za zmysł powonienia i dotyk, i właśnie te partie mózgu ewoluowały najszybciej (Science). Co zaskoczyło badaczy mózgu wczesnych ssaków - Timothy'ego Rowe'a z zespołem - to to, że części odpowiedzialne za węch były nadzwyczaj mocno rozwinięte, czyli węch musiał byc szczególnie ważny dla wczesnych ssaków, podobnie jak to jest u współczesnych ssaków.

Przecież większość z nas wie, że wiele rzeczy można znieść, ale cudzego smrodu już nie! Ponadto, wczesne ssaki były pokryte gęstym futrem (np. Castorocauda), które połączone z nerwami czuciowymi mogło dawać przemieszczającemu się zwierzęciu dotykowy obraz otoczenia. Jak podsumowuje Rowe: najważniejszy był węch, potem dotyk i sprawność motoryczna.

I tak jest do dziś. Taka triada obowiązuje np. podczas spotkań towarzyskich, najpierw się myjemy, spryskujemy fantastycznym deo, potem dotyk w tańcu i ..czasem musimy wykazać się sprawnością motoryczną w finale, np. biegnąc za ostatnim tramwajem.

Warto dodać, że jednym z czołowych badaczy wczesnych ssaków jest prof. Zofia Kielan-Jaworowska, m.in. główna autorka książki Mammals from the Age of Dinosuars.

Źródła:
fot. w nagłówku: Castorocauda lutrasimilis - paleobóbr jurajski  (by Nobu Tamura CC-BY-SA)

Czytaj więcej

Wzdychanie do księżyca

E. Aldrin wzdycha (NASA)

Prawdopodobnie przyjdzie nam zrewidować nasze poglądy na rolę księżyców w utrzymywaniu życia na planetach. Jak do tej pory uważano, że księżyc stabilizuje orbitę planety i jej oś obrotu, co w długim okresie czasu stabilizuje klimat. Gdyby nie Księżyc, wpływ grawitacyjny pobliskich planet rozchwiałby oś obrotu Ziemi i mielibyśmy do czynienia z trudnymi do wyobrażenia zmianami klimatycznymi, np. w skrajnym przypadku jedna z półkul mogłaby odwrócić się zupełnie od Słońca. Księżyc trzyma oś Ziemi w ten sposób, że prawdopododobnie nigdy nie wychyliła się więcej niż 23,5 stopnia od pionu. Dla porównania, na Marsie, który ma 2 małe księżyce, oś obrotu mogła wahać się od 10 do 60 st. i jak wiemy życie jakoś specjalnie nie rozwinęło się tam. Zatem, konkluzja była taka, że planeta potrzebuje relatywnie dużego księżyca, by mogło się niej rozwinąć i utrzymać życie. W przypadku Ziemi i Księżyca, dysproporcje są na tyle niewielkie, że czasem mówi się o układzie podwójnym planet.
Sęk w tym, że póki co układów podobnych do Ziemi-Księżyca znaleziono w kosmosie niewiele, około 1% znanych planet. Czyżbyśmy byli skazani na samotność we Wszechświecie? Niekoniecznie, twierdzą astrofizycy z NASA (ScienceNow). Zmiany osi planety bez księżyca mogą mieć znacznie mniejsze konsekwencje niż się wydaje. Tak naprawdę duże różnice będą występować jedynie w skali miliardów lat. A gdyby planeta bez księżyca kręciłą się wokół własnej osi w kierunku przeciwnym do ruchu wokół gwiazdy, efekt ten byłby jeszcze mniejszy. Miliard lat to całkiem sporo, żeby jakiekolwiek formy życia dostatecznie przygotowały się do zmian. Pożyjemy, zobaczymy.

Największa pełnia Księżyca do 20 lat (NASA)

Czytaj więcej

Jaskinia zapomnianych snów

Koniki z Chauvet (wikipedia.org)

Jednym z ciekawych przedsięwzięć zrealizowanych przez znanego niemieckiego reżysera Wernera Herzoga jest film Jaskinia zapomnianych snów (Cave of forgotten dreams). Film nakręcono w technologii 3D i przedstawiono w 2010 roku na festiwalu w Toronto. Film jest dokumentem pokazującym piękno jaskini Chauvet w południowej Francji, szczególnie jej bogate rysunki naskalne. Są to jedne z najstarszych i najpiękniejszych rysunków ludzkich, z których najstarszy datowany jest na ok. 33 tys lat temu. Przedstawiają głównie sceny polowania i rysunki zwierząt, ale chyba najbardziej do naszej wyobraźni przemawiają odrysowane dłonie twórców tych malunków. Masowe pojawienie się ok. 35 tys lat temu artystycznych wytworów rąk ludzkich wyznacza w dziejach Europy nową epokę, przybycie do Europy dużych grup Homo sapiens współczesnego typu. I właśnie jaskinie w południowej Francji były świadkiem narodzin tej nowej Europy. Cóż, film ma to do siebie, że trzeba go obejrzeć. Zachęcam.
ps. post ten dedykuję tym, którzy nie lubią rysować.
pps. Film jest wyświetlany w Krakowie w kinie "Mikro" 

Czytaj więcej

W poszukiwaniu partnerki

A. africanus (humanorigins.si.edu)

Tradycja wypraw w dalekie regiony w poszukiwaniu partnerki może mieć bardzo głębokie korzenie. Korzenie sięgające pliocenu czyli czasów kiedy południową Afrykę zamieszkiwały australopiteki. Te gracylne, jak Australipthecus africanus i te masywne, jak Paranthropus robustus. Ostatnio przeanalizowano izotopy strontu w zębach tychże hominidów (Nature), bowiem skład izotopowy strontu może odzwierciedlać podłoże mineralne, na którym przebywały dorastające australopiteki. Okazało się, że otrzymano rozbieżne wyniki dla większych i mniejszych zębów. Ponieważ był to czas kiedy dymorfizm płciowy hominidów był bardzo wyraźnie zaznaczony, mniejsze zęby zidentyfikowano jako zęby samic, większe jako samców. W efekcie stwierdzono, że większość samic zakończyła swój żywot w miejscu innym niż okres dojrzewania, podczas gdy samce w zasadzie całe życie spędzały w jednym miejscu. No i tu zaczyna się pole do interpretacji.. Albo samice same włóczyły się po okolicy szukając okazji..albo samce wyprawiały się po samice, kiedy w stadzie zaczynało brakować niespokrewnionych kandydatek do spółkowania. W dobie poprawności politycznej, zapewne żeby nie być posądzanym o seksizm, naukowcy wysunęli jeszcze jeden wniosek..., że samce wolały dolomityczne podłoże. Jak dla mnie, ostatni wniosek to "rewela", ale może się mylę. Co ciekawe dyspersja samic jest charakterystyczna także dla współczesnych szympansów, bonobo i ludzi. No i przypominają się lektury z młodości i uprowadzenie Danusi z Krzyżaków czy Oleńki z Potopu,  co z pewnością zwiększało ich dyspersję.

Czytaj więcej