Mnohobuněčný organismus starý 600 milionů let

Zřejmě nejznámějšími organismy z dob před začátkem prvohor jsou zástupci ediakarské fauny (viz Vesmír 76, 16, 1997/1). Jakkoliv jsou názory na systematickou příslušnost zástupců ediakarských organismů dosud velmi neustálené (spekulace se pohybují od samostatné říše organismů až po zástupce většiny současných živočišných kmenů), není pochyb o tom, že se jedná skutečně o organismy téměř jistě mnohobuněčné. Dosud byly nalezeny na řadě lokalit v horninách usazených zhruba před 560 miliony let; nejstarší, byť málo diverzifikované společenstvo ediakarského typu pochází z území Mexika, z hornin starých přibližně 600 milionů let.

Trochu ve stínu slávy ediakarských fosilií jsou nálezy z jižní Číny, z doushantuského souvrství (Doushantuo Formation). Jde o drobné kulovité zkameněliny sotva viditelné pouhým okem (průměr je do jednoho milimetru), zachovalé ve fosfatických usazeninách mělkého moře, patrně se zvýšenou slaností. Objeveny byly v posledním desetiletí 20. století a ihned zaujaly perfektním zachováním, pro které se vžil název „způsob zachování doushantuského typu“ (Doushantuo type preservation). To je obrovská výhoda oproti ediakarským organismům, jejichž nálezy pocházejí většinou z poměrně hrubozrnných pískovců a detaily jejich stavby na buněčné úrovni nejsou zachovány ani v náznaku. Horniny doushantuského souvrství jsou staré 550 až 630 milionů let. Nálezy, kterými se zde budeme zabývat, se svým stářím blíží 600 milionů let, což zhruba odpovídá nejstarším ediakarským organismům. V odborné literatuře se označují názvem Megasphaera, což je z hlediska nomenklatury nešťastné – shodné vědecké jméno mají i recentní bakterie přítomné např. ve střevech savců. Samostatné, neformálně užívané názvy dostala i jednotlivá ontogenetická stadia.

Tyto sférické zkameněliny jsou natolik hojné, že z nich bylo možno připravit velký počet tenkých výbrusů a na těchto řezech pozorovat detaily vnitřní stavby. V minulých desetiletích byly takto zkoumány nálezy z fosforitů šedé barvy, ale dodatečně byl tento typ zkameněliny nalezen i v dosud přehlížených černých fosfátech doushantuského souvrství. Nálezy vytvářejí nápadnou ontogenetickou řadu. Na jednom jejím konci jsou jednobuněčné formy, na druhém pak kuličky sestávající ze stovek buněk ve tvaru mnohostěnů, v nichž jsou uzavřena větší pouzdra s řádově menšími buňkami. Autoři nedávno publikované studie (L. Chen, S. Xiao, K. Pang, C. Zhou & X. Yuan: Cell differentiation and germ-soma separation in Ediacaran animal embryo-like fossils. Nature, 2014, doi: 10.1038/nature13766) jim dali pro českého čtenáře ne právě libý název „matryoshkas“ podle tradičních ruských panenek. Od jednobuněčných kuliček vede ontogenetická cesta přes dvoubuněčné, čtyřbuněčné atd. k mnohobuněčným se zřetelně odlišnými buňkami na povrchu organismu. Dělení je tzv. palintomické, což znamená, že s exponenciálním růstem počtu buněk rovněž exponenciálně klesá jejich velikost; hmota organismu zůstává přibližně stejná. V dalším stadiu se uvnitř sfér objevují pouzdra s menšími buňkami, která se postupně zvětšují a roste i počet buněk v nich (nedělí se tedy palintomicky). Růst „matrjošek“ je doprovázen úbytkem původních buněk.

Nálezy tedy dokumentují zaprvé diferenciaci buněk na různé typy, přinejmenším dva somatické (na povrchu a uvnitř sfér) a jeden typ buněk zárodečných (pouzdra rostoucí v organismu lze stěží interpretovat jinak než jako nepohlavní rozmnožovací strukturu). Zadruhé je v posledním dokumentovaném stadiu vývoje zřejmý řízený úbytek buněk – apoptóza. To jsou již poměrně solidní kritéria pro porovnání se současnými i fosilními zástupci nejrůznějších skupin organismů, s jejichž pomocí je možno vyloučit blízkou příbuznost megasfér s bakteriemi a s jednobuněčnými „prvoky“. S ohledem na to, že megasféry mohou obsahovat struktury umožňující nepohlavní rozmnožování, se jeví jako méně pravděpodobné také to, že by se jednalo o zárodečná stadia živočichů. To byla, a dosud je, poměrně atraktivní hypotéza (viz Vesmír 77, 174, 1998/3). Kromě odlišností mezi megasférou a embryi živočichů však proti ní svědčí i fakt, že v horninách doushantuského souvrství dosud nebyly nalezeny žádné zkameněliny, které by mohly být pokládány za vyšší ontogenetická stadia popsaných kulovitých fosilií.

Nápadná je podoba se zelenými řasami řádu Volvocaceae. Běžný a obecně známý zástupce váleč koulivý (Volvox globator) vytváří kulovité útvary tvořené stejně starými buňkami a rozmnožující se tvorbou dceřiných kolonií. Váleč se vyznačuje i určitou diferenciací buněk. Mezi megasférou a válečem jsou však i některé významné rozdíly: gonidia (tj. nepohlavní rozmnožovací struktury) válečů se dělí palintomicky; u válečů je navíc známo i pohlavní rozmnožování a zcela odlišná je také stavba povrchu těla.

Obdobným stadiem však musely během fylogeneze projít nejen rostliny. Z toho, co víme, je zřejmé, že mnohobuněčnost se vyvinula nezávisle na sobě u řady skupin. Nezbývá než věřit, že v doushantuském souvrství nebo někde jinde v horninách obdobného stáří budou nalezeny další zkameněliny, které poskytnou nové indicie systematické příslušnosti megasfér.