Savci, nejznámější skupina zvířat mezi dětmi i širokou veřejnosti. Zahrnuje většinu našich domácích mazlíčků od psa, kočky, králíka až po domácí morče. Společným znakem všech savců je mléčná žláza, která produkuje mateřské mléko nezbytné pro přežití mláďat v jejich raných stádiích života, mimo bezpečné prostředí matčina těla. Jak se ale savci vyvíjeli? Kdo je první předek savců? Co všechno o historii savců víme? Kdy se na naši planetě poprvé objevili? Na tyto a mnohé další otázky se vám pokusíme odpovědět v následujícím článku.
Všichni savci jsou hluboko v kostech příbuzní. Morganucodoni jsou prvními známými savci obývající naši Zemi před 210 miliony lety. Dosahovali velikosti rejska a žili ve stínu tehdejších dinosaurů. Všichni dodnes žijící savci, včetně člověka, pocházejí z jedné jediné linie, která přežila. Dominance dinosaurů zajistila, že po následujících 145 milionů let evoluce vzdálení předci savců nepřesáhli velikost kočky. Nicméně v roce 2005 byl popsán masožravec velikosti rosomáka Repenomamus robustus, který vážil mezi 12-14 kg a v jeho žaludku byly nalezeny zbytky kostí mláďat dinosaurů. Tento a další nálezy vyvrací dlouho uznávané tvrzení, že savci byli jenom malí tvorové velikosti myši pobíhající kolem. Savci nemuseli čekat, až dinosauři vymřou, aby se mohli diverzifikovat (vznik nových druhů a zároveň zánik druhů jiných) do mnoha forem a druhů, jak naznačují nové fosilní záznamy. Jedny z prvních inovací, které vědci začali nacházet ve fosilní formě, byly ty, které se týkají lokomoce (přemisťování z místa na místo, např. pomocí svalů). První nález „plachtícího savce“ Volaticotherium, starého 164 milionu let byl nahlášen v roce 2006. Toto stvoření mělo osrstěný kožní lem, jako dnešní poletuchy, kterým lem po odrazu ze stromu slouží jako kluzák. Další dva druhy Vilevolodon a Maiopatagaium žijící přibližně ve stejnou dobu jako Volaticotherium přibyly v roce 2017. Tyto druhy se snášely mezi stromy, po boku prvních létajících dinosaurů, a využili výhody živit se potravními zdroji, které do té doby byly nevyužívané.
Morganucodon, © Encyclopedia Britannica
Vědci našli i další specializace, u kterých se předpokládá, že se vyvinuli později. Například Agilodocodon uměl šplhat po stromech a okusoval kůru, aby si pochutnal na míze. Castorocauda dorůstající velikosti ptakopyska a obývající řeky, měl plovací blány a ocas podobný bobrovi, který užíval k plavání. Docofossor měl tlapy a drápy uzpůsobené k hrabání a vypadal jako dnešní krtek. Tito savci se byli schopni adaptovat na mnohem širší potravní spektrum a různorodé diety. Mnohem víc, než se doteď myslelo. Mnoho z těchto nově nalezených fosilií savců patří k dávno vyhynulým sub-skupinám.
Pád asteroidu ukončil vládu dinosaurů před 65 miliony lety, čímž se savcům otevřeli dveře k jedné z nejvýznamnějších evolučních příležitostí. Savci sami najednou mohli využívat potravní zdroje planety, aniž by se o ně museli dělit s dinosaury a podle fosilních záznamů tak během několika milionů let od dopadu asteroidu zažili prudký nárůst ve své rozmanitosti.
Přestože dochází k zásadním fosilním nálezům po celém světě, nejvíce se jich objevuje v Číně. Většina fosilií savců pocházejících z Číny se zformovala, když vybuchující sopky pohřbily zvířata ve svém prachu a tím došlo k jejich dokonalému zachování. Čínské exempláře mají často zachovanou celou kostru společně se srstí, kůží a vnitřními orgány.
Jak se tedy z těchto prvních savců mohla stát zvířata dosahující nejen velikosti slona a krtka, ale také zvířata se srstí, kopyty a tesáky? Stejně jako bezsrstá zvířata plovoucí hlubokými vodami moří a oceánů?
Díky moderní technologii a fosilním objevům je odhalování naší vzdálené minulosti mnohem jasnější než kdy dříve. Snažit se porozumět evoluci savců před méně jak půl stoletím, by bylo jako zkoumaní vesmíru primitivním dalekohledem. V dnešní době existují různé modely jak evoluce savců probíhala. Jedním z nich je model nazývaný Shrewin-Williams, který říká, že při rozpadu superkontinentu Pangea na Laurasii (severnější kontinent) a Gondwanu (jižnější kontinent) před 225 miliony lety si každý kontinent sebou “odnesl svůj náklad” zvířat. Vědci se základě fosilních nálezů domnívali, že předkové dnešních žijících savců se objevili na severu a poté migrovali na jih, až do oblastí Austrálie a Antarktidy, jak se mezi kontinenty periodicky utvářely mosty. Paleontologové se před nedávnem ponořili do hlubšího zkoumání fosilních záznamů jižních kontinentů, které jim ukazují důkazy o tom, že se na jižních kontinentech nacházeli vyspělí savci, kteří jsou mnohem starší než jakýkoliv známý savec na severu. To naznačuje, že model Sherwin-Williams se možná uskutečnil obráceně.
Využitím genetického srovnání genů žijících savců se našel důkaz o tom, že se savci začali diverzifikovat do dnes 18 známých řádů mnohem dříve, než ukazují fosilní záznamy. Podle fosilií se nejmodernější skupiny mohly objevit přibližně před 60 miliony lety, zatímco podle molekulárních dat se začaly rozrůzňovat asi před 100 miliony let. Vědci uznávající fosilní záznamy a také ti, zabývající se geny, se shodují na jedné věci a to, že savci se začali stávat savci během doby morganucodonů. Jejich drobná čelist ukazuje, jak byla savčí forma odlišná od světa obřích plazů, kdy se savčí čelistní kosti začaly spojovat v jednu na rozdíl od plazů, jejichž čelisti jsou tvořeny až několika kostmi. Některé z kostí se u moderních savců přesunuly dozadu a staly se z nich kůstky středního ucha umožňující savcům lepší sluch. Oddělení čelistí a sluchových kůstek u pozdějších savců také umožnilo vývoj většího mozku. Další vlastnost morganucodonů, která se opět u pozdějších savců vylepšila, jsou zuby, kdy do sebe stoličky horní a dolní čelisti zapadly a umožnily tak „rozporcování“ jejich potravy, což mělo za následek uvolnění více kalorií a živin. Čím více tato stvoření mohla rozmělnit svou potravu v tlamě, tím více energie z ní dostala.
No a jak je to s mléčnou žlázou?
Mléčná žláza má svůj původ v mazové žláze u báze chlupů. Obě žlázy produkují vodu, sůl a proteiny, tedy látky nezbytné pro přežití novorozence. Ze současně žijících savců nám může sloužit ptakopysk jako příklad toho, jak primitivní mléčné žlázy mohly fungovat. Samičky ptakopyska nemají bradavky a mlékovody se místo toho spojují a mléko vylučují na srst samice a mláďata ho ze srsti slízávají.
Ptakopysk podivný (Ornithorhynchus anatinus) © pen_ash, pixabay.com
Bradavky, koncentrující mlékovody, se nejspíše objevily až se skupinou savců známých jako vačnatci (např. koala nebo vačice). Výhoda bradavek spočívá v tom, že mládě se má čeho držet a matky vačnatců se tak mohou volně pohybovat, krmit a zároveň s sebou všude nosit své mládě ve vaku.
Placenta je ukázkou fyzické investice do mláďat u matek vyspělých savců, jelikož z metabolického hlediska je udržení placenty velmi energeticky náročné. Přesto se jedná o neocenitelný prvek mateřství, který v děloze vyživuje plod a také odděluje vyvíjející se plod od matčina imunitního systému. Což je nesmírně důležité, jinak by buňky imunitního systému matky napadaly plod jako cizí objekt, přece jenom polovina genů plodu pochází od otce.
Jiné skupiny zvířat se útokům imunitního systému vyhnuly pomocí obalení plodu do „vaječných obalů“ a následně ho z těla vyloučí v podobě „vajec“. To můžeme vidět například u ptáků, plazů nebo u vejcorodých, kam patří ptakopysk nebo ježura. Vačnatci řeší problém s imunitním systémem časným porodem plodu, který se následně přemístí do vaku samice, kde se přichytí na bradavku a pokračuje ve svém vývoji.
Podle nedávné studie DNA se savci s placentou, tzv. placentálové, od vačnatců začali odchylovat již před 175 miliony lety. K dřívějšímu vývoji předních končetin u vačnatců dochází proto, aby byli schopní vyšplhat do vaku, zatímco placentálové svůj extra strávený čas v děloze využívají k vývoji specializovaných končetin, jako jsou ploutve u tuleňů nebo křídla u netopýrů. Navíc jsou živiny mnohem efektivněji transportovány placentou nežli mlékovody, díky čemuž mláďata placentálů rostou v děloze rychleji, a i ji zralejší opouštějí. Na druhou stranu i vak má své výhody. Například samice klokana po oplození dvou vajíček, může nechat pouze jedno plně vyvinout. Pokud se životní podmínky zhorší—nedostatek vody a potravních zdrojů, a prvorozené mládě uhyne, může “rezervní” embryo vyčkat na zlepšení podmínek a až poté se uhnízdit v děloze. Těhotenství podmiňované okolními podmínkami může být v aridních oblastech jako je Austrálie nejlepší strategií.
Časová osa událostí na planetě Zemi, vyrobeno v programu TIMEGRAPHICS
Nicméně vačnatci zůstávají málo běžnou skupinou zvířat dominující pouze Austrálii. Dále je můžeme najít v Severní a Jižní Americe. Jedna z teorií tvrdí, že se vačnatci dostali na Antarkticko-Australskou pevninu ještě před jejím oddělením od Gondwany.
Díky moderním technologiím se vědci mohou zaměřit na výzkum DNA současných zvířat a určit jak blízko příbuzná si jsou a před jak dlouhou dobou se jejich předci rozešli. Podle genetika Marka Springera a jeho týmu kolegů se savci rozdělují do čtyř super-řádů 1) Afrotheria 2) Xenarthra 3) Laurasiatheria 4) Euarchontoglires.
Nejstarší skupina žijících placentálů vznikla v Africe asi před 110 miliony lety, tedy těsně před tím, než skončilo oddělování kontinentu od zbytku Gondwany. Zvířata spadající do této skupiny se nazývají Afrotheria a zahrnují slony (Elephantidae spp.), hrabáče (Orycteropus spp.), kapustňáky (Sirenia spp.) a damany (Procaviidae spp). Když Afrika odplula pryč od zbytku Gondwany, odplula s ní i tato zvířata, jež se pak samostatně vyvíjela po desítky milionů let. Emmanuel Gheerbrant v Africe objevil fosilii druhu Phosphatherium escuillei starou 55 milionů let. Jedná se o nejstaršího a nejprimitivnějšího zástupce řádu chobotnatců. Dorůstal velikosti lišky, a přestože mu chyběl chobot, měl mnoho zubních a lebečních rysů nápadně podobných současným slonům. Tento nález společně s výzkumem DNA současných zvířat naznačuje, že chobotnatci jsou jedni z nejstarších moderních savčích kopytníků. V dalším regionu Afriky bohatém na fosilie byly objeveny podivuhodné kolekce nálezů damana. Dnešní damani dorůstají velikosti morčete, ale před 35 miliony lety měli několik forem, od velikosti dnešního nosorožce nebo délku nohou dnešních gazel. Většina savců této původní Afriky začala mizet po opětovném kontaktu africké pevniny se zbytkem světa asi před 20 miliony lety.
Phosphatherium escuilliei © dinopedia.wikia.com
Podobnému osudu čelily i jiné kontinenty. Jižní Amerika byla oddělena od Eurasie a Severní Ameriky vnitrozemským mořem po miliony let. Jižní Amerika se tak stala domovem skupiny placentálů s názvem Xenarthra, kam patří mravenečníci (Myrmecophagidae spp.), pásovci (Cingulata spp.) a lenochodi (Folivora spp.).
Jinými slovy, data z výzkumu nám naznačují, že nejnovější společný předek placentálů je ten pocházející z Gondwany, což také popírá dlouho prosazovanou teorii, že nejstarší savci pocházejí ze severu, jelikož severní kontinenty mají nejmladší placentály. Tato zvířata se dělí do dvou skupin a to Laurasiatheria, zahrnující masožravce (tuleň), lichokopytníky (koně), sudokopytníky (krávy), kytovce (delfín), luskouny a hmyzožravce (ježky). Druhou skupinou jsou Euarchontoglires, zahrnující hlodavce, tany, opice a člověka.
Genetická data ukazují, že super-řády žijících savců se začaly diverzifikovat mnohem dříve, než ukazují fosilní záznamy. Ale už na povrch vyplouvají i nové fosilní záznamy, např. dva nejranější známé druhy velryb pocházejících z 50 milionů let starých ložisek v Pakistánu. Oba nálezy měly sluchové kůstky unikátní pro velryby, ale končetiny a kotníkové kosti sudokopytníků, což ukazuje, že první velryby byly plně terestriální zvířata a dobří běžci. Tyto nálezy tak potvrdily dříve kontroverzní DNA zjištění o velrybách. Paleontologové dlouho věřili, že delfíni a velryby, jinak také kytovci, pocházejí z vymřelé linie masožravých savců, kteří se stali vodními živočichy bez známého důvodu před 50 – 45 miliony lety. Molekulární biologové na základě své nové práce s DNA v době objevu těchto fosilií tvrdili, že kytovci jsou ve skutečnosti úzce spjati se sudokopytníky, řád zahrnující například prasata, velbloudy, jeleny nebo hrocha.
V době dinosaurů se i oceány hemžily obrovskými žraloky a nenasytnými mořskými plazy. Dinosauři a další velcí predátoři obsadili nejlepší místa, která poskytovala podmínky a zdroje vyžadované organismem a udržovali savce na okraji těchto míst.
Ilustrativní ukázka fosilií koster vodních živočichů © PublicDomainPictures, pixabay.com
Po pádu meteoritu nastaly tsunami o výšce 150 metrů, které otloukávaly Severní Ameriku. V některých částech světa stoupla teplota až na 260 stupňů. Všechno velké to semlelo. Klíčem k přežití byla mála velikost, a jelikož savci toto splňovali, ocitli se najednou ve světě bez velkých predátorů. Během 270 000 let se savci diverzifikovali a zvětšovali. Stále však většina savců nedorůstala větší velikosti než dnešního prasete. K většímu růstu došlo až v epoše Eocénu, která začala asi před 55 miliony lety. Rychlý nárůst globální teploty podnítil rozšiřování lesů na celém světě, dokonce i v blízkosti obou pólů. Pro savce znamenalo takové množství bohaté vegetace otevření dveří k novým místům, která poskytovala podmínky a potravní zdroje, které mohli využívat. Rozmanitost savců rychle vzrostla. Jedním z nových přírůstků byl náš vlastní řád – primáti. Nejranější primáti patřili k větvi lemurů, kteří se v současné době vyskytují pouze na ostrově Madagaskar, kam se jeden druh z Afriky dostal asi před 50 miliony lety, nejspíše na voru odlomků odhozených bouří.
Exponát kostry Megatheria (velcí pozemní lenochodi) v porovnání s člověkem © stoplusjednicka.cz
Více pokročilí primáti se objevili ve fosilních záznamech východní Asie o pár milionů let později. Vyšší primáti jsou opice, hominoidi a lidé. Chris Beard možná v Číně vykopal nejranější známý exemplář, nazývaný Eosimias. Tato stvoření se vyvinula ve středním Eocénu a s postupujícím ochlazováním planety se přesunula do středních poloh, kde lesy zůstaly stále bujné. Podle Bearda se muselo jednat o malé zběsilé zvíře, které s největší pravděpodobností většinu času jedlo. Nejspíše také žili v tlupách a možná nikdy neopustili svůj rodný strom. Navzdory jejich primitivní anatomii si Eosimias už dávno osvojil „opičí“ způsob chůze podél vrcholků větví.
Chytřejší, větší a agresivnější opice se vyvinuly asi před 34 miliony lety. Catopithecus má lebku velikosti malých opic, relativně zploštělý obličej a kostní kryt v zadní části očních důlků. Jedná se o prvního vyššího primáta, který má stejné uspořádání zubů jako člověk — 2 řezáky, 2 špičáky, 2 třenové zuby a 3 stoličky.
K další významné změně klimatu došlo na začátku dlouhé epochy Miocénu (před 23,5 – 5,3 milionu let). Svět se znovu oteploval a mohly se objevovat sezónnější vzorce klimatu. Lesy na mnoha místech ve vyšších zeměpisných šířkách postupně ustoupily lukám a savanám. U některých savců se vyvinul nový chrup, čímž se adaptovali na požírání trávy, která je abrazivní a chrup obrušuje. Například koně se vyvinuli jako malí pojídači listů v lesích a později u nich došlo k vývoji stoliček, které jsou lépe adaptovány na pojídání trávy. Koňské korunky zubů zasahují do kosti čelisti, a jak se korunka obrušuje, nahrazuje ji nová, která se z čelisti vynoří.
Dlouhá izolace Afriky skončila brzy v Miocénu, když Arábie přišla zpět do kontaktu s Eurasií. Je to onen moment, kdy předci mnoha druhů, které jsou dnes považovány za původní druhy Afriky, dorazili na tento kontinent. Nejprve přišli předci antilop, koček, žiraf a nosorožců. Později, asi před 10 miliony lety, začala přijíždět zvířata Severní Ameriky – velbloudi, koně a psi. Skoro každé zvíře, které se dnes prohání po Serengeti je příbuzné nově příchozím zvířatům na tento kontinent. Z Afriky do Eurasie zase pro změnu odešli hominoidi a začalo se jim dařit. Sloni a jejich příbuzní se rozšířili napříč světem, sahajíc až na špičku Patagonie.
Jak se období Miocénu blížilo ke konci, svět savců znovu změnily další geologické a klimatické změny. Země se měnila v chladnou a stále sušší planetu. Zformovaly se ledové čepice na Arktidě, Sahara začala přebírat vládu nad Severní Afrikou a savana se rozšířila napříč většinou území kontinentu. Měnicí se klima omezilo výskyt primátů do rovníkové zóny. Přežívající hominoidi se zvětšili a více se specializovali. A alespoň jedna odnož afrických hominoidů se začala před asi 7 miliony lety pohybovat po dvou. Ostatní savci přicházeli a odcházeli. Většina z nich se musela adaptovat na další klimatickou změnu, která nastala asi před 2,5 miliony lety a byla z části spuštěná formací Panamské šíje spojující Severní a jižní Ameriku. Její formace zablokovala východo-západní cirkulaci oceánu a podnítila tak růst síly Golfského proudu. Docházelo k navýšení srážek, jak Golfský proud přiváděl více teplé vody do blízkosti Severního pólu. Těžký sníh se proměnil v 3 km tlustý led, který různě postupoval a ustupoval v sérii více jak 20 dob ledových.
Exponát kostry mamuta © M W, pixabay.com
Mnoho savců dorůstalo velkých rozměrů, například mamuti, jelikož velká těla zadržují lépe teplo. Dokonce i v mírných zónách Austrálie začala zvířata dorůstat obrovských rozměrů. Austrálie se brzy stala domovem velkých masožravých klokanů, vombatů o velikosti náklaďáků a vačnatých lvů dvakrát větších než levhart. Tito velcí savci, jako vačnatý lev nebo výše zmíněný klokan, vymizeli asi před 100 000-20 000 lety. Netýkalo se to pouze Austrálie, před 11 000 lety v Severní Americe vymizeli mamuti, koně, velbloudi a tucty dalších velkých zvířat Doby ledové. Mnoho vědců se domnívá, že vymizení nastalo vlivem klimatické změny, jiní zase, že kvůli nově příchozímu Homo sapiens, který je vybil svými oštěpy.
Lidé mohli a nemuseli být zodpovědní za vymizení velkých savců Doby ledové, ale jisté je, že svou činností v dnešní době ohrožujeme mnoho živočišných druhů. Více a více rozšiřujeme města a zabíráme jejich stanoviště, lovíme více ryb a produkujeme více živočišných výrobků, než jsme sami schopni pozřít atd. Evoluce nám možná dala dárek v podobě inteligence, ale jsme dostatečně chytří pro naše vlastní dobro? Naše inteligence může představovat nebezpečí pro světovou divočinu i pro nás samotné, ale zároveň nás nechá pocítit úžas, obavy a zvídavost. Nikdo neví, kam nás všechno zavede, přeci jenom „porota je stále tam někde venku“….
Autor: Kamila Jandová, Nadace na ochranu zvířat
Zdroje:
https://www.nationalgeographic.com/science/article/rise-mammals
https://www.nature.com/articles/d41586-019-03170-7
