Szczątki najstarszego prassaka z Grenlandii

Polscy badacze wraz z duńskim kolegą opisali szczątki najstarszego na świecie prassaka, którego znaleźli na Grenlandii w skałach sprzed 215 milionów lat. Choć jest to tylko żuchwa z dwoma zębami to ząb trzonowy jest pierwszym na świecie zębem z dwoma korzeniami. Paleontolodzy wspólnie z inżynierami zbadali wytrzymałość tego typu zębów i dowiedli, że u prassaków, które przechodziły na wszystkożerność korona zębów się rozszerzała i pojawiały się duże naprężenia boczne. Przy takiej koronie zęby dwukorzeniowe były wytrzymalsze niż jednokorzeniowe. Opis nowego gatunku nazwanego Kalaallitkigun jenkinsi opublikowali właśnie w amerykańskim prestiżowym czasopiśmie PNAS.

Historia odkrycia

Gdy szczątki prassaków i ich krewniaków pojawiły się na Śląsku w Lisowicach i Woźnikach, paleontolodzy z Instytutu Paleobiologii PAN i Wydziału Biologii Uniwersytetu Warszawskiego postanowili rozszerzyć swoje badania na stanowiska zagraniczne. Pewnego dnia w czasie odwiedzin w Warszawie emerytowany profesor Niels Bonde z Kopenhagi zaproponował wspólną ekspedycję na Grenlandię. Prof. Bonde był tam z jedną z siedmiu amerykańskich ekspedycji, które w latach 90 ubiegłego wieku intensywnie badały osady późnego triasu sprzed ponad 205 milionów lat. Amerykański zespół znalazł tam szkielety dinozaurów, pancerze żółwi, i szczątki prassaków. Największą sensację w środowisku naukowym wzbudziła żuchwa roślinożernego prassaka z grupy haramidów.

Projekt wyprawy na Grenlandię wsparło Narodowe Centrum Nauki przyznając grant dr Tomaszowi Sulejowi, który w 2014 roku zorganizował ekspedycję. Uczestniczyli w niej, najbliżsi współpracownicy dr Suleja, dr Grzegorz Niedźwiedzki z Uniwersytetu w Upsali i dr Mateusz Tałanda z Uniwersytetu Warszawskiego. Jako specjalista od regionów polarnych pojechał dr Błażej Błażejowski z Instytutu Paleobiologii PAN. Badacze postanowili zabrać także świetnie zapowiadającego się studenta z Oksfordu Andrzeja Wolniewicza, no i oczywiście pojechał też prof. Niels Bonde.

Naukowcy na miejsce wykopalisk we wschodniej Grenlandii dotarli śmigłowcem. Na miejscu były tylko skały, śnieg i strumienie. Cały sprzęt i wyżywienie zabrali ze sobą. Na lotnisku pożyczyli broń na niedźwiedzie polarne, generator prądotwórczy i paliwo. I tak przez trzy tygodnie korzystając z dwóch obozów poszukiwali triasowych skamieniałości. Mieli mało czasu, więc od razu skupili się na przeszukiwaniu skał starszych, niż te z których pochodziły już opisane szczątki prassaka. Ich celem był najstarszy znany przedstawiciel tej grupy – nierealne marzenie. Jednak któregoś dnia dr Grzegorz Niedźwiedzki podniósł kawałek skały, w którym po prosu było widać kawałek żuchwy i dwa wieloguzkowe zęby, wiedzieli od razu, że mają coś niezwykłego.

Po powrocie do Warszawy żuchwa została przeskanowana w mikrotomografie laboratorium Nanofun. Dzięki temu dowiedzieli się że znajduje się w niej najstarszy na świecie ząb trzonowy z dwoma korzeniami i bardzo dziwną koroną. Dr Grzegorz Niedźwiedzki gdy zobaczył model zęba po skanowaniu zwrócił uwagę na bardzo szerokie zagłębienie między rzędami guzków i od razu skojarzyło mu się to z zębami nieco młodszego roślinożernego prassaka z Grenlandii (Haramiyavia). Jego przypuszczenie się potwierdziło po bardzo dokładnych badaniach, które pokazały że Kalaallitkigun jest formą pośrednią między znanymi już owadożernymi prassakami, a roślinożernym prassakiem z Grenlandii.

Dr Tomasz Sulej zastanawiał się dlaczego powstały zęby z dwoma korzeniami i postanowił sprawdzić ich wytrzymałość na modelach cyfrowych. Do współpracy zaprosił prof. Grzegorza Krzesińskiego (zmarłego w 2020 roku) z Politechniki Warszawskiej, który włączył do projektu swojego kolegę dr Piotra Gutowskiego z Warszawskiego Uniwersytetu Medycznego i swojego studenta Maksymiliana Sienkiewicza. Ich badania pokazały, że zęby trzonowe z wieloguzkową koroną są wytrzymalsze na naprężenia niż jednokorzeniowe. Ze względu na ten wyjątkowy ząb badacze nazwali prassaka Kalaallitkigun jenkinsi – w języku Inuitów “ząb z Grenlandii”, jenkinsi – na cześć pierwszego organizatora wypraw na trias Grenlandii Amerykanina Farisha A. Jenkinsa.

Jak powstały ssaki?

Od dawna wiadomo, że ssaki powstały z cynodontów w późnym triasie. Cynodonty to szeroko rozprzestrzeniona grupa gadów ssakokształtnych o raczej niewielkich rozmiarach. Od niedawna są znane także z Polski. Ich zęby niedawno zostały opisane z Woźnik i Krasiejowa. Pierwsze ssaki były to zwierzęta przypominające wielkością i sposobem życia dzisiejsze ryjówki. Jeszcze niedawno sądzono, że ich cechą wyróżniającą są trzy kosteczki słuchowe w uchu. Dzisiaj mamy tak dużo form pośrednich, że ta definicja staje się nieaktualna, ale zwraca uwagę na bardzo istotne cechy, które zaszły w ewolucji od cynodontów przez prassaki, aż do ssaków. Było to zmniejszenie rozmiarów ciała, uproszczenie budowy żuchwy, zbudowanej od tej pory z jednej kości, a więc znaczne wzmocnienie żuchwy i komplikacja budowy zębów trzonowych. Pojawiło się na nich wiele guzków, uporządkowanych w dwa rzędy. Pierwotnie pojedynczy owalny korzeń, poszerzał się, potem pojawiło się zwężenie pośrodku, aż w końcu doszło do jego podziału na dwa niezależne korzenie. Ten proces zachodził w tym samym czasie u różnych grup cynodontów, ale tylko u prassaków doszło bardzo szybko do dużego zróżnicowania typów odżywiania i co za tym idzie bardzo różnych koron zębów trzonowych. Już na granicy triasu i jury mamy więc prassaki owadożerne i roślinożerne z grupy haramidów. Najnowsze odkrycie z Grenlandii to właśnie najstarszy przedstawiciel tej grupy, który miał zęby trzonowe pośrednie miedzy typowymi haramidami, a formami owadożernymi. To znalezisko dowodzi, że przodków prassaków należy szukać w jeszcze starszych skałach, może właśnie w Woźnikach lub Krasiejowie?

The earliest-known mammaliaform fossil from Greenland sheds light on origin of mammals. Tomasz Sulej, Grzegorz Krzesiński, Mateusz Tałanda, Andrzej S. Wolniewicz, Błażej Błażejowski, Niels Bonde, Piotr Gutowski, Maksymilian Sienkiewicz, Grzegorz Niedźwiedzki. Proceedings of the National Academy of Sciences. Oct 2020, 202012437; DOI: 10.1073/pnas.2012437117

Link do publikacji oryginalnej w PNAS: https://www.pnas.org/content/early/2020/10/07/2012437117