Rekonstrukce barev ptáků starých sto milionů let  
Podle peří poznáš ptáka, podle řeči nezdvořáka. Spolehlivě odhalit nezdvořáky se nám stále nedaří, zato barevnost peří už dokážeme určit i ze zkamenělin.

 

 

Zvětšit obrázek
Lilijice se v době svého mládí ve žluté barvě lišily.

Obecně se uznávalo, že zbytky živočišných tkání s jejich organickými barvami se mohly uchovat jen ve věčně zmrzlých půdách, v kapce jantaru nebo v přírodním asfaltu. Tento názor začal brát postupně za své. Mladičká absolventka Ohio State University se nedávno postarala o senzaci, když získala zbytky organické látky, jejíž stáří je 350 milionů let. Šlo o žluté barvivo mořských lilijic. Ve fosiliích těchto rostlinám podobným živočichů se organické barvivo uchovalo proto, že porézní strukturu jejich těl ucpalo bahno. Dnes to došlo tak daleko, že zkamenělé fosilie, které vypadají mnohdy stejně, se již rozlišují podle toho, jakou barvou za dob svého mládí v moři hýřily.       

 

Zvětšit obrázek
Barvivo melanin je v buňkách uložen jako kompaktní obtížně rozložitelný polymer v organelách, kterým říkáme melanosomy.

 

Nyní z Ameriky přichází další informace o stopách organického materiálu.  Tentokrát se poznatek netýká mořských organismů, ale zkamenělých ptáků.  Jakob Vinther je studentem Yale University, který se zabýval fosiliemi pravěkých ptáků. Dostal od svých starších kolegů za úkol věnovat se otiskům peří uchovaných v kameni. Nešlo o nic moc extra na čem by se dala dělat kariéra. Jen o jakési titěrné útvary - otisky nějakého původního organického materiálu. To, že ve fosiliích jsou nepatrné útvary obsahující uhlík se vědělo. Soudilo se ale o nich, že jde o pozůstatky po bakteriích, které na uhynulých tvorech hodovaly. Mladíček Vinther ale nyní přichází s převratnou teorií: „Nejde o baktérie, nýbrž o památku po melanosomech!“

 

 

Co jsou melanosomy ?
Pojmy melanosom a melanin máme díky reklamní masáži většinou spojen s účinkem opalovacích krémů, které zaručeně poskytují stoprocentní ochranu před UV zářením a ochranu před melanomem. Melaniny ale jsou také jedny z nejrozšířenějších biologických pigmentů (biochromů) v celé živočišné říši. Najdeme je u člověka a savců, ale i u ptáků o nichž je zde řeč. Jde o evolučně značně konzervovanou strukturu, neboť ji mají také plazi, obojživelníci, ryby i bezobratlí. S pomocí melanocytů například umí studenokrevní živočichové bleskově změnit svůj vzhled (mimikry chobotnic) a teplokrevní zase sezónně převléci svůj šat z tmavého na světlý, aby nebyli na sněhu vidět (hranostaj). Melanin najdeme i v oku. Máme ho ve střední vrstvě oční koule, kterou tvoří cévnatka - vrstva s velkým množstvím krevních cév, které vyživují nejdůležitější část oka - sítnici. Cévnatka má vrstvu s velkým množstvím melaninu. Ten absorbuje nadbytečné množství světla, dopadajícího do oka a zajišťuje, že uvnitř oka zůstává tma.To je nezbytné pro vytváření zřetelných obrazů na sítnici oka. Zmiňujeme se o tom proto, protože bude řeč o fosilizovaném oku ptáka se zachovanými stopami dokládajícími přítomnost melanosomů. 

 

Melaniny (černohnědé eumelaniny a rezavé feomelaniny) se tvoří v buňkách, kterým říkáme melanocyty. Melanin v nich ale není ukládán jako nějaká amorfní hmota ale  ve formách organel o velikosti mitochondrií.  Těm říkáme melanosomy. Jsou to organely. A protože se jedná o kompaktní relativně stabilní útvary, zanechaly po sobě uhlíkaté stopy ve fosiliích. Právě jejich pozůstatky jsou předmětem nové ho objevu týkajícího se zbarvení ptáků. Ptáci využívají melanin mírou vrchovatou. Nejde přitom jen o kamufláž před predátory. Hýření barvami sleduje často pravý opak – zviditelnit se při namlouvacích rituálech. Melanin propůjčuje peří ptáků barvy od rezavě červené přes černou až po odlesky hrající měňavými  barvami celého duhového spektra.

 

Zvětšit obrázek
Proužkování na fosilii pera pravěkého ptáka (vlevo) a u pera pocházejícího z datla. Bílé čáry ukazují, jak konkrétní místo vypadá po zvětšení v elektronovém mikroskopu - tmavá místa si uchovala stopy po melanosomech, světlá nikoliv. Přítomnost melanosomů je důkazem, že pravěký pták měl peří, na němž se střídaly barevné skvrny. (Kredit: J.Vinther/Yale)

Vinther spolu s paleontologem Derekem Briggsem a ornitologem Richardem Prumesem analyzovali zbytky fosilizovaného peří uchovaného v kameni starém 100 milionů let. Šlo o vzorek ze spodní křídy nalezený v Brazilii. Vědci použili skenovací elektronový mikroskop a zjišťovali, čím se liší jednotlivé proužky na fosilii.  Přišli na to, že tmavá místa si uchovala tuto barvu proto, že se původně jednalo pigmentované části. Melanin je vlastně něco mezi "zparchantělým" grafitem a biologickým bakelitem. Právě ten se ve formě uhlíkaté hmoty uchoval až do dnešní doby.

Zvětšit obrázek
Ilustrátoři vdechovali život pravěkým tvorům na základě své intuice. Teď už si nebudou moci „jen tak vymýšlet“. (Rekonstrukce okřídleného mikroraptora gui ze studie Bobana Filipoviče).

Stavba těchto struktur odpovídá struktuře per moderních ptáků. Světlé proužky jsou podle vědců místa, kde peří melanin neobsahovalo. To ostatně odpovídá i nálezům na perech dnešních ptáků. 

 

U jiné fosilie z doby Eocénu (stáří 55 milionů let) pocházející z Dánska, kterou si vědci vzali do parády, se rovněž ukázala podobná souvislost. Tentokrát šlo o „pigmentované“ peří, jež původně krylo hlavu ptáka. Na této fosilii se dokonce uchoval otisk organických tkání oka ptáka se zachovanými strukturami, jež stavbou připomínají melanosomy. Stejnou stavbu oka s velkým množstvím melanosomů v jeho vnitřní části, má i oko dnešních ptáků. 
Podle všeho se s prokazováním pozůstatků buněčných organel - melanosomů brzo roztrhne pytel i u mnoha dalších zkamenělin.  Čeká nás doba, kdy muzejní kurátoři začnou pravěkým fosiliím rekonstruovat barvy.  Díky poznatku z Yale zřejmě budeme mít brzo šanci vidět v barvě také fosilizované zbytků srsti savců i opeřených dinosaurů. 

 

Pramen:
Yale University
Biol.Lett. (July 9, 2008)

Datum: 10.07.2008 13:06
Tisk článku

Související články:

Impozantní naleziště kambrických fosilií v Mramorovém kaňonu     Autor: Stanislav Mihulka (12.02.2014)
Fosilní velbloudi z kanadské Arktidy     Autor: Stanislav Mihulka (06.03.2013)
Páteř podobnou té lidské měl úhoř před 345 miliony let     Autor: Josef Pazdera (24.05.2012)
Smilodoni mazlíky oproti lvům     Autor: Stanislav Mihulka (30.11.2009)
Dinosaurák nebo dinosauřice?     Autor: Vladimír Socha (28.02.2009)



Diskuze:

Melanin - "biologický bakelit"

PetrHlousek,2008-07-11 21:27:02

Je fascinující, že z hlubin času se z živého tvora zachová v kameni otisk tvaru. Je téměř nepochopitelné, že zůstaly i zbytky (jaké?) organické látky. V článku je tak trochu naznačeno, že melanin je polymer. Což možná přispívá k jeho "dlouhověkosti". Melanin vzniká v živých tvorech přeměnou fenylalaninu a tyrosinu (což jsou esenciální aminokyseliny). Tyto aminokyseliny jsou ketoplastické. Odbourávání fenylalaninu vede nejdříve k tyrosinu. Hydroxylásou se zavádí do para-polohy benzenového kruhu hydroxylová skupina. Tyrosin - ať už vzniklý z fenylalaninu, nebo pocházející přímo z bílkovin se pak přeměňuje různými způsoby. Kvantitativně nejdůležitější je odbourání na acetoctovou a fumarovou kyselinu. Dalším "souběžným" produktem jsou melaniny, tmavé pigmenty. Ale vznikají též hormony adrenalin a thyroxin. Tyrosin je zdrojem všech těchto "produktů". Přeměna na melanin nemá sice pro odbourávání tyrosinu z hlediska kvantitativního žádný význam, je však zajímavá právě pro genezi barviva. Celou řadu reakcí katalyzuje jediný enzym, fenoloxidasa. Fenoloxidasa (tyrosinasa, fenolasa) přeměňuje tyrosin na DOPA (=dihydroxyfenylalanin) a oxiduje jej na chinon. Řadou následných reakcí, které probíhají zčásti spontánně (bez enzymové katalýzy) vzniká nakonec černý, nebo hnědočerný melanin. Fenolasa je polyfunkční oxidasa, při níž produkt oxygenace, difenol, je současně donorem vodíku. Reakční schéma řady tyrosin - melanin je tedy toto:
tyrosin --- DOPA --- dopachinon --- dopachrom --- indolchinon --- zde dojde k polymeraci --- MELANIN.
První a druhý stupeň jsou vzájemně úzce spřaženy. Uzavírání kruhu na indol (což je adice na chinoidní systém) probíhá spontánně. Pravděpodobně i polymerace indolchinonu v uvedených polohách. Zdá se, že melanin má četná radikálová místa.
Stále mi však vrtá hlavou co ve zkamenělinách po melaninu zbylo. Větší část polymeru, jeho "trosky" a nebo jen uhlík? A nebo jen otisky něčeho o čem si myslíme že to byly melanosomy?

Odpovědět


jarek,2008-07-12 02:08:13

Jen otisky, ale rozměrem odpovidají melanosomům. A protože se vyskytují jen v částech per - v proužcích, je vysoce pravděpodobné, že se jedná o místa, kde byla pera pigmentována. Zdá se mi to logické.Alespoň to je takzvané nejjednodušší vysvětlení. Pokud by to bylo něco jiného, proč by výskyt byl tak pravidelný (proužkatý)?

Odpovědět


Díky!

PetrHlousek,2008-07-12 20:16:11

Jarku, díky za odpověď. Potom je ale otázkou, jak se přišlo na barvy. Melanin je "barvivo", ale trochu fádní, v jednom odstínu. K dosažení větší barevnosti bude zřejmě nutný nějaký další organický mix. O tom se v článku jaksi už nepíše a přesto se naznačuje, že bude možné určit barvy. Nevíto o tom něco? Díky. P.

Odpovědět


barevnost

josef pazdera,2008-07-14 03:27:30

Samozřejmě, že nelze zcela určit konkrétní barvy, ale třeba už to, že se střídal tmavý pruh se světlým v pravidelných pruzích, je úspěch. Na těch barevných částech mohla být barevnost různá. Jak se v článku píše tak od tmavohnědé, přes černou. Ale vůbec nemuselo jít o barvu fádní, jak píšete. Stačí se podívat na péro páva. I u něj je podkladem melanin... Z uvedeného například vyplývá, že kreslit brka červeně, tak jako je na obrázku v článku, nebude v případech zjištění melaninu zrovna ten správný přístup odpovídající tehdejší realitě.

Odpovědět

Fleky?

Guss,2008-07-10 17:05:09

Prosím vás, fleky ne, tady ne. Skvrny.

Odpovědět


Jsem pro skvrny. Dík za připomínku.

admin,2008-07-10 17:21:15

Už je to opraveno. Autor to zřejmě psal, až z toho byl celý flekatý...

Odpovědět

Tak řízená diskuze už je tady

Karel Vostal,2008-07-10 16:01:34

Jen by mě zajímalo, podle jakých hledisek budete posuzovat vhodnost příspěvků.

Odpovědět


?

Rozumný Občan,2008-07-10 16:16:29

Jak řízená?

Odpovědět


To nic

Karel Vostal,2008-07-10 16:19:11

Jen tu před chvílí byl příspěvek o stáří zkamenělin a už tu není.

Odpovědět


to osel

teddy,2008-07-10 16:26:54

bylo by fajn cenzurovat diskuse jen pokud jde o vulgarnosti, no ne? takle se zdejsi redakce jevi jako cirkev svata
.
.
Kdyz se vam nelibi nejaky nazor, tak ho budto ignorujte, nebo (pokud si myslite, ze na tom vazne tak zalezi) dotycneho odkazte na zdroje, kde muze zjistit, jak na to koukate vy

Odpovědět


teddy

Karel Vostal,2008-07-10 17:14:02

Mně to nepovídej. Myslím si to samé, co ty.

Odpovědět


Řízená diskuse

Stanislav,2008-07-11 16:05:52

Mně, tuším, nikdo zatím nic nesmazal a považuji za "svaté" ctít pravidla majitele serveru. Nicméně by je bylo asi na místě zveřejnit, jsou-li, a nebo je prodiskutovat, nejsou-li. Jak to tedy pls. je, admine?

Odpovědět


Řízená diskuse rozhodně ano!

Karel Malý,2008-07-11 23:55:36

Mně také nikdo nic nesmazal. Respektuji totiž pravidla provozovatele, nejsem anonymní, vulgární, nikoho nenapadám, nevnucuji náboženství, nehrabu se do politiky, a nežvejkám pod každým druhým článkem kraviny.

Ti co dodržovali pravidla se nemají čeho bát a ti anonymní štěkalové rádobyvtipných názorů, kterými se každý slušný diskutující musel prodírat se odstěhují na Novinky.cz nebo jinam, kde si mohou pokřikovat, jak chtějí. Řekl bych, že tím kvalita diskuse na Oslu neutrpí, spíše stoupne, protože začnou diskutovat pod svými jmény odborníci a lidé co mají soudnost o tom, jestli mají k tématu co říci a nebudou uštěkáváni anonymními vulgárními příspěvky pologramotů psanými argotem.

A my ostatní se nebudeme muset prodírat nánosy duchaplností Zephirů, asimů, GMO, Rozumných Občanů, martiXXXXů, Karbetů, mariánů a machrů, Duků, Ucholáků, Nosotondů, Ccecilů a Jarun.... kteří trpí nezvladatelným syndromem českých voříšků (s odpuštěním) nachcat na každý patník. Stejně tak oni cítí potřebu žvejkat nesmysly ke každému článku... Ať si klidně křičí o cenzuře a svobodě slova. Pro Osla neudělali nic, nedali na něj ani korunu. Já nevidím důvod, proč by majitel serveru neměl určovat pravidla, když jeho provoz platí ze svých peněz. Kdo to chce repektovat, tak bude, kdo ne, ať táhne. Neubude.

O pár spammerů méně, to bude jen klad. Konečně začnou diskutovat neanonymní inteligentní lidé o inteligentních problémech. Jsem pro!

Odpovědět


Souhlas, ale ...

Karel Vostal,2008-07-12 08:28:21

Jak bylo zmíněno výše, měla by pro to být jasně nastavená pravidla a ne, že je smazán příspěvek jako tady mariana, kde zpochybňoval velké stáří zkamenělin respektive to, že v tak starých zkamenělinách mohou "vydržet" melanocyty, zatímco náboženská propaganda Větra se toleruje. O nadávkách jiných přispěvatelů nemluvě (sám jste je zmínil). Byl bych pro pravidla, jaká jsou na serveru www.nature.com/news. Citace:

"You can be as critical or controversial as you like, but please don't get personal or offensive, and do keep it brief. Remember this is for feedback and discussion - not for publishing papers, press releases or advertisements, for example."

Odpovědět

Díky za článek

Karel Vostal,2008-07-10 13:11:44

To mi vadilo už jako dítěti, když jsem viděl Burianovy ilustrace dinosaurů, kde byla jen tmavě šedá, hnědá nebo zelená kůže. Ale on to dělal kvůli objektivitě, ne z nedostatku představivosti :)

Odpovědět




Pro přispívání do diskuze musíte být přihlášeni












Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace