Tajemnica gigantów sprzed 400 mln lat rozwiązana: czym naprawdę był Prototaxites?

Wyobraź sobie Ziemię bez drzew, kwiatów i dinozaurów, za to z ośmiometrowymi słupami dominującymi nad całą okolicą.

Tak wyglądała część lądów ponad 400 milionów lat temu, w epoce dewońskiej. Tam, gdzie dziś mamy lasy i łąki, rosły milczące kolumny wielkości trzykondygnacyjnego bloku. Przez blisko dwa stulecia naukowcy próbowali ustalić, czym w ogóle były te dziwne twory zwane Prototaxites. Najnowsze badania chemiczne sugerują, że nie pasują do żadnej ze znanych grup organizmów.

Spacer po Ziemi sprzed 400 milionów lat

Środkowy dewon to czas, gdy życie dopiero ostrożnie wychodziło na ląd. Roślinność miała wysokość zaledwie kilkunastu, czasem kilkudziesięciu centymetrów. Nie było drzew, traw ani roślin kwiatowych, nie mówiąc o ptakach czy ssakach. Na tym skromnym tle Prototaxites musiał wyglądać jak gigantyczny drapacz chmur.

Te struktury przypominały wielkie cylindryczne wieże. Osiągały nawet 8 metrów wysokości i metr średnicy. Stały pojedynczo lub w grupach, niczym słupy o niejasnym przeznaczeniu. Od pierwszych znalezisk w XIX wieku uczeni łamali sobie głowy, czy to prymitywne drzewa, gigantyczne glony, czy może coś zupełnie innego.

Prototaxites uważano przez lata za „pierwszy gigant lądowy” – organizm, który rósł wysoko ponad resztą ówczesnej biosfery.

180 lat naukowej zagadki

Fosylne szczątki Prototaxites opisano po raz pierwszy w 1843 roku. Od razu stało się jasne, że mamy do czynienia z czymś nietypowym. Rozmiar kompletnie nie pasował do reszty życia lądowego tej epoki. Gdy większość roślin ledwo sięgała kostek, te „słupy” sięgały w wyobraźni badaczy niemal nieba.

W przekrojach skał Prototaxites wygląda jak zwarty blok zbudowany z drobnych rurek. To nie przypomina klasycznego drewna znanego z drzew iglastych czy liściastych. Przez dziesięciolecia kolejne zespoły badawcze proponowały różne interpretacje: może to glon, może porost, może wczesne drzewo. Żadna nie była całkiem przekonująca.

Dlaczego uznano go za gigantyczny grzyb

Przełom nadszedł w 2007 roku. Analizy izotopowe i chemiczne sugerowały, że Prototaxites nie pozyskiwał energii ze światła, jak rośliny. Zamiast tego miał korzystać z materii organicznej, która już wcześniej obumarła i zalegała na podłożu. Taki sposób życia jest typowy dla grzybów, które rozkładają martwą biomasę.

Z tego powodu wielu badaczy przyjęło, że mamy do czynienia z kolosalnym grzybem, być może tworem zbliżonym do dzisiejszych porostów, tylko w wersji ekstremalnie przeskalowanej. Ta wizja – dewońskiej krainy pełnej gigantycznych „pieczarek” – na długi czas trafiła do podręczników.

Przez lata uczono, że Prototaxites to po prostu potężny grzyb dominujący na lądzie, długo przed drzewami i paprociami leśnymi.

Nowe badania z odległej przeszłości

W styczniu opublikowano w prestiżowym czasopiśmie naukowym wyniki badań nad wyjątkowymi skamieniałościami z jednego z najsłynniejszych stanowisk paleontologicznych: chertu z Rhynie w północnej Szkocji. To niezwykłe miejsce, gdzie pradawny ekosystem został „zalany” krzemionką i zakonserwowany niemal w trójwymiarze.

Skały z Rhynie mają około 407 milionów lat. Zachowały w niespotykanej jakości całe, miniaturowe fragmenty pradawnych ekosystemów: drobne rośliny, grzyby, organizmy glebowe, a także mniejsze formy Prototaxites. To idealne laboratorium do porównań, bo w tej samej skale tkwią zarówno prawdziwe grzyby, jak i tajemniczy gigant.

Chemiczny test tożsamości

Klucz do zagadki stanowiła jedna cząsteczka – chityna. To budulec ścian komórkowych grzybów, ale także element pancerzy owadów i skorupiaków. W świecie roślin jej nie ma; tam głównym materiałem konstrukcyjnym jest celuloza i lignina.

Naukowcy porównali skład chemiczny zachowanych struktur komórkowych Prototaxites i towarzyszących mu grzybów. W tych drugich chitynę wykryto bez problemu. Natomiast tajemniczy gigant jej nie zawierał. Zamiast tego w jego tkankach znaleziono związki bliskie ligninie – substancji wzmacniającej drewno u roślin naczyniowych.

To zestawienie zadało poważny cios dotychczasowym interpretacjom. Skoro nie ma chityny, trudno mówić o klasycznym grzybie. Z kolei „prawie lignina”, ale ułożona zupełnie inaczej niż w roślinach, też nie mieści się w prostym schemacie.

Organizm niepodobny do niczego żyjącego dziś

Badacze przyjrzeli się też samej architekturze wewnętrznej Prototaxites. Całość tworzy gęsta sieć mikroskopijnych rurek, które rozgałęziają się, łączą, ale w odmienny sposób niż włókna grzybni znane z dzisiejszych gatunków, a także z fosyli identyfikowanych jako pradawne grzyby.

Taki układ nie pasuje ani do roślin, ani do grzybów, ani do zwierząt. Zespół stojący za badaniami proponuje więc odważną tezę: Prototaxites reprezentował całkowicie osobną linię organizmów eukariotycznych. Czyli należał do tej samej wielkiej grupy, co rośliny, zwierzęta i grzyby, ale był ich bardzo odległym „kuzynem”, stojącym na własnym, dawno już uciętym konarze drzewa życia.

Według autorów badań Prototaxites to przykładowa „ślepa uliczka” ewolucji – gigantyczny organizm, który przez miliony lat radził sobie świetnie, po czym zniknął bez potomków.

Jak mogło funkcjonować takie gigantyczne ciało

Choć chemia i budowa tkankowa sugerują odrębność, pozostaje pytanie, jak ten organizm żył na co dzień. Wcześniejsze analizy izotopów węgla wskazywały, że nie polegał wyłącznie na fotosyntezie. To sugeruje tryb życia podobny raczej do grzybów lub organizmów mieszanego typu – trochę jak porosty, które łączą cechy glonów i grzybów.

Możliwe scenariusze, które rozważają badacze, obejmują między innymi:

• wysysanie składników z martwej materii organicznej na powierzchni lądu,
• współpracę z drobnymi organizmami fotosyntetyzującymi żyjącymi na jego powierzchni,
• złożony cykl życiowy, w którym „słup” był tylko jednym ze stadiów.

Wciąż brakuje twardych dowodów na konkretny model funkcjonowania. Skały mówią wiele, ale nie wszystko. Wiadomo natomiast, że skoro Prototaxites osiągał tak imponujące rozmiary, musiał sprawnie transportować substancje w górę swojej „kolumny” – inaczej górne partie po prostu by obumarły.

Jak takie organizmy zmieniają nasze spojrzenie na przeszłość Ziemi

Wizja dewońskiego krajobrazu z monumentalnymi, cylindrycznymi strukturami zmienia nasze wyobrażenie o tym, jak wyglądały pierwsze ekosystemy lądowe. To już nie tylko niskie kępy prymitywnych roślin przy brzegach wód, lecz także wysokie konstrukcje tworzące cień, bariery dla wiatru i nowe mikrośrodowiska.

Dla wczesnych bezkręgowców lądowych, takich jak prymitywne stawonogi, Prototaxites mógł pełnić rolę schronienia, źródła pożywienia lub przeszkody terenowej. Jego obecność wpływała na obieg materii, retencję wody, a nawet na temperaturę przy powierzchni gruntu.

Gigantyczne organizmy, które nie należą do żadnej znanej dziś grupy, pokazują, że dawne ekosystemy były bardziej zróżnicowane, niż sugerują szkolne schematy.

Dla naukowców istotne jest też to, że takie linie ewolucyjne mogły powstawać i znikać wielokrotnie. Do naszych czasów przetrwała tylko część dawnych form życia. Reszta zniknęła, pozostawiając po sobie co najwyżej trudne do zinterpretowania ślady w skałach.

Co oznacza „osobna linia eukariotów” i dlaczego ma to znaczenie

Eukarionty to organizmy, których komórki mają jądro komórkowe z materiałem genetycznym zamkniętym w błonie. Należą do nich rośliny, zwierzęta, grzyby i liczne mikroorganizmy. Gdy badacze sugerują, że Prototaxites reprezentuje własną gałąź takiej grupy, mówią de facto: patrzymy na formę życia porównywalną rangą do całego królestwa roślin czy grzybów.

Z perspektywy zwykłego czytelnika ma to kilka ciekawych konsekwencji. Po pierwsze, uświadamia, że obecny podział na „roślina–zwierzę–grzyb” to tylko uproszczony obraz. Drzewo pokrewieństw było kiedyś znacznie bardziej rozbudowane, z wieloma konarami, które całkowicie wygasły.

Po drugie, takie znaleziska działają jak ostrzeżenie przed zbyt łatwym przykładaniem współczesnych kategorii do przeszłości geologicznej. To, że coś ma rurkowatą strukturę i stoi pionowo, nie musi oznaczać drzewa. To, że nie korzysta z fotosyntezy, nie robi z niego automatycznie grzyba.

Po trzecie, podobne analizy wskazują kierunek dalszych prac. O ile z DNA sprzed 400 milionów lat raczej nic już nie odczytamy, o tyle chemiczne „odciski palców” w skale wciąż zdradzają sporo szczegółów. Rozwijające się techniki badań materiałów kopalnych mogą ujawnić kolejne organizmy, które nie bardzo pasują do naszych dotychczasowych szufladek.