Žijící potomci dinosaurů

V borovém lese na severovýchodě Číny se na drsném břidlicovém svahu nacházejí pozůstatky vyhynulých tvorů z doby před 125 miliony let, kdy tuto část provincie Liaoning pokrývala sladkovodní jezera. Tehdy oblastí pravidelně otřásaly sopečné erupce, které pohřbily v popelu nesčetné miliony plazů, ryb, plžů a hmyzu. Opatrně vkročím mezi nesčetné zkameněliny, zvednu břidlicovou desku ne o moc větší než moje dlaň a udeřím do jejího okraje kamenným kladívkem. Šev rozdělí rezavě zbarvenou rybu napůl a vytvoří zrcadlové otisky jemných ploutví a kostí tenkých jako lidské vlasy.

Jeden z hvězdných čínských paleontologů, Čou Čung-che, se usměje. „Úžasné místo, že?“ říká.

Právě v roce 1995 Čou a jeho kolegové oznámili objev fosilie z této prehistorické zóny katastrofy, který předznamenal novou éru paleontologie. Tou fosilií byl primitivní pták velikosti vrány, který se možná udusil sopečnými výpary, když před všemi těmi miliony let kroužil nad jezery. Nový druh pojmenovali Confuciusornis podle čínského filozofa.

Do té doby byla na celém světě objevena jen hrstka fosilií pravěkých ptáků. Částečně proto, že ptáci se tehdy stejně jako dnes vyskytovali mnohem méně často než ryby a bezobratlí, a částečně proto, že ptáci snáze unikali sesuvům bahna, dehtovým jámám, sopečným erupcím a dalším geologickým jevům, které živočichy zachycovaly a uchovávaly jejich stopy po celé věky. Vědci nalezli pouze deset neporušených zkamenělých koster nejstaršího známého ptáka, Archaeopteryxe, který žil na konci jurského období, asi před 145 miliony let.

Zhou, který pracuje v Ústavu paleontologie obratlovců a paleoantropologie (IVPP) Čínské akademie věd v Pekingu, se domnívá, že mimořádná naleziště kostí v Liaoningu by mohla zaplnit některá z mnoha prázdných míst ve fosilním záznamu nejstarších ptáků. Nemohl být prozaičtější. V uplynulých 15 letech se ze starobylého jezerního dna, nazývaného formace Yixian, vynořily tisíce nádherně zachovalých zkamenělých ptáků. Oblast také vydala ohromující exempláře dinosaurů, jaké dosud nikdo neviděl. Díky tomu se Čína stala klíčem k vyřešení jedné z největších otázek ve vědě o dinosaurech za posledních 150 let: skutečného vztahu mezi ptáky a dinosaury.

Myšlenka, že ptáci – nejrozmanitější skupina suchozemských obratlovců s téměř 10 000 žijícími druhy – pocházejí přímo z dinosaurů, není nová. Vyslovil ji anglický biolog Thomas Henry Huxley ve svém pojednání Further Evidence of the Affinity between the Dinosaurian Reptiles and Birds z roku 1870. Huxley, proslulý anatom, kterého si asi nejlépe pamatujeme díky jeho horlivé obhajobě evoluční teorie Charlese Darwina, viděl jen malý rozdíl mezi stavbou kostí Compsognathuse, dinosaura ne většího než krocan, a Archaeopteryxe, který byl objeven v Německu a popsán v roce 1861. Když se Huxley podíval na pštrosy a další moderní ptáky, viděl malé dinosaury. Kdyby se zvětšily a zkameněly kosti nohou mláďat kuřat, poznamenal, „nebylo by v jejich znacích nic, co by nám bránilo v jejich přiřazení k dinosaurům.“

Přesto v průběhu desetiletí předložili vědci, kteří pochybovali o spojení dinosaurů s ptáky, také dobré anatomické argumenty. Tvrdili, že dinosauři postrádají řadu znaků, které jsou výrazně ptačí, včetně vahadlových kostí neboli srostlých klíčních kostí, kostí posetých vzduchovými kapsami, ohebných zápěstních kloubů a tříprstých chodidel. Domnělá souvislost se navíc zdála být v rozporu s tím, co si všichni mysleli, že vědí: že ptáci jsou malí, inteligentní, rychlí, bojovní šprti, zatímco dinosauři – z řeckého „strašlivě velký ještěr“ – byli chladnokrevní, tupí, pohybliví, plazí tvorové.

Na konci 60. let 20. století začala tuto domněnku zpochybňovat zkamenělá kostra dinosaura z Montany. Deinonychus, neboli „strašlivý dráp“ podle srpovitého drápu na každé zadní noze, měřil od hlavy k ocasu asi 11 stop a byl to mrštný dravec. Navíc měl podobnou stavbu kostí jako archeopteryx. Brzy vědci shromáždili další zajímavé fyzické důkazy a zjistili, že srostlé klíční kosti byly u dinosaurů přece jen běžné. Kosti deinonycha a velociraptora měly vzduchové kapsy a ohebné zápěstní klouby. Rysy dinosaurů se stále více podobaly ptákům. „Všechny tyto věci byly vytrženy z definice ptáka,“ říká paleontolog Matthew Carrano ze Smithsonian National Museum of Natural History.

Byl tu však jeden důležitý znak, který u dinosaurů nebyl nalezen, a jen málo odborníků by se cítilo zcela klidně, kdyby mohli tvrdit, že slepýš a triceratops byli příbuzní, dokud nebudou mít důkazy pro tento chybějící anatomický článek: peří.

Chudý čínský farmář Li Yingfang učinil v srpnu 1996 jeden z největších fosilních nálezů všech dob ve vesnici Sihetun, hodinu jízdy od místa, kde jsem hledal zkamenělé ryby. „Kopal jsem jámy pro výsadbu stromů,“ vzpomíná Li, který má nyní práci na plný úvazek v muzeu dinosaurů vybudovaném právě na tomto místě. Z jedné díry vykopal dva metry dlouhou břidlicovou desku. Li, zkušený lovec zkamenělin, desku rozštípl a spatřil tvora, jakého dosud neviděl. Kostra měla lebku podobnou lebce ptáka, dlouhý ocas a otisky něčeho, co vypadalo jako struktury podobné peří.

Protože se jednalo o peří, Ji Qiang, tehdejší ředitel Národního geologického muzea, které jednu z Liových desek koupilo, se domníval, že jde o nový druh primitivního ptáka. Ostatní čínští paleontologové však byli přesvědčeni, že se jedná o dinosaura.

Při návštěvě Pekingu v říjnu téhož roku uviděl exemplář Philip Currie, paleontolog, který nyní působí na univerzitě v Albertě, a uvědomil si, že by to paleontologii postavilo na hlavu. Následující měsíc Currie, který se Čínou dlouhodobě zabývá, ukázal jeho fotografii kolegům na výročním zasedání Společnosti pro paleontologii obratlovců. Obrázek ukradl celou show. „Byla to tak úžasná fosilie,“ vzpomíná paleontolog Hans-Dieter Sues z Národního muzea přírodní historie. „Senzační.“ Západní paleontologové se brzy vydali na pouť do Pekingu, aby zkamenělinu viděli. „Vraceli se omráčeni,“ říká Sues.

Přes peří nenechávala kostra nikoho na pochybách, že nový druh, pojmenovaný Sinosauropteryx, což znamená „čínské ještěří křídlo“, je dinosaurus. Na základě datování radioaktivních prvků v sedimentech, které fosilii obklopily, žil přibližně před 125 miliony let. Jeho integumentární vlákna – dlouhé, tenké struktury vyčnívající ze šupinaté kůže – přesvědčila většinu paleontologů, že se jedná o prvního opeřeného dinosaura, který byl kdy objeven. Od té doby byl na tomto místě objeven tucet dinosaurů s vlákny nebo peřím.

Analýzou exemplářů z Číny paleontologové zaplnili mezery ve fosilním záznamu a vysledovali evoluční vztahy mezi různými dinosaury. Zkameněliny konečně potvrdily všem skeptikům až na výjimky, že ptáci pocházejí z dinosaurů a jsou žijícími zástupci dinosauří linie zvané maniraptorani.

Většina dinosaurů nebyla součástí linie, která dala vzniknout ptákům; zaujímali jiné větve dinosauřího rodokmenu. Sinosauropteryx byl ve skutečnosti tím, co paleontologové nazývají neptačí dinosaurus, přestože měl peří. Tento poznatek přiměl paleontology, aby přehodnotili svůj pohled na další neptačí dinosaury, jako je proslulý masožravec velociraptor a dokonce i někteří příslušníci skupiny tyranosaurů. I oni byli pravděpodobně ozdobeni peřím.

Hojnost opeřených fosilií umožnila paleontologům prozkoumat zásadní otázku: Proč se peří vyvinulo? Dnes je jasné, že peří plní mnoho funkcí: pomáhá ptákům udržovat tělesné teplo, odpuzovat vodu a přitahovat partnera. A samozřejmě napomáhá letu – ale ne vždy, jak dokazují pštrosi a tučňáci, kteří mají peří, ale nelétají. Mnoho opeřených dinosaurů nemělo křídla nebo byli v poměru k délce opeřených končetin příliš těžcí na to, aby mohli létat.

Rozluštění toho, jak se peří v průběhu věků proměnilo z vřetenovitých vláken v jemné letové nástroje, by osvětlilo přechod dinosaurů k ptákům a to, jak přírodní výběr tuto složitou vlastnost zformoval. Jen málo vědců zná dávné peří tak důvěrně jako Xu Xing z IVPP. Objevil 40 druhů dinosaurů – více než kterýkoli jiný žijící vědec – z celé Číny. Jeho kancelář na IVPP, která se nachází naproti pekingské zoo, je zavalena zkamenělinami a odlitky.

Xu si představuje evoluci peří jako postupný proces. Peří v jeho nejprimitivnější podobě byla jednotlivá vlákna připomínající peří, která vyčnívala z kůže plazů. Tyto jednoduché struktury sahají daleko do minulosti; i pterodaktylové měli jakási vlákna. Xu naznačuje, že evoluce peří mohla začít u společného předka pterodaktylů a dinosaurů – před téměř 240 miliony let, tedy asi 95 milionů let před Archaeopteryxem.

Po vzniku jednoduchých vláken přišla na řadu vícenásobná vlákna spojená u báze. Jako další se ve fosilním záznamu objevily párové ostny vystřelující z centrálního dříku. Nakonec husté řady vzájemně se proplétajících ostnů vytvořily plochý povrch: základní předlohu tzv. pernatého peří moderních ptáků. Všechny tyto typy peří byly nalezeny ve fosilních otiscích teropodů, podřádu dinosaurů, kam patří jak Tyrannosaurus rex, tak ptáci a další maniraptoři.

Vlákna se nacházejí i jinde v rodokmenu dinosaurů, u druhů teropodům vzdálených, jako je Psittacosaurus, býložravec s papouščí tváří, který vznikl asi před 130 miliony let. Ten měl podél ocasu řídká jednoduchá vlákna. Není jasné, proč se vlákna objevují u některých linií dinosaurů, ale u jiných ne. „Jednou z možností je, že struktury podobné peří se vyvinuly velmi brzy v historii dinosaurů,“ říká Xu, a některé skupiny si tyto struktury zachovaly, zatímco jiné skupiny je ztratily. „Nakonec se však u maniraptoranů peří stabilizovalo a vyvinulo se v moderní peří,“ říká. Nebo se vlákna mohla vyvinout nezávisle v různých dobách. Jak upozorňuje Sues: „Zdá se, že z genetického hlediska není velký trik udělat ze šupiny vlákno.“

Původně mohla jednotlivá vlákna sloužit k okázalosti, dinosauří obdoba pavího opeření. Živý důkaz pro tuto teorii se objevil, když vědci odhalili skutečné barvy peří starého 125 milionů let. Ptačí peří a šupiny plazů obsahují melanosomy – drobné váčky, v nichž jsou uloženy různé druhy pigmentu melaninu. Mnozí paleontologové měli podezření, že melanosomy obsahuje i dinosauří peří. V laboratoři Mikea Bentona na Bristolské univerzitě strávil Zhang Fucheng z IVPP více než rok hledáním melanosomů na fotografiích ptačích a dinosauřích fosilií pořízených elektronovým mikroskopem. Zhangova píle se vyplatila v roce 2009, kdy u Confuciusornise objevil melanosomy obsahující eumelanin, který dodává peří šedý nebo černý nádech, a feomelanin, který mu dodává kaštanovou až červenohnědou barvu. Peří tohoto zvířete mělo skvrny bílého, černého a oranžovohnědého zbarvení.

Sinosauropteryx byl ještě ohromující. Zhang zjistil, že díky vláknům táhnoucím se po jeho zádech a ocasu musel dinosaurus vypadat jako oranžovobíle pruhovaná holičská tyč. Takový zářivý vzor naznačuje, že „peří nejprve vzniklo jako prostředek pro zobrazování barev,“ říká Benton.

Dříve mohlo peří sloužit i k jiným účelům. Dutá vlákna mohla odvádět teplo, podobně jako to dnes dělají třásně některých moderních ještěrů. Jiní paleontologové spekulují, že se peří nejprve vyvinulo k udržení tepla. Výmluvným příkladem jsou fosilie oviraptora – teropoda objeveného v Mongolsku, který žil asi před 75 miliony let – dřepícího nad hnízdy naplněnými vejci. Oviraptoři zastrčili nohy do středu hnízda a dlouhými předními končetinami objímali jeho okraj – postoj, který se nápadně podobá hnízdícím ptákům udržujícím svá vejce v teple. Dinosauři příbuzní oviraptorovi byli pokryti pernatým peřím, což naznačuje, že i oviraptor byl takový. „Takové sezení na hnízdě dávalo smysl pouze v případě, že měl peří“, které jemně izolovalo jeho mláďata, říká Sues.

Peří se samozřejmě nakonec stalo nástrojem letu. Někteří paleontologové si představují scénář, v němž dinosauři poprvé použili peří, aby jim pomohlo obsadit stromy. „Protože dinosauři měli kloubové kotníky, nemohli otáčet nohama a nemohli dobře šplhat. Možná jim peří pomáhalo vyškrábat se na kmeny stromů,“ říká Carrano. Mláďata ptáků primárně žijících na zemi, jako jsou krocani, používají tímto způsobem svá křídla. Peří se možná v průběhu milionů let stávalo stále aerodynamičtějším a nakonec umožnilo dinosaurům plachtit ze stromu na strom. Jedinci schopní takového výkonu mohli být schopni dosáhnout nových zdrojů potravy nebo lépe uniknout predátorům – a předat tuto vlastnost dalším generacím.

Jedním z nejlákavějších exemplářů, které se vynořily z břidlicových ložisek v Liaoningu, je Microraptor, kterého Xu objevil v roce 2003. Toto bantamové zvíře bylo metr nebo dva dlouhé a vážilo pouhé dva kilogramy. Microraptor z čeledi dromaeosaurů nebyl předkem ptáků, ale zároveň se nepodobal žádnému z dosud objevených opeřených dinosaurů. Xu ho nazývá „čtyřkřídlým“ dinosaurem, protože měl na rukou a nohou dlouhá péra. Díky srostlé hrudní kosti a asymetrickému peří, říká Xu, mohl Microraptor jistě plachtit ze stromu na strom a možná byl dokonce lepší v létání pod vlastní silou než Archaeopteryx.

Loni Xu objevil další druh čtyřkřídlého dinosaura, rovněž v Liaoningu. Kromě toho, že nový druh, Anchiornis huxleyi, pojmenovaný na počest Thomase Henryho Huxleyho, ukázal, že čtyřkřídlý let nebyl náhodný, je nejstarším známým opeřeným dinosaurem. Pochází z jurských jezerních usazenin starých 155 až 160 milionů let. Tento nález odstranil poslední námitku proti evolučnímu spojení mezi ptáky a dinosaury. Skeptici dlouhá léta vznášeli tzv. časový paradox: neexistovali opeření dinosauři starší než Archeopteryx, takže ptáci nemohli vzniknout z dinosaurů. Nyní byl tento argument rozmetán:

Čtyřkřídlí dinosauři byli nakonec mrtvou větví na stromu života; z fosilního záznamu zmizeli asi před 80 miliony let. Po jejich zániku zůstala jediná linie dinosaurů schopná letu: ptáci.

Kdy se z dinosaurů vyvinuli ptáci? Těžko říct. „Hluboko v evoluční historii je nesmírně obtížné stanovit hranici mezi ptáky a dinosaury,“ říká Xu. Kromě drobných rozdílů ve tvaru krčních obratlů a relativní délce paží vypadají raní ptáci a jejich maniraptorští příbuzní, jako je například velociraptor, velmi podobně.

„Kdyby byl Archeopteryx objeven dnes, nemyslím si, že byste ho nazvali ptákem. Nazvali byste ho opeřeným dinosaurem,“ říká Carrano. Stále se mu říká první pták, ale spíše z historických důvodů než proto, že by byl nejstarším nebo nejlepším ztělesněním ptačích znaků.

Naopak Confuciusornis, který měl první zobák a nejstarší pygostyl neboli srostlé ocasní obratle, které podpíraly peří, skutečně vypadá jako pták. „Prošel čichovým testem,“ říká Carrano.

Od doby, kdy před 65 miliony let vymřeli poslední neptačí dinosauři během masového vymírání, které zavřelo oponu za obdobím křídy, se u ptáků vyvinuly další znaky, které je odlišují od dinosaurů. Moderní ptáci mají vyšší metabolismus, než měl kdy i ten nejhbitější velociraptor. V určitém okamžiku evoluční historie ptáků zmizely zuby. Ptákům se zkrátil ocas, zlepšily se jejich letecké schopnosti a jejich mozek se zvětšil oproti dinosaurům. A moderní ptáci mají na rozdíl od svých maniraptořích předků palec na noze, který vyčnívá z ostatních prstů, což ptákům umožňuje sedět. „Od dlouhých paží a obrovských rukou neptačích maniraptoranů se postupně dostanete k něčemu, co vypadá jako kuřecí křídlo, které dostanete v KFC,“ říká Sues. Vzhledem k rozsahu těchto ptačích adaptací není divu, že evoluční souvislost mezi dinosaury a ptáky, jak je známe, zůstala skryta, dokud paleontologové nezačali analyzovat bohatý fosilní záznam z Číny.

Chaoyang je šedivé čínské město s prašnými ulicemi; ve svých temných zákoutích připomíná drsná americká hornická města 19. století. Pro sběratele zkamenělin je však Chaoyang rájem, jen hodinu jízdy autem od nejproduktivnějších nalezišť formace Yixian.

Jednu ulici lemují obchody prodávající yuhuashi neboli zkameněliny ryb. Zarámované zkameněliny usazené v břidlicích, často v zrcadlově obrácených dvojicích, se dají sehnat za dolar nebo dva. Oblíbeným artiklem je mozaika, v níž několik desítek malých destiček tvoří mapu Číny; zkamenělé ryby jako by plavaly směrem k hlavnímu městu Pekingu (a žádná mapa není úplná bez ryby představující Tchaj-wan). Obchodníci prodávají zkamenělý hmyz, korýše a rostliny. Občas se stává, že navzdory zákonům, které zakazují obchodovat se zkamenělinami vědecké hodnoty, méně svědomití obchodníci prodávají zkameněliny dinosaurů. Nejdůležitější exempláře, říká Čou, „neobjevili vědci v městských obchodech se zkamenělinami, ale v domech obchodníků nebo farmářů, kteří je vykopali.“

Kromě Sinosauropteryxe se několik dalších objevných exemplářů dostalo na světlo spíše díky amatérům než při vědeckých vykopávkách. Výzvou pro Zhoua a jeho kolegy je najít žhavé exempláře dříve, než zmizí v soukromých sbírkách. Zhou a jeho kolega Zhang Jiangyong, specialista na starověké ryby z IVPP, proto přijeli do provincie Liaoning, aby prověřili všechny zkameněliny, které se v poslední době dostaly do rukou obchodníkům přátelsky nakloněným jejich věci.

Většina zásob v obchodech se zkamenělinami pochází od farmářů, kteří sekají zkameněliny, když se zrovna nestarají o svá pole. Drobný dobře zachovalý exemplář ryby může svému nálezci vynést ekvivalent 25 centů, což stačí na teplé jídlo. Opeřený dinosaurus může vydělat několik tisíc dolarů, což je roční příjem i více. Ačkoli je tato paleoekonomika pro naleziště zkamenělin ničivá, pomohla přepsat prehistorii.

Zhou zvedne desku a prohlíží si ji přes brýle s drátěnými obroučkami. „Pane předsedo, pojďte se sem podívat,“ řekne Čou Čangovi (který si svou žertovnou přezdívku vysloužil jako předseda odborů zaměstnanců IVPP). Zhang examines the specimen and adds it to a pile that will be hauled back to Beijing for study—and, if they are lucky, reveal another hidden branch of the tree of life.

Richard Stone has written about a Stonehenge burial, a rare antelope and mysterious Tibetan towers for Smithsonian.