50 millió éves spermium az Antarktiszról

50 millió éves antarktiszi spermium töredék pásztázó elektronmikroszkópos képe.
Fotó: Swedish Museum of Natural History

Az utóbbi években végzett molekuláris filogenetikai vizsgálatok ellenére a nyeregképzők (Clitellata) osztályának evolúciós története még mindig alig ismert. Ez leginkább arra vezethető vissza, hogy az ide tartozó állatoknak (földigiliszták, piócák és rokonaik) nincs szilárd vázrésze, a lágyszövetek pedig csak rendkívüli körülmények között fosszilizálódnak. Ugyanakkor időnként ezek az élőlények is hagynak hátra valamit az ősmaradvány anyagban az ún. gubók (más néven kokonok) formájában. Ezek a kis petetartó tokok viszonylag ellenállók a fizikai és kémiai bomlással szemben, így akár hosszú évmilliókig is megőrződhetnek. A nyeregképzők fosszilis gubóit eddig ritkán ábrázolták és vizsgálták, pedig a triász időszak óta jelen vannak az üledékes kőzetekben. A vizsgálatukban rejlő lehetőségeket eddig nem nagyon tudták kihasználni a kutatók, mivel pusztán a morfológia alapján nehéz megállapítani a gubók pontos rendszertani hovatartozását.

A Biology Letters legújabb számában a Svéd Természettudományi Múzeum paleontológusai által vezetett kutatócsoport olyan fosszilis spermium maradványokról számol be, amelyek nyeregképzők gubójának a falában őrződtek meg. A mintákat az antarktiszi Seymour-sziget La Meseta Formációjából gyűjtötték. Ezeknek a rétegeknek a kora stroncium izotópok és emlős maradványok alapján kora-eocén (kb. 50 millió éves). Így jelenleg ezek a legkorábbi ismert állati spermiumok (az eddigi „csúcstartó” maradványok 40 millió évesek voltak, ezeket a balti borostyánkövekben találták).

A fosszilizáció folyamata a nyeregképzők (Clitellata) gubójának falában, az orvosi piócán szemléltetve. a) Két pióca párzása. b) Az állat kiválasztja a gubót (kokont) a nyeregnél. c) A petéket és a spermiumot behelyezi a gubó belsejébe, és lerakja a lezárt gubót egy megfelelő aljzatra. d) A kinagyított részleteken a gubó belső falának felülete látható, ahol spermiumok és mikrobák estek csapdába a nyálkás felszínen a gubó megszilárdulása előtt.
Ábra: Biology Letters

A laza antarktiszi üledékből kiszitált 1,5 x 0,8 milliméteres gubókat pásztázó elektronmikroszkóppal és röntgentomográffal vizsgálva kiderült, hogy a gubó falába baktériumok és spermium „töredékek” ágyazódtak be. A spermium töredékek egyenes vagy ívelt hengeres elemekből, fúróhegyhez hasonló fejből és ostorszerű farok részekből állnak. A méretük és a szerkezetük arra utal, hogy ősi nyeregképző (Clitellata) állatok spermiumai fosszilizálódtak. A hímnős nyeregképzők párzáskor a nyeregnél (clitellum) választanak ki egy kezdetben nyálkás gubót, amelybe behelyezik a petéket és a spermiumokat. Jelen esetben a spermiumok egy része csapdába esett a gubó nyálkás falában, mielőtt az megszilárdult volna. Természetesen a biológiai anyag, például DNS nem őrződött meg, de a spermium szerkezete és formája jól tanulmányozható. Ez a szokatlan fosszilizációs folyamat némileg ahhoz hasonlít, mint ami a borostyánkövek esetében történik. Mindkét esetben lehetővé válik nem csak a kemény, hanem a lágytestű mikroorganizmusok 3 dimenziós fosszilizációja is, és ráadásul a nagyon finom morfológiai részletek is megmaradhatnak.

A ma élő fajok gubóival és spermiumaival való összehasonlítás azonban akadályokba ütközött. Egyrészt az egyre növekvő adatbázis ellenére számos recens fajnál még mindig hiányoznak ezek az információk, másrészt az antarktiszi mintában csak töredékeket találtak, így némileg bizonytalan, hogy teljes egészében hogy nézett ki az 50 millió éves spermium. A bizonytalanságok ellenére a kutatók megállapították, hogy a legnagyobb hasonlóság a gilisztapiócákkal (Branchiobdellida) figyelhető meg. Ennek a csoportnak a ma élő képviselői édesvízi rákokkal élnek szimbiózisban és csak az északi féltekén fordulnak elő. Ezért a lehetséges előfordulásuk az antarktiszi eocén lelőhelyen jelentősen kiszélesíti az egykori ősföldrajzi elterjedésüket és arra utal, hogy a csoportnak jóval komplexebb volt az evolúciós története, mint az eddigi adatok alapján gondolták.