Evolúcia parazitizmu u morských rovnakonožiek

Mal som tú česť spolupracovať s kolegami z mníchovskej Ludwig-Maximilians Universität na pozoruhodnom materiáli. Dokonale zachované fosílie zo 168 miliónov rokov starých hornín Nemecka sa ukázali byť najstaršími známymi parazitickými zástupcami rovnakonožiek (Malacostraca: Isopoda). Mdernými zobrazovacími technikami sa nám podarilo z mŕtveho kameňa vydolovať úžasné doklady o živote týchto tvorov. Toto je ich príbeh.

Rovnakonôžky sú mimoriadne rôznorodou skupinou primárne morských kôrovcov, ktoré okrem iného úspešne kolonizovali pevninu. Žijú rôznym spôsobom života a prispôsobili sa na rozmanité prostredia. Suchozemské zvínavky sú asi najznámejším príkladom tejto skupiny, ktorá je príbuzná s rakmi a krabmi. Medzi morskými rovnakonôžkami rozlišujeme aj skupinu tzv. cymotoideí, u ktorej zástupcov sa vyvinuli rozmanité potravné stratégie. Niektoré sú voľne žijúcimi zdochlinármi, iné sú vonkajšími parazitmi rýb. Tvarom tela sa preto medzi sebou výrazne líšia. Štúdia, na ktorej som spolupracoval, umožnila rekonštruovať evolúciu parazitizmu u týchto rovnakonožiek.

Príklady zástupcov morských a suchozemských rovnakonožiek. Vľavo: Dynamenella perforata; v strede: Excorallana tricornis; vpravo: Oniscus asellus.

Dnešné (vpravo) a fosílne (vpravo) polokraby so zdureninami po parazitoch.

Zdokumentovať parazitizmus na fosíliách nie je ľahké. Častejšie sa nájdu fosílie organizmov poznačených parazitizmom, ako fosílie parazitov samotných. Príkladom môžu byť špecifické deformácie tela hostiteľa, ktoré poukazujú na niekdajšiu prítomnosť parazita. Niektoré fosílne kraby a polokraby majú na pancieroch oválne zdureniny (obrázok vpravo), ktoré spôsobili parazitické rovnakonôžky žijúce pod pancierom. Pri každom ďalšom zvliekaní krab novým pancierom okopíroval tvar zdureniny, kde rástol aj parazit. Hoci poznáme stovky fosílnych pancierov so zdureninami, dosiaľ sa nenašla ani jedna fosília ich pôvodcu. Iným príkladom parazitických kôrovcov sú koreňonožce (Cirripedia: Rhizocephala). Tieto kôrovce dokážu okrem iného spôsobiť kastráciu samčích krabov, u ktorých sa potom vyvinú vonkajšie znaky samičky. Tie sa potom dajú identifikovať aj vo fosílnom zázname.

Naše dve fosílne urdy a ich počítačové modely vytvorené pomocou mikro-počítačovej tomografie.

Základom našej štúdie boli dva výnimočne dobre zachované jedince druhu Urda rostrata. Fosílie rodu Urda sú známe z viacerých jurských lokalít, vo väčšine prípadov však nie sú dostatočne dobre zachované, aby bolo možné určiť ich spôsob života alebo príbuzenské vzťahy s inými zástupcami rovnakonožiek. Naša štúdia to zmenila. Pomocou moderných zobrazovacích metód, predovšetkým mikro-počítačovej tomografie (micro-CT), bolo možné po prvý krát podrobne zdokumentovať stavbu kráčavých aj čeľustných končatín týchto zvierat, ktoré sa inak bežne vo fosílnom stave nezachovávajú.

Podrobná rekonštrukcia čeľustných končatín pravekej rovnakonôžky rodu Urda dokazuje, že išlo o parazita rýb.

Mikro-CT analýza odhalila detajly končatín, ktoré boli schované v sedimente. Odhalené znaky sa zhodujú s tými, ktoré majú dnešné parazitické rovnakonôžky. Stavba čeľustných končatín naznačuje, že oba študované jedince boli špecializované na prederavenie kože a satie, zatiaľ čo hrudné končatiny boli zakončené zahnutými hákmi, ktorými sa urdy zrejme prichytávali na hostiteľa. Na základe týchto znakov je možné odvodiť, že Urda rostrata žila život vonkajšieho parazita (ektoparazita). Obe fosílie navyše pochádzajú z vápencov, ktoré vznikali v tropickej lagúne, teda prostredí, v ktorom sa darí aj dnešným parazitickým zástupcom cymotoideí.

Fosílna a dnešná ryba s parazitickou rovnakonôžkou. Naše urdy zrejme rybám strpčovali život podobným spôsobom.

Študované fosílie vykazujú rad znakov prítomných u dnešných rovnakonožiek, ktoré sú parazitmi iba počas mladosti, i keď fosílie zrejme patria dospelcom. To poukazuje na to, že stavba čeľustných a hrudných končatín sa prispôsobovala na parazitický spôsob života postupne. Rekonštrukcia príbuzenských vzťahov predpokladá, že parazitizmus vznikol u cymotoideí iba raz, pričom prechod medzi zdochlinárskym a parazitickým spôsobom života zahŕňal prechodné formy, ktoré boli spočiatku iba oportunistickými predátormi (ako dnešné komáre) a na obligátne parazity sa zmenili až neskôr.

Našu štúdiu si môžete prečítať tu:

Nagler, Ch., Hyžný, M. & Haug, J. 2017: 168million years old “marine lice” and the evolution of parasitism within isopods.BMC Evolutionary Biology, 17:76.

O našom výskume som písal aj pre Denník N.

Ďalší obrazový materiál v tomto príspevku bol prebratý z nasledujúcich prác mojich kolegov:

Klompmaker, A.A., Artal, P., van Bakel, B.W.M., Fraaije, R.H.B. & Jagt, J.W.M. 2014: Parasites in the Fossil Record: A Cretaceous Fauna with Isopod-Infested Decapod Crustaceans, Infestation Patterns through Time, and a New Ichnotaxon. PLoS ONE 9(3): e92551.

Nagler, Ch., Haug, C., Resch, U., Kriwet, J. & Haug, J.T. 2016: 150 million years old isopods on fishes: a possible case of palaeo-parasitism. Bulletin of Geosciences, 91:1-12.