Przystanek nauka - portal Uniwesytetu Śląskiego w Katowicach

Podsumowanie wiedzy o schorzeniach dotykających prehistorycznych mieszkańców naszej planety znalazło miejsce w nowej książce Modern Paleopathology, The Study of Diagnostic Approach to Ancient Diseases, their Pathology and Epidemiology. Autorami publikacji są: dr Dawid Surmik, prof. Bruce M. Rothschild z Carnegie Museum of Natural History oraz dr Filippo Bertozzo z Royal Belgian Institute of Natural Sciences.

– Książka, która ukaże się w tym roku, jest podsumowaniem stanu naszej wiedzy o paleopatologiach. Opisujemy m.in. nowoczesne techniki badawcze i podpowiadamy, w jaki sposób interpretować ślady schorzeń zachowane na kopalnych kościach. To rodzaj podręcznika, ale adresowany nie tylko do studentów, lecz do wszystkich osób, które chciałyby się dowiedzieć nieco więcej na temat schorzeń prehistorycznych zwierząt, takich jak dinozaury – mówi dr Dawid Surmik.

Naukowiec z Uniwersytetu Śląskiego od razu wyjaśnia, czym jest paleopatologia. Słowo to może być rozumiane na dwa sposoby. Cząstka paleo- informuje, że mamy do czynienia z czymś prehistorycznym, a patologia sygnalizuje pewnego rodzaju nieprawidłowość. Nazwa odnosi się więc zarówno do indywidualnego schorzenia, na przykład załamania kości czy nowotworu identyfikowanego w kopalnych szczątkach, ale jest też szerzej rozumiana jako interdyscyplinarna nauka badająca te nieprawidłowości. W przypadku paleopatologii badane są przede wszystkim kości, najczęstsze pozostałości organiczne po kopalnych kręgowcach. Ślady schorzeń lub urazów mogą być zachowane w innych zachowanych tkankach twardych zwierzęcia, takich jak twory rogowe czy zęby.

– Prof. Bruce M. Rothschild, główny autor publikacji, chciał na łamach naszej książki ujednolicić pewne kwestie terminologiczne wynikające z nazywania czy opisywania konkretnych patologii szkieletowych przez paleontologów, antropologów, weterynarzy czy lekarzy. Niekiedy kwestie nazewnictwa wpływają na mylne rozumienie niektórych diagnoz. „Semantyka ma znaczenie” – jak nam zawsze powtarzał Bruce. Termin paleopatologia jest stosowany np. przez archeologów czy antropologów do opisu nieprawidłowości w szczątkach ludzkich populacji historycznych i pradziejowych. Mówimy zatem w tym przypadku o szczątkach kostnych mających – powiedzmy – od kilkuset lat do kilkuset tysięcy lat. Z kolei my stosujemy te same określenia do materiału, który ma... miliony lat. Różnica robi wrażenie – podkreśla paleontolog.

Zwraca również uwagę na to, że znaczna część publikacji poświęcona jest właśnie paleopatologiom ludzkim. Okazuje się, że granice identyfikowalności różnych schorzeń w materiale kostnym w przypadku ludzi i zwierząt, zwłaszcza historycznych, są podobne. Wiele wspólnego mają również stosowane kryteria. Nowotwory czy różne reakcje na stan zapalny wydają się wspólne dla kręgowców. Podobne patologie były identyfikowane w przypadku form mających zarówno kilkanaście tysięcy, jak i kilka milionów lat.

Naukowcy opisali już dużo różnorodnych patologii. Co przytrafiało się dinozaurom? Dr Dawid Surmik mówi, że były to na pewno urazy, różnego rodzaju uszkodzenia mechaniczne zostawiające ślad w szkielecie.

– Urazy mechaniczne są konsekwencją normalnego funkcjonowania w środowisku. Nam także się one zdarzają. Dostrzegamy je również w zachowanych szczątkach kopalnych i zadajemy sobie pytanie, czy reakcje organizmu oraz procesy regeneracyjne były podobne do tego, co obserwujemy u współcześnie występujących zwierząt – dodaje. Mając dostęp do prawidłowych anatomicznie kości kopalnych kręgowców, naukowcy mogą łatwiej na pierwszy rzut oka ocenić patologie i inne nieprawidłowości, dogłębne badania wymagają jednak zastosowania różnych instrumentów badawczych.

– Niestety, badając materiały paleontologiczne, nie możemy skorzystać z pełnego arsenału technik, którymi posługują się współczesne nauki biomedyczne, takie jak medycyna czy weterynaria. Nasze badania przypominają raczej… detektywistyczne śledztwo – wyjaśnia badacz.

Naukowcy muszą najpierw sprawdzić, czy zmiana nie jest przypadkiem wynikiem procesów fizykochemicznych zachodzących w ciągu milionów lat. Może to być uszkodzenie mechaniczne, które powstało długo po śmierci zwierzęcia. Trzeba też brać pod uwagę efekt zmian ewolucyjnych u organizmów, które dostosowywały się do środowiska. Dlatego tak ważny jest materiał referencyjny, nawet jeśli sięga się do wiedzy o człowieku czy innych zwierzętach współczesnych.

W przypadku złamań czy pęknięć kości mogło oczywiście naturalnie dochodzić do procesów naprawczych. Dotyczy to oczywiście mniejszych urazów. Dr Dawid Surmik zwraca uwagę na fakt, że wszelkiego typu urazy świadczą o występującej presji środowiskowej. Dobrym przykładem są powtarzające się złamania żeber w obrębie jednego gatunku. Nawet jeśli gad był opancerzony, a więc mechanizmy ewolucyjne wyposażyły go w system obronny, mógł nadal być obiektem ataku innych drapieżników i przez to doświadczyć złamania żeber czy uszkodzenia kręgosłupa. Takie zmiany udało się naukowcom zaobserwować do tej pory.

– Widać, że te złamania zrastały się w sposób naturalny, bo też w jaki inny mogłyby się zrastać? W mezozoiku nie było opieki weterynaryjnej – żartuje paleontolog. – Co więcej, wiemy, że urazy głównej osi szkieletu, czyli klatki piersiowej, a więc żeber, nie były aż tak groźne, jak na przykład złamania kończyn. Upośledzenie zdolności lokomocyjnych wiązało się najczęściej ze zgonem zwierzęcia – dodaje.

Badacz przywołuje jako przykład stanowisko paleontologiczne w Krasiejowie:

– Faktem jest, że nie zachowało się zbyt wiele śladów złamań kończyn. Ich brak świadczy prawdopodobnie o tym, że zwierzę, które w wyniku urazu dosyć szybko zdechło, zostało niedługo później pożarte przez inne zwierzę.

Okazuje się jednak, że nie każda historia kończyła się tragicznie. Dr Dawid Surmik opowiada o materiale znalezionym na innym stanowisku zlokalizowanym niedaleko miasta Winterwijk w Holandii. Naukowcy odnaleźli tam ślady zrośniętej kości żuchwy notozaura, ziemnowodnego gada, pospolitego drapieżnika triasowych mórz na terenie obecnej Europy.

– O tym, że kość się zrosła, wiemy dzięki analizie zachowanych fragmentów szkieletu. Spodziewalibyśmy się, że tego rodzaju uraz jest jednoznaczny z szybką śmiercią, utrudnia bowiem pobieranie pokarmu. Tymczasem notozaur, gad przypominający gigantyczną jaszczurkę, przeżył – opowiada naukowiec.

Jak to możliwe? Otóż uważa się, że gady morskie żywiące się rybami nie musiały ich najprawdopodobniej gryźć, tylko połykały je w całości. To pozwoliło zwierzęciu przetrwać.

Kolejnym zaskakującym przykładem są ślady szkieletu małego gada morskiego z wrodzoną wadą rozwojową. Cierpiał na skoliozę spowodowaną wystąpieniem kręgu połowiczego. Badany przez naukowców osobnik był dorosły, a to oznacza, że tak poważna wada kręgosłupa nie wpłynęła na długość jego życia. Jest to o tyle ciekawe, że wystąpienie paleopatologii z pewnością powodowało ograniczenie ruchów piersiowego odcinka kręgosłupa. Przeżycie zwierzęcia oznaczało, że głównym narzędziem jego lokomocji były ruchy ogona, a nie wężowate ruchy grzbietu, jak niegdyś uważano.

Czy prehistoryczne gady cierpiały na inne schorzenia? Czy umierały masowo na niewydolność krążeniowo-oddechową? A może chorowały na grypę? Tego się nie dowiemy. Naukowcy są w stanie identyfikować tylko te jednostki chorobowe, które zostawiły ślad w zachowanych elementach układu kostnego. Analizy zachowanego materiału dostarczyły jeszcze jednego ciekawego odkrycia. Okazało się, że prehistoryczne gady chorowały także na... nowotwory.

– Ten fakt wydaje się bardzo zaskakujący, gdyż spodziewalibyśmy się, że nowotwory to „efekt uboczny” rozwoju naszej cywilizacji i powiązanego z nim zanieczyszczenia środowiska. Tymczasem okazuje się, że nowotworzenie to cecha pierwotna ewolucyjnie, która dotyczy różnych organizmów wielokomórkowych, zarówno żyjących współcześnie, jak i wymarłych miliony lat temu. Jako przykład podaje kość udową Pappochelys, prehistorycznego gada spokrewnionego z żółwiami ze środkowego triasu, odkrytą na jednym ze stanowisk w Niemczech, a także własne analizy jednego z najstarszych nowotworów kości u płaza tarczogłowego z Metoposaurus z Krasiejowa. Badania wykazały, że oba zwierzęta cierpiały na kostniakomięsaka.

– Wierzę, że taka wiedza może pomóc w przyszłości w lepszym rozumieniu tych procesów. Im lepiej je poznamy, tym łatwiej będzie szukać skutecznych sposobów leczenia nowotworów – podsumowuje dr Dawid Surmik.

Badania realizowane były w ramach projektu pt. Osteopatologie w zapisie kopalnym nośnikiem informacji paleoekologicznej i paleoepidemiologicznej, finansowanego przez Narodowe Centrum Nauki.

Małgorzata Kłoskowicz

Artykuł został opublikowany w "Gazecie Uniwersyteckiej UŚ" [nr 10 (310) lipiec-wrzesień 2023]