Nikogo nie trzeba przekonywać o roli, jaką czasem w odkryciach naukowych odgrywa przypadek. Doświadczył tego również dr hab. prof. UŚ Mariusz Salamon, który wraz z zespołem wyruszył w okolice Gór Świętokrzyskich w poszukiwaniu liliowców paleozoicznych. Naukowcy, obserwując pobrane do badań próby, zwrócili uwagę na niewielkie, czarne punkty pojawiające się pomiędzy obficie występującymi szczątkami szkarłupni. Poddając materiał dalszym analizom, odkryli prawdopodobnie najstarsze znane na świecie pozostałości roślin lądowych datowanych na 440–450 mln lat.

Od lewej: dr hab. prof. UŚ Mariusz Salamon, dr hab. Magdalena Misz-Kennan i dr hab. Paweł Filipiak

Dr hab. prof. UŚ Mariusz Salamon od prawie dwudziestu lat zajmuje się badaniem zwierząt należących do typu szkarłupni, a konkretnie liliowców – z okresu mezozoiku i kenozoiku. Jak przyznaje, z czasem zainteresował się również starszymi formami pochodzącymi z paleozoiku. Szukając informacji na ten temat, naukowiec natknął się między innymi na publikację dr. hab. prof. PIG-PIB Wiesława Treli, z której wynikało, że interesujący go materiał do badań można znaleźć w powiecie kieleckim. Wyruszył więc z zespołem, by go odszukać i pobrać próby do badań. Naukowcy nie znaleźli wprawdzie odsłonięć, o których pisał profesor Trela, postanowili jednak zejść do wsi Zbrza, gdzie spotkali robotników robiących wykopy pod ławy fundamentowe przyszłego domu.

– Widząc fragment odsłoniętej przestrzeni, wiedziałem już, że materiał nie pochodzi z kambru, skała miała bowiem seledynowy kolor. Pomyślałem więc o ordowiku albo sylurze. Pobraliśmy, oczywiście za zgodą właściciela terenu, pilotażową próbkę kilkudziesięciu kilogramów materiału do badań, szlifierz wykonał dla nas kilka cienkich płytek, a te ukazały niezliczone szczątki szkarłupni – mówi naukowiec. Oglądając dokładniej materiał, zwrócił jednak uwagę na drobne, czarne punkty.

– Nie byliśmy pewni, czym one są, i mało brakowało, a potraktowalibyśmy je jako zanieczyszczenia. Nie dawały nam jednak spokoju, dlatego potrzebna była konsultacja z kolegami specjalistami. Poprosiłem o pomoc m.in. dr. hab. Pawła Filipiaka z Wydziału Nauk o Ziemi UŚ, specjalistę w dziedzinie mikroflory paleozoiku, oraz dr hab. Magdalenę Misz-Kennan, która wykonuje badania pozwalające stwierdzić, czy mamy do czynienia z pozostałościami organizmów roślinnych, czy zwierzęcych – dodaje.

Aby dokonać charakterystyki tej materii organicznej, geolodzy wykonują analizę petrograficzną, oceniając między innymi właściwości witrynitu – jednej z grup składników materii organicznej wyróżnianych mikroskopowo i występującej w węglach oraz w formie rozproszonych ziaren w skałach innych niż węgle, np. w mułowcach czy iłowcach. Jak wyjaśnia dr hab. Magdalena Misz-Kennan z Katedry Geochemii, Mineralogii i Petrografii UŚ, witrynit, podobnie jak inne grupy macerałów, badany jest mikroskopowo zarówno w świetle odbitym, jak i przechodzącym, opisując takie własności optyczne, jak morfologia, barwa, refleksyjność czy fluorescencja. Dopiero na tej podstawie można ocenić, z jakim dokładnie macerałem naukowcy mają do czynienia.

Badania terenowe były prowadzone w Zbrzy w powiecie kieleckim

– W jednej z dostarczonych przez prof. Mariusza Salamona próbek udało się wyróżnić wyraźne struktury roślinne o budowie tkankowej. Morfologia tych struktur oraz ich barwa w świetle odbitym mikroskopu pozwoliły wskazać na witrynit, który jest utworzony z tkanek bogatych w celulozę i ligninę. Dzięki temu wiedzieliśmy już, że nie są to zanieczyszczenia, lecz coś znacznie bardziej interesującego – wyjaśnia dr hab. Magdalena Misz-Kennan.

Tak opracowanym materiałem zajął się następnie dr hab. Paweł Filipiak z Katedry Paleontologii i Stratygrafii UŚ. Jak mówi palinolog, kiedy po raz pierwszy zobaczył fragmenty roślin, pomyślał od razu o Cooksonii – najstarszej znanej roślinie tkankowej pochodzącej sprzed ponad 430 mln lat (środkowy sylur).

– Są to pięciocentymetrowe, podzielone dychotomicznie roślinki, które na każdej z gałązek mają sporangia, czyli organy z zarodnikami umożliwiające organizmowi bezpłciowe rozmnażanie. Obraz badanego materiału z okolic Zbrzy przypominał formy mi znane, choć innej wielkości. Tu mieliśmy do czynienia z kilkumilimetrowymi strukturami zakończonymi „jakby” sporangiami. Na tej podstawie doszliśmy do wniosku, że prawdopodobnie mamy do czynienia z jeszcze starszymi okazami, co sugerowałoby, że mogą to być pozostałości najstarszych znanych roślin na świecie – podkreśla dr hab. Paweł Filipiak.

Kolejne pytanie dotyczyło stopnia zaawansowania rozwoju tych organizmów.

– Chcieliśmy sprawdzić, z jak bardzo prymitywnymi strukturami mamy do czynienia. Szukaliśmy między innymi tkanek przewodzących, które mają rośliny lądowe wyższego rzędu, chociażby z przywoływanego wcześniej rodzaju Cooksonia – mówi palinolog.

Fragmenty bardzo starych, prymitywnych roślin odkrytych przez naukowców z UŚ

Wyniki analiz pokazały, że fragmenty odnalezione w powiecie kieleckim są prawdopodobnie świadectwem fazy przejściowej mszaków przystosowujących się dopiero do środowiska lądowego, u których nie doszło jeszcze do pełnego wykształcenia się wyspecjalizowanych tkanek.

– Moglibyśmy oczywiście kontynuować poszukiwania w Zbrzy i okolicach, licząc na odkrycie kolejnych pozostałości roślinnych z ordowiku, ale prawdopodobieństwo ich znalezienia jest raczej małe. Nasze odkrycie to dzieło przypadku – mówi prof. Mariusz Salamon.

Tego typu znalezisko wymaga od naukowców ostrożności w formułowaniu ostatecznych wniosków, w związku z tym badacze z Uniwersytetu Śląskiego podjęli decyzję o nawiązaniu szerszej, międzynarodowej współpracy z paleobotanikami o międzynarodowej renomie. Należało również przeprowadzić dokładne datowanie materiału, co ma szczególne znaczenie ze względu na przypuszczenia odkrycia pozostałości najstarszych znanych roślin.

– Najwięcej emocji budził we mnie moment wysłania artykułu do recenzji naukowych poprzedzający publikację tekstu. Uderzamy bowiem w pewien paradygmat. Nikt nie szukałby pozostałości mikroflory lądowej z okresu kambru (od 541 do 485 mln lat temu). Jeszcze do niedawna byliśmy przekonani, że tego typu organizmy pojawiały się dopiero od połowy syluru (około 430 mln lat temu). Tymczasem kolejne odkrycia sugerują, że już w późnym ordowiku (od 461 do 444 mln lat temu) było ich całkiem sporo, i to w zróżnicowanych formach, co wskazywałoby na dosyć szybkie tempo ewolucji roślin, a to nie jest dla nas oczywiste – wyjaśnia dr hab. Paweł Filipiak.

Jak dodaje, entuzjazm wynikający z odkrycia tłumiony był na początku także obawą, że widoczny odcisk mógł okazać się przypadkowo kształtem przypominającym jedynie struktury roślinne, jako rodzaj złudzenia optycznego. Oprócz badań przeprowadzonych przez ekspertów ważnego argumentu dostarczyła jednak publikacja dotycząca Akdalophyton caradocki, rośliny odkrytej w latach 90. ubiegłego wieku w Kazachstanie. Jak tłumaczą naukowcy, jest to roślina o bardziej skomplikowanej budowie z nieco wcześniejszego okresu. Rozpoznany tam aparat szparkowy przypomina ten, który został zlokalizowany przy pomocy mikroskopu skaningowego w materiałach dostarczonych z Gór Świętokrzyskich. W związku z tym aż trzy elementy świadczą o tym, że naukowcy rzeczywiście odkryli w Zbrzy przykłady najstarszych dychotomicznie podzielonych roślin ze sporangiami znajdującymi się na końcach obu gałązek: po pierwsze – odciski rozpoznane na podstawie przeprowadzonych badań jako pozostałości roślinne, po drugie – zlokalizowane przez ekspertów aparaty szparkowe oraz po trzecie – zarodniki, które zostały odzyskane z osadu pobranych próbek.

Kluczowe znaczenie będzie teraz miała reakcja naukowców paleobotaników, którzy zapoznają się z opublikowanym materiałem.

Artykuł pt. Putative Late Ordovician Land Plants prezentujący wyniki prowadzonych badań ukazał się na łamach prestiżowego czasopisma „New Phytologist”, a jego autorami są naukowcy: reprezentujący Uniwersytet Śląski – dr hab. prof. UŚ Mariusz A. Salamon, dr hab. Paweł Filipiak, dr Tomasz Brachaniec, dr hab. Magdalena Misz-Kennan, a także dr Robert Niedźwiedzki z Uniwersytetu Wrocławskiego, dr hab. prof. PIG-PIB Wiesław Trela z Państwowego Instytutu Geologicznego-Państwowego Instytutu Badawczego, dr Przemysław Gorzelak z Instytutu Paleobiologii PAN oraz prof. Philippe Gerrienne i prof. Philippe Steemans (University of Liège), prof. Alain Le Hérissé, prof. Florentin Paris i dr Borja Cascales-Miñana (The National Center for Scientific Research). Artykuł dostępny jest na stronie: www.nph.onlinelibrary.wiley.com.