Dla paleontologa skała to nie tylko zapis przeszłości, lecz także źródło pomysłów dla inżynierów. Prof. Przemysław Gorzelak, dyrektor Instytutu Paleobiologii PAN, opowiada o liliowcach, paleobionice i odkryciach, które potrafią wywrócić dotychczasowe interpretacje do góry nogami.

Academia: Co widzi paleontolog, kiedy patrzy na kawałek skały?

Prof.. Przemysław Gorzelak: Skamieniałości mówią nam, jak wyglądały dawne organizmy, jak ewoluowały i w jakim środowisku żyły. Mogą też podsuwać pomysły inżynierom. Rzadko zwraca się na to uwagę, bo paleobionika dopiero raczkuje. Bionika szuka w dzisiejszych organizmach rozwiązań, które można wykorzystać w technice. Paleobionika sięga po zapis kopalny i traktuje go jak wielkie laboratorium, w którym przez miliony lat zachodziły niezliczone naturalne eksperymenty ewolucyjne na drodze doboru naturalnego. 

Czyli mamy miliony lat prototypów i możemy sobie z nich coś wybrać?

Dokładnie. Takim świętym Graalem dla inżynierów są cechy konwergentne, czyli zbieżne. Jeżeli podobna cecha powstała niezależnie u różnych organizmów, może to świadczyć o tym, że takie rozwiązanie dobrze się sprawdza, na przykład pod względem mechanicznym. Większość osób kojarzy naszą pracę z badaniem prehistorii i odtwarzaniem przebiegu ewolucji. Ja dostrzegam w niej również potencjalne inspiracje dla takich dziedzin, jak budownictwo czy robotyka.

Obawiam się, że wielu osobom od razu przyjdzie do głowy jedno zastosowanie: „Park Jurajski”. 

Dinozaury mają całkiem niezły PR.  Większość moich kolegów po fachu zajmuje się jednak czymś innym. W naszym instytucie dinozaurami specjalizuje się zaledwie kilka osób. Ja badam głównie szkarłupnie, przede wszystkim liliowce. Dla mnie są równie fascynujące jak dinozaury.

Ich historia sięga początków ordowiku, około 485 mln lat temu. W przeszłości były o wiele bardziej zróżnicowaną grupą  niż dzisiaj i na różne sposoby przystosowywały się do środowiska. Istniały liliowce o łodygach długości kilkunastu metrów, które przytwierdzały się do dryfujących kłód. Były też formy zminiaturyzowane, których wielkość nie przekraczała kilku milimetrów.

Ze względu na powszechność liliowców w zapisie kopalnym, są one bardzo wdzięcznym obiektem badań. Możemy śledzić nie tylko ich ewolucję, ale także odtwarzać historię dawnych ekosystemów i analizować je w kontekście  zmian środowiskowych. W niektórych okresach geologicznych było ich tak dużo, że z ich szczątków powstawały całe skały. Takie wapienie, zwane krynoidowymi, można znaleźć np. w Górach Świętokrzyskich i na Śląsku.

Niedawno budowa liliowców zainspirowałaopracowanie katalizatora, który umożliwia wykorzystaniedwutlenku węgla do wytwarzania związków zwanych poliolami. Jeśli spojrzeć szerzej na szkarłupnie, to z punktu widzenia materiałoznawstwa bardzo ciekawy jest ich szkielet o unikatowej porowatej mikrostrukturze zwanej stereomem zbudowany z kalcytu. Z powszechnego budulca powstaje coś, co jest jednocześnie lekkie i bardzo wytrzymałe.

Pamięta pan moment, kiedy zainteresował się pan tym tematem?

Moja droga była dość nieoczywista. Istnieje stereotyp, że paleontolog od dziecka fascynuje się dinozaurami. Mnie interesowały przyroda, geografia, biologia i chemia. Same skamieniałości czy dinozaury nie zajmowały mnie wtedy szczególnie. Kiedy przyszło do wyboru studiów, miałem wielki dylemat, gdzie składać dokumenty.

Pamiętam to jak dziś. Siostra czytała mi informator o kierunkach studiów i zatrzymała się na geologii. Kiedy usłyszałem, że nieodzowną częścią tych studiów są praktyki geologiczne w terenie, poczułem, że to coś dla mnie. Już na pierwszym roku trafiłem na bardzo inspirujących ludzi prowadzących zajęcia. A podczas pierwszych praktyk terenowych po prostu złapałem bakcyla. I tak jest do dziś.

Zdarza się panu porównywać wymarłe liliowce z tymi, które można jeszcze zobaczyć w morzu?

Staram się prowadzić badania z biologicznym podejściem. Jest w nich dużo aktualizmu, wychodząc z założenia, że  teraźniejszość jest kluczem do  poznaniaprzeszłości. To, co widzę u żyjących zwierząt, pomaga mi zrozumieć to, co znajduję w zapisie kopalnym.

Dziś w płytkich wodach, na rafach, liliowce mogą być dość liczne. Są to formy bez łodygi, które mogą się przemieszczać. Liliowce łodygowe, niegdyś dominujące, są dziś grupą reliktową. Żyją w głębszych wodach.

Miałem okazję uczestniczyć w kilku wyprawach, podczas których badaliśmy liliowce głębokomorskier. W batyskafie zszedłem na głębokość ponad 700 metrów i mogłem zobaczyć liliowce w ich naturalnym środowisku. Zarówno obserwowanie tych zwierząt, jak i sama podróż były czymś niezwykłym.

Czy w paleontologii jest miejsce na wzruszenie?

Może nie do łez, ale emocje potrafi wywołać odkrycie czegoś wyjątkowego, choćby nowego gatunku. Czasem taki moment przychodzi już na etapie analiz, kiedy udaje się dostrzec coś nowego albo znaleźć odpowiedź na pytanie, które długo nas nurtowało. Mną porządnie wstrząsnęła również ta wyprawa.

A czy sama paleontologia szybko się dziś zmienia? Wydawałoby się, że nauka o tym, co działo się setki milionów lat temu, może rozwijać się nieco wolniej.

Moim zdaniem paleobiologia jest dziś jedną z najdynamiczniej rozwijających się dyscyplin. Leży na pograniczu geologii, biologii, fizyki, chemii, a nawet materiałoznawstwa.

Widać w niej dwa nurty. Jeden obejmuje badania tradycyjne: jeździmy w nowe miejsca, prowadzimy wykopaliska, opisujemy i klasyfikujemy znaleziska. Te badania również się zmieniają, choćby dzięki nowym metodom obrazowania. Kiedyś atrybutami paleontologa były młotek, lupa i aparat. Dziś jednym z podstawowych narzędzi jest tomograf. Dzięki mikrotomografii można zajrzeć do wnętrza skamieniałości bez jej naruszania.

Drugi nurt ma bardziej nowoczesny, analityczny i eksperymentalny charakter. Używamy zaawansowanej aparatury, m.in. różnego rodzaju spektrometry, mikroskopy,a także symulacjekomputerowe, aby wydobyć z zapisu kopalnego informacje o budowie organizmów oraz środowisku, w którym żyły. Jest też paleoproteomika, w ramach której badamy pozostałości białek zachowane w skamieniałościach. Paleontologia to, wbrew pozorom, bardzo dynamiczna dyscyplina.

Ile jest tu jeszcze miejsca na gwałtowne zwroty akcji? Na sytuacje, w których coś, co wydawało się już dobrze zrozumiane, okazuje się czymś zupełnie innym?

U mnie tak było z pewną grupą liliowców. Przez lata uważano, że unosiły się w wodzie. Wytwarzały coś w rodzaju “bojki”, zwanej lobolitem. Wyobrażano sobie, że utrzymywała ona liliowce w wodzie, a zwierzęta zwisały spod niej koroną w dół.

Przyjrzeliśmy się budowie lobolitów od środka i przeprowadziliśmy symulacje komputerowe. Wyniki niemal dosłownie wywróciły tę interpretację do góry nogami. Najprawdopodobniej liliowce żyły na dnie, a lobolit był po prostu przylgą, która pozwalała im utrzymać się na podłożu. To, co miało utrzymywać je w wodzie, najpewniej pomagało im trzymać się dna.

A jaka zagadka nie daje teraz panu spokoju?

Jest ich całkiem sporo, ale najbardziej nurtują mnie początki. Jak powstały szkarłupnie, jak przebiegała ich wczesna ewolucja, skąd wywodzą się same liliowce? Szkarłupnie pojawiają się w zapisie kopalnym niemal “nagle”, ponad pół miliarda lat temu. W stosunkowo niedługim czasie osiągają ogromną różnorodność form. Jakie czynniki sprawiły, że tak szybko się zróżnicowały? Trudno to rozstrzygnąć, bo zapis kopalny z tego okresu jest dość fragmentaryczny.

Niedawno został pan dyrektorem instytutu. Nie obawia się pan, że zabraknie czasu na to, co w nauce najciekawsze?

Przez sześć lat byłem zastępcą dyrektora do spraw naukowych, więc mam pewne doświadczenie w zarządzaniu i organizowaniu sobie czasu. To jednak coś innego. Trochę zderzyłem się z rzeczywistością. Pierwszy miesiąc był naprawdę intensywny: mnóstwo spotkań, rozmów, biurokracji i różnych problemów. Wierzę, że uda mi się tak zorganizować czas, żeby prowadzić również własne badania. W pierwszej kolejności myślę jednak o rozwoju instytutu. To duże wyzwanie i mam nadzieję, że mu sprostam.

A kiedy wraca pan do domu, udaje się zostawić pracę za drzwiami?

Staram się nie przenosić pracy do domu, choć jest to bardzo trudne, zwłaszcza teraz. Staram się poświęcać czas rodzinie. Poza paleontologią próbuję znaleźć czas na podróże. Fascynuje mnie poznawanie innych kultur. Zdaję sobie sprawę, że teraz będę miał na to mniej okazji.

Gdyby mógł pan spędzić jeden dzień w dowolnym okresie dziejów Ziemi, dokąd by się pan wybrał? Co chciałby pan zobaczyć?

Przeniósłbym się do wczesnego kambru, kiedy nastąpiła tak zwana eksplozja kambryjska. W tym czasie pojawiło się wiele linii ewolucyjnych, których przedstawiciele żyją do dziś, ale także niezwykłe formy organizmów, które nie mają współczesnych odpowiedników. Na podstawie samych skamieniałości trudno odtworzyć, jak te organizmy funkcjonowały i jaką rolę odgrywały w swoich ekosystemach. Taki jeden dzień w kambrze mógłby wiele mi wyjaśnić. Mógłbym zobaczyć, czy interpretacje, które dziś wysuwamy, mają jakikolwiek sens.

Prof. Przemysław Gorzelak jest paleobiologiem i dyrektorem Instytutu Paleobiologii PAN. Wcześniej przez sześć lat był zastępcą dyrektora instytutu do spraw naukowych. Bada morfologię funkcjonalną, paleoekologię, biomineralizację i ewolucję szkarłupni, przede wszystkim liliowców. Analizuje skamieniałości i porównuje je ze współczesnymi organizmami. 

• biomineralizacja
• ewolucja
• Instytut Paleobiologii PAN
• kambr
• liliowce
• mikrotomografia
• paleobiologia
• paleobionika
• paleontologia
• Przemysław Gorzelak
• robotyka
• skamieniałości
• szkarłupnie