Or­hi­de­ja dzin­tarā1

Par lai­mi zinātkāra­jiem cilvēkiem, ku­ri vēlas iepazīt mūsu Ze­mes pagātni, pazīstams īpatnējs caurspīdīgs or­ga­nis­ks mi­nerāls dzin­tars jeb sku­ju un la­pu ko­ku fo­si­lie sveķi, pa­ras­ti tā ve­­cums ir 25–35 mil­jo­ni ga­du. Dzin­ta­rs dažkārt sa­tur augu un dzīvnie­ku at­lie­kas, kas bieži vien ir lieliski sa­gla­bājušās. Vis­vairāk dzin­ta­ra atrod Bal­ti­jas jūras dienvid­aus­trumu piekrastē un Do­mi­nikānas Re­pub­likā. Do­mi­nikānas dzin­tars nāk no Ka­rību jūras sa­las His­pa­ni­olas un tam rak­sturīgas la­bi sa­gla­bā­ju­šās ba­gātīgas fo­si­li­jas. Ar spek­tro­met­riskajām analīzēm no­skaid­rots, ka Dominikānas dzin­tarā pārvērtušies sveķi iz­te­cē­juši la­pu ko­­kiem Hymenaea pro­te­ra, kas auguši klinšainās pār­karēs. Sveķi nokļuvuši jūrā un tur kā no­gu­las pārveidojušies par dzin­ta­ru pirms 15–20 mil­jo­niem gadu.Do­mi­nikānas dzin­tarā at­ras­tās augu un dzīvnie­ku fosilijas lie­ci­na par tro­pis­ku kli­ma­tu. No šiem at­ra­du­miem ap­rakstītas 400 jaun­as fo­silās ku­kaiņu su­gas – va­bo­les, odi, bi­tes (arī su­ga bez dze­loņa Pro­ple­bei­a do­mi­ni­ca­na), kā arī zir­nekļi un ērces. Šie posmkāji gan skrejoši, gan lidojoši ielipuši sveķos. Arī ne­kustīgiem un pat beig­tiem ku­kaiņiem sveķi pārtecējuši pāri un ieslēguši tos.

Mar­tins Grunds no Rei­nas Frid­ri­ha Vil­hel­ma uni­ver­sitā­tes Bonnā pētījis Do­mi­nikānas dzin­tarā ieslēgtos fo­si­los posm­kājus. Zinātnieks savā pro­mo­ci­jas darbā rak­sta, ka ieslē­gu­­mus dzin­tarā pētījis ar ste­re­omik­ros­ko­pu simtkārtīgā pa­lie­linājumā. Ja dzin­ta­ra ga­bals sa­turējis vie­nu fo­si­li­ju, tas ar smilšpapīru ti­cis uz­manīgi slīpēts, pastāvīgi kon­trolējot ar mik­­ro­sko­pu un dzesējot ar ūde­ni, vis­bei­dzot pulēts, līdz ie­gūts skaidrs attēls. Ja fo­si­li­jas bijušas vairākas, dzin­tars vis­pirms sa­griezts ga­ba­los. Gadījumā, ja ne­bi­ja iespējams sa­gla­­bāt vi­sus ieslēgu­mus ve­se­lus, tie ti­ka pārgriez­ti un dzin­ta­ra daļas sa­nu­murētas. Pēdējā laikā dzin­ta­ra ieslēgu­mu pētīša­nai iz­man­to kon­fokālo mik­ro­sko­pu, kas vei­do trīsdi­men­si­onālu attēlu. Tādā gadījumā dzin­tars nav jāsagriež ga­ba­los. 000. gadā kāds privātko­lek­ci­jas īpašnieks no Do­mi­ni­kā­nas Re­pub­li­kas vēlējās zinātnie­kiem no­dot unikālu dzin­ta­ru ar fo­silās or­hi­de­jas putekšņiem. Vairāki mu­ze­ji un pēt­nie­cības cen­tri sa­centās, lai šo re­tu­mu dabūtu, līdz 2005. gadā tas bei­dzot iz­devās pa­leo­botāniķim San­tja­go Ra­mi­re­sam no Hār­­var­das Zoo­loģijas mu­ze­ja. Di­vus ga­dus zinātnieks veltīja uni­kālā at­ra­du­ma izpētei.

Fo­si­li­jas ve­cums ir 15–20 mil­jo­ni ga­du. Dzin­tarā at­ra­da izmirušas bišu su­gas Pro­ple­bei­a do­mi­ni­ca­na dar­ba bi­ti ar zied­pu­tekšņu kra­vu uz mu­gu­ras. Minētās bišu su­gas ek­semplāri jau ne vien­reiz vien at­ras­ti Do­mi­nikānas dzin­tarā, bet šajā dzin­­tarā bi­ja kas vairāk – liels re­tums – or­hi­de­jas fo­si­li­ja! Pu­tek­šņu polīni­ji* (četras putekšņu paciņas) bi­tei pielipuši pie mu­gu­ras, ne­vis pie mu­tes orgāniem, kas lie­ci­na par sav­da­bīgo ap­pu­teksnēšanas vei­du. Zie­da for­ma evo­lu­ci­onēju­si kopā ar ku­kaiņiem ap­pu­teksnētājiem un iz­vei­do­ju­sies tāda, ka bi­tei pēc nektāra bi­jis jālien dziļi ziedā, aiz­ska­rot ar mu­gu­­ru polīni­jus, lai or­hi­de­ja varētu pie­li­pināt ku­kai­nim sa­vus putek­šņus. Bi­tes kā past­nieki arī mūsdienās šādi pārnēsā sa­pa­kotās putekšņu pa­ciņas – or­hi­de­ju augu sūtīju­mus – no vie­na orhi­deju zie­da uz ot­ru.

Kaut arī ti­kai ziedputekšņi, kas pie­derējuši izmirušai or­hi­de­ju su­gai Me­li­or­chis ca­ri­be­a, tomēr tie ļāva iz­darīt nozī­mīgus se­cināju­mus. Pirmkārt, varēja no­teikt auga pie­derību ne ti­kai or­hi­de­ju dzim­tai, bet arī konkrētai gru­pai (Goodyeri­nae) un no­teikt tās tuvākās rad­niecīgās su­gas – Kre­odan­thus un Mic­roc­hi­lus.

Otrkārt, pirms šī at­ra­du­ma zinātnie­kiem ne­bi­ja skaidrī­bas par or­hi­de­ju izcelsmes laiku. Daži uz­skatīja, ka tās pa­stāvējušas jau pirms 112 mil­jo­niem ga­du, ti­kai fo­si­li­jas nav sa­glabājušās, jo mit­rais un kar­stais tro­pu kli­mats nav ļāvis vei­do­ties pārak­meņoju­miem. Ci­ti zinātnie­ki ie­bil­da, ka or­hi­­de­­jas parādījušās ti­kai pirms 26 mil­jo­niem ga­du.

Skaidrību šajā jautājumā ie­vie­sa DNS sek­venču analīze ar mo­le­kulārā pulk­steņa me­to­di. Metode balstās uz to, ka bi­olo­ģis­ko mak­ro­mo­le­ku­lu iz­maiņas no­tiek lēni, bet ar pastā­vīgu ātru­mu. Tātad arī DNS vi­sos or­ga­nis­mos evo­lu­ci­onē un mu­­tā­ci­ju re­zultātā tai nepārtrauk­ti mainās nuk­le­otīdu se­cība. Vienādos bet il­gos lai­ka pos­mos kat­ra vei­da DNS no­mainās apmēram vienāds nuk­le­otīdu skaits. Tas nozīmē, ka mutāci­ju skaits DNS mo­le­kulās ir pro­por­ci­onāls lai­kam, kas pagājis, kopš šīm sugām bi­jis kopīgs sen­cis – mo­le­kulārais pulk­ste­nis tikšķ ar vienmērīgu ātru­mu. No iz­maiņām DNS sa­stāvā iespējams aprēķināt evo­lū­ci­jas il­gu­mu. Zinātnie­ki salī­dzināja fo­si­lo or­hi­de­ju DNS sek­ven­ces no at­ras­ta­jiem putek­šņiem ar mūsdie­nās augošo rad­niecīgo or­hi­de­ju DNS sek­ven­cēm. Jaun­ais at­ra­dums ļāva se­cināt, ka vis­senākās tiešās mūs­die­nu or­hi­de­ju priekš­teces augu­šas jau pirms 76–84 mil­jo­niem ga­du.

Krīta pe­ri­oda beigās (pirms ~70 miljoniem gadu) or­hi­de­jas bi­ja sa­dalījušās piecās evo­lu­ci­onārās līnijās, kas at­bilst piecām mūsdie­nu or­hi­de­ju apakš­dzim­tām. Kai­no­zo­ja ērā sākās di­vu or­hi­de­ju apakš­dzimtu Or­chi­do­ide­ae un Epi­den­dro­ide­ae evo­lū­ci­ja, sa­snie­dzot lie­lo su­gu daudz­­veidību mūsdienās.