18.09.2017-21:34:00   |   Dušan Valent
#Evolúcia
#Živá príroda
#Zbúrané mýty
Nie vždy je to ako v prípade koní a oslov.

Psy (Canis familiaris) a vlky (Canis lupus), vlky a kojoty (Canis latrans), medveď ľadový (Ursus maritimus) a medveď hnedý (Ursus arctos). Ale aj dobytok (Bos taurus) a americký bizón (Bison bison) alebo mamut srstnatý (Mammuthus trogontherii) a mamut kolumbský (Mammuthus columbii). Ide o samostatné druhy, a napriek tomu sa môžu vzájomne krížiť a privádzať na svet plodných potomkov1.

Neschopnosť privádzať na svet plodné potomstvo síce dokazuje druhovú odlišnosť, no rozhodne neplatí poučka, že je jej podmienkou.




-

Hybridizáciou odlišných druhov vznikajú celé nové druhy. U rastlín je to dobre známe oddávna. A výskumy z posledných rokov ukázali, že hybridného pôvodu je aj prekvapujúci počet druhov veľkých cicavcov. Európsky zubor (Bos bonasus) je napríklad hybridom samíc pratura (Bos primigenus) a samcov niektorého dnes vymretého stepného bizóna (zrejme Bos priscus). Čínsky jeleň milu (Elaphurus davidianus) pre zmenu vznikol dávnym krížením indického jeleňa lýrorohého (Panolia eldi) a ázijsko-severoamerického jeleňa wapity (Cervus canadensis).

Hybridom je aj skokan zelený (Pelophylax kl. esculentus). Predstavuje „miešanca“ skokana krátkonohého (Pelophylax lessonae) a skokana rapotavého (Pelophylax ridibundus). Hoci existujú populácie tvorené výhradne skokanmi zelenými, zároveň neustále vzniká pri krížení členov materských druhov. Navyše, hybridy neprodukujú „hybridné“ pohlavné bunky, ale pohlavné bunky zodpovedajúce jednému z materských druhov.

Zastaraná poučka

Existuje niekoľko desiatok definícií, čo je vlastne biologický druh. Žiaľ, žiadna celkom nevyhovuje. Asi najznámejší je návrh nemeckého zoológa Ernsta Mayra z roku 1942. Za druh považoval skupinu jedincov, ktoré sa môžu vzájomne krížiť za vzniku plodného potomstva.

Je to vcelku jednoduchá a logická definícia. Bežne sa prezentuje v popularizačných knihách alebo dokonca v školských učebniciach a ilustruje zmieneným príkladom koňa a osla, čo sú dva blízko príbuzné druhy. Vzájomným párením vzniká hybrid, mul alebo mulica, ten je však neplodný.



Jedným z problémov2 Mayrovej definície je, že zástupcovia v prírode jasne oddelených línií sa v laboratórnych podmienkach (alebo v ZOO) ochotne pária.

A niekedy takto vzniká plodné potomstvo.

Ďalším z problémov je skutočnosť, že medzidruhové párenie sa vyskytuje aj v prírode, a to oveľa častejšie, ako sa myslelo v 40. rokoch minulého storočia, keď sa zrodila Mayrova definícia. Niekedy k nemu dochádza aj pri evolučne pomerne vzdialených líniách3.

Zväčša východisko z núdze

Hybridy sú oproti „čistokrvným“ zástupcom druhov obvykle nejakým spôsobom znevýhodnené. Napríklad v prípade kríženia vlkov a kojotov nevznikajú „rodičovské“ páry, ktoré by sa starali o mláďatá. Matka je odkázaná sama na seba, kvôli čomu majú krížence podstatne nižšiu šancu dožiť sa dospelosti. V prípade paviánov celistvosť druhov nie je narušená pre zmenu preto, že gény znamenajúce výhodu v životnom prostredí jedného druhu, často znamenajú nevýhodu pre populáciu žijúcu v odlišnom type prostredia.

Inokedy bývajú hybridy menej životaschopné alebo majú zníženú plodnosť. Typickým príkladom sú hybridy amerických ropúch Spea bombifrons a S. multiplicata, ktoré znášajú menej vajíčok.

Medzidruhové kríženie vlastne často predstavuje východisko z núdze. Dochádza k nemu napríklad vtedy, keď v okolí nie je dostatok členov vlastného druhu. Lepšie znevýhodnené, ako vôbec žiadne potomstvo. Navyše, oproti kríženiu príbuzných druhov je často zhubnejšie, pokiaľ v malých populáciách dochádza k dlhodobému kríženiu medzi pokrvne blízko príbuznými jedincami (čo by mali brať do úvahy aj pracovníci zoologických záhrad snažiaci sa o záchranu4 druhov resp. „poddruhov“5 s veľmi malými a geneticky homogénnymi populáciami).



Pravda, nie vždy sú hybridy znevýhodnené alebo menej životaschopné. Niekedy je to naopak. Ako v prípade amerických púštnych jašteríc Sceloporus undulatus a S. woodi. Kríženci sú agresívnejší a majú väčšiu hlavu, vďaka čomu sú úspešnejší v súbojoch o teritóriá. Podobne je na tom vyššie spomenutý skokan zelený, ktorý ma síce zníženú plodnosť, no oproti rodičovským druhom je dravejší a ekologicky úspešnejší.


-



Tok génov medzi druhmi nie je plynulý

Vďaka dostupnosti detailných genetických analýz dnes vieme, že množstvo druhov v skutočnosti nie je geneticky úplne izolované. Pravda, tok génov pri krížení so zástupcami niektorého príbuzného druhu neprebieha úplne „voľne“. Ak by to tak bolo, krížiace sa druhy by postupne splynuli.

Existujú akési ostrovy génov, ktoré sa medzidruhovým krížením nemôžu dostať z jedného do druhého druhu. A práve ony sú základom druhovej identity.

Napríklad gény, ktorých funkcie sa týkajú pochodov vo vnútri bunky, pracujú u každého druhu trochu inak. Vnútrobunkové procesy sú samozrejme veľmi citlivou záležitosťou. Pokiaľ predmentné druhy disponujú odlišnými „verziami“ (alelami) týchto génov, krížením sa z jedného druhu do druhého nedostanú. Odlišné alely budú vzájomne nekompatibilné.

Ako v praxi fungujú tieto „genetické ostrovy nekompatibility“, vidíme napríklad na európskych vtákov. V Európe žijú dva druhy slávikov, slávik obyčajný (Luscinia megarhynchos) na juhozápade a slávik veľký (známy aj ako slávik tmavý, Luscinia luscinia) na severovýchode kontinentu. Odlišujú ich len nepatrné rozdiely vo sfarbení a speve. Strednou Európou prebieha hybridná zóna, pričom miešanci majú zníženú plodnosť (predovšetkým samice). Genetické rozdiely medzi druhmi existujú iba na pohlavných chromozómoch, všetky zvyšné gény môžu voľne prechádzať medzi druhmi, ako by išlo o gény jediného druhu.

Hybridizácia môže posilniť imunitu

Oblasti genómu, ktoré sa prostredníctvom hybridizácie môžu medzi druhmi presúvať najľahšie, obsahujú gény, ktorých produkty nachádzame na bunkových membránach. Niektoré z nich sú zapojené do imunitnej odpovede. Keďže ich evolúciu ženú „preteky v zbrojení“ s patogénmi, tieto gény sa vyvíjajú rýchlo.



Jeden druh tak môže od druhého získať užitočné gény bez toho, aby si ich musel sám vyvinúť. Z takéhoto užitočného presunu génov profitovali aj ľudia.

V posledných rokoch sa potvrdilo, že Homo sapiens v sebe nosí gény vymretých praľudí. Približne 2 % genómu neafrických populácií pochádzajú od neandertálcov. A austrálsko-papuánsko-melanézske a východoázijské populácie obsahujú ďalších 3-6 % génov od vymretých denisovanov (ľudský druh blízko príbuzný neandertálcom).

Od neandertálcov sme zdedili napríklad špecifickú alelu génu HYAL2, ktorá ovplyvňuje odpoveď buniek na ultrafialové žiarenie. Gény neandertálskeho pôvodu nám teda možno uľahčili osídľovanie severských oblastí – obzvlášť vo východnej Ázii. Na druhej strane, nesieme taktiež neandertálske alely zvyšujúce riziko diabetu 2. typu, Crohnovej choroby (zápalové ochorenie čreva) a zrejme taktiež niektorých autoimúnnych ochorení.

Kríženie s denisovanmi pre zmenu do genofondu eurázijských populácií Homo sapiens prinieslo nápadne archaické alely génov imunitného systému. Našim predkom sa zrejme hodili, pretože v čase, keď opustili Afriku, takto získali gény od praľudí, ktorí v tom čase obývali Euráziu asi 200 tisíc rokov. A počas tejto doby sa adaptovali na miestne patogény.

Mimochodom, hoci jednotliví ľudia nesú zmienené dve percentá génov neandertálskeho pôvodu, v génoch celej populácie nášho druhu naďalej prežíva prinajmenšom 20 % neandertálskeho genómu.

Udržanie celistvosti druhov

Evolúcia je postupný proces6. Nie je preto zvláštne, že vcelku medzidruhové kríženie blízko príbuzných druhov môže trvať veľmi dlho. Skutočnosť, že takéto druhy navzájom nesplynú, je spôsobená práve malými ostrovmi genetickej nekompatibility (ktoré mohli vzniknúť napríklad počas krátkych fáz vzájomnej izolácie). Nie je nevyhnutné, aby mali hybridné jedince zníženú plodnosť alebo životaschopnosť.

Ako málo stačí, ukazuje príklad európskych vrán. Na rozdiel od slávikov, tu neexistuje ekologická odlišnosť oboch (pod)druhov5, a dokonca ani reprodukčné znevýhodnenie hybridov. Okrem sfarbenia peria na hrudi sa západná vrana čierna (Corvus corone) a východná vrana popolavá (C. cornix) líšia predovšetkým sexuálnymi preferenciami – každá uprednostňuje sebe podobných partnerov. Aktivita génov je rovnaká s výnimkou tých génov, ktoré zodpovedajú za sfarbenie peria na trupe. Ale aj to postačuje, aby zostala zachovaná a dlhodobo stabilná vonkajšia odlišnosť a oddelená identita druhov.

Skutočnosť, že na udržanie samostatnosti druhov stačí málo, na druhej strane znamená, že niektoré druhy sú veľmi krehké. Vidíme to v prípade afrických rýb cichlíd, čo je jedna z najpočetnejších skupín rýb. Cichlidy majú – podobne ako zmienené vrany - tendenciu páriť sa s rovnako sfarbenými partnermi a výskumy skutočne dokazujú, že ich druhová identita sa udržuje len odlišnou farebnosťou. Keďže sa voda v jazerách, ktoré obývajú, stáva čoraz viac kalnou v dôsledku eutrofizácie a lodnej dopravy, schopnosť cichlíd rozpoznávať členov vlastného druhu klesá. Kalenie týchto vôd má za následok intenzívnejšie kríženie a hrozbu, že početné druhy cichlíd vymrú jednoducho preto, že splynú s inými.



-

Za odbornú recenziu textu autor ďakuje genetikovi Petrovi Lenártovi z Masarykovej univerzity v Brne.

-

Poznámky
1 V prípade bazénov sú len plodné samice.
2 Ďalším je napríklad skutočnosť, že túto definíciu nemožno použiť na nepohlavne sa rozmnožujúce druhy.
3 V prípade niektorých jašterov môžu rozdiely v DNA dosahovať až 20 %.
4 Naozaj je z dlhodobého hľadiska perspektívne udržovať vo vzájomnej genetickej izolácii indické, indočínske a malajské tigre, respektíve sumatranské a bornejské orangutany?
5 V súčasnosti sa z praktických dôvodov čoraz viac uprednostňuje odlišné poňatie druhu, než aké preferoval Mayr, a síce tzv. fylogenetický koncept druhu. Druh je podľa neho minimálna, časovo a priestorovo celistvá jednotka, zdieľajúca určitý znak či znaky (vonkajšie alebo genetické), ktoré sa u inej skupiny jedincov nevyskytujú). Koncept poddruhy neuznáva - kým druhy v zmysle Mayrovej definície boli vyhranené na základe predpokladaných vzťahov k iným druhom, poddruhy boli diagnostikované na základe morfologických znakov. Vo fylogenetickom koncepte druhu rozdiel medzi týmito kategóriami zaniká.
6 Z hľadiska ľudského chápania času je evolúcia spravidla relatívne pomalý, postupný proces. Z hľadiska toho geologického, keď udalosti trvajúce tisícročia až státisícročia označujeme ako náhle, to pravdaže môže vyzerať inak.

Zdroje
Futuyama, D.: Evolution (2. vydanie). 2009.
Zrzavý J. a kol.: Jak se dělá evoluce (2. vydanie). 2017.

Obrázky: Michael Gäbler, Roland ZH
Páčia sa Vám naše články? Podporte nás

Zdieľajte článok






Za podporu ďakujeme

Pridať e-mail