16.11.2017-03:31:00   |   Marek Dzurenko
#Kozmos
#Evolúcia
Astrobiológia je rýchlo sa rozvíjajúcou vedeckou disciplínou najmä v Spojených štátoch a Európe. Podstatná časť výskumu smeruje k úvahám o tom, ako môže život na iných planétach vyzerať a ako sa vyvíjal.

Budú mať oči


Zo štatistického hľadiska je možné napríklad odhadnúť, nakoľko je pravdepodobný vznik určitej štruktúry alebo orgánu. O oku vieme, že sa na Zemi u rôznych skupín nezávisle od seba vyvinulo minimálne 40-krát. Je to skutočne všadeprítomný a veľmi užitočný orgán. Ak existuje zložitý mimozemský život, je prakticky isté, že k vzniku očí muselo dôjsť aj mimo našu planétu.



Na druhej strane, teoreticky neexistuje dôvod, prečo by cudzinci z vesmíru nemohli existovať trebárs na báze kremíka a mať senzorické orgány celkom iné než tie naše.

Súčasná generácia vedcov tak môže k akýmkoľvek záverom o mimozemskom živote dospieť jedine extrapoláciou toho, čo o živote a jeho evolúcii doteraz vieme. A zatiaľ poznáme len jeden typ života. Pozemský život.

Napriek tomu dokážeme s určitou pravdepodobnosťou odvodiť niektoré základné mechanizmy, ktorým bude podliehať evolúcia mimozemšťanov.

Prirodzený výber aj u mimozemšťanov

Vďaka evolučnej teórií vieme, že všetok život na Zemi podlieha prirodzenému výberu. Označujeme takto rozdiel v miere prežívania rôznych jedincov jednotlivých druhov, ako aj rozdiel v počte ich potomkov, a to v závislosti od ich fenotypu.* Všetko, čo k prirodzenému výberu potrebujete, je súbor jedincov s variabilnými dedičnými znakmi a odlišná miera ich reprodukčného úspechu. Nie je k tomu potrebný ani špecifický genetický systém. Nezabúdajme, že Darwin opísal mechanizmus prirodzeného výberu dávno predtým (v r. 1859 v knihe O pôvode druhov), než bola v roku 1953 objavená a opísaná štruktúra DNA.

Je pravda, že k tomu, aby sa organizmus zmenil, nie je nutný prirodzený výber – postačujú mutácie. Je však prakticky nemožné, aby náhodné mutácie bez vplyvu prirodzeného výberu viedli k vzniku zložitých orgánov ako končatiny či oči. Máme preto dobrý dôvod domnievať sa, že prirodzený výber pôsobí ako jeden z hlavných mechanizmov evolúcie nielen na Zemi, ale aj všade inde vo vesmíre.



Prirodzený výber poháňa organizmy k tomu, aby medzi sebou „súťažili“ a nadobúdali čím ďalej väčšiu zložitosť. Aby jednoduchý život nadobudol komplexnejšiu formu, bez selekčného tlaku prirodzeného výberu sa jednoducho nezaobíde.

Vznik a rast zložitosti

Ako nadobudol život zložitosť na Zemi? Odpoveďou je tímová práca. Život sa spojil a vytvoril vyššie formy počas niekoľkých významných udalostí, ktoré nazývame veľké evolučné prechody v individualite (z angl. great evolutionary transitions in individuality). Je pravdepodobné, že sa veľké prechody udiali aj na iných svetoch.

Jedným z takýchto prechodov bol vznik eukaryotickej bunky**. Viaceré bakteriálne organizmy sa spojili, aby vytvorili organizmus vyššieho rádu. Dnes už s istotou vieme, že bunkové organely ako plastidy či mitochondrie sú potomkami baktérií, ktoré sa vzdali individuality a kooperovali za vzniku eukaryotického organizmu (ako to popisuje endosymbiotická teória).

Ďalším veľkým prechodom bolo utvorenie mnohobunkového organizmu. Opäť sa spojili dovtedy individuálne (teraz už eukaryotické) bunky, vzdali sa samostatnosti a vďaka nim dnes môžeme obdivovať a skúmať neuveriteľnú pestrosť mnohobunkového života vrátane stromov, hmyzu, rýb či vtákov. Niektoré metazoany (mnohobunkovce) išli ešte ďalej a vytvorili takzvané superorganizmy – napríklad kolónie koralov a machoviek či termitiská, mraveniská a úle eusociálneho hmyzu.


-


Superorganizmy ako koraly a termitiská sa skladajú z obrovského počtu jedincov, ktoré kooperáciou a funkčnou špecializáciou tvoria jeden celok – samostatnú biologickú entitu vyššieho rádu. Naše telá sú takisto tvorené miliardami buniek, ktoré sa vzdali autonómie.


Eliminácia konfliktu

Ako vidíme, k vzniku komplexnosti vyššieho rádu sú nutné udalosti typu veľkých prechodov v individualite. K tomu, aby k veľkým prechodom došlo, je však nutná kooperácia. A tá prebieha jedine v prípade, že sú záujmy jedincov zhodné. Aby boli záujmy reprodukujúcich sa entít zhodné, musí dôjsť k eliminácii konfliktu.



Jedným zo spôsobov, ako eliminovať konflikt, je genetická príbuznosť jedincov, a tá je najvyššia (100 %), keď sú jedince klony. Porovnajme si napríklad organizmus, ktorý je tvorený neklonálnymi bunkami (napr. slizovka zo skupiny Myxomycota) s organizmom tvoreným bunkami klonálnymi (napr. snežienka, pavúk alebo človek). Je zjavné, že organizmy tvorené súborom neklonálnych buniek nie sú schopné takej diferenciácie, ktorá by viedla k utvoreniu špecializovaných orgánov. Slizovky jednoducho vyzerajú ako sliz a nikdy nedosiahnu zložitosť a rôznorodosť zelených rastlín či živočíchov. V kolóniách mravcov a včiel sa zamedzuje konfliktu podobným spôsobom – všetky jedince sú si navzájom príbuzné a sú potomkami jediného monogamného páru, teda tvoria jednu „veľkú rodinu“. Obdobne pri vývine mnohobunkového organizmu pochádzajú všetky budúce bunky tela z jediného oplodneného vajíčka – zygoty.


-


Hypotetický mimozemšťan “octomite” (v preklade čosi ako “osmoroztoč”) je komplexný organizmus, skladajúci sa z hierarchicky usporiadaných biologických entít nižších rádov.


Evolúcia mimozemšťanov

Na základe uvedených skutočností môžeme vysloviť tieto hypotézy o evolúcii a vzniku komplexnosti u mimozemských foriem života:

  • 1. Pokiaľ ide o zložité organizmy, budú to entity hierarchicky tvorené entitami nižších rádov. Je pravdepodobné, že entity nižších rádov sa budú vyskytovať aj „voľne“, mimo tiel entít vyššieho rádu. Na Zemi dnes takisto existujú tak zložité (mnohobunkovce a superorganizmy), ako aj jednoduché organizmy (baktérie a jednobunkovce).


  • 2. Bez ohľadu na úroveň veľkého prechodu musí pri každom z nich dôjsť určitým spôsobom k eliminácii konfliktu a vytvoreniu kooperatívnej skupiny. Ďalším krokom je transformácia tejto skupiny do integrovanej a súdržnej entity.


  • 3. Kľúčom k odstráneniu konfliktu bude určitá forma efektu hrdla fľaše (z angl. bottleneck***), ktorý spôsobí, že organizmy budú donútené ku kooperácii.


  • Aby sme to zhrnuli, evolúcia komplexných foriem mimozemského života bude podliehať prirodzenému výberu približne tak, ako na Zemi, nech už je spôsob prenosu genetickej informácie akýkoľvek. Môžeme očakávať, že zložité organizmy budú tvorené úzko kooperujúcim spoločenstvom špecializovaných entít nižších rádov a toto hierarchické usporiadanie vzniklo postupne niekoľkokrát v kontexte tzv. veľkých prechodov v individualite.



    Ako vieme, zákony fyziky sú v celom kozme univerzálne a konštantné. Máme dobré dôvody myslieť si, že isté univerzálne princípy platia aj pokiaľ ide o evolúciu života. Tá sa inde vo vesmíre pravdepodobne riadi podobnými zákonmi ako na Zemi a výsledok tohto procesu – diverzita živých organizmov – bude závisieť od špecifických environmentálnych podmienok a z nich vyplývajúcich selekčných tlakov panujúcich na konkrétnom vesmírnom telese.

    Teoreticky môže život z planéty s podobnými podmienkami ako Zem vytvoriť formy podobné tým našim. Možno sú nám mimozemské bytosti podobnejšie, než by sme si mohli myslieť.

    -

    Poznámky
    *Fenotyp je súbor všetkých pozorovateľných vlastností a znakov jedinca.
    **Eukaryota alebo Eukarya je doména organizmov, ktoré majú bunku s pravým jadrom a bunkovými organelami. Patria sem všetky formy života na Zemi vyššie ako baktérie a archeóny.
    ***Bottleneck vyjadruje zníženie genetickej pestrosti populácie z dôvodu zmenšenia jej veľkosti, napríklad v dôsledku ekologickej katastrofy či geografickej izolácie.

    Použitá literatúra:
    Archibald JM (2015) Endosymbiosis and eukaryotic cell evolution. Current Biology 25(19), 911-921.
    Levin SR, Scott TW, Cooper HS, West SA (2017) Darwin’s aliens. International Journal of Astrobiology. In press.
    Smith JM, Szathmáry E (1995) The major evolutionary transitions. Nature 374(6519), 227-232.
    West SA, Fisher RM, Gardner A, Kiers ET (2015) Major evolutionary transitions in individuality. Proceedings of the National Academy of Science 112(33), 10112-10119.

    Obrázky: Artur Rydzewski, Jan Derk & Discott, Helen S. Cooper
    Páčia sa Vám naše články? Podporte nás

    Zdieľajte článok






    Za podporu ďakujeme

    Pridať e-mail