ÎIVÉ ZÁHLAVÍ / 1
2 / ÎIVÉ ZÁHLAVÍ
ACADEMIA 2007 ÎIVÉ ZÁHLAVÍ / 3
KATALOGIZACE V KNIZE – NÁRODNÍ KNIHOVNA âR Flegr, Jaroslav Zamrzlá evoluce, aneb, Je to jinak, pane Darwin / Jaroslav Flegr. – Dotisk 1. vyd. – Praha : Academia, 2007. – 328 s. – (Galileo; sv. 4) ISBN 978-80-200-1526-6 575.8 * 575.858 * 575.822 – evoluãní biologie – evoluãní teorie – evoluãní genetika – populárnû-nauãné publikace 575 – Obecná genetika. Obecná cytogenetika. Evoluce
© Jaroslav Flegr, 2006 Preface © Stanislav Komárek, 2006 ISBN 978-80-200-1526-6
4 / ÎIVÉ ZÁHLAVÍ
Vûnováno památce dvou v˘znamn˘ch evoluãních biologÛ konce dvacátého století, S. J. Goulda a J. Maynarda Smitha, syntézou jejichÏ objevÛ (teorie pfieru‰ovan˘ch rovnováh a teorie evoluãnû stabilních strategií) vznikla teorie zamrzlé evoluce.
Obsah
P¤EDMLUVA Zamrzlé vzpomínky a evoluãní trendy v evoluãní biologii
13
1 V·ECHNO JE JINAK, NEÎ SE ZDÁ
17
2 VZNIK DARWINISMU ANEB CO A JAK VLASTNù DARWIN (NE)OBJEVIL Jak jsme omylem objevili funkci Rh-faktoru Kterak Darwin vodil ãtenáfie za nos Co a jak vlastnû Darwin objevil Proã byli biologové (na rozdíl od ‰iroké vefiejnosti) z evoluãní teorie ne‰Èastní Darwinismus vrací úder – pádná (ale dobfie utajená) odpovûì brnûnského opata Shrnutí a upoutávka
3 KTERAK SE DARWINISMUS STAL NORMÁLNÍ VùDOU A V âEM SPOâÍVALA „NOVÁ SYNTÉZA“
24 25 32 37 44 48 53
55
Proã se pfiíroda fiídí Mendelov˘mi zákony aneb trocha stfiedo‰kolské látky nikoho (doufám) nezabije Jak se darwinismus zmûnil v neodarwinismus a jak se stal normální vûdou Vûdo, jsi ty vÛbec normální? Shrnutí a upoutávka
4 VZNIK ROZDÍLÒ MEZI DRUHY – NÁHODA, NEBO NUTNOST? Darwinova (témûfi neznámá) teorie vznikání druhÛ O podílu náhody na polid‰tûní ãlovûka (a poopiãení opice)
56 60 63 66
67 68 70
ÎIVÉ ZÁHLAVÍ / 7
Makroevoluce – pfiíbûh pfieÏívání ‰ÈastlivcÛ Náhoda v mikroevoluci – co je nahofie, je i dole Co dûlají my‰i v parku, kdyÏ nemají co dûlat – driftují StopafiÛv prÛvodce mikroevoluãní galaxií Shrnutí a upoutávka
5 JAK VZNIKÁ U ORGANISMÒ KOMPLEXITA A ORGANIZOVANOST A CO TO VLASTNù JE?
70 75 78 81 85
87 87 93 95
Co je to sloÏitost – hmm, to je dost sloÏité… O vzniku komplexity (a organizovanosti) samoorganizací Sníh a hry – tfiídûní z hlediska stability O vzniku komplexity (a organizovanosti) pasivní evolucí aneb evoluãní fu‰efiina Jak (a proã) si zeditovat DNA – zeptejme se trypanozom Hlavou (ani zadkem) zeì neprorazí‰ Shrnutí a upoutávka
100 103 108 110
6 O VZNIKU DRUHÒ BEZ ÚâASTI P¤IROZENÉHO V¯BùRU
111
Sympatrická speciace – neuraÏ se, sousede, ale s tebou se nemnoÏím Alopatrická speciace – v dáli za horama pláãe moje máma Reprodukãní izolace na poãkání, speciace do druhého dne Speciace bez sexu – no to by umûl kaÏd˘ Shrnutí a upoutávka
7 KTERAK DARWINISMUS P¤EÎIL SVOU SMRT – FREKVENâNù ZÁVISLÁ SELEKCE A TEORIE EVOLUâNù STABILNÍCH STRATEGIÍ O Jeníãkovi a Mafience a frekvenãnû závislé selekci Holubice a jestfiábi aneb kdo si hraje, nezlobí Koho by je‰tû zajímala biologická zdatnost! Tisíce jestfiábÛ a holubic v nás Revoluce, která se nekonala Shrnutí a upoutávka
8 / ÎIVÉ ZÁHLAVÍ
111 116 119 123 125
126 126 132 136 137 142 144
8 VZNIK TEORIE SOBECKÉHO GENU – DARWINE, POZOR, NùKDO TI JDE PO KRKU
145 145 151 154
Sobeck˘ gen – koneãnû se nûco dûje Loutkové divadlo Pohádka o zlém Modrovousovi Sobeck˘ gen a konec vycenûn˘ch tesákÛ a zkrvaven˘ch pafiátÛ Shrnutí a upoutávka
158 162
9 NA KAÎDÉHO JEDNOU DOJDE ANEB KOSTLIVEC VE SK¤ÍNI TEORIE SOBECKÉHO GENU V‰echno ‰patnû, zpátky na stromy Jak netrénovat veslafisk˘ oddíl Ani Darwin, ani Dawkins, tak tedy kudy dál? Shrnutí a upoutávka
164 164 167 169 171
10 TEORETICKÉ ÚVAHY JSOU PùKNÁ VùC, ALE CO NA TO ZELEN¯ STROM ÎIVOTA?
173
Kolik genÛ se vejde na ‰piãku jehly a kolik jich dûlá jeden znak? Dvû a dvû je minus sedm aneb o genov˘ch interakcích A co to prostû vyzkou‰et? Darwinovo „sladké“ tajemství Shrnutí a upoutávka
173 176 181 185 186
11 A KDE SE TEDY BERE BIOLOGICKÁ EVOLUCE? Gumov˘ svût Hádanka a její fie‰ení – je to prosté, mil˘ Watsone Bájeãn˘ plastick˘ svût Bájeãn˘ zamrzl˘ svût Shrnutí a upoutávka
12 A CO NA TO PALEONTOLOGICKÁ DATA? O chybûjících meziãláncích a evoluci skokem Probuzení ·ípkové RÛÏenky a teorie pfieru‰ovan˘ch rovnováh
187 187 189 191 193 196 197 197 200
ÎIVÉ ZÁHLAVÍ / 9
Dvû vysvûtlení (a jak si z nich vybrat to nejspí‰ ‰patné) Shrnutí a upoutávka
203 210
13 A CO NA TO GENETICKÁ DATA?
211 211 214 215 216
Jak nezmûfiit dûdiãnost Vût‰í je lep‰í (no a co má b˘t?) Mikroevoluce není makroevoluce Shrnutí a upoutávka
14 EVOLUâNÍ PLASTICITA V POKUSECH PROVEDEN¯CH MATKOU P¤ÍRODOU Proã jsou druhy na oceánsk˘ch ostrovech „divné“? Asexuální druhy – pomaleji, ale lépe Proã se p‰enice „kazí“ rychleji neÏ Ïito – mikroevoluce samospra‰n˘ch druhÛ Moudrá po‰etilost sira Sebrighta Selekce v nás a dûdûní získan˘ch vlastností Proã jsou jednovajeãná dvojãata stejná? Naroubovaná rajská jablíãka a velk˘ podvod, kter˘ moÏná podvodem nebyl Jak se dûlá (divná) moucha Shrnutí a upoutávka
15 EKOLOGICKÉ DÒSLEDKY TEORIE ZAMRZLÉ PLASTICITY ANEB SBOHEM BÁJEâN¯ DARWINOVSK¯ SVùTE Proã nás my‰i je‰tû neseÏraly? Proã nás bakterie je‰tû neseÏraly? Proã asexuální druhy milují extrémy? Drobná vsuvka o mravencích Drobná vsuvka o my‰ích a lidech Proã asexuální druhy milují extrémy – pokraãování Pozor! Invaze! Za v‰echno mÛÏe parazit Za v‰echno mÛÏe obnovená plasticita (jak také jinak) Jak se hasí povodeÀ
10 / ÎIVÉ ZÁHLAVÍ
218 218 221 224 226 228 229 231 237 238
239 239 240 242 243 244 245 246 248 252 254
Shrnutí a upoutávka
255
16 MOHLA BY TEORIE ZAMRZLÉ PLASTICITY VYSVùTLIT EXISTENCI EVOLUâNÍCH TRENDÒ? Ve svûtû zamrzl˘ch druhÛ to chodí jinak Kde se berou evoluãní trendy? Není v˘bûr jako v˘bûr Jak chcípáãek slavnû zvítûzil nad supermy‰í (v druhovém v˘bûru) Kde se vzal sex? Tfiicátá první (a zajisté koneãnû ta správná) hypotéza vzniku sexuality Velk˘m se to speciuje Trendy ve svûtû zamrzajících druhÛ Shrnutí a upoutávka
17 POSEZENÍ V HOSPODù S DOBR¯MI A ·PATN¯MI DRUHY DANIELA FRYNTY Proã se nedá ptakopysk chovat na vlnu A jsme doma – zamrzlá plasticita Shrnutí a upoutávka
18 MOHLA BY TEORIE ZAMRZLÉ PLASTICITY VYSVùTLIT VZNIK A UDRÎENÍ ALTRUISTICKÉHO CHOVÁNÍ?
257 257 258 260 262 265 268 271 272 273
274 276 278 279
âím se je‰tû li‰í plastické a zamrzlé druhy? Îe by pfieci skupinová a mezidruhová selekce? Sbohem eugeniko! Shrnutí a upoutávka
280 281 282 284 287
19 NùKOLIK SLOV ZÁVùREM ANEB CO TO VLASTNù CELÉ MùLO ZNAMENAT
289
Poznámky k textu Rejstfiík textÛ v rámeãcích (boxíky) Rejstfiík
294 320 323 ÎIVÉ ZÁHLAVÍ / 11
12 / ÎIVÉ ZÁHLAVÍ
P¤EDMLUVA
Zamrzlé vzpomínky a evoluãní trendy v evoluãní biologii Jaroslava Flegra znám uÏ tfiicet let – tedy podstatnû déle, neÏ jsme se pfiedtím neznali.KdyÏ pustím své vzpomínky do volného v˘bûhu, hned se mi vybaví záfiící a evoluãnû zvídav˘ mladík, s kter˘m jsem nûkolikrát procestoval zemû v˘chodního Balkánu a od nûhoÏ jsem koncem 70. let poprvé sly‰el magická slova „chemostat“, „turbidostat“, „sobeck˘ gen“ a „Richard Dawkins“. Jak známo, maturaãní proces pozvolna pfiechází v senescenãní a ztratili jsme za ta léta trochu na mladistvém pelu, náhradou jsme se ponûkud obalili tituly.Podnes v‰ak oba zajisté v mnohém pfiipomínáme velikého Charlese Darwina, zaslouÏilého, leã dnes uÏ pfiekonaného (viz titul knihy) zakladatele evoluãních nauk (vysoká inteligence a invenãnost, vá‰niv˘ a upfiímn˘ zájem o poznání Ïivého svûta, jeho pÛvodu a v˘voje, neochvûjná vûrnost poznan˘m pravdám atd. – v‰ak to znáte podle sebe). Jaroslav Flegr mi snad nezazlí, fieknu-li, Ïe Darwina pfiipomínám je‰tû v jednom aspektu – také jsem po ãtyfiicet let choval rÛzná plemena domácích holubÛ a pro zábavu je rÛznû kfiíÏil a selektoval. UÏ tehdy mi bylo divné, Ïe by umûl˘ v˘bûr mûl b˘t totoÏn˘ s pfiírodním a nové druhy by mûly vznikat v pfiírodû podobnû jako voláãi ãi pávíci v holubnících britsk˘ch chovatelÛ. Ne Ïe by umûl˘ v˘bûr nebyl schopen rychle a razantnû zmûnit vzhled a vlastnosti chovan˘ch zvífiat:kdo nevûfií,aÈ si zkusí. PotíÏ je jinde.V˘sledek se podobá spí‰e osazenstvu ‰pitálu sv. Jakuba, a ãím více se morfologicky, etologicky ãi velikostnû odch˘lí od v˘chozího stavu, tj. holuba skalního, tím je uboÏej‰í a ménû schopn˘ Ïivota. Extrémní v˘sledky „‰lechtûní“ uÏ ani nevylétnou na stfiechu, ani neodchovají samy holoubata – v teorii by tomu tak ov‰em b˘t nemûÎIVÉ ZÁHLAVÍ / 13
lo. Nápadn˘ je i rychl˘ návrat libovolné populace domácích holubÛ po ochabnutí dozoru chovatele k v˘chozímu stavu, tj. zhruba k divokému skalnímu holubovi. Cel˘ fenomén mi byl nápadn˘ uÏ ze studií, ale bylo v povaze doby, Ïe se k vûfiení pfiedkládala fiada podivností,napfi.brzké vítûzství proletáfiské revoluce.V hou‰tinû podobn˘ch trablÛ jsem nakonec na holuby a ostatní domestikanty pozapomnûl. Poznamenejme, Ïe i vyuãování evoluãní teorii se tehdy nevidûlo rádo, a vzpomínám si na pouãení, které nám udûlil jeden z tehdej‰ích pedagogÛ: Proã je ze v‰ech ÏivoãichÛ na druhy zdaleka nejvíce broukÛ? ProtoÏe mají pevné krovky, které je chrání pfied útoky nepfiátel. A proã je ze v‰ech broukÛ na druhy zdaleka nejvíc drabãíkÛ? ProtoÏe mají krovky velmi zkrácené a mohou se volnû pohybovat… Pfiiznám se, Ïe uÏ v devatenácti se mi na tom zdálo cosi divného, byÈ jsem tehdy docházel k závûru, Ïe logika není pro Ïivot nejlep‰ím vodítkem. O to vût‰í radost jsem mûl po letech, kdyÏ jsem dostal k proãtení rukopis této knihy. Cel˘ prapodivn˘ fenomén s domestikanty do ní zapadal a ona ta zamrzlá evoluce… Leã nebudu pfiedbíhat a vyzrazovat pikantní tajemství, uÏ proto ne, Ïe konzument si knihu, jak doufám, fiádnû zakoupil a nemÛÏe b˘t pfiipraven o proÏitek proniknutí k jádru vûci, coÏ vyÏaduje bedlivé proãtení textu od první do poslední stránky. V˘sledek Flegrova usilování je pozoruhodn˘ v nûkolika rovinách, z nichÏ nikoli nepodstatná je i ta, kde získal ãas k jejímu napsání. Po zralé úvaze se totiÏ rozhodl, ve snaze pojistit pfied ztroskotáním jednostranné investice do memÛ,vypustit do svûta i své geny,a to hned na dvou sice roztomil˘ch, ale téÏ velmi nezbedn˘ch vehikulech. Od svého nûkdej‰ího vzoru Richarda Dawkinse se Flegr li‰í tím, Ïe svou inovaci neprezentuje jako pokraãování darwinovské ortodoxie (vzpomeÀme DawkinsÛv termín new orthodoxy, aã se v podstatû jednalo o herezi jako hrom), ale jako kacífiství. Je to zfiejmû v âechách, tradiãnû bohat˘ch na hereze nejrÛznûj‰ího typu, mnohem perspektivnûj‰í cesta, jak prorazit. Jen je nutno vymyslet nûjaké kacífistvo kapitální, protoÏe ta drobná budí v mûstû Praze uÏ od pfielomu 14. a 15. vûku shovívavé pousmání. Je rov14ÎIVÉ ZÁHLAVÍ /
nûÏ vynikající, Ïe kniha byla vydána ãesky: jednak to zvy‰uje pravdûpodobnost jejího dochování (anglick˘ch textÛ o evoluãní biologii je spousta, ale aÏ se najde fragment ãeského, to bude na katedfie paleolingvistiky poprask, nemluvû o tom, jak snadno mÛÏe v izolované populaci nenápadnû probûhnout speciace), jednak uvádí ãeskou mládeÏ srozumitelnû nejen do evoluãní biologie nového typu, ale i do vûdeckého zákulisí. A tak bude mladá generace biologÛ a zájemcÛ o studium této disciplíny „uvedena do Ïivota“, aniÏ by bylo nutné je rovnou úplnû zkazit. Evoluãní biologie je pro jedince, ktefií v ní pfiímo „nejedou“, disciplína zvlá‰tní. Abychom mohli v jejích pravidlech hry správnû a úspû‰nû fungovat, musíme uvûfiit v fiadu v˘chozích premis. Je to zejména pfiesvûdãení,Ïe hmota je cosi nadaného jen inercií, pasivní v˘plÀ prázdnoty, nûco bez vlastní aktivity, nefiku-li nûãeho, jako je „intence“, ãi snad dokonce „zámûr“ ãi „vÛle“. Kde se potom tyto vlastnosti, projevující se tfieba u ãlovûka prozíravostí ãi plánovitostí, u nás sam˘ch vzaly (pokud nechceme vûfiit, Ïe spadly pfiímo z nebes),se uÏ nefie‰í. Îivé organismy totiÏ nûjakou, jakkoli nevûdomou intencionalitu, která by hezky a jednodu‰e, ale „nevûdecky“ vysvûtlovala tfieba fenomén dlouhodob˘ch evoluãních trendÛ, mít nemohou (ne‰lo by aÏ tak o to vidût ve svûtû nûjaké „nadpfiirozené“ jevy ãi zásahy, spí‰e o to, jak budeme chápat, co jsou ty „pfiirozené“). RovnûÏ je nutno uvûfiit, Ïe vûdeck˘m vysvûtlením je pouze nûjaká metafora vzatá ze svûta lidsk˘ch strojÛ,tj.mechanomorfní,a korunou dÛkazÛ matematick˘ model. Pokud tomuto pevnû uvûfiíme ãi si ani neuvûdomíme,Ïe by se dalo myslet jinak, jsme prav˘mi evoluãními biology dne‰ních dnÛ. Jsem upfiímnû zvûdav, jak se inovaãní FlegrÛv pokus podafií, neboÈ plavat v nûãem v rámci pravovûfií proti mejnstr˘mu je velmi nejisté. AÈ nezoufá, Ïe po jeho epochálním ãlánku v Rivista di Biologia dosud ne‰tûkl pes. Po mém stejnû epochálním ãlánku o „zacílené“ evoluci mot˘lích kreseb (Zool. Jahrb. Syst. 1989: 217–254) taky ne‰tûkl. Ba za Ïivota velikého Johanna Gregora M. ne‰tûkl rovnûÏ a tento se nakonec ze zoufalství vûnoval opatování, bankovním funkcím a sledování poãasí. BohuÏel má „drobná ÎIVÉ ZÁHLAVÍ / 15
práce“, mezi intelektuály v ãesk˘ch zemích tak oblíbená (namátkou Petr V.: Kritick˘ úvod do teorie pfiírodního v˘bûru, 1996), na chod „velké vûdy“ ãi „velk˘ch dûjin“ jen minimální vliv. Ten se mûní vût‰inou náhle, tím, Ïe zanedbávaná polarita se náhle po letech vyhrne na povrch a nebere si rukaviãky (po pádu komunismu, kter˘ v˘znam trÏních sil zcela popíral, nastalo jejich vá‰nivé uctívání – nová „móda“ se ‰ífií lavinovitû, podobnû jako samiãky vût‰inou upfiednostÀují ten typ sameãkÛ, kter˘ chtûjí i ostatní). Trochu se obávám, aby léta úplného popírání jakéhokoli byÈ sebeparciálnûj‰ího a sebenevûdomûj‰ího fungování intence v Ïivém svûtû nevyústila pfievratem v naprost˘ opak: v‰e je v˘sledkem plánu a zámûru jednoho a centrálního, v tomto pfiípadû Boha-Stvofiitele. Raketov˘ vzestup a ‰ífiení kreacionismu je vedle kolapsu komunismu druh˘m nejvût‰ím spoleãensk˘m divem,kter˘ jsem zaÏil, nemám z nûj ov‰em pfiíli‰ radost. Svût, kde na mnoha kníÏecích stolcích sedí pfiísní muÏové se svat˘mi knihami, nevûstí v tomto smyslu mnoho dobrého. Pfiál bych krásné, ãtivé a vtipné Flegrovû knize a její centrální my‰lence lep‰í osud, neÏ byla sudba hypotetického invenãního albánského teologa, kter˘ pfii‰el na brilantní a mnohé vysvûtlující kacífistvo krátce pfiedtím, neÏ Enver HodÏa vyhlásil První ateistick˘ stát. Pevnû doufám, Ïe pfiedchozí ãerná vize je jen v˘razem nevûdom˘ch du‰evních pochodÛ polohumanitního ‰karohlída, kter˘ se probíral dûjepisn˘mi knihami víc, neÏ je pro zdárné provozování vûdy zdrávo, a Ïe pfiíteli Flegrovi nebude na stará kolena Ïivofiiti, jsa s nevolí trpûn na katedfie inteligentního dyzajnu. Pfiedpokládám, Ïe stejnou radost z knihy jako já budou mít i ãtenáfii z ‰irok˘ch fiad ãeskojazyãného obyvatelstva – krom biologÛ je dobfie pfiístupná i zvídavému laikovi s alespoÀ stfiedo‰kolsk˘m vzdûláním: zevrubné vysvûtlování základních genetick˘ch i jin˘ch biologick˘ch pojmÛ je plnû na místû, nechceme-li ov‰em podlehnout publikaãnímu nihilismu v tom smyslu, Ïe ti, co vûdí, stejnû vûdí, a ti, co nevûdí, stejnû nepochopí, a tudíÏ je lep‰í nepsat nic. Ale teì uÏ, mil˘ ãtenáfii, vzhÛru k poznávání, jak je to s evolucí doopravdy. Stanislav Komárek 16ÎIVÉ ZÁHLAVÍ /
1
V·ECHNO JE JINAK, NEÎ SE ZDÁ
Je tomu jiÏ zhruba 150 let, co vy‰lo první vydání knihy „O vzniku druhÛ pfiirozen˘m v˘bûrem“.1 V tomto díle nejslavnûj‰í biolog v‰ech dob, Charles Darwin, jako první napsal a zdÛvodnil, Ïe Ïivoãi‰né a rostlinné druhy vznikly a stále vznikají v pfiírodû postupn˘m v˘vojem ze spoleãného pfiedka. Vysvûtlil, Ïe silou pohánûjící rozrÛzÀování druhÛ je pfiirozen˘ v˘bûr, pfiednostní pfieÏívání a rozmnoÏování nejzdatnûj‰ích jedincÛ. Pfiirozen˘ v˘bûr tak zároveÀ uspokojivû vysvûtluje úãelné pfiizpÛsobení organismÛ podmínkám jejich prostfiedí. Darwinovy my‰lenky sice narazily na siln˘ odpor tehdej‰í náboÏensky orientované spoleãnosti, v odborn˘ch kruzích se jim v‰ak dostalo témûfi okamÏitû v‰eobecného pfiijetí. Jeho teorie evoluce byla v prÛbûhu ãasu nesãíslnûkrát potvrzena a do souãasnosti zÛstává základem v‰ech vûdeck˘ch evoluãních teorií. Pfiedpokládám, Ïe Ïádné tvrzení pfiedchozího odstavce ãtenáfie nijak zvlá‰È nepohor‰uje. A pfiesto, s v˘jimkou vcelku nepfiíli‰ zajímavého konstatování, Ïe od prvního vydání Darwinovy knihy uplynulo zhruba 150 let, jsou v‰echna ostatní v podstatû nepravdivá. Charles Darwin (1809–1882) rozhodnû nebyl prvním biologem, kter˘ pfiedloÏil odborné vefiejnosti ucelenou teorii v˘voje druhÛ postupnou evolucí ze spoleãného pfiedka, neboÈ právû toto udûlal jiÏ o 50 let dfiíve Jean-Baptiste Lamarck (1744–1829) ve svém stûÏejním díle „Filosofie zoologie“.2 Motorem pohánûjícím rozrÛzÀování druhÛ dost moÏná není pfiirozen˘ v˘bûr, ale zcela jiné evoluãní mechanismy, které budeme probírat v kapitole 4. Pfiirozen˘ v˘bûr, tak jak ho popsal Darwin, sice umoÏÀuje vysvûtlit vznik úãeln˘ch vlastností u bakterií, nedostaãuje v‰ak k vysvûtlení tûchto vlastností u naprosté vût‰iny takzvan˘ch vy‰‰ích organismÛ.3 Darwinovy my‰lenky byly aÏ V·ECHNO JE JINAK, NEÎ SE ZDÁ / 17
neãekanû pfiíznivû pfiijaty ‰irokou vefiejností. Naproti tomu fiada evoluãních biologÛ proti nim vznesla a v prÛbûhu ãasu je‰tû postupnû vzná‰ela pomûrnû závaÏné námitky. Darwinova teorie byla opravdu následnû mnohokrát potvrzena. Souãasnû se v‰ak v prÛbûhu ãasu objevila fiada skuteãností, které její platnost v mnohém zpochybÀují nebo pfiinejmen‰ím omezují. Ve svûtle souãasn˘ch poznatkÛ jiÏ DarwinÛv model evoluce nemÛÏeme povaÏovat za základ vûdeck˘ch teorií t˘kajících se vzniku a v˘voje Ïivota. A právû o tom a o teorii, která by mohla Darwinovu teorii nahradit, by mûla b˘t tato kniha. Aby bylo hned od zaãátku jasno: nic proti Darwinovi. Podobnû jako on a naprostá vût‰ina m˘ch kolegÛ i já jsem pfiesvûdãen, Ïe organismy vznikaly bûhem nesmírnû dlouhého období trvání Zemû jeden z druhého pfiirozenou cestou biologické evoluce.
1.1 Evoluce Evolucí se obvykle rozumí postupn˘ v˘voj jakékoli soustavy s „pamûtí“, tj. jakékoli soustavy, která odpovídá na vnûj‰í vlivy v závislosti na tom, s jak˘mi vlivy se jiÏ setkala v minulosti. To znamená, Ïe mÛÏeme mluvit stejnû dobfie o evoluci jazykÛ, automobilov˘ch karoserií ãi dámsk˘ch úãesÛ jako o evoluci kaprovit˘ch ryb. Evoluce mÛÏe b˘t pfiímá, zpûtná i cyklická.
Jedním z mnoha typÛ evoluce je biologická evoluce. Je zajímavá pfiedev‰ím tím, Ïe v jejím prÛbûhu samovolnû vznikají organismy, tj. systémy úãelnû pfiizpÛsobené vyuÏívání nejrÛznûj‰ích zdrojÛ prostfiedí, tedy mezi jin˘mi tfieba takoví obdivuhodní tvorové jako mouchy octomilky, kokosové palmy, jesetefii a ãtenáfii této knihy.
Ve srovnání s Darwinem mám pro toto své pfiesvûdãení mnohem více vûcn˘ch dokladÛ, poznatkÛ, které nashromáÏdili biologové bûhem 150 let, jeÏ uplynula od vydání „O vzniku druhÛ pfiirozen˘m v˘bûrem“. Na rozdíl od vût‰iny zastáncÛ tradiãních proudÛ v evoluãní biologii se v‰ak domnívám, Ïe zpÛsob vzniku a v˘voje druhÛ pÛsobením pfiirozeného v˘bûru je jin˘, neÏ jak ho popsal Darwin a neÏ jak se nám ho snaÏí ukázat souãasné uãebnice. Dále jsem pfiesvûdãen, Ïe rozdíly mezi darwinistic18 / ZAMRZLÁ EVOLUCE ANEB JE TO JINAK, PANE DARWIN
k˘m a nov˘m modelem evoluce mají zásadní vliv na na‰e chápání prÛbûhu fiady pfiírodních dûjÛ. Mnohé z tûchto dûjÛ, které je obtíÏné pochopit v my‰lenkovém rámci star‰ích evoluãních teorií a které probíhají, aãkoli v darwinovském svûtû by probíhat nemûly, je moÏné celkem jednodu‰e vysvûtlit v rámci nového modelu. V ãem tedy spoãívá jádro mého kacífiství: Zatímco pÛvodní Darwinova teorie pfiedpokládá, Ïe druhy, se kter˘mi se v pfiírodû setkáváme, jsou evoluãnû plastické a více ãi ménû ochotnû odpovídají na selekãní tlaky prostfiedí, tj. úãelnû se pfiizpÛsobují jeho zmûnám, nová teorie4 naopak pfiedpokládá, Ïe naprostá vût‰ina druhÛ nic takového neãiní a ani ãinit nemÛÏe. Jedná se totiÏ o druhy,které budu dále oznaãovat jako evoluãnû zamrzlé.Tyto druhy na zmûny ve svém prostfiedí odpovídají jako guma – zpoãátku se tlaku prostfiedí podvolí a ãásteãnû se pozmûní, ãím se v‰ak jejich vlastnosti více odchylují od pÛvodního stavu, tím vût‰í odpor tlaku kladou, aÏ v urãit˘ okamÏik na sebesilnûj‰í tlak prostfiedí pfiestanou odpovídat. Zatímco v darwinovském svûtû se v‰echny druhy radostnû vyvíjejí a neustále se mûní v odpovûì na nové a nové poÏadavky mûnícího se prostfiedí, ve svûtû zamrzlé plasticity zÛstávají druhy víceménû nemûnné a povût‰inou pouze smutnû ãekají, aÏ se zmûny v jejich prostfiedí nahromadí v takové mífie, Ïe jim nezbude nic jiného neÏ zpÛsobnû vyhynout. Proã tomu tak je a také kde se berou nové druhy, jak je moÏné, Ïe jsou druhy úãelnû pfiizpÛsobeny svému prostfiedí, a jak mÛÏe v takovémto evoluãnû zamrzlém svûtû vÛbec docházet k evoluci, na tomto místû neprozradím. JestliÏe v‰ak knihu neodloÏíte pfiedãasnû, dostane se vám odpovûdí i na tyto otázky. Doufám, Ïe se mi v pfiedchozích odstavcích podafiilo vzbudit zvûdavost ãtenáfiÛ a Ïe tedy mohu zaãít hned následující kapitolu úvodním pfiedstavením obecnû známého Darwinova modelu biologické evoluce.V dal‰ích kapitolách budeme postupnû probírat nejdÛleÏitûj‰í novinky, o které ve 20. století obohatil Darwinovu teorii neodarwinismus.V osmé kapitole se budeme V·ECHNO JE JINAK, NEÎ SE ZDÁ / 19
vûnovat evoluci dawkinsovské, tj. teorii sobeckého genu. Jedná se o model evoluce, kter˘ mûl vyfie‰it obtíÏe neodarwinistické teorie s vysvûtlováním evoluce u pohlavnû se rozmnoÏujících organismÛ.Tento model5 pfiedpokládá, Ïe to, co se nám navenek jeví jako darwinistická evoluce, je ve skuteãnosti jakési loutkové divadlo, které pro sebe uspofiádaly jednotlivé geny v rámci svého závodu o co nejrychlej‰í zmnoÏování sv˘ch kopií.V deváté a desáté kapitole si ukáÏeme, Ïe ani model sobeckého genu zásadní problém evoluce u pohlavnû se mnoÏících organismÛ nevyfie‰il.JestliÏe ãtete knihy stejn˘m systémem jako moje Ïena, tj. zaãínáte ãíst nûkde v polovinû knihy, pak dvû tfii kapitoly pfieskoãíte, z kapitoly 16 si pfieãtete v‰echna pfiídavná jména a z kapitoly 17 v‰echna slovesa, a v pfiípadû, Ïe vás kniha i za tûchto okolností zaujme, vrátíte se moÏná ke kapitole s nejhezãími obrázky, doporuãoval bych vám zaãít právû kapitolou osm a následnû byste si mohli „stfiihnout“ i kapitoly 9 a 10. (Já vím, Ïe právû vy tyto fiádky nejspí‰ neãtete, pfiípadnû je ãtete aÏ úplnû nakonec, ale tfieba se vám kniha otevfiela náhodou právû tady – proã to tedy nezkusit.) Rozhodnû byste v‰ak nemûli pfieskoãit kapitolu 11, která je z hlediska toho, co chci fiíct, naprosto klíãová. Právû v ní je pfiedstaven model evoluce, o kterém se domnívám, Ïe nejlépe odpovídá souãasn˘m poznatkÛm evoluãní biologie a paleontologie. V dal‰ích sedmi kapitolách knihy budou postupnû pfiedstaveny doklady podporující platnost nového modelu a nûkteré jeho zajímavé dÛsledky.V poslední kapitole pfiijde zamy‰lení nad tím, proã v uãebnicích stále je‰tû pfievládá DarwinÛv model evoluce a jaké jsou ‰ance na zmûnu a na pfiijetí nového modelu, kter˘ vcelku bez viditelnûj‰ího v˘sledku klepe na dvefie pfiinejmen‰ím od 60. let minulého století. JestliÏe se ãtenáfi-nebiolog v textu obãas ztratí nebo napfiíklad neporozumí urãitému technickému termínu (a nezachrání ho ani odkaz v rejstfiíku), nemusí se tím pfiíli‰ vzru‰ovat. Doporuãuji v takovém pfiípadû ãíst klidnû dál a ono se to témûfi jistû za chvíli samo vytfiíbí.A je‰tû jedna technická poznámka pro mou Ïenu a ostatní „skokany“. KaÏdá kapitola konãí odstavcem, kte20 / ZAMRZLÁ EVOLUCE ANEB JE TO JINAK, PANE DARWIN
r˘ struãnû a pfiehlednû shrnuje její hlavní poselství a naznaãuje, co bude pfiedmûtem kapitoly pfií‰tí. Je jasné, Ïe pravovûrn˘ skokan se jen tûÏko nechá pfiipravit o poÏitek objevování vlastní cesty knihou tím, Ïe by v ní listoval (a je‰tû k tomu odpfiedu dozadu!) a zastavoval se u kaÏdého z tûchto závûreãn˘ch odstavcÛ. Pro skokany ménû pravovûrné by v‰ak právû tento postup mohl pfiedstavovat je‰tû snesiteln˘ ústupek. âtenáfii populárnû nauãn˘ch knih (mne nevyjímaje) jsou dnes aÏ nechutnû zh˘ãkaní. Proto b˘vá zvykem uspofiádat text tak, Ïe se v nûm stfiídají obtíÏnûj‰í oddíly s oddíly velmi lehk˘mi. Optimální je, kdyÏ se podafií prokládat odbornou látku pfiíbûhy z pfiírodovûdeck˘ch v˘prav do exotick˘ch krajÛ, pfiípadnû líãením zákulisí jednotliv˘ch objevÛ, ve kterém nesmí chybût pokud moÏno veselé pfiíhody jejich úãastníkÛ. Nic takového bohuÏel nemohu uãinit. Na v˘pravách v exotick˘ch krajích jsem sice strávil pomûrnû dost ãasu, Ïádnou evoluci jsem tam v‰ak nepotkal a pfiedkládat tento fakt jakoÏto doklad teorie zamrzlé plasticity se mi pfieci jenom ponûkud pfiíãí.Vzhledem k tomu, Ïe jsem spí‰e introvert a polovinu svého profesního Ïivota jsem navíc strávil na té ‰patné stranû Ïelezné opony, nemohu ãtenáfiÛm nabídnout ani dojmy z osobních setkání s v˘znamn˘mi evoluãními biology souãasnosti. Zvolil jsem nakonec fie‰ení, na které mne pfiivedla moje dlouholetá zku‰enost s pfiedná‰ením kurzu „Praktická metodologie vûdy“ pro studenty magistersk˘ch oborÛ biologie Pfiírodovûdecké fakulty Karlovy univerzity. Z odezvy studentÛ jsem totiÏ zjistil, Ïe nûkteré ménû známé a ménû zfiejmé stránky vûdeckého fiemesla pfiipadají posluchaãÛm nejen vcelku zajímavé, ale nûkdy i docela zábavné. A proã se tedy o nû nepodûlit i s ‰ir‰ím publikem, zvlá‰tû kdyÏ to navíc mÛÏe pomoci zasadit pfiedkládanou látku do ‰ir‰ího rámce souãasné vûdy.6 Nemusíte v‰ak mít obavu, pozvánku do exotické krajiny hypotéz, grantÛ a citaãních ohlasÛ mÛÏete, ale také nemusíte pfiijmout. JestliÏe nebudete chtít nahlédnout pod pokliãku souãasné vûdy nebo kdyÏ vás bude mÛj úhel pohledu pfiíli‰ pohor‰ovat, staãí, kdyÏ budete pfieskakovat pfiíslu‰né Ïluté rámeãky. V·ECHNO JE JINAK, NEÎ SE ZDÁ / 21
I tak vám pochopitelnû ãást sv˘ch zku‰eností tu a tam nenápadnû podstrãím, bude se to v‰ak dít v mífie doufám snesitelné. Je‰tû radûji pár slov k mému úhlu pohledu. Vystudoval jsem biologii buÀky a vût‰inu své dosavadní vûdecké ãinnosti jsem vûnoval molekulární fylogenetice a evoluãní parazitologii. Stejnû jako moji kolegové získávám na své vûdecké projekty peníze od vûdeck˘ch agentur, pravidelnû publikuji ãlánky v mezinárodních ãasopisech, pfiedná‰ím na univerzitû a vychovávám své magisterské a doktorandské studenty. Rozhodnû nejsem ani vûdeck˘m disidentem, kter˘ ignorován okolím si bádá kdesi daleko za okrajem hlavního proudu vûdy, ani vûdeckou celebritou, která vÏdy pluje v samém stfiedu hlavního proudu, a která je tudíÏ pravidelnû zvána jako plenární fieãník na vûdecké kongresy. Jsem jedním z mnoha vûdcÛ, ktefií se pohybují kdesi mezi obûma krajnostmi a pfiitom se znovu a znovu radují z toho, Ïe mûli v Ïivotû to neskuteãné ‰tûstí, Ïe se mohou ve svém povolání vûnovat ãinnosti, která je baví ze v‰eho nejvíc – objevovat dosud neobjevené. Bohu (ãi slepé náhodû) a daÀov˘m poplatníkÛm za to budiÏ nehynoucí dík. V˘sledky mého nepfiíli‰ rozsáhlého statistického prÛzkumu (zeptal jsem se Franty a Karla) ukazují, Ïe polovina ãtenáfiÛ pfieskakuje v knihách pfiedmluvy a úvody. Jak jiÏ patrnû vût‰ina ãtenáfiÛ tu‰í, vzal jsem si z této skuteãnosti ponauãení a uãinil pfiíslu‰né protiopatfiení. Pfiedmluvu, kterou jste právû doãetli, jsem rafinovanû oznaãil jako první kapitolu. Takov˘ch trikÛ mám moÏná v zásobû je‰tû více. Knihu „Zamrzlá evoluce“ jsem totiÏ zaãal psát mimo jiné proto, abych se odreagoval po sedmi rocích sepisování odpornû tlusté uãebnice evoluãní biologie7 (dûlal jsem to zcela dobrovolnû a obãas mne to i docela bavilo, ale ãeho je moc, toho je pfiíli‰).TakÏe, váÏení ãtenáfii, zkuste se radûji pfiedem pfiipravit na moÏnost, Ïe se k Vám budu chovat obãas ponûkud familiérnû (za coÏ se zde ne zcela upfiímnû omlouvám). Dopfiedu ani zcela nevyluãuji, Ïe si z Vás obãas i trochu vystfielím.Tím nemyslím, Ïe bych Vám vûdomû podstrkoval nepravdivé informace nebo snad úmyslnû zamlãoval fakta, která 22 / ZAMRZLÁ EVOLUCE ANEB JE TO JINAK, PANE DARWIN
by se mi nehodila do krámu. Selektivní pamûÈ je pochopitelnû potvora, takÏe radûji pfiedem poãítejte s tím, Ïe s vût‰í pravdûpodobností zmíním v˘sledky, které jsou v souhlase s mou oblíbenou teorií, neÏ ty, které jí odporují. V tomto ohledu se v‰ak mÛj text nebude nijak zvlá‰È odli‰ovat od textÛ jin˘ch autorÛ. Nezaujaté, zcela objektivní knihy nejspí‰ neexistují, a kdyby existovaly, nebyly by ke ãtení. Pfiedem rovnûÏ pfiiznávám, Ïe se v roli autora populárnû nauãného díla budu místy chovat ponûkud neukáznûnû – tu a tam moÏná nechám témata plynout ponûkud volnûji, neÏ b˘vá zvykem. Jako napfiíklad v první polovinû pfií‰tí kapitoly.
Poznámky pod ãarou byly z technick˘ch dÛvodÛ umístûny na konci knihy.V tomto jediném pfiípadû jsem v‰ak uãinil v˘jimku. Chtûl bych totiÏ na tomto místû podûkovat v‰em sv˘m kolegÛm, studentÛm, znám˘m i znám˘m m˘ch znám˘ch, na kter˘ch jsem rukopis bûhem minulého roku testoval.Vzhledem k tomu, Ïe jich bylo asi 30 a mnohé z nich ani neznám jménem, musím to bohuÏel uãinit touto hromadnou formou. Dûkuji jim za mnoÏství cenn˘ch pfiipomínek a podnûtÛ t˘kajících se jak vûcné, tak formální stránky textu. Ostatnû za to samé pfiedem dûkuji i budoucím ãtenáfiÛm knihy, ktefií mohou své pfiipomínky posílat na adresu
[email protected]. Errata i dal‰í nov˘ materiál t˘kající se textu budu uvefiejÀovat na adrese: frozenevolution.com. Projekt byl podporován grantem M·MT 0021620828.
V·ECHNO JE JINAK, NEÎ SE ZDÁ / 23
2 VZNIK DARWINISMU ANEB CO A JAK VLASTNù DARWIN (NE)OBJEVIL
Kdo se ponofií do knihy „O vzniku druhÛ pfiirozen˘m v˘bûrem“, brzy zjistí, Ïe Darwin byl nejen geniálním biologem, ale i velmi schopn˘m autorem vûdeck˘ch pojednání. Kniha je totiÏ sepsána s ohledem na budoucí ãtenáfie a zejména na moÏné kritiky velmi chytfie. KdyÏ vysvûtluji studentÛm, jak mají psát odborn˘ ãlánek, na pfiedním místû zdÛrazÀuji dÛleÏitou zásadu: kapitola „Úvod“ se pí‰e nakonec.Tato kapitola má ãtenáfii ukázat, co bylo úãelem dané studie a proã ji bylo nutné provést právû nyní a právû námi zvolen˘m zpÛsobem. Vûda má totiÏ z hlediska psaní úvodÛ jednu dosti nepfiíjemnou vlastnost: ne vÏdy nám odpoví právû na tu otázku, kterou jsme si v okamÏiku zahájení vûdeckého projektu poloÏili. Velmi ãasto se ukáÏe, Ïe nejvût‰ím pfiínosem projektu je objev, ke kterému jsme do‰li
2.1 Odborn˘ ãlánek Vûdecké v˘sledky se v souãasnosti uvefiejÀují obvykle formou struãného ãlánku v nûkterém z mnoha tisíc odborn˘ch ãasopisÛ. Vûdeck˘ ãlánek se obvykle skládá ze struãného Abstraktu, shrnujícího nejdÛleÏitûj‰í v˘sledky, z kapitoly Úvodu, jehoÏ úkolem je pfiedstavit úãel studie a zasadit ji do ‰ir‰ího rámce oboru, z kapitoly V˘sledky, obsahující nijak nekomentované v˘sledky studie (namûfiili jsme to a to, rozdíl byl/nebyl statisticky v˘znamn˘), a z kapitoly Diskuse, ve které je uvedeno, co si myslíme, Ïe na‰e v˘sledky zna-
menají, jak se shodují ãi neshodují s dosavadními poznatky a co z nich dále vypl˘vá. âlánek b˘vá zakonãen podûkováním lidem, ktefií k dokonãení studie pfiispûli (ale zase ne tolik, abychom je zafiadili mezi spoluautory ãlánku), a grantov˘m agenturám, které nበv˘zkum financovaly (viz Box 7.8 na str. 143), a dále seznamem literatury, kterou v ãlánku citujeme (viz Box 2.6 na str. 30). Celkovû má ãlánek (v biologick˘ch oborech) obvykle 2000–6000 slov a 3–6 grafÛ a tabulek, tj. zabírá v ãasopise 4–12 stran.
24 / ZAMRZLÁ EVOLUCE ANEB JE TO JINAK, PANE DARWIN
zcela neãekanû pfii studiu úplnû jin˘ch jevÛ. Nejnázornûj‰í bude doloÏit toto tvrzení na skuteãném pfiíkladu ze Ïivota na‰í laboratofie.
Jak jsme omylem objevili funkci Rh-faktoru KdyÏ jsme v na‰í laboratofii studovali vliv nákazy parazitick˘m prvokem Toxoplasma na v˘konnost nakaÏen˘ch osob, zjistili jsme vcelku oãekávateln˘ fakt, Ïe jedinci s cystami prvoka v nervové a svalové tkáni reagují na jednoduché podnûty pomaleji.1 Tomu se není tfieba ani pfiíli‰ divit, neboÈ úplnû stejnû ovlivÀuje toxoplazma v˘konnost nakaÏen˘ch my‰í.2 Podstatnû v˘znamnûj‰í v‰ak byl urãitû jin˘, zcela neãekan˘ objev. Zjistili jsme, Ïe nákaza pÛsobí odli‰nû na v˘konnost osob Rh-negativních a Rh-pozitivních.
2.2 Toxoplazma Toxoplazma je v rozvinutém svûtû moÏná nejroz‰ífienûj‰í prvok parazitující u ãlovûka. Jeho koneãn˘m hostitelem (tj. hostitelem, ve kterém se rozmnoÏuje pohlavnû) jsou koãkovité ‰elmy. NakaÏená koãkovitá ‰elma vyluãuje s trusem do okolí odolné cysty (oocysty), které se mohou dostat s potravou ãi vodou do tûl mezihostitelÛ. Mezihostitelem mÛÏe b˘t jak˘koli pták ãi savec, vãetnû ãlovûka. V tûle mezihostitele se toxoplazma mnoÏí pouze nepohlavnû a vytváfií zde ve svalové a nervové tkáni klidová stadia, tzv. tkáÀové cysty. JestliÏe koãkovitá ‰elma uloví nakaÏeného mezihostitele a pozfie tkáÀové cysty, nakazí se a v˘vojov˘ cyklus parazita se tím
uzavfie. âlovûk se nejãastûji nakazí pojídáním syrového ãi nedovafieného masa nebo nedostateãnû omytou zeleninou kontaminovanou zeminou obsahující oocysty. U zdravého ãlovûka se nákaza projeví podobnû jako bûÏné virové ãi bakteriální onemocnûní a rychle odezní. Îivotaschopné cysty ov‰em zÛstanou v nervové a svalové tkáni doÏivotnû. JestliÏe se v‰ak nakazí tûhotná Ïena, mÛÏe (ale také nemusí) dojít k pfienosu nákazy na plod a ten mÛÏe utrpût závaÏná po‰kození. Budoucí maminky by proto nemûly jíst nedovafiené maso a ‰patnû umytou zeleninu a nemûly by ãistit koãiãí toalety.
VZNIK DARWINISMU… / 25
2.3 Rh-negativní a Rh-pozitivní osoby Osoby je moÏné rozdûlit do dvou skupin li‰ících se pfiítomností urãité formy proteinu na povrchu ãerven˘ch krvinek. Rh-pozitivní osoby (tûch je v evropské populaci asi 80 %) mají na ãerven˘ch krvinkách pfiíslu‰né molekuly, zatímco Rh-negativním tato molekula chybí (ve skuteãnosti tam obvykle je, ale je pozmûnûná – to nás v‰ak nyní nemusí zajímat). JestliÏe se pfienese krev Rh-pozitivní osoby do tûla
osoby Rh-negativní, vytvofií se zde proti pfiíslu‰né molekule protilátky, které budou krvinky pocházející od Rh-pozitivní osoby niãit. K pfienosu krve z Rh-pozitivní osoby mÛÏe dojít pfii transplantaci nebo pfiirozenou cestou u tûhotn˘ch Rh-negativních Ïen, které ãekají (s Rh-pozitivním otcem) Rh-pozitivní dítû. V minulosti pfiítomnost tûchto protilátek váÏnû ohroÏovala Ïivot a zdraví dal‰ích dûtí stejné Ïeny.
U nenakaÏen˘ch osob byla v˘konnost Rh-negativních jedincÛ v˘raznû lep‰í neÏ jedincÛ Rh-pozitivních. U osob nakaÏen˘ch v‰ak byla situace opaãná. Rh-negativní osoby mûly v dÛsledku nákazy v˘konnost v˘raznû sníÏenou, tj. vykazovaly v˘raznû del‰í reakãní ãasy, zatímco osoby Rh-pozitivní mûly v˘konnost sníÏenou pouze mírnû, pfiípadnû nezmûnûnou (obr. 1.1).To by mohlo vysvûtlovat funkci Rh-proteinu.Ve vût‰inû zemí je toxoplazmou nejspí‰e doÏivotnû nakaÏeno 20–80 % obyvatelstva.V minulosti bylo riziko nákazy jistû mnohem vy‰‰í, a to zejména v oblastech s velk˘m v˘skytem koãkovit˘ch ‰elem.Takovou oblastí je tfieba Afrika, kde b˘vá i dnes nakaÏeno pfies 90 % obyvatelstva. JestliÏe byla vût‰ina lidí v populaci nakaÏena tímto parazitem, mohla pfiedstavovat Rh-pozivitita, zvy‰ující odolnost proti nepfiízniv˘m úãinkÛm nákazy, v˘znamné zv˘hodnûní a pfiíslu‰n˘ gen se mohl
2.4 Gen Jeden ze základních pojmÛ moderní biologie, pomocí kterého je oznaãována vloha pro urãitou vlastnost. Na konkrétním v˘znamu slova gen se v‰ak kupodivu neshodnou ani odborníci z rÛzn˘ch oborÛ. Jasno v tomto bodu
mají molekulární genetici, pro které je gen souvisl˘ úsek molekuly DNA. Evoluãní biologové sice vûdí, Ïe je to nesmysl a Ïe takhle gen definovat nelze3, ale ti jsou dnes v zanedbatelné men‰inû, takÏe kdyby se mûli za svou prav-
26 / ZAMRZLÁ EVOLUCE ANEB JE TO JINAK, PANE DARWIN
du poprat, urãitû by si odnesli pofiádn˘ v˘prask. Proto radûji mlãky zatínají zuby a tváfií se, Ïe je v‰echno v pofiádku (a obvykle stfiídavû pouÏívají pojem gen jak v pÛvodním, tak v molekulárnûbiologickém v˘znamu). Pojem gen by se v celé knize dal nahradit slovem vloha. DÛvod, proã nevyjdu
Rh-faktor
vstfiíc ãtenáfiÛm-nebiologÛm a proã ho slovem vloha nenahradím, spoãívá pfiedev‰ím v tom, Ïe budu muset místy pouÏívat i jiné odborné termíny, které jsou od slova gen odvozeny. Napfiíklad genotyp, genom, genofond. Vlohotyp, vlohom a vlohofond – hm, to by mi asi nepro‰lo.
Rh-faktor
Obr. 1.1 Rozdíly ve vlivu nákazy parazitem Toxoplasma na reakãní ãasy Rh-negativních a Rh-pozitivních muÏÛ. Na jednoduché podnûty nejrychleji reagují nenakaÏení (‰edé sloupce) Rh-negativní muÏi. Po nákaze (bílé sloupce) se v‰ak jejich reakãní ãasy v˘raznû prodlouÏí. Rh-pozitivní muÏi reagují na jednoduché podnûty pomaleji, jejich reakãní rychlost v‰ak po prodûlané nákaze témûfi neklesne. Reakãní ãasy jsou na grafu vyjádfieny nikoli v milisekundách, ale v tzv. Z-skórech (v odchylkách od prÛmûrné hodnoty). Horní grafy – transfuzní stanice v Praze 2, dolní grafy – transfuzní stanice na Zbraslavi. Levé grafy – 1. minuta testu, pravé grafy – 2. minuta testu.
VZNIK DARWINISMU… / 27
‰ífiit v populaci. Nemusí b˘t proto náhoda, Ïe mezi pÛvodními obyvateli Afriky Rh-negativní osoby témûfi nejsou. Naproti tomu v Evropû, kde vÏdy byly v porovnání s Afrikou divoké koãkovité ‰elmy velmi vzácné a kde koãku domácí chovaly po cel˘ stfiedovûk a velkou ãást novovûku pouze dosud neupálené ãarodûjnice, musela b˘t toxoplazmóza velmi vzácná. Není divu, Ïe právû zde se roz‰ífiila varianta genu odpovûdná za Rh-negativitu, a tedy vût‰í v˘konnost osob nenakaÏen˘ch toxoplazmózou.4 VraÈme se zpátky k pofiadí psaní jednotliv˘ch kapitol odborného ãlánku. Vûdeck˘ ãlánek musí naprosto pravdivû informovat ãtenáfie o získan˘ch v˘sledcích. Bylo by v‰ak krajnû nerozumné do jeho úvodu popravdû napsat, Ïe jsme se na zaãátku vÛbec nezajímali o Rh-faktor, ale Ïe pÛvodním úãelem na‰í studie bylo testovat tzv. manipulaãní hypotézu, jmenovitû zjistit, zda parazitick˘ prvok Toxoplasma gondii prodluÏuje reakãní ãasy nakaÏen˘ch jedincÛ (napfi. rychlost, s jakou dokáÏou zmáãknout tlaãítko poté, co se jim na obrazovce poãítaãe objeví bíl˘ bod), ãímÏ zvy‰uje pravdûpodobnost svého pfienosu z mezihostitele (za normálních okolností my‰i) do trávicího traktu svého koneãného hostitele – koãkovité ‰elmy. Vzhledem k nedostateãn˘m prostorov˘m moÏnostem na‰eho zvûfiince
2.5 Manipulaãní hypotéza Podle manipulaãní hypotézy fiada parazitÛ cílenû a specificky mûní chování sv˘ch hostitelÛ, a zvy‰uje tak pravdûpodobnost svého pfienosu na hostitele dosud nenakaÏené. Napfiíklad se pfiedpokládá, Ïe toxoplazma mÛÏe sniÏovat strach nakaÏen˘ch hlodavcÛ z koãkovité ‰elmy nebo sniÏovat rychlost, s jakou dokáÏou reagovat na jednoduché podnûty.5 Paraziti pfiená‰ení pohlavním stykem by mohli zvy‰ovat sexuální aktivitu svého nositele nebo pfiitaÏlivost nakaÏe-
n˘ch samcÛ pro samiãky. V nûkter˘ch pfiípadech ovlivÀuje parazit chování svého hostitele pfiímo, napfiíklad pomocí cílen˘ch zásahÛ do nervové soustavy (vzteklina), v nûkter˘ch pfiípadech nepfiímo, napfiíklad tím, Ïe bakterie vyvolávající mor po‰kodí ústní ústrojí blechy, takÏe mÛÏe kousat, nemÛÏe se v‰ak nasát krve, coÏ zpÛsobí, Ïe má nakaÏená blecha stále hlad a pokou‰e, a tedy i nakazí více hostitelÛ.
28 / ZAMRZLÁ EVOLUCE ANEB JE TO JINAK, PANE DARWIN
a nestydatû vysok˘m cenám laboratorních zvífiat jsme se rozhodli pouÏít místo laboratorních my‰í lidské dobrovolníky. A Rh-faktor jsme sledovali pouze proto, Ïe jako pokusné osoby jsme vyuÏívali dobrovolné dárce krve, u kter˘ch byly pfiíslu‰né údaje tak jako tak k dispozici. Ne, ne, ne, tfiikrát ne! Tohle jsme pfiiznat opravdu nemohli. Vûdecké objevy pfiece nemají co vznikat souhrou ‰Èastn˘ch náhod, ale jako v˘sledek pfiedem pfiipraveného a peãlivû zacíleného projektu (viz box 7.8 na str. 143). JestliÏe mûl mít ãlánek alespoÀ jakous takous ‰anci úspû‰nû projít recenzním fiízením vûdeckého ãasopisu (viz box 2.7 na str. 31), bylo tfieba do jeho úvodu napsat nûco úplnû jiného. Napfiíklad Ïe pfiítomnost Rh-pozivitních a Rh-negativních osob v lidské populaci je evoluãní záhada, Ïe by za ni mohla b˘t zodpovûdná rozdílná citlivost nositelÛ obou variant pfiíslu‰ného genu vÛãi vlivu nûkteré infekce. Pfiitom v˘znamn˘m kandidátem na roli pÛvodce infekce je Toxoplasma gondii, která v minulosti infikovala velké procento lidské populace. Sem muselo pfiijít pár citací na ãetnost v˘skytu toxoplazmózy v lidské populaci (vãetnû nejspí‰e jiÏ dávno zastaralé práce uvádûjící 80% ãetnost v˘skytu toxoplazmózy u obyvatel PafiíÏe). O tomto parazitovi je známo, Ïe zhor‰uje v˘konnost nakaÏeného mezihostitele (sem patfiily citace prací dokládajících na jedné stranû sníÏenou v˘konnost nakaÏen˘ch laboratorních hlodavcÛ a na druhé stranû jedna na‰e dfiívûj‰í práce o prodlouÏení reakãních ãasÛ u nakaÏen˘ch osob a jedna o více neÏ dvojnásobné pravdûpodobnosti dopravní nehody u osob s toxoplazmózou6).Na konci úvodu bylo tfieba zdÛraznit, Ïe pro pochopení biologického v˘znamu Rh-faktoru není v souãasnosti nic naléhavûj‰ího neÏ provést v˘konnostní testy u Rh-pozitivních a Rh-negativních osob zdrav˘ch a nakaÏen˘ch toxoplazmózou a sledovat, zda v souladu s na‰í v˘chozí hypotézou budou Rh-negativní a Rh-pozitivní osoby na nákazu odpovídat odli‰nû. Dostateãnû drz˘ autor by navíc napsal (a jistû i nûjak odÛvodnil), Ïe zvlá‰tû vhodnou modelovou skupinou jsou dobrovolní dárci krve. VZNIK DARWINISMU… / 29
2.6 Citace V odborném textu nelze jen tak nûco plácnout, ve‰kerá na‰e tvrzení musíme mít nûãím podloÏená. Buì musíme na‰e tvrzení odÛvodnit, nebo musíme ukázat, Ïe tuto vûc tvrdil (a tedy nûjak zdÛvodnil) jiÏ nûkdo jin˘ pfied námi. K tomu druhému slouÏí tzv. citace – pfiímo do textu se napí‰e jméno ãi jména autorÛ pfiíslu‰ného zdroje a rok jeho publikování a na konec textu umístíme seznam literatury obsahující navíc název pfiíslu‰ného ãlánku a ãasopis nebo knihu, kde byl publikován. Samozfiejmû, nejlep‰í by bylo uvést autora, kter˘ danou vûc objevil nebo zdÛvodnil jako první. V praxi se to v‰ak ani zdaleka ne-
dodrÏuje. Autofii ãlánkÛ obvykle citují ty zdroje, ze kter˘ch se o dané vûci dozvûdûli oni sami. Teoreticky by v‰ak mûlo b˘t moÏné se dostat pfies fietûzec citací v postupnû star‰ích a star‰ích ãláncích aÏ k pÛvodnímu zdroji. Vûdeãtí pracovníci jsou rádi citováni v pracích jin˘ch autorÛ. Úãelem fiady citací v odborn˘ch ãláncích je tak v první fiadû potû‰it (ãi korumpovat) pfiíslu‰né kolegy, ktefií mohou b˘t recenzenty daného ãlánku, a rozhodovat tak o jeho pfiijetí do tisku (viz box 2.7 na str. 31) nebo alespoÀ mohou v budoucnosti na oplátku citovat na‰e ãlánky ve sv˘ch pracích.
Není asi sporu, Ïe takto pojatou kapitolu Úvod lze sepsat teprve poté, co dokonãíme kapitolu V˘sledky, v níÏ si ujasníme, co jsme vlastnû v na‰í studii zjistili a co si mÛÏeme dovolit zvefiejnit, a kapitolu Diskuse, v níÏ si ujasníme, co vlastnû na‰e v˘sledky znamenají, pfiesnûji fieãeno, jak je budeme v na‰em ãlánku vysvûtlovat ãtenáfiÛm. Zasvûcen˘m asi nemusím vykládat, Ïe se nemusí vÏdy jednat o jedno a totéÏ. Pro nezasvûcené – abychom v budoucnu mûli pfiíleÏitost zjistit, jak se vûci skuteãnû mají, musíme si v první fiadû zajistit moÏnost provozovat vûdu. To s sebou nese i nutnost získávat na na‰e projekty peníze, a tedy i produkovat v˘sledky, kter˘mi mÛÏeme institucím poskytujícím peníze na vûdu i na‰emu zamûstnavateli doloÏit svou vûdeckou v˘konnost. V˘sledky, kter˘mi se mûfií v˘konnost vûdecké práce, nejsou objevy, které uãiníme, ale poãet publikací, které protlaãíme do tisku, a dále poãet citací tûchto prací v ãláncích na‰ich kolegÛ. Skuteãn˘ v˘znam vûdeckého objevu se totiÏ zpravidla ukáÏe aÏ po mnoha letech, zatímco provádût 30 / ZAMRZLÁ EVOLUCE ANEB JE TO JINAK, PANE DARWIN
hodnocení v˘konnosti vûdeck˘ch pracovníkÛ a vûdeck˘ch t˘mÛ musíme z mnoha dÛvodÛ prÛbûÏnû. JestliÏe tedy v prÛbûhu vyhodnocování dat napfiíklad zjistíme, Ïe odli‰n˘m zpÛsobem na nákazu toxoplazmou reagují muÏi a Ïeny, coÏ na‰i hypotézu o vlivu toxoplazmy na souãasn˘ v˘skyt Rh-pozitivních a Rh-negativních osob v populaci sice nevyvrací, ale ãiní sloÏitûj‰í, musíme si dobfie rozváÏit, zda do prvního ãlánku zahrneme jak v˘sledky získané u muÏÛ, tak v˘sledky získané u Ïen. Recenzenti a editofii odborn˘ch ãasopisÛ, ktefií rozhodují o tom, zda bude nበãlánek uvefiejnûn ãi nikoli, nemívají rádi pfiíli‰ sloÏité hypotézy… Tím konãím ponûkud ob‰írné líãení pfiíkladu z mé laboratofie a vracím se zpátky k Darwinovi (Kdo to fiekl,Ïe uÏ bylo na ãase!?).
2.7 Recenzní fiízení v odborném ãasopise JestliÏe vûdeck˘ pracovník uãiní nûjak˘ objev (a dokonce i kdyÏ Ïádn˘ objev neuãiní), musí o sv˘ch v˘sledcích napsat ãlánek do odborného ãasopisu. Rukopis ãlánku za‰le editorovi ãasopisu a ten ho pak za‰le zpravidla dvûma aÏ tfiem recenzentÛm, tj. odborníkÛm, ktefií pracují v daném oboru a pokud moÏno se zab˘vají stejnou nebo podobnou problematikou. âasto se jedná o ãleny redakãní rady daného ãasopisu, autory prací, jejichÏ v˘sledky nebo teorie jsou v ãlánku zmiÀovány (zejména pokud jsou zde zmiÀovány v negativních souvislostech), pfiípadnû autory, ktefií v daném ãasopise uvefiejnili ãlánky s obdobnou tematikou v minulosti. Tito recenzenti (pakliÏe se zrovna nejedná o va‰e známé, ktefií vám fandí nebo ktefií budou va‰i pfiízeÀ v bu-
doucnu potfiebovat) se snaÏí v ãlánku najít chyby, pro které by ho mohli zamítnout. JestliÏe v ãlánku Ïádné v˘znamnûj‰í chyby neobjeví, ale nûco se jim na v˘sledcích stejnû nebude líbit (napfiíklad to, Ïe je neobjevili oni sami), nûjaké nedostatky si vymyslí (autor dostateãnû nediskutuje moÏnost, Ïe …, místo metody xy by bylo vhodnûj‰í pouÏít metodu yx), navrhnou editorovi zamítnutí ãlánku nebo alespoÀ jeho zásadní pfiepracování (coÏ za souãasné situace nadbytku rukopisÛ ãlánkÛ znamená ve v˘sledku obvykle totéÏ). JestliÏe se jim ãlánek naopak líbí, jste jim sympatiãtí nebo jestliÏe se jim hodí, aby vበãlánek byl uvefiejnûn (tfieba proto, Ïe na nûj dokáÏou ve sv˘ch pracích navázat, nebo proto, Ïe jejich vlastní ãlánky v nûm citujete v pozitivních sou-
VZNIK DARWINISMU… / 31
vislostech), doporuãí editorovi vበãlánek k uvefiejnûní. Koneãné rozhodnutí o osudu ãlánku je v‰ak stejnû na editorovi, kter˘ se mÛÏe, ale také nemusí fiídit doporuãením recenzentÛ. Recenzenti by mûli b˘t pro vás neznámí, ve skuteãnosti v dobré polovinû pfiípadÛ je moÏné odhalit, o koho se jedná. Zejména v pfiípadû kladn˘ch posudkÛ se jejich autofii zpravidla postarají o to, abyste jejich totoÏ-
nost dokázali odhalit. V nûkter˘ch ãasopisech recenzenti nedostanou od editora informaci, kdo je autorem daného ãlánku, v jin˘ch se zase recenzent musí pod svÛj posudek podepsat. Provedené studie v‰ak ukázaly, Ïe kvalita posudkÛ je tím ovlivnûna minimálnû. O nûco kvalitnûj‰í posudky údajnû pí‰ou mlad‰í recenzenti a recenzenti, ktefií se vyznají ve statistice.
Kterak Darwin vodil ãtenáfie za nos Ve svém zásadním díle „O vzniku druhÛ pfiirozen˘m v˘bûrem“ Darwin hned v úvodu pí‰e, Ïe hlavním dÛvodem jeho zájmu o studium vzniku a v˘voje druhÛ, a tedy i hlavním dÛvodem vytvofiení teorie biologické evoluce byly nûkteré skuteãnosti t˘kající se roz‰ífiení rostlin a ÏivoãichÛ a dále podobnosti dne‰ní a vymfielé fauny Ameriky,kter˘ch si v‰iml,kdyÏ se plavil jako pfiírodovûdec na v˘zkumné lodi Beagle kolem JiÏní Ameriky. Z hlediska „vûdeckého marketingu“ je takov˘to v˘chozí bod úvodu vûdeckého díla velmi správn˘. Pfiinejmen‰ím v polovinû 19. století, tedy v dobû, kdy oficiální metodologie vûdy byla zaloÏena na Baconovû empirismu, pozitivismu a induktivní metodû. Bez ohledu na to, jaké metodické pfiístupy tehdej‰í vûdci ve skuteãnosti pouÏívali, zaklínali se navenek základním principem induktivní metody, tj. nejprve nasbíráme vûdecká data, a to bez jakékoli pfiedbûÏné hypotézy, jak by snad mûla vypadat a co by mûla znamenat, a teprve následnû na základû vyhodnocení takto nasbíran˘ch dat vytvofiíme hypotézu vysvûtlující charakter získan˘ch dat, a tedy i pfiíslu‰n˘ dûj, kter˘ je za charakter dat zodpovûdn˘. Darwin byl ve své dobû jedním z mála pfiírodovûdcÛ, kter˘ se pfii své práci tomuto návodu na „jedinû správn˘ vûdeck˘ postup“ vzepfiel a dokonce otevfienû hájil opaãn˘ pfií32 / ZAMRZLÁ EVOLUCE ANEB JE TO JINAK, PANE DARWIN
2.8 Empirismus, pozitivismus a induktivní metoda To by bylo na dlouhé povídání. Pfiípadní váÏní zájemci nechÈ nahlédnou do filosofického slovníku. Pro tento okamÏik urãitû postaãí fiíci, Ïe podle pfiedstav filosofie vû-
dy 19. století je tfieba ve vûdû vycházet ãistû z vypozorovan˘ch a namûfien˘ch dat a pfiímo z tûchto dat (tedy z jednotlivostí) odvodit obecné zákonitosti.
stup – v podstatû moderní hypoteticko-deduktivní popperovskou metodu. Pfii ní se nejprve vytvofií hypotéza o tom, jak by mohl urãit˘ jev fungovat, co by mohlo b˘t jeho podstatou. Na základû této hypotézy se odvodí, jak by mûla vypadat urãitá data v pfiípadû její platnosti a v pfiípadû její neplatnosti, a teprve následnû se vytipovaná data schopná rozhodnout o platnosti ãi neplatnosti dané hypotézy nasbírají. Darwin sám kdesi napsal, Ïe sbírat data bez pfiedchozí pfiedstavy o tom, jak by mohla nakonec vypadat a o ãem by mohla rozhodnout,je ãinnost stejnû po‰etilá,jako vydat se na pláÏ a tfiídit tam oblázky podle barvy a velikosti. Pfiesto se v úvodu své slavné knihy drÏel tradiãní osnovy a alespoÀ navenek pfiedstíral pouÏití zavedené induktivní metody. Je pfiitom
2.9 Sir Karl Raimund Popper (1902–1994) Patrnû nejv˘znamnûj‰í filosof vûdy 20. století. Zab˘val se napfiíklad otázkou potvrditelnosti (verifikovatelnosti) a vyvratitelnosti (falzifikovatelnosti) vûdeck˘ch teorií (viz také box 3.8 na str. 66). Pro evoluãní biologii je zajímav˘ tím, Ïe ji vlastnû nikdy nepochopil a pfiitom se o ní velmi autoritativnû vyjadfioval. Pro âechy zase tím, Ïe zemfiel témûfi bezprostfiednû poté, co mu staroslavná Univerzita Karlova udûlila ãestn˘ doktorát. VÛbec se zdá, Ïe ãestn˘ doktorát ãi cena
mé rodné alma mater je jednou z nejnebezpeãnûj‰ích událostí, která kdy mÛÏe ãlovûka potkat. Je vlastnû s podivem, Ïe se pravomoci udûlovat ceny a ãestné doktoráty Univerzity Karlovy je‰tû nestaly pfiedmûtem pfiísné mezinárodní kontroly. Jen namátkou, politická mapa Blízkého v˘chodu mohla vypadat úplnû jinak, kdyby nûkdo vãas varoval ‰áha Muhammada Rézu Páhlavího pfied riziky plynoucími z pfiijetí ãestného doktorátu Univerzity Karlovy.7
VZNIK DARWINISMU… / 33
témûfi jisté, Ïe ke své teorii evoluce dospûl úplnû jinak – za pouÏití hypoteticko-deduktivní metody. Nic jiného mu ostatnû nezb˘valo. I kdyÏ materiál, kter˘ si pfiivezl ze své slavné v˘pravy ke bfiehÛm JiÏní Ameriky, v sobû informaci svûdãící pro evoluãní vznik druhÛ obsahoval, fiekl bych, Ïe se nejednalo o informaci natolik „do oãí bijící“, aby pfiesvûdãila o existenci evoluce vûdce nezaujatû pozorujícího pfiírodu. Vezmûme si napfiíklad známé Darwinovy pûnkavy, uvádûné ve v‰ech uãebnicích jako v˘born˘ doklad evoluce. Jedná se o skupinu blízce si pfiíbuzn˘ch druhÛ strnadovit˘ch ptákÛ Ïijících na GalapáÏském souostroví. Obdobn˘m a dokonce je‰tû lep‰ím pfiíkladem jsou i ‰atovníci Ïijící na Havajském souostroví, coÏ je pro zmûnu naopak skupina ptaãích druhÛ blízce pfiíbuzn˘ch pûnkavám. Je velká ‰koda, Ïe se jim nedostalo názvu Wallaceovi strnadi (po druhém nezávislém objeviteli evoluãní teorie). AlespoÀ na tomto místû tuto neomluvitelnou chybu zoologického názvosloví napravím. Pro strnady ze skupiny Darwinov˘ch pûnkav i pro pûnkavy ze skupiny „Wallaceov˘ch strnadÛ“ je typické, Ïe vytváfiejí skupiny sice blízce pfiíbuzn˘ch, ale zpÛsobem Ïivota, a tedy i tûlesnou stavbou pomûrnû nepodobn˘ch druhÛ. Nûkteré druhy se specializovaly na sbûr mal˘ch semínek, jiné na louskání tvrd˘ch semen, dal‰í na lov hmyzu a dal‰í napfiíklad na vydlabávání larev hmyzu zpod kÛry a ze dfieva. Jednotlivé druhy tak obsadily na svém souostroví témûfi v‰echny ekologické niky, jaké mají na pevninû obsazeny zcela odli‰né druhy ptákÛ ze vzájemnû nepfiíbuzn˘ch skupin. Blízká pfiíbuznost druhÛ vyskytujících se na stejném souostroví nasvûdãuje tomu, Ïe jednotlivé druhy nevznikají nezávisle jeden na druhém, ale vÏdy jeden z druhého. Kdyby druhy stvofiil BÛh nebo kdyby snad vznikaly nezávisle jeden na druhém samoplozením z neÏivé hmoty, asi by se na obou souostrovích vyskytovali podobnû jako na pevninû nûjací dlaskové, vylupující tvrdá semena, nûjaké s˘korky, Ïivící se drobn˘m hmyzem, a nûjací datlové, vydlabávající larvy ze dfieva, pfiípadnû by pfiíslu‰ná nika zÛstala neobsazená. JestliÏe v‰ak druhy tvofií biolo34 / ZAMRZLÁ EVOLUCE ANEB JE TO JINAK, PANE DARWIN
2.10 Ekologická nika Nika je velmi zjednodu‰enû fieãeno zpÛsob Ïivota pfiíslu‰níkÛ urãitého druhu, zpÛsob, jak˘m vyuÏívají zdroje svého prostfiedí (zdroje potravy, ale taky tfieba úkryty pfied nepfiáteli), jak moc jim ‰kodí nebo prospívají jednotlivé fyzikální, chemické nebo biologické faktory jejich prostfiedí. Niky rÛzn˘ch druhÛ se mohou ãásteãnû pfiekr˘vat, na stejném místû v‰ak dost dobfie nemohou dlouhodobû pfieÏívat dva druhy, které by mûly zcela se pfie-
kr˘vající niky. Ostatnû ‰ance, Ïe by dva druhy mûly pfiesnû stejné niky, je zanedbatelnû malá. Ekologové se názorovû dûlí na dvû skupiny. âást tvrdí, Ïe niku si vytváfií teprve druh, a Ïe tedy napfiíklad termín „prázdná nika“ je vlastnû nesmysl. Druhá ãást ekologÛ zase zastává názor, Ïe prázdná (neobsazená) nika je sice termín vûcnû nesprávn˘, zároveÀ v‰ak intuitivnû snadno uchopiteln˘ a pfiedev‰ím velice potfiebn˘.
gická evoluce a jako surovina pro vytvofiení nového druhu jí vÏdy slouÏí nûkter˘ druh, kter˘ se v daném místû vyskytuje, je vcelku zákonité, Ïe si druhy na stejném souostroví budou vzájemnû pfiíbuzné a Ïe se pouze druhotnû, více ãi ménû dokonale pfiizpÛsobí jednotliv˘m zpÛsobÛm obÏivy. Rychle probíhajícímu procesu rozrÛzÀování potomkÛ pÛvodního druhu fiíkají evoluãní biologové adaptivní radiace (viz také box 14.2 na str. 219). Kter˘ druh se stane „praotcem“ v‰ech ostatních druhÛ na daném souostroví, je pak více ménû vûcí náhody. Bude se patrnû jednat o ten druh, kter˘ první dané ostrovy kolonizoval, a to nejãastûji z nejbliωí pevniny. Pochopitelnû kdyby se dané souostroví nacházelo v tûsné blízkosti pevniny nebo bylo v minulosti dokonce její souãástí, s velkou pravdûpodobností by jednotlivé niky obsadily stejné, vzájemnû nepfiíbuzné druhy ptákÛ jako na pevninû. Adaptivní radiace druhÛ na souostrovích ãi na jednotliv˘ch ostrovech se pochopitelnû net˘ká pouze ptákÛ, ale setkáváme se s ní u mnoha dal‰ích skupin ÏivoãichÛ a rostlin. Vzorky pfiírodnin, vãetnû pûnkav z Galapág, které Darwin odesílal je‰tû v prÛbûhu expedice do Anglie, byly sice obsáhlé, ov‰em rozhodnû se nejednalo o ideální materiál pro biogeografické studie, umoÏÀující jednak rozpoznat moÏné pfiíbuzenVZNIK DARWINISMU… / 35
2.11 Biogeografie Biogeografie je vûda, která se zab˘vá studiem zákonitostí (i zvlá‰tností) roz‰ífiení jednotliv˘ch druhÛ organismÛ i jednotliv˘ch skupin organismÛ na Zemi. Pfiítomnost ãi nepfiítomnost druhÛ na urãitém území vysvûtluje pomocí rozdílÛ
v místních podmínkách, zpÛsobu migrace (pfiemísÈování v prostoru z generace na generaci) pfiíslu‰níkÛ jednotliv˘ch druhÛ, zmûn v prostorovém rozloÏení pevnin na zemûkouli i adaptivní radiace druhÛ v urãitém místû.
ské vztahy mezi zástupci fauny a flóry na pfiilehl˘ch územích a jednak odhalit existenci vlastního jevu adaptivní radiace na ostrovech. Darwin sám nejspí‰ pfiedpokládal, Ïe na v‰ech nav‰tíven˘ch ostrovech se vyskytují stejné druhy pûnkav (jenom se mu vÏdy nepodafiilo na kaÏdém ostrovû v‰echny potkat), takÏe vût‰inou vÛbec neuvádûl, z jakého ostrova ten kter˘ sbírkov˘ kus pochází. Hromady vysu‰en˘ch mrtvolek se zmûnily na cenn˘ vûdeck˘ materiál pouÏiteln˘ pro biogeografické a posléze i evoluãní studie teprve poté,co se v Anglii dostaly do rukou pfiíslu‰ného odborníka, kter˘ je roztfiídil, urãil do druhÛ a porovnal s materiálem pocházejícím z jin˘ch ãástí svûta. Jen o nûco málo uÏiteãnûj‰í mohly b˘t pro Darwina zku‰enosti, které získal pfii sbûru zkamenûlin na jihoamerické pevninû. Je pravda, Ïe mezi tamûj‰ími zkamenûlinami se nacházely pozÛstatky druhÛ pfiíbuzn˘ch druhÛm Ïijícím v JiÏní Americe v souãasnosti. Nejsem si v‰ak vÛbec jist, zda tuto skuteãnost mohl nepaleontolog na nezpracovaném materiálu jakkoli rozpoznat. Ostatnû bez jak˘chkoli stratigrafick˘ch dat, tj. bez znalostí, jak se mûní zastoupení jednotliv˘ch druhÛ v sousedících vrstvách paleontologického záznamu, a pfiedev‰ím bez jakékoli informace o prÛbûhu v˘mûny druhÛ mezi Severní a JiÏní Amerikou po vytvofiení Panamské ‰íje8 mohl Darwin nanejv˘‰e odhadovat, které z Ïijících druhÛ vyskytujících se v souãasnosti v JiÏní Americe tam skuteãnû patfií a které tam pfiivandrovaly teprve v nedávné minulosti. Opût je moÏné uzavfiít, Ïe paleontologická data v sobû sice obsahují nespoãet dokladÛ pro správnost evoluãní teorie, nezpracovaná paleontolo36 / ZAMRZLÁ EVOLUCE ANEB JE TO JINAK, PANE DARWIN
2.12 Paleontologie a paleontologové Na rozdíl od evoluãní biologie, která se zab˘vá obecn˘mi zákonitostmi v˘voje Ïivota, paleontologie se zab˘vá konkrétní historií stfiídání druhÛ na Zemi. Hlavním zdrojem paleontologick˘ch poznatkÛ jsou zkamenûliny (fosilie), dávné
pozÛstatky tûl organismÛ (nebo spí‰e jejich pevn˘ch ãástí) nebo pozÛstatky jejich ãinnosti (chodbiãky, trus), které shodou ‰Èastn˘ch okolností unikly rozkladu a dochovaly se v lépe ãi hÛfie zachovalé podobû aÏ do dne‰ka.
gická data, s nimiÏ se mÛÏe pfiírodovûdec seznámit náv‰tûvou nûkolika paleontologick˘ch nalezi‰È, v‰ak v tomto smûru pfiíli‰ uÏiteãná nejsou. Nechme v‰ak dohadÛ. Darwin si vedl bûhem své v˘pravy velmi podrobné deníky. Ani v nich samotn˘ch, ani v obsáhlé korespondenci z této doby se nevyskytují nejmen‰í náznaky, jeÏ by nasvûdãovaly tomu,Ïe by Darwin o v˘voji druhÛ bûhem v˘pravy jakkoli uvaÏoval. Jestli jihoamerická v˘prava k objevení evoluãní teorie nûãím pfiispûla, pak tím, Ïe mu poskytla dostatek ãasu k pfiem˘‰lení, a tím, Ïe mu umoÏnila získat povûst v˘znamného pfiírodovûdce. Zejména to druhé bylo pro Darwina, bakaláfie teologie, kter˘ nemûl Ïádné oficiální pfiírodovûdecké vzdûlání, vpravdû nedocenitelné. Deníky a dopisy z pozdûj‰í doby ukazují, Ïe ke své evoluãní teorii Darwin do‰el teprve po svém návratu z v˘pravy, nûkdy mezi roky 1836–1838, a Ïe podnûty pro její vytvofiení nejspí‰e ãerpal z úplnû jin˘ch zdrojÛ.9 Teprve poté, co vymyslel evoluãní teorii (o které ov‰em sám hovofiil nikoli jako o teorii evoluce, ale jako o teorii vzniku druhÛ), se zpûtnû podíval na své sbírky a své záznamy z v˘pravy, aby zjistil, zda by nemohly podpofiit jeho teoretické v˘vody.
Co a jak vlastnû Darwin objevil Jak tedy Darwin ve skuteãnosti pfii‰el na svou teorii a v ãem spoãívalo jádro jeho objevu? Kupodivu nikoli v objevu evoluce. V devatenáctém století byla moÏnost evoluce, postupného v˘VZNIK DARWINISMU… / 37
voje a vzájemné pfiemûny jednotliv˘ch druhÛ, pfiedmûtem nejen vûdeck˘ch hypotéz, ale i úspû‰n˘ch popularizaãních knih. O patnáct let dfiíve, neÏ vy‰la Darwinova kniha „O vzniku druhÛ pfiirozen˘m v˘bûrem“, vydal anonymnû Robert Chambers populární dílo Vestiges of the Natural History of Creation (Stopy pfiirozené historie stvofiení) (1844), ve kterém moÏnost evoluce v˘slovnû a velmi dopodrobna rozebíral.Toto dílo se doãkalo do roku 1860 postupnû jedenácti vydání, pfiiãemÏ celkovû bylo za deset let od prvního vydání prodáno 24 000 v˘tiskÛ.10 Jen pro srovnání, Darwinovy knihy „O vzniku druhÛ“ se prodalo za prvních deset let po vydání pouze 9 500 v˘tiskÛ. Otázka existence a moÏnosti vzniku úãeln˘ch znakÛ u Ïiv˘ch organismÛ byla pfiedmûtem fiady teologick˘ch prací, s nimiÏ se Darwin bûhem svého studia teologie nutnû musel seznámit. Co v‰ak v této dobû chybûlo, byla jakákoli vûdecká hypotéza nabízející uspokojivé vysvûtlení, ãím je pohánûn v˘voj druhÛ, jejich vzájemné rozrÛzÀování a pfiedev‰ím co zpÛsobuje vznik úãeln˘ch (adaptivních) vlastností, tj. vznik orgánÛ a vzorcÛ chování úãinnû napomáhajících pfieÏití organismu v jeho pfiirozen˘ch podmínkách. A právû v tom spoãívá hlavní pfiínos evoluãní teorie Charlese Darwina. Jeho objev pfiirozeného v˘bûru (selekce) totiÏ nabídl souãasnû odpovûì na obû v˘‰e uvedené otázky. Vysvûtlil, proã se druhy mûní, a souãasnû i pfiesvûdãivû zdÛvodnil, proã vykazují úãelné vlastnosti. K objevení pfiirozeného v˘bûru pfiitom nemohla podstatnûj‰ím zpÛsobem pfiispût jihoamerická pfiírodovûdná pozorování, která Darwin zmiÀuje v úvodní kapitole své knihy. Podstatnû lépe v‰ak k nûmu mohly pfiispût znalosti, které získal jako zanícen˘ chovatel a ‰lechtitel holubÛ ve svém novém domovû v malé vesnici Downe (Kent) v rodné Anglii. Holubi, podobnû jako psi, jsou totiÏ vynikajícím a nesmírnû tvárn˘m materiálem v rukou ‰lechtitele. Dobr˘ pozorovatel, jak˘m Darwin bezesporu byl, v podstatû ani nemohl na základû zku‰eností s tûmito druhy nedojít k závûru, Ïe druhy jsou ve své podstatû promûnlivé a Ïe po 38 / ZAMRZLÁ EVOLUCE ANEB JE TO JINAK, PANE DARWIN
2.13 Úãelné vlastnosti Organismy vykazují nesmírné mnoÏství vlastností (orgánÛ i vzorcÛ chování), které napomáhají jejich úspû‰nému pfieÏívání a rozmnoÏování. Nûkteré orgány napomáhající úspû‰nému pfieÏívání jsou vcelku jednoduché a jejich úãelnost i zpÛsob evoluãního vzniku lze snadno nahlédnout (ploutve na plavání, padáãky na semínkách pampeli‰ek), jiné jsou vlastnû nesmírnû dÛmyslné. Napfiíklad nûkteré druhy orchidejí (tofiiãÛ) mají v kvûtech struktury, které sv˘m tvarem, barvou i vÛní pfiipomínají samiãky urãitého druhu mouchy. Sameãci jsou proto vábeni na kvûty a pokou‰ejí se zde s napodobeninami samiãek kopulovat, a díky tomu pfiená‰ejí pyl z kvûtu na kvût. Rostlinka tabáku a bavlníku zase dokáÏe rozpoznat, Ïe ji oÏírají housenky mÛry Heliothis vi-
rescens (dokáÏe dokonce rozpoznat, Ïe je po‰kozována právû tímto ‰kÛdcem, a nikoli tfieba housenkami jiného druhu mot˘la nebo vûdcem, kter˘ jí propichuje listy). Aby se vetfielce zbavila nebo mu alespoÀ zkomplikovala Ïivot, zaãne vypou‰tût do prostfiedí chemické látky, které pfiilákají pfiirozeného nepfiítele daného druhu housenky, lumka Cardiochiles nigriceps, kter˘ do housenek naklade vajíãka. Tito lumci pfiilétají na rostlinku i tehdy, kdyÏ vûdec pfiedem odstraní housenky i s po‰kozen˘m listem. Rostliny pochopitelnû „nevûdí“, proã nûco takového dûlají – nejedná se proto v pravém slova smyslu o úãelové (goal oriented) chování. Jedná se v‰ak o chování vysoce úãelné, neboÈ skuteãnû úãinnû napomáhá rostlinû zbavit se pfiíslu‰ného druhu ‰kÛdce.11
vystavení pfiíslu‰nému selekãnímu tlaku se budou bûhem ãasu mûnit, jak si jen chovatel nebo pûstitel zamane. Samozfiejmû umûl˘ v˘bûr, kter˘ je odpovûdn˘ za vznik jednotliv˘ch vzájemnû nepodobn˘ch plemen holubÛ ãi odrÛd uÏitkov˘ch rostlin, pfiedpokládá existenci ‰lechtitele, jenÏ cílenû vybírá, ktefií jedinci se budou smût rozmnoÏit, a pfiedat tak své vlastnosti prostfiednictvím potomstva do dal‰ích generací.Takov˘ ‰lechtitel v‰ak v pfiírodû chybí, tedy alespoÀ kdyÏ nebudeme uvaÏovat moÏné zásahy ze strany Boha.Ten by ale nejspí‰ pouÏíval úãinnûj‰ích metod vytváfiení nov˘ch druhÛ a pfiinejmen‰ím by se s tím nepatlal nepfiedstavitelnû dlouh˘ch 3,6 miliardy let.12 A zde spoãívá vlastní genialita Darwinova objevu. Poté, co se seznámil s dílem Thomase R. Malthuse (1766–1834),13 si Darwin uvûdomil, Ïe tímto ‰lechtitelem neustále urãujícím, ktefií jedinci VZNIK DARWINISMU… / 39
2.14 Selekãní tlak Selekãní tlak je tlak, kter˘m pÛsobí prostfiedí nebo ãlovûk na urãitou populaci tím, Ïe z ní odstraÀuje nositele urãit˘ch znakÛ, napfiíklad jedince nadprÛmûrnû velké nebo podprÛmûrnû malé, nebo takov˘mto jedincÛm brání v rozmno-
Ïování. Selekãní tlak nemusí vÏdy znamenat negativní pÛsobení na nositele neÏádoucí formy znaku, ale mÛÏe právû tak dobfie spoãívat i v podpofie jedincÛ s poÏadovanou formou znaku.
pfiedají své vlastnosti do dal‰ích generací, je samotná pfiíroda. Malthus v podstatû objevil, Ïe v pfiírodû probíhá neustál˘ vnitrodruhov˘ zápas o zdroje. K tomuto neoãekávanému závûru mohl dojít díky tomu, Ïe si pro své úvahy vybral velice netypick˘ druh Ïivoãicha – ãlovûka. Zatímco populace ostatních ÏivoãichÛ (i rostlin) zÛstávají z dlouhodobého hlediska poãetnû stabilní, pfiípadnû více ãi ménû kolísají kolem urãité hodnoty, lidská populace (alespoÀ kam historická pamûÈ sahá) neustále roste. Dnes bychom fiekli, Ïe Malthus na základû znám˘ch dat i na základû teoretického modelu ukázal, Ïe tento rÛst musí b˘t nutnû exponenciální, tj. Ïe se s ãasem neustále zrychluje. A jestliÏe mnoÏství dostupn˘ch zdrojÛ zÛstává stálé nebo se zvût‰uje pouze lineárnû, tj. roste konstantní rychlostí, musí nutnû nastat okamÏik, kdy se zdrojÛ zaãne nedostávat a lidstvo zaãne hladovût. Jak Malthus do‰el k závûru, Ïe mnoÏství lidstvu do-
2.15 Exponenciální a lineární rÛst JestliÏe se populace v kaÏdé generaci zvût‰í o konstantní násobek, tedy jestliÏe se napfiíklad v kaÏdé generaci zdvojnásobí, hovofiíme o exponenciálním rÛstu. Exponenciální rÛst se neustále zrychluje – jestliÏe máme v první generaci deset jedincÛ, ve druhé jich bude dvacet, ve tfietí ãtyfiicet, ve ãtvrté osmdesát atd. Naproti
tomu o lineárním rÛstu hovofiíme tehdy, kdyÏ se v kaÏdé generaci populace zvût‰í o konstantní pfiírÛstek, napfiíklad o 10 jedincÛ. Lineární rÛst probíhá konstantní rychlostí – jestliÏe máme v první generaci deset jedincÛ, ve druhé jich bude dvacet, ve tfietí tfiicet, ve ãtvrté ãtyfiicet atd.
40 / ZAMRZLÁ EVOLUCE ANEB JE TO JINAK, PANE DARWIN
stupn˘ch zdrojÛ roste právû lineárnû, mi není známo. Obávám se, Ïe se pfii tom neopíral ani o skuteãná data, ani o teoretick˘ model a s velkou pravdûpodobností se v tomto bodû m˘lil.To v‰ak není z hlediska evoluãního v˘znamu jeho díla podstatné. Podstatné je to, Ïe jeho proslulá esej podnítila Darwina k úvahám o nesouladu velk˘ch rozmnoÏovacích schopností jak˘chkoli populací s jejich poãetní stálostí. Tyto úvahy ho nakonec pfiivedly k závûru, Ïe neustál˘ nedostatek zdrojÛ, ke kterému se dfiíve ãi pozdûji v‰echny druhy dopracují, vede u v‰ech druhÛ k tomu, Ïe nadpoãetní jedinci, pro které se jiÏ v prostfiedí nedostanou zdroje, jsou prÛbûÏnû odstraÀováni z populace. A toto soustavné odstraÀování nadpoãetn˘ch jedincÛ není slepû náhodné. Se zv˘‰enou pravdûpodobností jsou z populace odstraÀováni ti, jejichÏ vlastnosti nejménû odpovídají poÏadavkÛm jejich prostfiedí.Tím jsou zároveÀ automaticky zv˘hodÀováni jedinci, ktefií jsou dan˘m poÏadavkÛm pfiizpÛsobeni nejlépe. Pfiíroda tedy pÛsobí jako neúnavn˘ ‰lechtitel, kter˘ od poãátku vûkÛ soustavnû vybírá z populace ty jedince, jejichÏ náhodné odchylky od obvyklého tvaru ãi od obvykl˘ch vlastností (od normy) se ukázaly jako v˘hodné v soutûÏi o zdroje, a právû tûmto jedincÛm pfiednostnû umoÏÀuje mnoÏení. Vlastnosti rodiãÛ se pfiitom velmi ãasto pfiená‰ejí na potomky, dûdí se z generace na generaci.Vzhledem k tomu, Ïe rozdíly ve vlastnostech jednotliv˘ch organismÛ (odchylky od normy) vznikají v kaÏdé generaci znovu a znovu a pokaÏdé ve v‰ech moÏn˘ch smûrech, musí se druhy v prÛbûhu ãasu nutnû neustále mûnit. A nejen to, vzhledem k tomu, Ïe pfiíroda jako ‰lechtitel rozhoduje podle jednoho a téhoÏ hlediska, tj. podle schopnosti jedince nejlépe vyuÏívat zdrojÛ prostfiedí k pfieÏití a k mnoÏení, musí se pfiizpÛsobenost organismÛ pfiírodním podmínkám v prÛbûhu ãasu neustále zvy‰ovat, musí se u nich hromadit úãelné vlastnosti.14 Zatímco ‰lechtitelé holubÛ vytváfiejí nová plemena podle svého mûnícího se vkusu, a získávají tak plemena s nejrÛznûj‰ími, ãasto velmi podivn˘mi vlastnostmi, pfiíroda podfiizuje svÛj selekãní program jedinému cíli – zvy‰ování schopnosti organismÛ získáVZNIK DARWINISMU… / 41
vat zdroje ze svého prostfiedí a vyuÏívat je k produkci potomstva. Nejnápadnûj‰í a zároveÀ nejzáhadnûj‰í vlastnost Ïiv˘ch organismÛ, tj. pfiítomnost úãeln˘ch vlastností, je nutn˘m v˘sledkem takto zamûfieného selekãního programu. Genialita a hlavní dÛvod úspûchu Darwinova objevu spoãívají v tom, Ïe jako první spojil v logick˘ celek znalosti t˘kající se nûkolika jiÏ dávno znám˘ch dûjÛ. Ukázal, Ïe v˘sledkem tûchto obecnû uznávan˘ch dûjÛ musí b˘t pfiirozen˘ v˘bûr a evoluce druhÛ vedoucí ke vzniku úãeln˘ch vlastností. O tom, Ïe v˘chozí pfiedpoklady Darwinovy evoluãní teorie jsou rozumné, není pfiíli‰ obtíÏné pfiesvûdãit kteréhokoli soudného ãlovûka, a to aÈ jiÏ dfiíve pfii‰el do styku s biologií ãi nikoli. To, Ïe poãet mláìat, která dva jedinci za Ïivot v prÛmûru vyprodukují, je vût‰í neÏ dvû, a Ïe by tedy poãetnost populací mûla v prÛbûhu ãasu rÛst, je skuteãnost pomûrnû zfiejmá. Îe se tak obvykle nedûje a Ïe populace vût‰iny druhÛ zÛstávají více ménû stejnû poãetné, takÏe nadpoãetní jedinci musí b˘t odstraÀováni z populace nebo se alespoÀ v prÛbûhu Ïivota nerozmnoÏí, je rovnûÏ zfiejmé. Îe v‰ichni jedinci stejného druhu nejsou úplnû stejní a Ïe se vzájemnû li‰í v nejrÛznûj‰ích vlastnostech, se zdá rovnûÏ vcelku oãividné.Vcelku oãividn˘m se zdá b˘t i to, Ïe mezi jedinci li‰ícími se ve sv˘ch vlastnostech mají vût‰í ‰anci na pfieÏití a rozmnoÏení ti, jejichÏ vlastnosti lépe vyhovují podmínkám, v nichÏ se nacházejí, tj. ti, ktefií lépe dokáÏou za tûchto podmínek získávat zdroje a vyuÏívat je k produkci potomkÛ. A o dûdiãnosti vlastností z rodiãÛ na potomky se mohl pfiesvûdãit kaÏd˘, kdo se podíval na své potomky nebo se podíval na rodiãe a jejich dûti ve svém okolí. Mimochodem porovnání podobnosti rodiãÛ s dûtmi je moÏná obzvlá‰tû pfiíhodnou metodou, jak se ubezpeãit o tom, Ïe se fyzické vlastnosti skuteãnû dûdí. MoÏná Ïe se dokonce jedná o metodu v tomto ohledu aÏ pfiíli‰ dobrou. Hned vysvûtlím. V˘sledky nûkter˘ch studií naznaãují, Ïe námi vnímaná podoba mezi tatínky a jejich dûtmi je aÏ podezfiele vysoká. Nûktefií autofii se proto domnívají, Ïe v pfiípadû podobnosti rodiãÛ a dûtí se 42 / ZAMRZLÁ EVOLUCE ANEB JE TO JINAK, PANE DARWIN
u ãlovûka mÛÏe jednat o úãelnou vlastnost na‰eho druhu, jejíÏ biologickou funkcí je zabránit infanticidû (zabíjení mláìat) ze strany tatínkÛ. „Mámo, nefiíkej, Ïe tenhle pfií‰ernej vfie‰tící fakan je mÛj! Podej mi pûstní klín.“ „Ale táto, podívej na ten placatej nosíãek, ty modr˘ oãíãka a u‰lechtil˘ nadoãnicov˘ oblouãky. VÏdyÈ se‰ to celej ty.“ „Mámo, to ti mÛÏu, ale nemusím vûfiit, nezapomeÀ, Ïe jsme je‰tû nevynalezli zrcadla.“ „Ale no tak táto, zeptej se své maminky nebo si vzpomeÀ, co jako první vÏdycky fiíkají na‰i známí, kdyÏ k nám pfiijdou do jeskynû na náv‰tûvu – ÈuÈuÈu, ÀuÀuÀu, cel˘ tatínek.“15 JestliÏe jedinci skuteãnû mívají v prÛmûru více mláìat, neÏ kolik se jich doÏívá dospûlosti, jestliÏe se jedinci stejného druhu mezi sebou li‰í, pfiiãemÏ pravdûpodobnost doÏití se dospûlosti a rozmnoÏení se závisí na jejich vlastnostech, a jestliÏe se vlastnosti skuteãnû dûdí z rodiãÛ na potomky,potom k evoluci druhu a ke vzniku úãeln˘ch vlastností docházet prostû musí. Nejvût‰í záhadou evoluce bylo najednou to, proã na tak jednoduché a správné fie‰ení pfii‰lo lidstvo teprve v polovinû devatenáctého století.Ale ani tuto otázku není tak obtíÏné zodpovûdût.Teprve v 19. století, v období rozvíjejícího se kapitalismu, mohli obyvatelé Evropy sledovat práci pfiirozeného v˘bûru takfiíkajíc v pfiímém pfienosu a zakou‰et ji takfiíkajíc na vlastní kÛÏi.V pfiírodû probíhá evoluce velmi pomalu a vût‰inou i velmi nenápadnû. Proto i kdyÏ na základû teoretick˘ch úvah dojdeme k závûru, Ïe k evoluci musí nutnû docházet a druhy se musí v ãase vyvíjet, na‰e zku‰enost nás bude neustále pfiesvûdãovat o opaku. KÛÀ zÛstává konûm, zajíc zajícem a borovice borovicí jakoby od poãátku vûkÛ, a Ïe by se mûli z generace na generaci mûnit, je ani nenapadne. Naproti tomu ve spoleãnosti, a to pfiedev‰ím v materiální rovinû, k samovolnému v˘voji dochází.V devatenáctém století jiÏ tento v˘voj nabral natolik na rychlosti, Ïe byl jen velmi stûÏí k pfiehlédnutí. Se stoupající rychlostí se zaãaly objevovat nové vynálezy a tyto vynálezy se stále vût‰í rychlostí zaãaly vstupovat i do Ïivota obyãejn˘ch lidí. Vznikaly nové továrny, konkurovaly si mezi sebou a ty neúspû‰né, produkující hor‰í VZNIK DARWINISMU… / 43
nebo nákladnûj‰í v˘robky, zanikaly, zatímco ty, co produkovaly kvalitnûj‰í v˘robky, prospívaly a rozrÛstaly se. Prostû obdoba pfiirozeného v˘bûru jako kdyÏ vy‰ije.A kdyÏ nûco takového mÛÏe fungovat ve staré dobré Anglii, proã nevûfiit, Ïe to samé mÛÏe fungovat i u rostlin a u zvífiátek.16
Proã byli biologové (na rozdíl od ‰iroké vefiejnosti) z evoluãní teorie ne‰Èastní Na zasedání Královské vûdecké spoleãnosti, na kterém byly v roce 1858 poprvé vefiejnû pfiedstaveny Darwinova a Wallaceova teorie evoluce,17 nevzbudily v˘sledky obou pfiírodovûdcÛ nijak zvlá‰tní dojem a pfiedsedající si dokonce závûrem zasedání posteskl, Ïe v daném roce nebyly uãinûny Ïádné mimofiádnûj‰í objevy. U ‰iroké vefiejnosti v‰ak rozhodnû padla nová teorie na úrodnou pÛdu. Bûhem nûkolika následujících let se Darwinova kniha doãkala pfiekladÛ do v‰ech v˘znamnûj‰ích jazykÛ a jeho teorie uskuteãnila úspû‰né taÏení svûtem. Pochopitelnû u fiady lidí narazily Darwinovy pfiedstavy na odpor. Tento odpor se odehrával spí‰e v rovinû ideologické a byl namífien pfiedev‰ím proti moÏnosti pouÏít závûry evoluãní teorie pro vysvûtlení vzniku a v˘voje ãlovûka. Osobnû se v‰ak domnívám, Ïe jestli nûco napomohlo ‰ífiení darwinismu, potom to byl právû nesoulad darwinistické pfiedstavy o pÛvodu ãlovûka ze zvífiecího pfiedka s pfiedstavami hlásan˘mi v kostele a na hodinách náboÏenství. Pro mnohé právû svrÏení ãlovûka z jeho v˘luãného místa dolÛ na zem mezi ostatní tvory, pro jiné zase omezení boÏsk˘ch pravomocí a boÏí role v fiízení svûta uãinily z darwinistické teorie pfiinejmen‰ím lákavé téma pro spoleãenské rozhovory. V˘sledkem v‰ech tûchto skuteãností bylo, Ïe Darwinovû teorii se dostalo podstatnû pfiíznivûj‰ího pfiijetí, neÏ bychom v pfiípadû tak zásadnû nové a pfiitom tak v˘znamné teorie oãekávali. Vítûznému taÏení darwinismu v‰ak velmi dlouho odolávala jedna nepfiíli‰ poãetná, nicménû pomûrnû v˘znamná skupina 44 / ZAMRZLÁ EVOLUCE ANEB JE TO JINAK, PANE DARWIN
osob. Kupodivu se jednalo právû o pfiírodovûdce, ktefií se danou problematikou ve své dobû odbornû zab˘vali. Pochopitelnû pfiíãinou mohla b˘t obyãejná lidská fievnivost a závist. Pro nikoho není snadné a pfiíjemné si pfiiznat, Ïe nováãek v daném oboru, kter˘ se vynofiil jakoby odnikud,mÛÏe pfiijít na správné (a navíc, ó hrÛzo, jednoduché) fie‰ení problému, nad kter˘m on sám usilovnû a neúspû‰nû léta bádá. KdyÏ se v‰ak podrobnû podíváme na nejv˘znamnûj‰í námitky Darwinov˘ch odpÛrcÛ z fiad odborné vefiejnosti, snadno zjistíme, Ïe psychologické dÛvody nebyly jedinou pfiíãinou odmítání Darwinovy teorie.18 Pro jistotu si zopakujme v˘chozí pfiedpoklady platnosti Darwinovy teorie vzniku a v˘voje druhÛ pÛsobením pfiirozeného v˘bûru: 1. Organismus má v prÛmûru za Ïivot více neÏ jedno mládû (ãi dvojice rodiãÛ více neÏ dvû mláìata) – populace by tedy mûla rÛst. 2. Poãty jedincÛ pfiitom zÛstávají z dlouhodobého hlediska stálé – nadpoãetná mláìata tedy zemfiou, aniÏ by se rozmnoÏila. 3. Jednotliví pfiíslu‰níci stejného druhu se od sebe li‰í (tj. existuje vnitrodruhová variabilita). 4. Pravdûpodobnost doÏití se dospûlosti a rozmnoÏení se závisí na vlastnostech toho kterého jedince. 5.Vlastnosti jedince se dûdí – potomci se v prÛmûru více podobají sv˘m rodiãÛm neÏ ostatním ãlenÛm populace. Darwin tvrdí: jestliÏe platí body 1–5, musí nutnû docházet k biologické evoluci, druhy se musí v ãase mûnit a musí hromadit úãelné vlastnosti. Na rozdíl od ‰iroké vefiejnosti odborníci velmi rychle objevili ve zdánlivû neprÛstfielné Darwinovû logice nûkteré velmi podstatné nedostatky. Vûdeãtí odpÛrci namítají: „I v pfiípadû platnosti bodu 1–5 k biologické evoluci docházet nemusí, závisí na nûkter˘ch vlastnostech organismÛ.A tyto vlastnosti jsou u skuteãn˘ch organismÛ takové (dosahují takov˘ch hodnot), Ïe k evoluci docházet nemÛÏe.“ V ãem je podle odpÛrcÛ zakopán pes? Podle Darwinov˘ch souãasníkÛ i mnoha jejich následovníkÛ pfiedev‰ím v bodech 3 a 5. VZNIK DARWINISMU… / 45
2.16 Vnitropopulaãní variabilita Jedná se zhruba o to samé, jako je vnitropopulaãní polymorfismus nebo prostû rÛznorodost. Pfiíslu‰níci stejného druhu (a pro pfiesnost nutno dodat stejného pohlaví a stejného stáfií) se mezi sebou li‰í vnûj‰ím vzhledem a vnitfiními vlastnostmi. KdyÏ to trochu zjednodu‰íme, mÛÏeme fiíci, Ïe za
nûkteré rozdíly jsou odpovûdné rozdílné vlivy prostfiedí, napfiíklad rÛzná v˘Ïiva (a tyto rozdíly se nepfiená‰ejí na potomstvo), za jiné mohou rozdíly v genetické v˘bavû jednotliv˘ch organismÛ (a tyto rozdíly potomci po sv˘ch rodiãích dûdí).
Samotná existence vnitropopulaãní variability, tj. rozdílÛ mezi jednotliv˘mi pfiíslu‰níky stejného druhu, k fungování evoluce je‰tû nestaãí, záleÏí také na tom, kolik této variability v populaci je a jak rychle vzniká. Pfiedstavme si napfiíklad, Ïe by se jedinci v rámci druhÛ mohli li‰it pouze v deseti znacích, pfiiãemÏ jednotlivé znaky by mohly nab˘vat pouze tfií hodnot (malá, stfiední,velká).V takovém pfiípadû by pfiirozen˘ v˘bûr rychle vyãerpal v populaci pfiítomnou variabilitu,nûkteré znaky by z populace vymizely,jiné se naopak fixovaly, tj. roz‰ífiily se do té míry, Ïe by je vykazovali v‰ichni jedinci v populaci. I v pfiípadû, Ïe variabilita bude v populaci vznikat neustále znovu a znovu, evoluci to nijak nepomÛÏe, pakliÏe bude pouze vznikat omezen˘ poãet stále se opakujících variant. „Ale no tak!“ protestoval by Darwin „Snad nebudeme kfiísit dávno mrtvé názory pánÛ esencialistÛ. Musím snad pfiipomínat (to stále je‰tû hovofií Darwin), Ïe znakÛ, tj. jednotliv˘ch vlastností organismÛ, je v podstatû nekoneãn˘ poãet a Ïe mají vût‰inou spojit˘ charakter, tj. není Ïádn˘ dÛvod pfiedpokládat, Ïe by mûly nab˘vat pouze koneãného poãtu stavÛ. JestliÏe má slon prÛmûrnou délku chobotu 1,5 metru, pardon, chtûl jsem fiíci 1 sáh, není Ïádn˘ dÛvod pfiedpokládat, Ïe by jeho potomci nemohli mít prÛmûrnou délku chobotu napfiíklad 1,1 sáhu nebo tfieba, pro mne za mne, 4 sáhy.“ Dobrá, dejme tedy Darwinovi za pravdu a pfiedpokládejme, Ïe znakÛ, jeÏ mohou organismy vykazovat, je ve skuteãnosti ne46 / ZAMRZLÁ EVOLUCE ANEB JE TO JINAK, PANE DARWIN
2.17 Esencialismus Filosofick˘ smûr, kter˘ pfiedpokládá, Ïe pozorované vlastnosti skuteãn˘ch pfiedmûtÛ jsou pouze více ãi ménû dokonal˘mi projevy jak˘chsi ideálních vnitfiních vlastností, jejich podstaty, esence. Opakem je pfiedstava, Ïe Ïádné esenciální ideální vlastnosti neexistují, Ïe
existují pouze nedokonalé vlastnosti skuteãn˘ch objektÛ. Esenciální vlastnosti, napfi. kulatost, ãervenost, jsou v tomto pojetí pouze produktem lidského my‰lení, vznikajícím zobecnûním a pojmenováním pozorovan˘ch vlastností skuteãn˘ch objektÛ.
koneãn˘ poãet, Ïe mohou nab˘vat libovoln˘ch hodnot a Ïe v populaci neustále vznikají jejich nové a nové varianty. Ani potom je‰tû není jasné, Ïe takováto variabilita v populaci mÛÏe slouÏit jako surovina pro darwinistickou evoluci. Nezbytnou podmínkou fungování této evoluce totiÏ je, Ïe variabilita v populaci musí vznikat nejménû stejnou rychlostí, jakou v ní zaniká. A právû to se podle názoru mnoh˘ch Darwinov˘ch oponentÛ nedûje.Vût‰ina druhÛ, s nimiÏ se v pfiírodû setkáváme, se totiÏ rozmnoÏuje pohlavnû. KaÏd˘ jedinec pohlavnû se mnoÏícího druhu má dva rodiãe a vlastnosti, které od nich zdûdí, jsou vût‰inou víceménû prÛmûrem vlastností tûchto dvou rodiãÛ. JestliÏe má jedinec velkého tatínka a malou maminku, bude jeho velikost nejspí‰e nûkde mezi, bude se blíÏit prÛmûru. JestliÏe má velikou maminku a prÛmûrnû velikého tatínka, bude nejãastûji jeho velikost opût nûkde mezi, tj. sice nadprÛmûrná, ale nikoli do té míry nadprÛmûrná, jako byla velikost maminky. Takovéto prÛmûrování znakÛ v‰ak má ten nepfiíjemn˘ dÛsledek, Ïe rychle odstraÀuje variabilitu z populace. Je dokonce moÏné matematicky odvodit, Ïe v kaÏdé generaci z populace vymizí právû polovina v ní pfiítomné variability.19 No a taková rychlost ub˘vání variability je z hlediska moÏnosti fungování darwinovské evoluce nepfiijatelná. Musela by b˘t souãasnû vyrovnávána stejnû rychl˘m vznikáním variability. S tak rychl˘m vznikáním variability se ov‰em v pfiírodû nesetkáváme,odchylky od normy v populaci vznikají mnohem men‰í rychlostí. Ostatnû pfiíli‰ vysoká rychlost vzniku variability by dokonce znemoÏÀovala fungováVZNIK DARWINISMU… / 47
ní evoluce, neboÈ by témûfi vyluãovala dûdiãnost znakÛ. O tom, jak bude jedinec vypadat, by totiÏ rozhodovalo, jaké vlastnosti u nûho novû vznikly, nikoli to, jaké vlastnosti zdûdil od sv˘ch rodiãÛ. Velmi názorn˘, i kdyÏ z dne‰ního pohledu ne právû politicky korektní pfiíklad dokládající tento slab˘ bod Darwinovy evoluãní teorie nabídl H. Ch. Fleeming Jenkin (1833–1885). Pfiedstavme si, Ïe na tropickém ostrovû obydleném ãernochy ztroskotá bûloch. Díky sv˘m vynikajícím psychick˘m a fyzick˘m kvalitám (jedná se totiÏ nejspí‰e o anglického gentlemana) si velmi rychle vydobude pozici náãelníka. Zvítûzí ve v‰ech soubojích a kmenov˘ch ‰arvátkách, a neÏ zemfie na v‰eobecnou se‰lost vûkem, zplodí s mnoha sv˘mi i cizími Ïenami velk˘ poãet dûtí. Problém je ov‰em v tom, Ïe tyto dûti jsou jen z poloviny jeho, takÏe jsou jen z poloviny tak bílé a z poloviny tak dobré jako on. A tyto dûti se v dal‰ích generacích dál a dál kfiíÏí s místním obyvatelstvem, stávají se ãernûj‰í a ãernûj‰í a ãím dál prÛmûrnûj‰í, aÏ nakonec budou pfiipomínat pÛvodního chrabrého troseãníka pouze legendy.
Darwinismus vrací úder – pádná (ale dobfie utajená) odpovûì brnûnského opata Darwin bral námitky sv˘ch odpÛrcÛ velmi váÏnû. V dal‰ích vydáních „O vzniku druhÛ“ pÛvodní text postupnû upravoval a doplÀoval, takÏe zpoãátku jednoduchá teorie se stávala postupnû sloÏitûj‰í a zamotanûj‰í. V posledních vydáních jiÏ Darwin dokonce zpochybÀoval v˘znam pfiirozeného v˘bûru pro chod evoluce a pfiipustil fiadu dal‰ích moÏností, vãetnû lamarckistick˘ch pfiedstav o posilování orgánÛ jejich uÏíváním a dûdûní takto získan˘ch znakÛ z generace na generaci. Toto vyklízení pozic bylo ov‰em pfiedãasné a zbyteãné. Pádnou odpovûì na nejzásadnûj‰í námitku odpÛrcÛ Darwinovy evoluãní teorie totiÏ zvefiejnil jiÏ v roce 1865 augustiniánsk˘ 48 / ZAMRZLÁ EVOLUCE ANEB JE TO JINAK, PANE DARWIN
2.18 Lamarckistick˘ model evoluce Tento model evoluce pfiedpokládá, Ïe úãelné vlastnosti dne‰ních organismÛ vznikají tak, Ïe nejdfiíve se zaãnou pfiíslu‰níci urãitého druhu vûnovat urãité ãinnosti, napfiíklad se natahovat do vrcholkÛ stromÛ po listech, tímto „cviãením“ se jim prodlouÏí krky a tyto jejich prodlouÏené krky po nich zdûdí potomci. Jestli si to Lamarck ve sku-
teãnosti pfiedstavoval právû takto naivnû, se jiÏ nedá bezpeãnû zjistit, ve svém díle Philosophia Zoologica se nevyjadfioval tak úplnû jednoznaãnû. To v‰ak je uÏ dneska vedlej‰í – lamarckismus se dnes chápe jako vysvûtlování vzniku úãelné vlastnosti pfiíslu‰n˘m „procviãováním“ a následn˘m dûdûním takto získan˘ch vlastností.
mnich, opat brnûnského klá‰tera Johann Gregor Mendel (1822–1884). Co bylo pÛvodním cílem jeho studie dûdiãnosti znakÛ u hrachu, se dnes mÛÏeme pouze dohadovat. Nahlédnutí do jeho peãlivû podtrhaného a hustû opoznámkovaného v˘tisku „O vzniku druhÛ“ v‰ak ukazuje, Ïe se otázkami evoluce zab˘val a Ïe se jeho studie k této problematice nejspí‰e vztahují. JestliÏe je tento závûr správn˘, potom je vysoce pravdûpodobné, Ïe se sv˘mi pokusy nesnaÏil Darwinovu teorii potvrdit, ale spí‰e vyvrátit.20 Mendelovy pokusy totiÏ ukazují, Ïe aãkoli to tak z vnûj‰ího pohledu nevypadá, v prÛbûhu pohlavního rozmnoÏování se pfiedávají vlohy pro jednotlivé znaky z generace na generaci v nezmûnûné podobû. Potomci hrachu s ãerven˘mi kvûty a bíl˘mi kvûty mají sice kvûty rÛÏové, s vlohami pro ãervenou a bílou barvu kvûtÛ se v‰ak u kfiíÏencÛ vÛbec nic nestane.To si mÛÏeme ovûfiit napfiíklad tím, Ïe tyto rÛÏové kfiíÏence, tzv. kfiíÏence první filiální generace (oznaãované jako F1), opût zkfiíÏíme mezi sebou a získáme kfiíÏence druhé filiální generace (oznaãované jako F2). ProtoÏe mají F1-kfiíÏenci ve sv˘ch buÀkách jednu variantu genu, zkrácenû jednu alelu, od ãerveného rodiãe a jednu od bílého rodiãe a protoÏe kaÏd˘ z jejich potomkÛ získá od kaÏdého z rodiãÛ po jedné kopii genÛ, zdûdí pfiibliÏnû jedna ãtvrtina kfiíÏencÛ F2-generace dvû alely pro ãervené zbarvení kvûtÛ (bude mít tzv. genotyp ãã), a budou tedy ãervení, pfiibliÏnû jedna ãtvrtina potomkÛ zdûdí dvû alely pro bílé zaVZNIK DARWINISMU… / 49
2.19 Alela Varianta genu li‰ící se od jiné varianty téhoÏ genu sv˘m projevem se naz˘vá alela. Jedna varianta genu mÛÏe b˘t odpovûdná za hnûdou barvu oãí, druhá za modrou barvu oãí. Asi bych se bez termínu alela v knize dokázal obejít a mohl bych místo nûj pouÏívat termín varianta genÛ. Ale mí kolegové, kter˘m se mÛÏe kniha dostat do rukou, by se mi posmívali, Ïe uÏ hloupnu a zapomínám i ty nejzákladnûj‰í genetické termíny
(a nebyli by zase tak daleko od pravdy), nebo by jim vrtalo hlavou, zda mluvím o alelách nebo o nûãem jiném. TakÏe vám bohuÏel nezbude, neÏ si na termín alela (a termín fenotyp, viz box 2.21) zvyknout. Pfiinejmen‰ím zpoãátku budu zároveÀ uvádût obû moÏnosti (alela i varianta genu), takÏe to spoleãnû urãitû nûjak zvládneme. A po doãtení knihy mÛÏete novû nabyt˘mi znalostmi oslÀovat (ãi uvádût do rozpakÛ) své okolí.
barvení kvûtÛ (genotyp bb), a budou tedy bílí. Zbytek, tedy pfiibliÏnû jedna polovina potomkÛ, zdûdí jednu alelu pro ãervenou barvu kvûtÛ a jednu alelu pro bílou barvu kvûtÛ (genotyp ãb), a budou tedy stejnû jako jejich rodiãe rÛÏoví (obr. 2.2). S vlastními alelami (variantami genu) se pfiitom vÛbec nic nedûje. Je jedno, Ïe kfiíÏenci F1-generace nûkdy pfiipomínají pouze jednoho z rodiãÛ (viz box 10.1 na str. 177) – zastoupení obou alel se z generace na generaci v zásadû nemûní (tedy za pfiedpodkladu, Ïe se do toho nevloÏí selekce, která by z populace pfiednostnû odstraÀovala nositele urãité alely).
2.20 Genotyp Genotyp je kombinace alel (variant genÛ), které nese ve sv˘ch buÀkách (buÀka – viz box 5.2 na str. 92) konkrétní jedinec. U tzv. diploidních organismÛ má kaÏd˘ jedinec ve sv˘ch buÀkách dvojici alel od kaÏdého genu, pfiiãemÏ se mÛÏe jednat buì o dvojici alel totoÏn˘ch (u homozygota), nebo o dvojici alel rÛzn˘ch (u heterozygota). Vzhledem k tomu, Ïe poãet
genÛ v genomu (viz box 3.3 na str. 58) organismÛ je obrovsk˘ a velké procento z nich se vyskytuje u daného druhu v mnoha variantách, je poãet moÏn˘ch kombinací alel – poãet rÛzn˘ch genotypÛ – nepfiedstavitelnû velk˘ a témûfi Ïádná dvojice jedincÛ v populaci pohlavnû se mnoÏícího druhu, s v˘jimkou jednovajeãn˘ch dvojãat, nemá shodn˘ genotyp.
50 / ZAMRZLÁ EVOLUCE ANEB JE TO JINAK, PANE DARWIN
Na první pohled by se mohlo zdát (a jsem pfiesvûdãen, Ïe právû takto chápal Mendel v˘sledky sv˘ch pokusÛ), Ïe tyto závûry vyvracejí darwinistick˘ model evoluce. Kde by se vzala jaká evoluce, kdyÏ vlohy odpovûdné za pfiíslu‰né znaky jsou v ãase nemûnné! Ve skuteãnosti je tomu v‰ak pfiesnû naopak a právû tzv. tvrdá dûdiãnost, kterou jako první prokázal sv˘mi pokusy s hrachem Mendel, je nezbytn˘m pfiedpokladem fungování darwinistické evoluce.
P
F1
F1
F2 Obr. 2.2 Schéma dûdûní znaku s neúplnou dominancí. V horní polovinû obrázku je znázornûn v˘sledek kfiíÏení dvou rodiãovsk˘ch rostlin (v genetice oznaãovan˘ch písmenem P), ãervené (na na‰em obrázku ãerné), nesoucí dvû alely pro ãervenou barvu kvûtu, a bílé, nesoucí dvû alely pro bílou barvu kvûtu (alely jsou znázornûny tmav˘mi a svûtl˘mi koleãky). V˘sledkem kfiíÏení jsou rostliny první filiální generace (oznaãované F1), které mají po jedné z obou alel, a jsou tedy v‰echny geneticky i vzhledovû stejné (na na‰em obrázku ‰edé, ve skuteãnosti rÛÏové). Ve spodní polovinû obrázku je znázornûn v˘sledek kfiíÏení dvou jedincÛ první filiální generace. Jejich potomci (druhá filiální generace, F2) se navzájem geneticky i vzhledovû li‰í. Jedna ãtvrtina má obû alely kódující ãervenou barvu kvûtu, jedna ãtvrtina obû alely pro bílou barvu kvûtu a jedna polovina má po jedné z obou alel (a jsou tedy jako jejich rodiãe rÛÏoví).
VZNIK DARWINISMU… / 51
2.21 Tvrdá a mûkká dûdiãnost Tvrdá dûdiãnost spoãívá v pfiedávání vloh pro jednotlivé znaky z generace na generaci v nezmûnûné podobû, bez ovlivnûní ostatními vlohami pfiítomn˘mi u daného jedince a vlivy vnûj‰ího prostfiedí. Naproti tomu mûkká dûdiãnost pfiedpokládá, Ïe vlohy se mohou z generace na generaci mûnit pod vlivem ostatních vloh pfiítomn˘ch u daného jedince a pÛsobením vli-
vÛ vnûj‰ího prostfiedí. Lamarckistické teorie evoluce a pozdní Darwinova teorie evoluce jsou zaloÏeny na pfiedstavû mûkké dûdiãnosti vloh, naproti tomu neodarwinistická evoluãní teorie, tj. hlavní smûr teorie evoluãní biologie rozvíjen˘ zhruba od 30. let 20. století, a zahrnující tedy poznatky mendelovské genetiky, vychází z pfiedstavy tvrdé dûdiãnosti.
PÛvodní, pozorováním a intuicí podloÏené pfiedstavy o podstatû dûdiãnosti pfiedpokládaly,Ïe v tûlech kfiíÏencÛ se vlohy pocházející od dvou rodiãÛ navzájem ovlivÀují a prÛmûrují. MendelÛv model dûdiãnosti zaloÏen˘ na v˘sledcích proveden˘ch pokusÛ naproti tomu ukázal, Ïe tomu tak není a Ïe se samotné vlohy (dnes víme, Ïe se jedná o jednotlivé alely) pfiedávají z generace na generaci v nezmûnûné podobû. A kde se tedy bere evoluce? Jak jsme jiÏ zmiÀovali, v dÛsledku kfiíÏení se jednotlivé alely nemûní a ani se v jeho dÛsledku nemûní zastoupení jednotliv˘ch alel v populaci.Alely se v‰ak mohou s nenulovou pravdûpodobností mûnit v dÛsledku jin˘ch procesÛ, napfiíklad v dÛsledku mutací (viz kapitola 3). A poãetní zastoupení jednotliv˘ch alel v populaci, a tedy i vzhled, tzv. fenotyp, jedincÛ v populaci se v ãase mûní napfiíklad právû díky tomu, Ïe jedinci rÛzn˘ch fenotypÛ jsou v rÛzné mífie zv˘hodÀováni ãi znev˘hodÀováni pfiirozen˘m v˘bûrem. Je velká ‰koda, Ïe Darwin neznal v˘sledky Mendelov˘ch pokusÛ nebo pfiinejmen‰ím nerozpoznal jejich skuteãn˘ v˘znam pro svou evoluãní teorii. MoÏná by mu tyto znalosti u‰etfiily nejednu bezesnou noc. Jestli je to ‰koda i pro Mendela, si nejsem tak docela jist. Jeho zcela zásadní pfiíspûvek k rozvoji evoluãní teorie by mu patrnû zajistil uznání v oãích Darwina a ostatních evoluãních biologÛ, v oãích jeho církevních nadfiízen˘ch v‰ak jiÏ nejspí‰e nikoli. (Sice se nevyznám 52 / ZAMRZLÁ EVOLUCE ANEB JE TO JINAK, PANE DARWIN
2.22 Fenotyp Tímto termínem oznaãujeme kombinaci v‰ech vlastností jedince, vãetnû jeho chování. S urãitou mírou zjednodu‰ení by se namísto fenotyp mohlo fiíkat vzhled, nesmûlo by se v‰ak zapomenout, Ïe fenotyp zahrnuje i vlastnosti vnitfiní, které nejsou navenek vidût, a také chování. TakÏe asi pfiece jenom bude praktiãtûj‰í pouÏívat správn˘ odborn˘ termín fenotyp. AlespoÀ si ãtenáfi pokaÏdé pfiipomene, Ïe se jedná o odborn˘ technick˘ termín, pro kter˘ nûkde
existuje správná definice a kter˘ v‰ichni odborníci pouÏívají (nebo by alespoÀ mûli pouÏívat) ve stejném v˘znamu. A to je ostatnû hlavní dÛvod, proã odborníci pouÏívají odborné, ãasto latinské ãi fiecké v˘razy a proã nemluví, jak jim zobák narostl. V˘znamy slov bûÏného jazyka nejsou pfiesnû vymezeny, a proto by se odborníci mezi sebou nedomluvili. „¤íkal jste vzhled, pane kolego. Myslel jste tím i tvar slinivky bfii‰ní?“21
v chodu církevních institucí, ale nûco mi fiíká, Ïe opaty do jejich funkce nebudou ustanovovat a z funkce odvolávat evoluãní biologové.)
Shrnutí a upoutávka Na závûr kapitoly pro jistotu je‰tû shrnutí – aby bylo jasno, Ïe jádro sdûlení se net˘kalo toxoplazmy ãi zpÛsobu, jak psát vûdeck˘ ãlánek. Darwin rozhodnû neobjevil evoluci – promûnlivost druhÛ v ãase. Jeho zásadním pfiínosem pro vznik vûdecké teorie evoluce byl objev síly, která mÛÏe evoluci pohánût a která mÛÏe vést ke vzniku úãeln˘ch (adaptivních) vlastností, konkrétnû objev pfiirozeného v˘bûru. V Darwinovû dobû se v‰ak pfiedpokládalo, Ïe dûdiãnost biologick˘ch vlastností je mûkká, Ïe se vlohy pro jednotlivé vlastnosti zdûdûné od obou rodiãÛ v potomcích prÛmûrují. Za tohoto pfiedpokladu v‰ak Darwinova teorie evoluce nemohla fungovat, neboÈ prÛmûrováním by z populace rychle vymizela ve‰kerá genetická variabilita.Teprve objevy mendelovské genetiky, Ïe dûdiãnost je takzvanû tvrdá, Ïe se v potomcích mohou prÛmûrovat pouze úãinky vloh obou VZNIK DARWINISMU… / 53
rodiãÛ a Ïe s vlastními vlohami se obvykle nic nedûje,ukázaly,Ïe Darwinova teorie by mohla b˘t správná.V pfií‰tí kapitole si pfiipomeneme vznik neodarwinismu, tj. produktu syntézy darwinismu devatenáctého století s genetikou a biologick˘mi objevy první poloviny století dvacátého.
54 / ZAMRZLÁ EVOLUCE ANEB JE TO JINAK, PANE DARWIN
3
KTERAK SE DARWINISMUS STAL NORMÁLNÍ VùDOU A V âEM SPOâÍVALA „NOVÁ SYNTÉZA“
Konec devatenáctého století znamenal z hlediska darwinismu urãité pfie‰lapování na místû, a to zejména v porovnání s boufiliv˘m v˘vojem ostatních biologick˘ch i nebiologick˘ch oborÛ. PÛvodní jasná Darwinova pfiedstava biologické evoluce, poãítající s ústfiední rolí pfiirozeného v˘bûru, byla postupnû ãím dál více zamlÏována a mnozí autofii dokonce cítili potfiebu se od ní hlasitû distancovat.1 O tom, Ïe skuteãnû dochází k biologické evoluci (k postupnému v˘voji druhÛ z jednoho spoleãného pfiedka), v té dobû z biologÛ jiÏ pochyboval jen málokdo, o to více v‰ak byla zpochybÀována tvÛrãí role pfiirozeného v˘bûru. Pfiirozen˘ v˘bûr byl ãasto pokládán pouze za jakési síto, které prÛbûÏnû odstraÀuje jedince nesoucí ‰kodlivé odchylky od pÛvodního fenotypu, které v‰ak nedokáÏe vytvofiit Ïádnou novou strukturu ãi vzorec chování zvy‰ující Ïivotaschopnost organismÛ. Zdroje úãeln˘ch znakÛ byly (neúspû‰nû) hledány jinde, napfiíklad v neznám˘ch silách pohánûjících evoluãní trendy (viz str. 258) nebo v údajné schopnosti organismÛ vytváfiet úãelné mutace (mutace umoÏÀující organismu naplÀovat okamÏité poÏadavky prostfiedí). Velk˘ zlom pfiineslo na zaãátku dvacátého století znovuobjevení Mendelov˘ch genetick˘ch zákonÛ, kter˘mi se fiídí pfie-
3.1 Mendelovy genetické zákony Podle prvního Mendelova zákona (zákona segregace) se v kaÏdé generaci dvû alely kteréhokoli genu pfiítomného u rodiãovského jedince rozcházejí do nezávisl˘ch pohlavních bunûk (napfi. do jednotliv˘ch spermií), aniÏ by do‰lo k je-
jich zmûnû a aniÏ by se navzájem nûjak ovlivnily. Druh˘ zákon (zákon nezávislé kombinovatelnosti vloh) fiíká, Ïe jednotlivé dvojice alel rÛzn˘ch genÛ se rozcházejí do pohlavních bunûk nezávisle jedna na druhé, a zpÛsob rozchodu jed-
KTERAK SE DARWINISMUS STAL NORMÁLNÍ VùDOU… / 55
né dvojice alel tedy nijak neovlivní rozchod dvojice jiné. Genetici jiÏ v prvních desetiletích 20. století ukázali, Ïe druh˘ MendelÛv zá-
kon platí pouze pro dvojice genÛ, z nichÏ kaÏd˘ se nalézá na jiném chromosomu (viz také box 4.9 na str. 82).
nos genetické informace. V následujících letech genetici tyto zákony prozkoumali do velk˘ch podrobností a pfiedev‰ím odvodili, proã se právû jimi pfienos genetické informace fiídí.
Proã se pfiíroda fiídí Mendelov˘mi zákony aneb trocha stfiedo‰kolské látky nikoho (doufám) nezabije Postupnû bylo zji‰tûno v‰echno to, co je dneska náplní stfiedo‰kolsk˘ch uãebnic biologie. Bylo tedy zji‰tûno, Ïe geny jsou z vût‰í ãásti soustfiedûny v jádrech bunûk, kde jsou uspofiádány jeden za druh˘m v nûkolika dvojicích tzv. chromosomÛ (obr. 3.1). KaÏd˘ z dvojice chromosomÛ obsahuje stejn˘ soubor genÛ, obvykle se v‰ak vzájemnû li‰í variantami tûchto genÛ
3.2 Chromosom Genetická informace je v buÀkách zapsána do molekul DNA (viz box 3.6). Celková délka lidské DNA v bunûãném jádfie je asi dva metry. Aby se do buÀky ve‰la, je ovinuta okolo specializovan˘ch proteinÛ (histonÛ) a spoleãnû s nimi mnohonásobnû sloÏena a stoãena do chromosomÛ, tyãinkovit˘ch útvarÛ o délce nejãastûji nûkolika tisícin milimetru. Tûchto útvarÛ, li‰ících se vzájemnû velikostí a tvarem, má napfiíklad ãlovûk v bunûãném jádfie 46. KaÏd˘ chromosom je tvofien dvûma shodn˘mi chromatidami, jejichÏ DNA vznikla okopírováním fietûzce molekuly
DNA obsaÏené pÛvodnû v jedné chromatidû (viz obr. 3.1). Bûhem jaderného dûlení se od sebe obû chromatidy rozcházejí k opaãn˘m pólÛm buÀky, ãímÏ je zaji‰tûno spravedlivé (rovnomûrné) rozdûlení genetického materiálu mezi dvû dcefiiné buÀky. V období, kdy se buÀka právû nerozmnoÏuje, jsou chromosomy rozvolnûné a v buÀce nejsou bez pouÏití speciální mikroskopické techniky patrné. Do své charakteristické podoby pozorovatelné v obyãejném (svûtelném) mikroskopu pfiecházejí v prÛbûhu bunûãného dûlení.
56 / ZAMRZLÁ EVOLUCE ANEB JE TO JINAK, PANE DARWIN
(jejich alelami). Jeden chromosom mÛÏe v urãitém místû nést alelu podmiÀující hnûdou barvu oãí, druh˘ modrou barvu oãí. V‰echny buÀky tûla „slu‰n˘ch“ mnohobunûãn˘ch organismÛ (napfiíklad ãlovûka) obsahují stejn˘ soubor genÛ.V˘jimku tvofií buÀky pohlavní u pohlavnû se rozmnoÏujících organismÛ, které obvykle vznikají ve specializovan˘ch orgánech jako v˘sledek zvlá‰tního typu bunûãného dûlení. Do jádra pohlavní buÀky totiÏ pfiechází pouze po jednom z kaÏdé dvojice chromosomÛ. Pohlavní buÀky (u ÏivoãichÛ spermie a vajíãka) tak mají tzv. haploidní genom, obsahující po jedné kopii od kaÏdého chromosomu, a tedy i po jedné kopii od kaÏdého genu. V prÛbûhu vytváfiení pohlavních bunûk se u daného jedince náhodnû namixují geny obou jeho rodiãÛ, a to v dÛsledku dvou procesÛ: ge-
Obr. 3.1 Stavba chromosomu. KaÏdá z obou chromatid (spojen˘ch k sobû ve zúÏeném místû, tj. v oblasti tzv. centromery) je tvofiena mnohonásobnû stoãen˘m vláknem DNA, které je obtoãeno kolem tzv. nukleosomÛ, skládajících se ze specializovan˘ch proteinÛ – histonÛ.
KTERAK SE DARWINISMUS STAL NORMÁLNÍ VùDOU… / 57
3.3 Genom je souhrn v‰ech genÛ vyskytujících se v buÀkách daného jedince. Naproti tomu genotyp je soubor v‰ech alel daného jedince. Jadern˘ genom je souhrn v‰ech genÛ vyskytujících se v jádfie buÀky, cytoplazmatick˘ nebo také organelov˘ genom je souhrn genÛ obsaÏen˘ v DNA bunûãn˘ch orga-
nel, mitochondrií nebo plastidÛ. Genom samcÛ a samic urãitého druhu se mÛÏe odli‰ovat pfiítomností nebo poãtem pohlavních chromosomÛ, tj. chromosomÛ, jejichÏ v˘skyt nebo poãet urãuje, zda se jedinec vyvine v samce nebo samici (viz box 8.6 na str. 155).
netické rekombinace a segregace. Pfii rekombinaci se v jádfie buÀky, která má v budoucnu dát vzniknout buÀkám pohlavním, nejprve vytvofií páry odpovídajících si chromosomÛ (tím, Ïe k sobû po celé délce pfiisednou) a následnû si v rámci takto vytvofien˘ch párÛ chromosomy mezi sebou vymûní nûkteré, vzájemnû si odpovídající úseky. Pfii segregaci se po jednom chromosomu z kaÏdého páru náhodnû rozdûlí mezi dvû novû vznikající buÀky. KaÏd˘ chromosom je v této chvíli tvofien dvûma zcela shodn˘mi chromatidami (viz box 3.2), takÏe teprve dal‰ím dûlením, pfii kterém se od sebe rozcházejí tyto chromatidy, nikoli celé chromosomy, mohou vzniknout haploidní pohlavní buÀky. Dvojice dûlení, kterou takto vznikají haploidní buÀky, se dohromady naz˘vá meióza. Pfii rozmnoÏování vzniká splynutím dvou haploidních pohlavních bunûk oplozená zárodeãná buÀka (zygota), která má jiÏ od kaÏdého chromosomu, a tedy i od kaÏdého genu dvû kopie, a je tedy tzv. diploidní. Obû kopie genu mohou b˘t buì stejné, tj. mÛÏe se jednat o stejné alely daného genu podmiÀující vznik stejné formy znaku, nebo se mohou navzájem li‰it. Ve druhém pfiípadû se mÛÏe jednat o dvû rÛzné alely daného genu, z nichÏ kaÏdá zvlá‰È podmiÀuje vznik jiné formy znaku (napfi. ãervenou a bílou barvu kvûtu). Diploidní oplozená pohlavní buÀka prochází opakovan˘mi cykly bunûãného dûlení (mitózy), pfiesnûji fieãeno opakovanû stfiídá stadium zdvojení chromatid v rámci kaÏdého chromosomu a stadium rozchodu po 58 / ZAMRZLÁ EVOLUCE ANEB JE TO JINAK, PANE DARWIN
3.4 Genetická rekombinace a segregace Jedná se o dûje, ke kter˘m dochází v prÛbûhu vytváfiení pohlavních bunûk. Pfii tûchto dûjích dvojice stejn˘ch, tzv. homologick˘ch chromosomÛ v jádfie vytvofií páry a vzájemnû rekombinují. Pfii rekombinaci ve stejném místû obou homologick˘ch chromosomÛ dojde ke zlomu molekul DNA. JestliÏe se následnû spojí pÛvodní ãásti stejného chromosomu, k Ïádné rekombinaci nedojde, jestliÏe se v‰ak spojí vlákno jednoho chromosomu s vláknem druhého chromosomu, bude se li‰it dvojice rekombinovan˘ch chromosomÛ kombinací sv˘ch alel od obou chromosomÛ pÛvodních.2 Zatímco pfied rekombinací bylo moÏno fiíci, Ïe jeden z chromosomÛ pocházel od otce a druh˘ od matky, rekombinované chromosomy obsahují ãást alel od otce
a ãást od matky. Segregace je rozchod homologick˘ch chromosomÛ k opaãn˘m pólÛm dûlící se buÀky. Pfiitom z kaÏdé dvojice odchází zcela náhodnû po jednom z chromosomÛ k opaãnému pólu buÀky. I kdyby pfiedtím nedo‰lo k rekombinaci, samotná segregace chromosomÛ otcovského a matefiského pÛvodu by zpÛsobila, Ïe novû vzniklé buÀky budou mít svou vlastní kombinaci otcovsk˘ch a matefisk˘ch alel, odli‰nou od kombinace alel kteréhokoli z obou rodiãÛ. Po rozchodu dvojic chromosomÛ, k nûmuÏ do‰lo v prvním meiotickém dûlení, se v druhém meiotickém dûlení od sebe rozdûlí dvû sesterské chromatidy kaÏdého chromosomu. Z jedné diploidní buÀky tak mÛÏe nakonec vzniknout ãtvefiice bunûk pohlavních, haploidních.
jedné chromatidû od kaÏdého chromosomu do dvou dcefiin˘ch bunûk. Poãet bunûk – potomkÛ pÛvodní oplozené zárodeãné buÀky – tak postupnû roste. U mnohobunûãn˘ch organismÛ (napfiíklad u rostlin a ÏivoãichÛ) tyto buÀky zÛstávají pohromadû, vzájemnû se odli‰ují a specializují na rÛzné úlohy, aÏ nakonec vytvofií tûlo organismu.V tomto tûle v pohlavních orgánech vznikají opût meiózou haploidní pohlavní buÀky s poloviãním poãtem chromosomÛ a cel˘ cyklus se tak uzavírá. Ze zpÛsobu, jak˘m organismy zacházejí se svou genetickou informací, bylo moÏno jiÏ koncem dvacát˘ch let minulého století odvodit oba Mendelovy zákony i zdÛvodnit fiadu v˘jimek z jejich platnosti (viz box 3.1 na str. 55). Je nutno si uvûdomit, Ïe Mendel odvodil své zákony pouze na základû poãetního zastoupení jedincÛ s rÛzn˘mi kombinacemi znakÛ v potomstvu dvou KTERAK SE DARWINISMUS STAL NORMÁLNÍ VùDOU… / 59
odrÛd hrachu, a Ïe se tedy jednalo pouze o zákony popisné. Popisné zákony sice ukazují, jak urãit˘ jev probíhá (napfi. v jak˘ch poãetních pomûrech budou v potomstvu zastoupeni jedinci s rÛzn˘mi kombinacemi znakÛ), nefiíkají v‰ak nic o tom, proã dan˘ jev probíhá právû takto.
Jak se darwinismus zmûnil v neodarwinismus a jak se stal normální vûdou Ve dvacát˘ch letech byly objeveny i mutace, tj. zmûny stávající alely v alelu novou, ke kter˘m vzácnû dochází napfiíklad pÛsobením radioaktivního záfiení ãi chemick˘ch mutagenÛ. Právû prostfiednictvím mutací vzniká nová genetická variabilita, ze které mÛÏe následnû selekce vybírat varianty v˘hodné pro pfieÏití jedince.Ve tfiicát˘ch letech následoval objev základních mechanismÛ speciace – vznikání nov˘ch druhÛ.V té dobû tedy jiÏ mûli biologové pohromadû v‰echny kamínky do mozaiky, tj. v‰echny znalosti potfiebné k potvrzení platnosti Darwinovy evoluãní teorie (a zároveÀ jim zatím chybûla vût‰ina dne‰ních znalostí, které by platnost této teorie mohly zpochybnit nebo omezit). Pfiesto v‰echno byla aÏ do 30. let 20. století Darwinova teorie v odborn˘ch biologick˘ch kruzích spí‰e terãem kritiky. Jak jiÏ bylo fieãeno v úvodu kapitoly, z odborníkÛ sice témûfi nikdo nepochyboval, Ïe k biologické evoluci skuteãnû dochází, Ïe druhy vznikají jeden z druhého, mnozí v‰ak pochybovali, Ïe by hnací silou tûchto zmûn a zároveÀ i jedinou pfiíãinou vzniku úãeln˘ch vlastností byl právû pfiirozen˘ v˘bûr. Teprve poãátkem tfiicát˘ch let koneãnû tehdy nejvlivnûj‰í evoluãní biologové do‰li k závûru, Ïe i kdyÏ se v evoluci kromû selekce uplatÀují i dal‰í mechanismy, pfiirozen˘ v˘bûr je zdaleka nejv˘znamnûj‰í a v podstatû sám o sobû dostaãuje k vysvûtlení v˘voje druhÛ i vzniku úãeln˘ch vlastností. Spojením evoluãní biologie a klasické i populaãní genetiky (takzvanou novou syntézou) vznikl neodarwinismus. Byly vydány základní uãebni60 / ZAMRZLÁ EVOLUCE ANEB JE TO JINAK, PANE DARWIN
3.5 Etapy v˘voje evoluãní biologie V˘vojové teorie vycházející z Darwinova uãení rozvíjené pfiibliÏnû do zaãátku dvacát˘ch let 20. století se obvykle oznaãují jako darwinismus, pfiípadnû klasick˘ darwinismus. Teorie evoluce, která vznikla zahrnutím poznatkÛ genetiky do klasick˘ch darwinistick˘ch teorií, se oznaãuje jako neodarwinismus. Neodarwinisté chápou evoluci pfiedev‰ím jako zmûnu zastoupení jednotliv˘ch alel v genofondu populace a snaÏí se vysvûtlovat ve‰keré evoluãní procesy probíhající na úrovni vnitrodruhové a mezidruhové právû na základû tohoto procesu. V uãebnicích evoluãní biologie z toho dÛvodu zaujímají velk˘ prostor kapitoly vûnované populaãní genetice –
nauce o v˘voji genetické skladby populací. Podle vût‰iny biologÛ Ïijeme stále je‰tû v éfie neodarwinismu. Podle jin˘ch v‰ak zejména práce S. J. Goulda, ostfie rozli‰ující mezi dûji mikroevoluãními, probíhajícími na úrovni populací a druhu, a dûji makroevoluãními, probíhajícími nad úrovní druhu, i genostfiedné modely evoluce vycházející z prací Hamiltona (viz kapitola 8) jiÏ ve skuteãnosti zahájily novou éru evoluãní biologie. Se ‰kodolibostí sobû vlastní pro ni tímto zavádím název postneodarwinismus (a tû‰ím se pfiedstavou, jak si asi mí následovníci poradí s hledáním názvu pro pfií‰tí éru evoluãní biologie).3
ce oboru a jakékoli otevfiené popírání ãi sniÏování role pfiirozeného v˘bûru v evoluci zaãalo b˘t pociÈováno jako vûdecké kacífiství. Neodarwinismus bez problémÛ a v zásadû i posílen pfieãkal v˘znamné objevy molekulární biologie, vãetnû objevu molekulární podstaty genu jakoÏto nevûtveného fietûzce nepravidelnû se stfiídající ãtvefiice nukleotidÛ A, G, C a T v dvoufietûzcové molekule DNA. Vést spor s darwinismem, ov‰em pokud moÏno mimo stránky základních uãebnic evoluãní biologie, bylo tradiãnû vcelku trpûno v otázce moÏnosti vzniku cílen˘ch mutací,4 pfiípadnû v otázce moÏnosti dûdûní získan˘ch vlastností.5 Na takto vykolíkovaném hfii‰ti se mohli a stále je‰tû mohou do sytosti vyfiádit vûdeãtí disidenti a jiní nekonformní duchové z fiad evoluãních biologÛ. KdyÏ nakonec je‰tû dojdou k závûru, Ïe tyto jevy patrnû existují (a mohou tu a tam ve zcela urãit˘ch situacích v˘znamnû urychlit úãelnou odpovûì populace ãi druhu na KTERAK SE DARWINISMUS STAL NORMÁLNÍ VùDOU… / 61
3.6 DNA Molekula DNA jsou prostû takové dvû dlouhé „‰ÀÛry korálÛ“, kaÏdá vytvofiená nepravideln˘m stfiídáním ãtyfi typÛ „korálkÛ“ – nukleotidÛ, zatoãené do ‰roubovice (správnû pr˘ závitnice) jedna kolem druhé (obr. 3.2). V místû, kde je v jednom fietûzci nukleotid A, je v druhém fietûzci nukleotid T, a v místû, kde je v jednom fietûzci nukleotid G, je v druhém fietûzci nukleotid C. JestliÏe oba fietûzce od sebe od-
dûlíme, a toho lze dosáhnout napfiíklad zahfiátím, pfiidáme patfiiãn˘ enzym a v‰echny ãtyfii nukleotidy a je‰tû pár dal‰ích vûcí, vytvofií se podle sekvence kaÏdého fietûzce pfiíslu‰né protilehlé vlákno, takÏe nakonec získáme z jednoho dvoufietûzce DNA dva naprosto stejné dvoufietûzce DNA (obr. 3.3). To je také v podstatû v kostce základ dûdûní genetické informace.
zmûny v prostfiedí), ale samotn˘ molekulární aparát, kter˘ jejich chod podmiÀuje, vznikl pÛsobením klasické darwinistické selekce, mÛÏe se jim nejen dostat sluchu, ale ãasto i vlídného zacházení ze strany odborné vefiejnosti.6 Evoluãní biologie se stala tzv. normální vûdou ve smyslu normální vûdy Thomase Samuela Kuhna.
3.7 Thomas Samuel Kuhn (1922–1996) Historik vûdy, kter˘ se ve 20. století zab˘val zákonitostmi v˘voje vûdy a vûdeckého pokroku. Ukázal, Ïe pfiedstava vûdy jakoÏto pravidelného postupného procesu zpfiesÀování na‰ich znalostí je v podstatû chybná. Ukázal, Ïe se ve vûdû stfiídají tfii fáze. Zpravidla nejdel‰í je fáze normální vûdy, kdy skuteãnû dochází pouze k pozvolnému v˘voji a zpfiesÀování a rozvíjení stávajících teorií. Na ni navazuje fáze krizové vûdy, kdy se ukazuje, Ïe stále více skuteãností do rámce stávajících teorií nezapadá. Tfietí fází je vûdecká revoluce, kdy je stará teorie odvrÏena a nahrazena teorií novou.
Pfiedchozí období a pfiedchozí teorie jsou poté vytûsnûny z uãebnic a následnû i vûdomí pfiíslu‰né vûdecké komunity a historické kapitoly uãebnic jsou pfiepsány tak, jako by jiÏ odjakÏiva byla rozvíjena teorie nová. Zaãíná nové pohodlné období normální vûdy. Hlavní pfiíãinou takovéhoto nespojitého v˘voje vûdy je podle Kuhna existence tzv. paradigmat – pfiedpokladÛ, s jejichÏ pravdivostí teorie stojí a padá. Existenci paradigmat si v‰ak vûdci v období normální vûdy vÛbec neuvûdomují, a proto o jejich platnosti ani nepfiem˘‰lí, ani je netestují.
62 / ZAMRZLÁ EVOLUCE ANEB JE TO JINAK, PANE DARWIN
Vûdo, jsi ty vÛbec normální? Vûdci urãitého oboru sdílejí své spoleãné paradigma, tj. ústfiední my‰lenku celého systému teorií, my‰lenku, o jejíÏ pravdivosti se nejen nepochybuje a nebádá,ale která se dostala v‰em natolik pod kÛÏi, Ïe si ji v podstatû ani neuvûdomují.7 To jim dovoluje neru‰enû, koordinovanû, a tedy úãinnû hromadit poznat-
Obr. 3.2 Struktura DNA a RNA. Základní jednotkou DNA (a) je cukr deoxyribóza (D), na které je navázána nûkterá ze ãtyfi druhÛ dusíkat˘ch bází thyminu (T), cytosinu (C), adeninu (A) a guaninu (G). Dva sousední cukry jsou spojeny fosfátovou vazbou (P). Cukr s fosfátovou skupinou a dusíkatou bází tvofií nukleotid. Molekulu DNA tak tvofií dva lineární fietûzce, ve kter˘ch se nepravidelnû stfiídají ãtyfii druhy nukleotidÛ. Oba fietûzce jsou propojeny vodíkov˘mi mÛstky mezi dvojicemi komplementárních bází, AT (dva mÛstky) a GC (tfii mÛstky). ¤etûzce jsou si vzájemnû antiparalelní, tj. 5’-konec jednoho páruje s 3’-koncem druhého, a v prostoru vytváfiejí známou dvou‰roubovicovou strukturu. Struktura RNA (b) je dosti podobná struktufie DNA. Místo cukru deoxyribózy je zde v‰ak cukr ribóza (R) a pyrimidinová báze thymin je v pfiíslu‰ném nukleotidu nahrazena bází uracilem (U). Na obrázku je znázornûna molekula RNA v okamÏiku syntézy, kdy její báze párují s komplementárními bázemi pfiíslu‰ného úseku DNA. Je‰tû v prÛbûhu syntézy se v‰ak molekula RNA oddûluje od molekuly DNA a v buÀce se vyskytuje ve své jednofietûzcové podobû.
KTERAK SE DARWINISMUS STAL NORMÁLNÍ VùDOU… / 63
ky a rozvíjet dan˘ obor. Sdílené paradigma jim totiÏ umoÏÀuje rozpoznat, co jsou v daném okamÏiku podstatné problémy, na jejichÏ fie‰ení je tfieba soustfiedit své úsilí, shodnout se na pravdivosti ãi nepravdivosti objeven˘ch fie‰ení takov˘ch problémÛ a shodnout se i na tom,co jsou v daném oboru nepodstatné skuteãnosti a v˘jimky, kter˘ch není tfieba (a není vhodné) si v‰ímat a které je tfieba rychle a nenápadnû zamést pomocí Occamova ko‰tûte pod koberec. Na existenci tohoto uÏiteãného nástroje, vyuÏívaného ve vûdû témûfi stejnû ãasto jako mnohem známûj‰í Occamova bfiitva (viz str. 208), myslím jako první upozornil Sidney Brenner – Nobelovu cenu v‰ak získal za svÛj pfiíspûvek k poznání zákonitostí genetické regulace v˘voje orgánÛ a programované bunûãné smrti, nikoli za objev Occamova ko‰tûte, hypotetického nástroje, kter˘ vûdci pouÏívají k zametání nepo-
Obr. 3.3 Replikace DNA. Pfii replikaci DNA dojde nejprve pÛsobením specializovan˘ch enzymÛ k místnímu rozpletení a oddûlení obou fietûzcÛ dvou‰roubovice DNA a následnû kaÏd˘ z fietûzcÛ slouÏí jako vzor (templát) pro syntetizování nového fietûzce DNA. Replikace krátk˘ch genomÛ virÛ a bakterií zaãíná ãasto v jediném místû, naproti tomu replikace dlouh˘ch molekul DNA, s jak˘mi se setkáváme napfiíklad u v‰ech eukaryot, zaãíná na mnoha místech souãasnû.
64 / ZAMRZLÁ EVOLUCE ANEB JE TO JINAK, PANE DARWIN
hodln˘ch faktÛ pod koberec. OdváÏím se dokonce tvrdit, Ïe svou Nobelovu cenu získal navzdory objevu Occamova ko‰tûte. Vûdci totiÏ ne vÏdy ocení vtip namífien˘ do vlastních fiad. Ale kdyÏ je nûkdo opravdu hodnû dobr˘ a navíc ochotn˘ si na ocenûní poãkat o deset, patnáct let déle, neÏ by odpovídalo jeho v˘sledkÛm (zdá se, Ïe i tací podivíni Ïijí mezi námi), mÛÏe si dovolit na úãet sebe a sv˘ch kolegÛ Ïertovat, jak je mu libo. V éfie normální vûdy nemÛÏe Ïádn˘ získan˘ poznatek platnost ústfiední teorie nûjak zpochybnit.Poznatky,které jsou s touto teorií v rozporu, skonãí buì bezpeãnû pod kobercem, nebo kdyÏ je to pohodlnûj‰í ãi kdyÏ se prostû pod koberec nevejdou, vyústí v mírnou modifikaci teorie – teorie je upravena (vût‰inou uãinûna sloÏitûj‰í) tak, aby do ní nov˘ poznatek zapadl. Úspû‰ná vûdecká teorie se pozná mimo jiné právû podle toho, Ïe je dostateãnû plastická,aby se dala v pfiípadû nutnosti vÏdy uãinit sloÏitûj‰í, a tím pfiizpÛsobit nov˘m poznatkÛm. Nedostateãnû pruÏné teorie mizí v propadli‰ti dûjin, pruÏné teorie zÛstávají. I v evoluãní biologii se postupnû objevila fiada skuteãností, které nebyly v souladu s obecnû pfiijímanou teorií, a které proto byly více ãi ménû úspû‰nû zameteny pod koberec. Jak si v dal‰ích kapitolách ukáÏeme, nûkteré zmizely zcela ze zorného pole evoluãních biologÛ, po jin˘ch zÛstala dobfie patrná jizva a jiné dokonce vedly k urãité úpravû stávající evoluãní teorie. Uãebnice evoluãní biologie byly v takovém pfiípadû doplnûny o nové kapitoly. Kapitola historického úvodu ani celkové sebepojímání oboru v‰ak Ïádné zmûny nedoznaly. Jako poslední, koneãné a jedinû správné stadium v˘voje evoluãního uãení byl a je v podstatû chápán neodarwinismus v podobû, do níÏ vykrystalizoval do konce 30. let minulého století. Objevy, které ve své podstatû znamenaly popfiení správnosti neodarwinistického modelu evoluce, byly vefiejnosti pfiedkládány i v‰eobecnû chápány jako jakási ‰lehaãka na dortu. Dokonce i samotní jejich autofii si zpravidla vÏdy pospí‰ili s prohlá‰ením, Ïe jejich objevy rozhodnû nejsou nijak v rozporu s neodarwinistick˘m modelem evoluce ani neomezují jeho platnost. KTERAK SE DARWINISMUS STAL NORMÁLNÍ VùDOU… / 65
3.8 Teorie a hypotézy Posláním (ãi spí‰e osudem) teorie je b˘ti rozvíjena, tj. b˘ti v prÛbûhu ãasu mûnûna takov˘m zpÛsobem, aby byla postupnû schopna pojmout a vysvûtlit více a více jevÛ. Tím se zásadnû li‰í od hypotézy. Posláním (ãi opût spí‰e neodvratn˘m osudem) vût‰iny hypotéz je b˘ti falzifikovány, tj. zavrÏeny jako neplatné. Pochopitelnû vûdci by byli rad‰i, kdyby mohli své hypotézy verifikovat, potvrdit jejich platnost. V pfiedchozí vûtû podtrhuji slovo své. Cizí hypotézy (a tûch je kolem nás vût‰ina) naopak falzifikujeme s velk˘m gustem. BohuÏel jsme se museli smífiit s nepfiíjemnou skuteãností, Ïe vûdeckou hypotézu (alespoÀ mimo matematické obory) verifikovat nelze. Napfiíklad hypotézu „V‰ich-
ni savci rodí Ïivá mláìata.“ mÛÏeme falzifikovat, kdyÏ narazíme alespoÀ na jednoho savce, napfiíklad na ptakopyska, kter˘ se líhne z vajec. Kdybychom v‰ak v knihách ãi v pfiírodû Ïádného vejcorodého savce neobjevili, rozhodnû by to neznamenalo, Ïe jsme na‰i hypotézu potvrdili. Dokud neprostudujeme rozmnoÏování v‰ech savcÛ, Ïijících i vymfiel˘ch, je tu stále moÏnost, Ïe takov˘ savec existuje nebo existoval (a my ho pouze nena‰li), a Ïe tedy na‰e hypotéza je neplatná. Jak pfiesvûdãivû zdÛvodnil Karl Raimund Popper, ve vûdû proto rozdûlujeme hypotézy pouze na dvû skupiny, na neplatné, tj. jiÏ falzifikované, a na podmíneãnû platné, tj. dosud odolávající pokusÛm o falzifikaci.8
Shrnutí a upoutávka Je to moÏná smutné,ale v této kapitole jsme nic zásadního,co by se bezprostfiednû t˘kalo evoluãní biologie, neprobírali. Pouze jsme si pfiipomnûli, Ïe spojením klasického darwinismu s genetikou (tedy tzv.novou syntézou) vznikl ve tfiicát˘ch letech 20. století neodarwinismus a ten se postupnû ustanovil jakoÏto normální vûda ve smyslu kuhnovského modelu v˘voje vûdy. V pfií‰tí kapitole se budeme vûnovat pfied chvílí zmiÀované ‰lehaãce na dortu,tj.objevÛm,které sice nevyvracejí správnost neodarwinistického modelu evoluce,ale které do urãité míry omezují jeho v˘znam pro vysvûtlení prÛbûhu biologické evoluce.Jmenovitû se zamûfiíme na úlohu náhody v mikroevoluci a makroevoluci.Skuteãnosti,které zpochybÀují samotnou platnost neodarwinistického modelu, a které proto byly v tichosti zameteny pod koberec,budou pfiedmûtem kapitol dal‰ích. 66 / ZAMRZLÁ EVOLUCE ANEB JE TO JINAK, PANE DARWIN
Toto je pouze náhled elektronické knihy. Zakoupení její plné verze je možné v elektronickém obchodě společnosti eReading.