Zvětšit obrázek

Sonic hedgehog nese jméno proslulého modrého nadzvukového ježka původně z videoher firmy Sega. Nedocenitelný humor a nadhled lovců genů, jen málokterý gen si lze zapamatovat snaději.

Kdyby někdo vypsal konkurz na savce nejvíce poznamenané rukou evoluce, bezpochyby by zvítězili kytovci. Jsou učebnicoví. Během své evoluce přešli ze souše do vody. Je to už docela dávno, přesto je na nich nádherně vidět, jak blbě se savcům žije pod vodou. Při povrchním shlédnutí připomínají rybu, což občas svádí k závěru, že jsou dokonale přizpůsobeni životu pod vodou.

Zvětšit obrázek

Fylogeneze sudokopytníků. Velryby patří pěkně dovnitř.

Kdo si to myslí, nechť se seznámí se statistikou kytovčích porodů. Kytovci jsou savci jako my a tak dýchají vzduch a taky rodí relativně velká mláďata, která pak jejich matky musí kojit. Háček je v tom, že při tom jaksi nemohou vylézt z vody. Nezbývá jim, než rodit pod vodou, což mění porod v zoufalý boj o čas, který znatelná část mláďat kytovců prohraje a utopí se. Příšerně složitý a nebezpečný porod kytovců spolu se spoustou dalších znaků nevyhnutelně odkazuje na savčí původ a tím pádem na evoluční historii.

Zároveň je evoluce kytovců krásně dokumentovaná ve fosilním záznamu. Máme výtečnou představu, jak vypadali suchozemští předci dnešních kytovců. Na otázku, co jsou vlastně kytovci zač, přesvědčivě odpovídá moderní molekulární fylogenetika, jež řadí kytovce dovnitř sudokopytníků, jako sesterskou skupinu linie hrochů. S jen opravdu maličkou nadsázkou lze říct, že velryby jsou vlastně hroši, co to přehnali s láskou k vodě.

Před 50 milióny let běhali předci velryb a delfínů po souši. Během následujících 15 miliónů let vstoupili do vody, přičemž prodělali celou řadu změn. Jednou z klíčových událostí v evoluci kytovců byla ztráta zadních končetin, mezi savci velmi výjimečná. Tým amerických vývojových biologů pod vedením J.G.M. Thewissena ve své nové studii odhalil, jak k tomu vlastně konkrétně došlo.

Pakicetus, čtyřnohý a suchozemský předek z linie kytovců. Na něm by jste ještě dobře viděli, že kytovci jsou sudokopytníci.

Předci kytovců vlezli do vody jako čtyřnožci. Když savec začne plavat jako ryba, jsou mu zadní končetiny jen a jen na obtíž. Trčí z těla ven a plavce znatelně zpomalují. Proto se vlivem přírodního výběru zadní končetiny v linii velryb postupně zmenšovaly, což je pěkně vidět ve fosilním záznamu. K vlastní ztrátě většiny zadních končetin ale došlo rázněji, změnou působení významného regulačního genu Sonic hedgehog. Tenhle gen a jemu příbuzné geny pomáhají rozvrhnout a vytvářet mnoho různých struktur během vývoje zárodku, od růstu axonů, čili výběžků nervových buněk, přes struktury v mozku a míše až po vývoj končetin. Jejich produktem je protein, který působí jako morfogen – dělá tvary na základě změn své koncentrace. V případě končetin řídí činnost růstového signálního centra ZPA (zone of polarizing aktivity).

Zvětšit obrázek

Na dnešních delfínech už moc ne. O těch to prozradí až sekvence DNA.

Kytovci, konkrétně studovaní delfíni kapverdští (Stenella frontalis), stejně jako všichni ostatní savci vytvářejí během ranného embryonálního vývoje růstové pupeny zadních končetin. Ty pak ale přestanou růst a během 5. týdne vývoje embrya degenerují. Ukázalo se, že v nich nefunguje právě Sonic hedgehog, ačkoliv je jinak jinde v embryu normálně funkční. Je to tím, že gen Hand2, který jinak aktivuje gen Sonic hedgehog, zůstává v růstových pupenech zadních končetin kytovců neaktivní. A tak dnešní kytovci zadní končetiny prakticky nemají.

Je zřejmé, že zmizení zadních končetin během evoluce vlastně není až takový problém. Pokud se dotyčné zvíře dostane do situace, kdy není ztráta zadních končetin handicap, ale naopak a zároveň se mu poštěstí pozměnit činnost genu Sonic hedgehog, je za vodou. V případě kytovců vlastně pod vodou. S rozvojem studia molekulárních mechanismů embryonálního vývoje najednou vidíme, že v evoluci je všechno nejen představitelné, ale docela prosté, i ty napohled složité a zásadní změny stavby těla.

Pramen: PNAS online 22 May 2006