Zvětšit obrázek

Snímky z elektronového mikroskopu ukazují morfologické variace těla a ústního ústrojí vířníků. Jednoznačně jde o různé druhy. (Foto: Diego Fontaneto)

Dosud jsme se učili, že pohlavní rozmnožování je nutné. Jednak proto aby druh nevyhynul a také proto, aby mohly vzniknout druhy nové. Myslíme si to, protože pohlavní rozmnožování se vyskytuje snad u všech skupin organismů, včetně těch nejmenších. S určitými formami pohlavních procesů se setkáváme i u bakterií (které pohlavně konjugují – předávají si genetické informace z jedné bakteriální buňky na druhou). Dokonce tak činí i některé viry (vznik rekombinantního potomstva prostřednictvím výměny segmentů DNA…).

Zvětšit obrázek

Dr. Tim Barraclough

Nepohlavně se rozmnožující druhy organizmů také existují, ale jsou to vždy organismy evolučně mladé a vznikaly v rámci pohlavně se rozmnožujících organizmů až druhotně. Vznik nepohlavně se rozmnožujících organismů má na svědomí jejich přizpůsobování se například parazitickému způsobu života. Navíc v příbuzenstvu takových asexuálních druhů se vždy vyskytují druhy sexuální. Jednoduše řečeno - asexuální druhy představují na vývojovém stromě jen jakési krátké, vzájemně izolované, koncové ratolesti. Nepohlavní rozmnožování se netýká čeledí, tříd a kmenů, ale jen jednotlivých druhů a rodů, které nemívají dlouhého trvání.

Což o to, je to pěkná teorie, jenže právě tu nám pobořili vířníci. Vířníci jsou kmen (Rotatoria) a pokud mají pravdu angličtí výzkumníci, jde o živočichy, kteří se nepohlavně rozmnožují již od třetihor nebo dokonce až z druhohor. Tedy žádná slepá větev krátkého trvání s brzkým koncem.

Zvětšit obrázek

Představte se - vířník Philodina roseola. Řasnatá hlava, nervová ganglia, svaly, hmatová a světelná čidla, struktury pro pohyb a plavání, ústrojí pro příjem potravy, trávicí a sekreční orgány, oboustranné vaječníky. Délka 400 mikronů. (Kredit Harvard University, David Mark Welch)

Hned dva mýty současně nám vyvrátil nepatrný organismus obývající vlhká, nebo příležitostně vlhká prostředí. Najít ho můžeme v půdě, rybnících, řekách, rašeliništích a močálech. Vířníci, o nichž je řeč, se rozmnožují pomocí vajíček. Nejsou to ale vajíčka taková, jaká známe z pohlavního rozmnožování. U těchto nedochází ke zracímu dělení ani k redukci genetického materiálu. Jde tedy o partenogenetické rozmnožování. Zmíněná vajíčka a z nich vzniklí jedinci jsou genetickými klony svojí matky.

Zvětšit obrázek

Ne, že by se nepohlavní rozmnožování u živočichů dříve neobjevovalo. Objevovalo se a objevuje se i nyní. Nikdy ale tento stav neměl dlouhého trvání a pro daný druh to znamenalo jeho konečné stádium s následným vyhynutí. Až na vířníky. Těch jakoby se genetické zákonitosti vůbec netýkaly a nepohlavně se množí už od Paleogénu - nejstaršího období třetihor, kdy o primátech Homo habilis tu nebyla ani památka.

V žádné populaci těchto organismů se totiž nevyskytují samci. Fosilní záznamy a údaje z molekulární genetiky ukazují na to, že bdelloid rotifers, jak se také těmto organismům odborně říká, se již více než 40 milionů let rozmnožují nepohlavně. Nejenže jim to nevadí, ale dokonce se u nich tak již z tohoto nepohlavního dělení vyvinuly téměř čtyři stovky druhů.   

O tom, že se jedná o různé druhy, svědčí genetické studie porovnávající jejich genomy a také údaje získané měřením parametrů těl, především tvaru čelistí, svědčí o různém způsobu jejich výživy. Toto rozlišení nyní šlo udělat z mikrofotografií získaných skenovacím mikroskopem. Z rozboru vzorků získaných z lokalit ve Velké Británii, Itálii a dalších koutů světa šel sestavit vývojový strom. Posloužil k tomu rozbor mitochondriální a jaderné DNA.

K tvrzení, že se jedná o tak dlouhou dobu nepohlavně se rozmnožující živočichy, se vědci odhodlali právě po genetickém rozboru DNA. Vycházeli z předpokladu, že pokud je rozmnožování pohlavní, obsahuje genom dvě sady chromosomů a že u něj dochází k segregaci haplotypů a genetické odchylce. Pokud je rozmnožování mitotickým dělením, nejsou-li genetické rekombinace, k segregaci nedochází.
V takovém genomu se hromadí mutace, a sekvence, které původně byly homologní, se začnou lišit. Po milionech let takového zacházení s genomem nutně dochází k tomu, že se homologní chromosomy přestanou vyskytovat.

Ani tvorba nových druhů pro ně není problém. Už jich stihli udělat 360. A jak jinak – samozřejmě, že bez sexu!

To co vědci nyní u těchto organismů zjistili, odpovídá očekávaným předpokladům. Genom obsahuje velmi odlišné kopie genů. Rozdíly v genomech i v anatomické skladbě jsou navíc takového rázu, že se z nich dá vyčíst, že se tyto organismy i bez pohlavního rozmnožování evolučně vyvíjejí a že se jim daří adaptovat podle podmínek prostředí. Včetně vzniku nových druhů.  Dr. Tim Barraclough z Imperial College  potvrzuje, že u tohoto organismu nevznikají nové druhy proto, že se jednotlivé populace místně oddělily, nýbrž proto, že na ně byl vyvinut různým směrem zaměřený selekční tlak.

Zvětšit obrázek

Na snímku jsou pracovníci Melsonovy laboratoře evoluční biologie s "fosilií vejce vířníka Tyrannodina rotifera z doby před 300 miliony let".(Poznámka redakce: Pozor! Podle datování do prvohor a také podle názvu "TYRANO... poznáte, že jde o recesi pracovníků laboratoře)

Dokládá to existencí dvou druhů, které se specializovaly a jejichž životním prostorem je tělo jiného organismu. Zmíněné dva druhy vířníků totiž žijí na vodním živočichovi nazývaném „beruška vodní“. Přičemž jeden druh vířníka si vybral za místo pobytu končetiny a druhý hruď svého hostitele. I když oba druhy žijí celý život v těsné blízkosti, diferencovaly se ve velikosti svých těl i co do tvaru svých ústních ústrojí. To je považováno za důkaz, že tyto organismy jsou schopny se přizpůsobovat prostředí, stejně jako to umí organismy rozmnožující se pohlavní cestou.

Zvětšit obrázek

Skutečná velikost vejce je až okolo sta mikronů.

Jak jsme si řekli, dosud většina vědců předpokládala, že vznik nových druhů se u žádného organismu neobejde bez pohlavního rozmnožování. Sice se vědělo, že zmínění vířníci nejsou všichni stejní, ale jejich různorodost se pokládala za náhodné mutace, které se u jejich klonů objevují. Byli jsme přesvědčeni, že tyto náhodné mutace nemají šanci se uplatnit v takové míře, aby daly vznik druhu. Nynější poznatky ale tuto představu mění. Ukázalo se, že diferenciace není zcela nahodilá, je výsledkem takzvané divergentní selekce, procesu uplatňovaného u pohlavně se rozmnožujících organismů. Ve skutečnosti by mělo docházet k něčemu podobnému jako když do kopírky dáte stránku textu a zkopírujete ji. Poté z kopie uděláte kopii a z té další a tak stále dál. Teoreticky by časem mělo na kopiích nastat tolik chyb, že informace bude nečitelná a organismus zahyne. Také o nějakém cíleném přizpůsobování se a vzniku nových druhů nemůže být řeč. Jenže, praxe je jiná a díky tomuto bizarnímu organismu musíme měnit naše dosavadní představy o životě a to hned v několika směrech. Jednak se mění obecně uznávaná představa, že nepohlavně se rozmnožující organismy musí brzo vyhynout. Nemusí. Ten druhý mýtus, který se nyní rozplynul, je představa o tom, že vznik nových druhů se bez pohlavního života neobejde. Obejde. Biologové již začali této kauze říkat „evoluční skandál“.

Prameny:
Imperial College London
PLoS Biol 5(4): e99 doi:10.1371/journal.pbio.0050099

Komentář osla: Titěrné potvůrky nabouraly naše představy o klonování a přizpůsobivosti klonů k podmínkám prostředí. Možná že až tomu přijdeme na kloub, přehodnotíme stávající pesimismus o brzkém konci populací, které jsou na vymření a jejichž pár posledních jedinců by šlo zachránit klonováním. 
Dost možná, že jsme narazili na něco, co sci-fi představy o budoucím klonování lidí, učinilo zase o něco méně sci-fi.