K pokusům lze snadněji zlákat modrooké...

Kam se  nám poděli hnědoocí studenti?
Jedna z metod, pomocí kterých jsme se snažili mimo psychologických dotazníků zjistit, zda se toxoplasma-pozitivní a toxoplasma-negativní studenti liší co do podezřívavosti, byla založena na tom, že jsme požádali studenty, zda bychom si mohli vyfotografovat jejich obličej, a přitom jsme sledovali, jak ochotně s tím budou souhlasit. Vedlejším výstupem našich studií se tak staly mimo jiné i stovky fotografií našich studentů. Protože můj kolega Karel Kleisner se určitou dobu zabýval i lidskýma očima coby orgánem, pomocí kterého jedinec trvale vysílá informaci do svého sociálního okolí, hledali jsme na našich fotografiích, zda se ve svých psychických vlastnostech, ve svém chování i v tom, jak působí jejich fotografie na okolí, odlišují hnědoocí a modroocí jedinci. Výsledky našich studií byly velmi zajímavé, ale o tom až v kapitole „Jsou hnědoocí muži dominantnější než modroocí a mohou za to jejich oči?“ Na jeden vedlejší výsledek jsme však narazili velmi rychle: na našich fotografiích bylo výrazně méně hnědookých nežli modrookých mužů, přičemž u žen nic takového nenastávalo. Možností, jak tento podivný jev vysvětlit, bylo několik. Nejprve jsme otestovali tu nejzajímavější, totiž že barva očí v české populaci souvisí s pohlavím jedince, tedy že například stejná varianta genu pro barvu očí u ženy podmiňuje hnědou barvu očí, kdežto u muže modrou barvu očí. Moc by se mi líbilo, kdyby tento zajímavý a nápadný jev přehlédly generace našich předchůdců. Bohužel tato pracovní hypotéza se ukázala jako nesprávná. Když jsme se podívali, jak je to s barvou očí u dětí v několika mateřských školách, žádný rozdíl ve výskytu hnědých očí u chlapečků a holčiček jsme nenašli. Druhá, již méně zajímavá, zato mnohem pravděpodobnější hypotéza byla, že na pražskou přírodovědeckou fakultu chodí méně hnědookých studentů (výskyt hnědookých studentek odpovídal výskytu hnědookých holčiček v mateřských školách). Rozeslal jsem několika stovkám studentů a studentek, kteří navštěvovali mé přednášky a přednášky jednoho z mých kolegů, e-mail, ve kterém jsem se jich zeptal na barvu jejich očí. Ukázalo se, že i druhá hypotéza byla chybná – zastoupení hnědookých bylo zhruba stejné mezi studenty i studentkami. Zbylo nám tedy třetí možné vysvětlení – do našich pokusů snáze přilákáme modrooké než hnědooké studenty. Pro tuto hypotézu máme zatím jen nepřímé doklady. Zaprvé hnědoocí muži téměř chybí mezi studenty, kteří se nám do pokusů dostavili třikrát (na odběr krve, na psychologické testy a na experimentální hry), naproti tomu mezi studenty, kteří se nám dostavili dvakrát (na odběr krve a na psychologické testy), je jejich výskyt pouze snížený. Zadruhé naše výsledky ukazují, že osobnostní profil modrookých a hnědookých mužů měřený pomocí psychologických dotazníků se skutečně poněkud liší. Je tedy možné, že se liší i jejich ochota zúčastnit se našich testů.

Kdy zvítězí altruisté nad sobci?
Altruisté nad sobci mohou zvítězit především tehdy, když se populace daného druhu skládá z velkého počtu malých populací, které stále vznikají a zanikají. Nové populace přitom musí vznikat tak, že se dávají dohromady malé skupinky jedinců pocházející z různých populací. Ideální je, když nové populace vznikají z jednotlivých migrantů, kteří opouštějí jiné populace. Populace, které obsahují hodně altruistů, prosperují, a produkují tak do okolí mnoho migrantů, populace bez altruistů naopak skomírají a migrantů, kteří by mohli založit vlastní populace nebo „infikovat“ jiné populace, produkují naopak málo. Když se v populaci s altruisty objeví sobec, začne se v ní rychle množit. Dříve než však v populaci převládne, jeho populace přirozeným způsobem zanikne. Pro existenci altruistů jsou naopak nevýhodné podmínky, kdy je populace složena jen z malého počtu dílčích populací a kdy nové populace vznikají rozdělením původní populace na dvě zhruba stejně velké. Dlouhou dobu se soudilo, že podmínky příznivé pro šíření altruismu nastávají spíše vzácně. Nedávno však nepříliš početný, zato mezinárodní interdisciplinární vědecký tým ve složení já a Tomáš Kulich z bratislavské Komenského univerzity ukázal, že u pohlavně se rozmnožujících druhů jsou ve skutečnosti podmínky pro šíření altruismu mnohem příznivější, než se na první pohled zdá. Použitý model vychází z teorie zamrzlé plasticity a předpokládá, že určitý znak, v tomto případě altruismus, se u jedince vyvine pouze tehdy, když se u něho sejde několik genů, které jeho vznik podmiňují, nikoli tehdy, když se u něho objeví jeden gen pro altruismus, jak dosti nerealisticky předpokládaly předchozí modely. Za těchto podmínek se v rodině altruistů může narodit potomek sobec a naopak v rodině sobců potomek altruista. Altruisté tak nejsou systematicky znevýhodňováni tím, že by se jim rodili altruističtí potomci (a ti se následně množili pomaleji než sobci). Altruisté se v populaci „vynořují“ jakoby náhodou, a to ve frekvenci, která je úměrná výskytu genů pro altruismus v dané dílčí populaci. Dílčí populace tak mohou v evoluci soupeřit o to, která má více genů pro altruismus, a zároveň jedinci uvnitř populace nemohou dost dobře soupeřit o to, kdo je sobečtější a rychleji se množí, protože altruismus ani sobectví se vlastně příliš nedědí.

Ovládá podvědomí studentů probíranou látku lépe než jejich vědomí?

Zvětšit obrázek

Je známo, že u zvířat hladina testosteronu stoupne u toho jedince, který z případného zápasu odejde jako vítěz, a naopak klesne u toho, který skončí jako poražený. Je to takto zařízeno nejspíš proto, aby byl úspěšný jedinec povzbuzen účastnit se dalších zápasů a naopak poražený byl od dalších zápasů odrazen, a vyhnul se tak (v dané sezóně) případným zraněním. U lidí má toto pravidlo řadu výjimek, i když i zde se často uplatňuje. Například bylo pozorováno, že u fanoušků vítězného fotbalového mužstva dojde po zápasu k vzestupu hladiny testosteronu ve slinách, zatímco u fanoušků poraženého družstva k jejímu poklesu. To, že právě u člověka se hladiny hormonů často chovají jinak, než jak bychom očekávali, může souviset s tím, že zde zpravidla nesledujeme skutečný zápas, ale pouze hru na zápas, například situaci po sportovním utkání nebo při simulované hře v laboratoři. Abychom zjistili, co se děje s hladinou hormonů u lidí v reálných situacích, změřili jsme hladinu testosteronu ve slinách studentů před písemkou a po písemce, a podívali jsme se, zda případný vzestup či pokles hladiny testosteronu souvisí s tím, kolik chyb v písemce udělali nebo kolik si bezprostředně po písemce mysleli, že v ní chyb udělali. Výsledky této studie byly na jedné straně očekávatelné, na druhé straně dosti nečekané. U studentů (i studentek), kteří v testu dopadli dobře a zodpověděli většinu otázek správně, se hladina testosteronu ve slinách zvedla, u těch, kteří dopadli špatně, hladina testosteronu naopak poklesla. Překvapivé ovšem bylo, že změna hladiny testosteronu mnohem lépe korelovala s tím, kolik student v písemce doopravdy udělal chyb, než s tím, kolik si bezprostředně po písemce myslel, že v ní udělal chyb, viz graf. Vůbec by mě nepřekvapilo, kdyby naše podvědomí dokázalo lépe než my sami odhadnout, zda jsme svého soka porazili v soutěži o partnerku. Podvědomí, na rozdíl od vědomí, nemá proč si něco namlouvat a čím objektivněji odhadne výsledek zápasu, tím pro naši schopnost předat své geny do další generace lépe. Že by se však podvědomí studentů vyznalo lépe i v evoluční biologii než samotní studenti, mi připadá velmi zvláštní. Ovšem proč ne, jak učí Sigmund Freud – do všech zákoutí své vlastní paměti určitě nedohlédneme.

Proč mají některé buněčné organely vlastní DNA a jiné, například hydrogenozomy, nikoli?
Některé důležité organely moderní buňky, například mitochondrie a chloroplasty, se vyvinuly ze symbiotických, podle mého názoru původně nejspíš parazitických, bakterií. Chloroplasty a mitochondrie si ponechaly zbytky své bakteriální DNA (větší část jí ovšem předaly do buněčného jádra hostitelské buňky). Hydrogenozomy, zvláštní mitochondrie některých prvoků, předaly do buněčného jádra úplně všechny své geny. Proč organely předávají svou DNA do jádra, je vcelku jasné. Chloroplasty i mitochondrie jsou vlastně takovými elektrárnami buňky a při výrobě energie v nich vznikají vysoce reaktivní chemické látky, které DNA poškozují a vyvolávají v ní vznik mutací. V jádře buňky jsou geny mnohem lépe chráněny. Navíc těchto organel v buňce bývá často několik stovek až několik tisíc a v případě, že nesou vlastní genetickou informaci, která se může mutacemi měnit, musí mezi nimi nutně docházet k soupeření o co nejrychlejší zmnožování. V tomto soupeření zvítězí ty organely, u kterých vznikly mutace, jež jim umožňují se v buňce co nejrychleji množit, a to i na úkor jejich hlavní funkce – výroby energie pro buňku. Postupně tedy mezi nimi převládnou mutované organely, které se sice zmnožují rychleji než jejich konkurenti, zato však pro buňku nevyrábějí energii. Čím méně genů organely nesou, tím je menší riziko, že v jejich genech vznikne mutace, která bude zvyšovat rychlost množení organely na úkor její schopnosti vyrábět energii. Přenesení genů do buněčného jádra tak vlastně funguje jako určitá obrana proti vzniku mutovaných „sobeckých“ organel a jejich následnému převládnutí v buňce. Tato obrana není stoprocentně účinná. Ačkoli celkový počet genů v dnešních mitochondriích a chloroplastech (desítky v mitochondriích, stovky v chloroplastech) je vlastně zanedbatelný v porovnání s počtem genů v buněčném jádře, za mnoho genetických chorob mohou právě geny v mitochondriích. Mnoho z těchto genetických chorob je nejspíš právě výsledkem převládnutí mutovaných „sobeckých“ organel.

Podstatně obtížnější je vysvětlit, proč si mitochondrie a chloroplasty zbylé geny ponechaly a proč je raději nepředaly do buněčného jádra, jako to udělaly hydrogenozomy trichomonád. Kvůli několika zbylým genům si totiž musí udržovat i celý složitý aparát na jejich kopírování, přepis do RNA a překlad do proteinů. V současnosti mi připadá jako nejpravděpodobnější hypotéza poukazující na nutnost regulovat aktivitu dýchacího řetězce přímo v každé jednotlivé mitochondrii a v každém jednotlivém chloroplastu. Výrobu energie v mitochondriích i chloroplastech zajišťuje tzv. dýchací řetězec. Jednotlivé molekuly tvořící dýchací řetězec jsou ukotveny v membráně a při výrobě energie si mezi sebou postupně předávají elektrony a přitom pumpují vodíkové ionty (protony) z jedné strany organelové membrány na druhou. Vzniklý protonový gradient je následně buňkou využit pro syntézu ATP, tedy molekuly, která představuje pro buňku hlavní chemický zásobník okamžitě využitelné energie. Aktivita dýchacího řetězce v každé jednotlivé organele musí být velice přesně vyladěna. Kdyby se některé jeho molekuly nacházely v organele v nadbytku nebo se jich naopak nedostávalo, vznikaly by velmi rychle právě ony výše zmíněné nebezpečné chemikálie (radikály) a poškozovaly by proteiny i DNA v organele a následně i ve zbytku buňky. Jednotlivé složky řetězce musí být proto syntetizovány přímo na místě, neboť jinak by se rychlost jejich syntézy nemohla přizpůsobit potřebám  konkrétní organely. Kdyby se příslušné geny nacházely v jaderné DNA, nebylo by možné zajistit, aby se vytvořený protein dostal právě do té mitochondrie, ve které se ho nedostává, a neskončil zároveň i ve stovkách dalších mitochondrií. Tato hypotéza zároveň vysvětluje nepřítomnost DNA v hydrogenozomech, organelách vyskytujících se u některých skupin prvoků, kteří žijí v prostředí, kde je málo kyslíku, a kde se tedy nedá využívat k výrobě energie normální typ mitochondrií. V těchto zvláštních mitochondriích totiž nefunguje dýchací řetězec a ATP se tam syntetizuje jiným, méně nebezpečným způsobem.

 

Zvětšit obrázek

Jaroslav Flegr ve své nové knize zúročil své zkušenosti s popularizací vědy i své více než dvacetileté zkušenosti z přednášení praktické metodologie vědy pro posluchače biologie na pražské přírodovědecké fakultě.

Ukázky jsou z knihy Pozor, Toxo aneb Tajná učebnice praktické metodologie vědy.  Academia Praha, 2011.

Prof. RNDr. Jaroslav Flegr, CSc., v knize  popisuje historii objevů týkajících se vlivu parazita Toxoplasma na lidskou psychiku, chování a dokonce i vzhled. Doživotní a zatím nevyléčitelná nákaza tímto parazitem postihuje zhruba třetinu obyvatel Česka, v některých zemích Evropy a zejména v Jižní Americe je však nakažena více než polovina obyvatelstva. Dvě dekády výzkumu, prováděného především na Přírodovědecké fakultě Univerzity Karlovy, ale také na špičkových amerických a britských pracovištích (Stanford, Baltimore, Oxford), ukázaly, že toxoplasma ovlivňuje společenskost, podezřívavost a svědomitost nakažených osob, prodlužuje jejich reakční doby, výrazně zvyšuje riziko dopravní nehody a u žen ovlivňuje pravděpodobnost narození potomka mužského pohlaví. Nejnovější výzkumy rovněž ukazují, že toxoplasmóza může být zodpovědná také za vznik schizofrenie a možná i Parkinsonovy choroby.