Ptačí světločivné buňky zvané čípky, na rozdíl od savců, obsahují tukovou kapénku (oil drop), která světlo filtruje a dovoluje oku lepší rozlišení vlnových délek (podle barviva, které osahuje). (Kredit: Jimfbleak, Wikipedia, volné dílo)

Želví a ptačí oči se anatomicky od těch našich, prakticky neliší. Ale jak už kdysi Petr Janda  s Olympicem předeslal, „Ne moc snadno se želva po dně honí“. Jakoby už tehdy zpěvák věděl, že želvy vidí lépe než my. Mají toho s ptáky víc společného, než se na první pohled zdálo. Představa, co vlastně vidí, se nám dělá dost těžko. Mají (jako my) tři typy čípků citlivých na „viditelnou“ oblast spektra. Sítnice ptáků ale ještě navíc obsahuje čtvrtý typ čípků, který my nemáme, a který jim umožňuje zaznamenat blízké ultrafialové (UV) záření v oblasti 300–400 nm. Již to jim poskytuje kvalitativně lepší vidění, než jaké má člověk. Ale ani to ještě není vše. Nejenže ptáci vnímají pro nás neviditelné UV záření, ale mohou také rozlišovat mnohem širší spektrum barevných odstínů. Ptákům i želvám k tomu pomáhá vychytávka v podobě olejových kapének, kterými jejich buňky v sítnici filtrují přicházející světlo. Jejich čípky totiž obsahují kapku s barvivem, která světlo filtruje a dovoluje lepší rozlišení vlnových délek a to podle barviva, které obsahuje (zelené, žluté a červené).

Nick Mundy, vedoucí anglicko-americko-švédského kolektivu: Červená barva je častým znakem vysoké kvality partnera. (University of Cambridge)

Olejové filtry

Kapičky s barvivem fungují v světločivných buňkách tak trochu jako polarizační filtry, které nasazujeme na objektivy našich fotoaparátů. Kdo je jednou použil, nerad je dává z ruky - ví totiž, že s nimi lze dosáhnout věrnějšího podání barev, lepšího vykreslení, odstranění odlesků a zvýšení sytosti barev s odstraněním oparu. Ptákům jejich kapičky také umožňují lépe rozlišit světelné spektrum a vidět více barev, než kolik toho zvládají oči lidské.

Ptákům musíme připadat barvoslepí

Ještě zajímavější na červených olejovitých kapičkách v  očích ptáků a želv je, že mají stejný základ, jako  má červená barva zobáků, peří, nožek či skvrn v želvím krunýři. Vše se odvíjí od syntézy ketokarotenoidů a v tom má prsty gen CYP2J19. A právě díky tomu se nyní genomikům podařilo vystopovat, jakými cestičkami se evoluce barevného vidění ubírala.

Želva ozdobná (mezi lidem známá spíš jako želva malovaná). Je nejrozšířenější želvou Severní Ameriky. Červený pigment, stejně jako u ptáků, jí slouží jak k lepšímu barevnému vidění, tak k vnější signalizaci, jak na tom po stránce metabolismu její organismus je. (Kredit: Nicole Valenzuela)

Z výzkumu britsko-americko-švédského kolektivu vyplynulo, že želvy mají ortologní gen CYP2J19, ale krokodýli, hadi a haterie (lepidosauři) nikoliv. A protože ortologní geny vznikají genovou duplikací, logicky z toho vyplývá, že k duplikaci zmíněného genu mohlo dojít jen v době, než se želvy a archosauři vydali svými vlastními evolučními cestami (autoři pro to použili termín než došlo ke speciaci).

Teorie (nudné, možno přeskočit)

Pod pojmem homologní se v článku míní geny odvozené z jednoho společného (ancestrálního) genu. Homologní geny se stále častěji dělí na dva typy: paralogní a ortologní. A sice podle způsobu, jakým vznikly. Jako paralogní geny jsou označovány ty, které jsou výsledkem duplikace ancestrálního genu, zatímco ortologní geny jsou výsledkem speciace. Dnes již genů obou skupin je známo celá řada. Například lidské geny pro jednotlivé apolipoproteiny jsou paralogní, ale geny pro apolipoprotein B u člověka a potkana jsou ortologní. Podle jejich podobnosti se dalo určit, že také gen CYP2J19 lze u řadit mezi geny ortologní.

Slovníček (také možno přeskočit)

Lepidosauři - nadřád plazů, kteří jsou pokrytí šupinami. Zahrnuje řády šupinatí, dnes nejpočetnější skupinu plazů a haterie.

Šupinatí zahrnují podřády ještěři, hadi a dvouplazi. Prastarý řád Sphenodonta zahrnuje dnes pouze dva druhy haterií žijících na ostrůvcích poblíž Nového Zélandu. Celkem obsahuje nadřád Lepidosauria přibližně 9000 druhů z celkem 9500 druhů plazů.

Archosauři - skupina živočichů náležející do třídy plazů. Z žijících živočichů sem řadíme krokodýly a ptáky. Ze známých skupin vyhynulých plazů se mezi archosary řadí Aetosauria, Phytosauria a Rauisuchia, které spolu s krokodýly tvoří skupinu Crurotarsi, a dále dinosauři, mezi které se počítají i ptáci a kteří spolu s ptakoještěry tvoří skupinu Ornithodira. Má se zato, že archosauři se objevili během permu. Svůj vrchol archosauři zažili během druhohor, kdy se stali dominantními suchozemskými obratlovci.

Přítomností stejného genu u různých druhů zvířat se dají stopovat klikaté cestičky dávné evoluce. (Kredit: Hanlu Twyman, University of Cambridge, 2016)

Tradicionalisté mohou být zde použitým zařazením archosaurů, respektujícím nejnovější poznatky fylogenetického vývoje, poněkud zaskočeni. V tradičním a dosud hojně používaném škatulkování, krokodýli tvoří třídu plazů spolu s želvami a ptáci jsou bráni jako nezávislá třída.

Gen CYP2J19

Objevili ho jiní vědci u ptáků již před časem, ale netušili tehdy k čemu všemu slouží a tak ho nazvali oním nezapamatovatelným „CYP2J19“. Až když se ukázalo, že ho mají nejen ptáci brázdící oblohu, ale i pozemní obrněnci s krunýřem, stal se pro výzkumníky zajímavým objektem zkoumání. Z podobnosti genů se totiž dá vyvodit celá řada zajímavých závěrů.

Stále častěji se našemu genu začíná přezdívat „červený gen“. Svým nositelům z řad ptáků a želv, totiž umožňuje převést žluté pigmenty, které získávají v potravě, na červený pigment a ten pak zúročit v lepším  barevném rozlišení červeného spektra.

I u zebřiček je červený zobák jasným znamením o zdraví jeho nositele. Mutanti se žlutými zobáky, kteří se mezi chovateli rozšiřují a těší kvůli své zvláštnosti oblibě, dávají ve skutečnosti okolí jasně najevo, jak mizerně dovedou detoxikovat zplodiny látkového metabolismu karotenoidů. A také že i s jejich barevným viděním to nejspíš bude dost na levačku. (Kredit: Nick Mundy, University of Cambridge)

Ptáci s želvami jsou jedinými z dnes žijících obratlovců, kteří mají v sítnici olejové kapičky. Nejen, že si kapičkami s pigmentem vylepšují zrak, ale produkt stejného genu využívají také pro zkrášlení svého zevnějšku. I k tomu se nyní nabízí logické vysvětlení. Červené zobáky a peří ptáků, stejně jako barevné proužky na želví kůži a krunýři, jsou jasně čitelným upřímným signálem. Ve zvířecí mluvě taková ozdoba znamená: "Koukni! Dovedu enzymaticky přetvořit žlutou na červenou a svědčí to o mých vizuálních i detoxikačních přednostech".

Paleogenetika
Z podobnosti genů pro ketokarotenoidy, jejich specifické exprimace v oční sítnici u ptáků a želv vědci vyvodili, že CYP2J19 sloužil k barevnému vidění již u archosaurů. Druhým poznatkem, který zase vyplynul z poněkud odlišných specifických regulací genu je, že signalizace této schopnosti červeným zbarvením na tělech, se u ptáků a želv vyvinula nezávisle na sobě.

Závěr

Z právě zveřejněných výsledků studie  mezinárodního kolektivu vědců vyplývá, že barevné vidění měli už dinosauři i pterosauři. A že k vysokému rozlišení barevného spektra jim, podobně jako je tomu u dnešních ptáků a želv, v očích dopomáhaly červené olejové kapičky s ketokarotenoidy.

Literatura

Hanlu Twyman, Nicole Valenzuela, Robert Literman, Staffan Andersson, Nicholas I. Mundy.: Seeing red to being red: conserved genetic mechanism for red cone oil droplets and co-option for red coloration in birds and turtles. Proceedings of the Royal Society B, 3 August 2016.DOI: 10.1098/rspb.2016.1208

Podotek Ne všichni zoologové se ztotožňují s dedukcemi právě zveřejněné studie.   Na stranu opoziční kliky z řad konzervativců, se přidává i autor zdejšího článku. Podle vědců z Cambridge by totiž žakyně, kterou má v držení, na tom měla být s barevným viděním velmi dobře a nemělo by jí dělat problém určit červené sladké plody. V rozporu s předpokladem ale jednoznačně upřednostňuje černou. A je jedno, zda jde o šňůru k počítači, či jiné černé domácí potřebnosti.

Čtyřletá žakyně „Kuko“- deklaruje červenou, preferuje černou.