Stará ľudová múdrosť vraví, že keď niečo vyzerá ako kačka a aj to kváka ako kačka, musí to byť kačka. Vynaliezavá evolúcia si však našla „páky“ na vyvrátenie tohto vcelku múdreho tvrdenia. Fenomén konvergentnej evolúcie totiž spôsobuje, že hoci mnohé živočíchy navonok iba s ťažkosťami rozlíšime, neexistuje medzi nimi žiaden príbuzenský vzťah.
Evolučné procesy dodnes predstavujú obrovskú záhadu. Mnohé vedné odbory, na čele s genetikou, ako aj neustále vznikajúce interdisciplinárne presahy síce pomáhajú postupne odhaľovať jednotlivé diely skladačky, množstvo objavov však stále čaká na odhalenie. Isté ale je, že evolúcia aj napriek zdanlivej nekonečnej variabilite a rôznorodosti sa riadi istými základnými zákonitosťami, ktoré sa okrem iného prejavujú aj v spôsobe, akým sa organizmy prispôsobujú okolitému prostrediu.
Evolučný strom
Adaptačné procesy vedú k neustálemu vzniku (a zániku) druhov. Každý druh sa raz nevyhnutne ocitne na križovatke, ktorá vedie rozličnými cestami. Strom života sa tak rozvetvuje do všetkých smerov, pričom náhodné mutácie a spôsoby, akými živočíchy prekonávajú ťažkosti vo svojom prostredí, spôsobujú rôznorodú životaschopnosť a silu jednotlivých vetiev. Niektoré vetvičky čoskoro vysychajú, predstavujú „slepú uličku“, no pokiaľ preukážu životaschopnosť a výraznú mieru adaptability aj v meniacich sa podmienkach, vetva sa košatí ďalej.
Evolučný vývoj je mnohoraký a existuje niekoľko základných typov. Divergentná evolúcia spočíva v rozvetvení jedného druhu na viacero, ktoré sa v priebehu vývoja od seba vzďaľujú čoraz viac, spoločné znaky ustupujú a pribúdajú rozdiely. Opak predstavuje konvergentná evolúcia, ktorá patrí medzi príklady tzv. adaptívnej evolúcie. Predstavuje súbežný vývoj nepríbuzných druhov a pod vplyvom podobného prostredia vedie k vytváraniu analógií a postupnému zbližovaniu. Mnohé druhy totiž aj napriek absencii vzájomného príbuzenského vzťahu reagujú v porovnateľnom životnom prostredí na podobné impulzy, pričom sa často stretávajú so zhodnými problémami. Ich riešením nevyhnutne vznikajú analogické špecializácie, ktoré napokon vedú k nadobúdaniu spoločných čŕt, foriem a štruktúr s podobnou funkcionalitou.
Podobné podnety
Základnú podmienku zaradenia vzťahu do kategórie konvergentnej evolúcie tvorí aspekt spontánneho vzniku podobných čŕt u jednotlivých druhov nezávisle od seba, pričom ich posledný spoločný predok ešte tieto spoločné znaky nemal. Pri odlišovaní divergentnej a konvergentnej evolúcie zohráva významnú úlohu aj rozlišovanie analógie a homológie – oba pojmy v tejto sfére zaviedol biológ a paleontológ Richard Owen. Pod homológiou rozumel odlišný vývoj jednotlivých štrukturálnych znakov – od spoločného k odlišnému (napríklad z horných končatín sa vyvinuli ľudské ruky, ale aj netopierie krídla), pod analógiou zasa rozumel opačný jav – od odlišného ku spoločnému (keď sa podobné štruktúry vyvinuli u príslušníkov rozličných vývojových vetiev: napríklad oči u stavovcov a hlavonožcov, pričom poslední spoloční predkovia oboch skupín ešte očami nedisponovali). Analógia je teda kľúčovým predpokladom konvergentnej evolúcie, ale aj tretieho typu, tzv. paralelnej evolúcie. Rozdiely medzi konvergentnou evolúciou a paralelnou sú stále trochu hmlisté a nejasné. Paralelná evolúcia totiž spočíva v súbežnom vývoji druhov, ktoré sa vyvinuli zo spoločného predka, pričom sa však evolučne od seba nevzďaľujú (ako pri divergencii). Nové druhy sa paralelne popri sebe rozvíjajú a nadobúdajú podobné vlastnosti pod tlakom porovnateľného prostredia. Neistota ohľadom rozlišovania týchto dvoch druhov evolúcie vyviera z toho, že aj vzdialené vetvy disponujú spoločným predchodcom, rozdiel teda vytvára skôr smer evolúcie. Kým pri paralelnej evolúcii sa jednotlivé druhy od seba výraznejšie neodkláňajú a vyvíjajú sa súbežne, v prípade konvergentnej evolúcie dochádzka k značnému odklonu a neskoršiemu opätovnému zblíženiu.
Vrásky na čele
Jav konvergentnej evolúcie a bohatý výskyt analógií u nepríbuzných druhov odjakživa výrazne komplikuje taxonómiu (usporiadanie) druhov. Mnohým biológom a paleontológom tento fenomén spôsobuje výrazné starosti pri triedení jednotlivých druhov a pri skúmaní vzájomných evolučných vzťahov. I v súčasnosti prebiehajú vášnivé debaty o bahníkovi, dvojdyšnej rybe (populárne nazývanej „superfosília“), nakoľko pri tomto druhu sa na základe fosílnych nálezov podobného živočícha predpokladalo, že v takmer nezmenenej podobe žije už vyše sto miliónov rokov. V uplynulom období však z vedeckých kruhov zaznieva čoraz viac hlasov, ktoré pripisujú výraznú podobnosť medzi skamenelinou a bahníkom skôr konvergentnej evolúcii, pričom neprehliadnuteľné spoločné črty považujú za hlavný dôvod vzniku ilúzie starobylosti a „večnosti“. Nateraz teda platí akási „prezumpcia nepríbuznosti“ a gordický uzol prebiehajúcej polemiky definitívne pretne až prípadný budúci nález detailnejších fosílií.
Tu aj tam
Konvergencia predstavuje skutočný fenomén. Na dvoch geografických miestach, ktoré sa môžu nachádzať aj na opačnej strane Zeme, sa vyvinú nezávisle od seba, bez možnosti akejkoľvek vzájomnej interakcie, dva druhy živočíchov, ktoré sa na prvý pohľad takmer nelíšia. Dôvod: rovnaké (alebo aspoň podobné) podmienky, ktorým musia príslušníci rôznych vývojových línií čeliť. Konvergencia sa môže uplatniť v rozličných rovinách: v čiastočnej, kedy sa vytvorí u rôznych druhov podobný orgán, alebo v úplnej, s podobou na úrovni celkovej telesnej štruktúry. Ukážkový príklad prvej roviny predstavuje vznik oka ako zmyslového orgánu, citlivého na odraz svetla z okolitého prostredia. Práve konvergentná evolúcia umožnila, aby sa oko vytvorilo u vzájomne iba veľmi vzdialených skupín živočíchov (chobotnice a stavovce, vrátane cicavcov). Najstarší spoločný predok chobotníc a stavovcov – istý slimákovi podobný tvor, ktorý obýval našu planétu pred vyše 500 miliónmi rokov – pritom ešte oči nemal. Oko sa teda u chobotnice i u nás vyvinulo nezávisle od seba. Uvádza sa dokonca, že oko sa vyvinulo u príslušníkov štyridsiatich evolučných vetiev.
Krídla
Krídla dáva nielen Red Bull, ale aj konvergentná evolúcia, a to hneď niekoľkými sofistikovanými spôsobmi. K prvým živočíchom, ktorí úspešne vzlietli, patrili príslušníci triedy hmyzu. Následne si evolúcia dala na čas, a potom sa objavili ďalšie zvieratá, ktorým narástli krídla. V období absolútnej dominancie plazov sa objavila skupina, ktorá sa špecializovala na lietanie a ovládla vzdušný priestor: pterosaury. Vtáky sa však nevyvinuli z tejto formy, ako by sa mohlo na prvý pohľad zdať, ale z malých druhov mäsožravých dinosaurov. Vtákom sa krídla vyvinuli adaptáciou predných končatín, kedy sa zo šupín evolučne vyvinulo perie, umožňujúce v súčinnosti s postupným odľahčením kostrovej sústavy prekonať zemskú príťažlivosť. I medzi hmyzožravými cicavcami sa objavila vetva, ktorá si osvojila schopnosť lietať. V prípade netopierov však šlo o proces, ktorý bol síce funkčne konvergentný s vývojom krídel u vtákov, nie však anatomicky – namiesto peria totiž lietajú pomocou extrémne predĺžených prstov a kožnej blany medzi prstami, dolnými končatinami a telom.
Kópie kópií
Mnohým druhom pravekých jašterov sa podarilo verne napodobniť tvar tela a spôsob života živočíchov, ktoré sa vyvinuli dávno po ich zmiznutí zo zemského povrchu. Telesná štruktúra, ku ktorej sa postupne dopracovali pštrosy (a ostatné príbuzné vtáky ako emu a nandu), nebola z evolučného hľadiska žiadnou novinkou. Dlhé zadné končatiny, schopné rýchleho suchozemského presunu, spoločne s dlhým krkom, boli dávno pred nimi poznávacím znamením dinosaurov z čeľade Ornithomimidae. Avšak ani tieto tvory, ktoré preslávila prvá časť kultového blockbusteru Jurský park, nepredstavovali prvých pionierov tohto somatotypu. Shuvosaurus zo skupiny pseudokrokodílov (dominovali v celoplanetárnom meradle v období triasu) sa na rozdiel od svojich súkmeňovcov netradične vytiahol, postavil sa na zadné končatiny, ktoré sa mu predĺžili, a napokon koža na tlame mu postupne zrohovatela do zobáka. Podobnosti s neskoršou rodinou „pštrosích dinosaurov“ Ornithomimidae boli natoľko zreteľné, že vedci istý čas považovali Shuvosaura za jej súčasť. Napokon až nedávne výskumy potvrdili, že ide o príklad konvergentnej evolúcie. Skupina pseudokrokodílov (Pseudosuchia) vedcom spôsobila i ďalšie vrásky: niesli totiž mnohé spoločné znaky so súčasnými krokodílmi, aj keď tie sa vyvinuli z úplne inej vetvy. Najviac sa výzoru dnešných krokodílov priblížil Phytosaurus, ktorého od súčasných „bratrancov“ navonok odlišovalo iba niekoľko detailov. Úlohu prehistorických „žiráf“, spásajúcich vrcholky najvyšších stromov vďaka extrémne dlhému krku, plnili v období jury a kriedy dinosaury z rodiny Sauropoda – medzi najznámejších predstaviteľov patrili Brachiosaurus, Apatosaurus či Diplodocus. A aby toho nebolo málo, vedci si začali všímať množstvo spoločných prvkov u menších raptoroidných predátorov (napríklad Dromaeosaurus) a hadožrútom, ktorý patrí medzi dravé vtáky, avšak od zbytku dravcov sa odlišuje dlhými končatinami a obľubou pozemských manévrov na šírych afrických savanách. Podobne ako Dromaeosaurus loví v behu a má nadmerne rozvinuté svalstvo na nohách – jedným kopnutím vraj dospelému mužovi dokáže spôsobiť zlomeninu.
Tomáš Bóka
foto SITA, archív
Celý článok si prečítate vo februárovom čísle GOLDMAN (2016)