Potřebujeme pro pochopení rozmanitosti a krásy přírody předpokládat jakési vnitřní tíhnutí, které nelze odvodit ze sekvencí DNA?

Logika přírodního výběru

Se zájmem jsem přečetla článek o evoluci od Ondřeje Nezbedy ve druhém letošním čísle Respektu. Poněkud mne zaráží, kolik prostoru věnuje Respekt okrajovým proudům evoluční biologie a jak málo se snaží přiblížit hlavnímu směru evolučního bádání. Asi je to také tím, že zaneprázdnění biologové pilně pracují v laboratořích a nemají čas popularizovat. Ale přece mi to nedá, alespoň stručně pohlédnu na napsané z úhlu molekulárního biologa. Zmíněnému článku dominují dvě pozorování. Nejprve se hovoří o jelenech a paroží, posléze o podivuhodných výrůstcích na hřbetech křísů a ornamentech motýlích křídel. Obojí podle pisatele vysvětluje současná biologie, založená na molekulární genetice, nedostatečně. Ale je tomu tak skutečně?

Pokud se týká parohů zdaleka nejsou samoúčelné a nádherně ilustrují neúprosnou logiku přírodního výběru. Jistě, škodí jelenům, vyčerpávají je a často vedou ke smrti svých hrdých a bojovných nositelů. Pak však zbude více šťavnatých výhonků pro výživu laní, pečujících o potomky (případně pohrobky) nejúspěšnějších jelenů z loňského října. Podobnou funkci plní paví ocas a pestré zbarvení bažantů. Co na tom, že přitahují pozornost dravců, důležité je, že si jich všimnou slepičky. Čím lesklejší a pestřejší je peří, tím zdatnější a zdravější je kohoutek. Pro slepičku je barevná nádhera signálem kvality budoucího otce. Když jsou vajíčka šťastně oplozena, stávají se samečci celkem zbytečnými. Kuřátka nevodí a jen jim vyzobávají zrní. Ostatně i u mladých lidských samečků přestává občas v blízkosti krásných dam fungovat pud sebezáchovy, což lze přičíst na vrub evoluční adaptaci. Do extrému jsou tyto trendy dovedeny u pavouků, kdy samička svého nápadníka po svatební noci neúprosně sežere. Někteří obzvlášť draví pavouci pak optimalizují tok živin ve prospěch rodiny velmi důsledně. Nejenže samička vysaje svého manžela, ale sotva poodrostlá mláďata sežerou matku, když už ji přestanou potřebovat. Je tedy zřejmé, že evoluční výhodu lze nalézt i tam kde bychom ji nečekali. Jak je to však s těmi křísy a otakárky? Skutečně, příroda hýří barvami a tvary. Je pravdou, že sotva najdeme rozumný důvod, proč má lípa listy ve tvaru srdce a labuť bílé peří. Jsou přece i černé labutě, jak popsal Čajkovskij v Labutím jezeře. Pravděpodobně by však Vltava nebyla v zimě tak krásná, kdyby po ní pluly labutě s černým peřím či dokonce labutě strakaté jako voříšek.

Ondřej Nezbeda končí svůj výklad o rozmanitosti přírody poukazem na dosud neznámé vlastnosti života, které nelze odvodit se sekvencí DNA. Tato nukleová kyselina je vůbec poněkud podezřelá – kóduje geny, a ty jsou, jak od dob Dawkinse víme, sobecké. Jejich znepokojivý stín padá i na genetiky, kteří odtržení od jasu rozkvetlé louky, sedí u termocykleru a čtou sekvence organismů, o kterých často nevědí, jak vypadají. Ba hůře, oni geny přenášejí, třeba z labutě do kuřete, či z lípy do pšenice, a to se jeví být proti Přírodě. Před sto lety to bylo jiné, biologové byli neškodní a praštění a lidé je měli rádi. Připomeňme si jen bláznivého Motýlkáře z románů o Vinnetouovi či Adélu, co dosud nevečeřela. Tragická dramata se naopak psala o fyzicích (Durenmatt: Fyzikové).

Současný poněkud nelichotivý obraz na veřejnosti si však moderní biologie nezaslouží. Ve skrytu pracoven a přítmí tropických pralesů tíhne k překvapivé syntéze. Pokud vás vítr v létě zavane na vzdálená jezera v centrální Aljašce, možná potkáte zarostlé muže v kánoi s kulovnicí. V jejich brašnách však kromě nábojů budou i plastové mikrozkumavky se speciálním roztokem, který uchová vzorky krve a hmyzu několik dnů. Po návratu do laboratoře vzorky vydají svá tajemství o původu arktických hrabošů a jejich přizpůsobení dlouhé polární zimě.

Co říká současná biologie kaleidoskopu rybích šupin a vlajkoslávě motýlích křídel? V zásadě toto: nehledejme všude účel a evolučně výhodné vlastnosti, leccos je dílem náhody. Podívejme se na lipový list. Je srdčitý a zubatý. Prohlédněme si jej proti světlu a pak pohlédněme do holé koruny lípy v sousedství. Kupodivu, tvar listu a průběh listových žilek se nápadně podobá tvaru koruny a ornamentu větví. Jen měřítko je jiné. Lipové tvarosloví, projevující se v listu i celém stromu, je formováno působením rostlinných hormonů, které řídí růst listu i větví. Tvorba potřebných fytohormonů, jejich odbourávání, odezva v buňce i pletivu, vše je velmi delikátně řízeno zatím jen zčásti odhalenou regulační sítí. Tato síť je propojena horizontálně i vertikálně, je hierarchická i rovnostářská. Genová exprese, tedy projev funkce genu, vedoucí např. k ukládání škrobu či tvorbě chlorofylu, je řízena dvěma hlavními hráči - bílkovinami a tzv. malými RNA. Regulační bílkoviny rozhodují o tom, zda gen bude vůbec zapnut. Jistě nemá smysl plýtvat zdroji a tvořit třeba listové zelené barvivo v podzemních kořenech. Jemné ladění hladin genové exprese a její přesné načasování však určují molekuly zcela jiné než bílkoviny. Jsou to malé RNA, krátké řetězce molekuly kyseliny ribonukleové. Ty například určují, v jakém množství a v jakém okamžiku budou přítomny růstové látky v zárodku listu. Podle toho se vytvoří na okraji listu zub nebo zoubek či hlubší zářez, listová báze se zakulatí nebo usekne, řapík se prodlouží či zakrní. Každý druh si v průběhu evoluce vytvořil svůj specifické časoprostorový obrazec povstávání tvarů. A máme tu identitu lípy a labutě.

Pochopení významu malých RNA pro určení tvaru živých organismů je největším objevem biologie první dekády 21. století. Zatím stojíme na úplném začátku porozumění, jak je celý orchestr genů, molekul a tvarů sladěn. Vzrušující je i představa o evolučním původu malých RNA. Podobně jako záření ze vzdálených hlubin Vesmíru poukazuje na dávné děje při jeho vzniku, některé strukturní prvky malých RNA v sobě nesou poselství o vzniku života. O době, kdy neexistovala DNA, ani bílkoviny a sebereplikující shluky molekul byly tvořeny pouze RNA. V nejbližších letech se zcela určitě dočkáme velice zajímavých objevů.

Dr. Helena Štorchová

Ústav experimentální botaniky AV ČR.