Genetika odhaluje nečekaná příbuzenství

V médiích se objeví nějaký laikovi zcela neznámý vědec, oznámí, že „na základě srovnání DNA to a ono ode dneška neplatí“ a přeřadí např. sokoly od dalších dravců do příbuzenství papoušků a pěvců. Víme ale, co se přesně stalo? A co vlastně ono zázračné „podle genetiky“ skutečně znamená?

Zvířata na stromech

Začněme několika cizími slovy. Věda zabývající se klasifikací organismů se nazývá „kladistika“. Slovo pochází z řeckého klados, což znamená „větev“. Vědec kladista je tedy také příznivcem botaniky – zvířata i rostliny umisťuje na papíře do imaginárního větvoví světového stromu a snaží se rozlousknout, kdo je s kým příbuzný. Můžeme jej označit za globálního genealoga.

Výsledkem práce kladistů jsou tzv. „kladogramy“, obrázky s množstvím rozvětvujících se linek, které s živými zvířaty nemají mnoho společného, ale spousta zoologů je miluje. Cílem práce kladistů je popsat přesný a neotřesitelný systém celé rostlinné i živočišné říše, což je úkol zjevně nemožný. Lze se mu však postupně limitně blížit a zpřesňovat nedostatky s ohledem na současné možnosti poznání. Aby bylo možné z tisíců větví správně složit dílčí stromy a občas je mezi sebou přeroubovat, potřebujeme k tomu mnoho vstupních informací. Mezi nimi i genetiku.

Tradiční škatulky podle Linného a Darwina

Základy zoologické systematiky položil v 18. století známý švédský vědec Carl Linné, který popsal a zaškatulkoval obrovské množství živočišných (ale i rostlinných) druhů. Ruku v ruce s objevy Charlese Darwina, zaklínadlem „evoluce“ a přirozenou snahou člověka dělat si ve všem pořádek vznikaly rozsáhlé genetické stromy sestavující vzájemnou příbuznost druhů od mravence po žirafu.

Tradičně byla zvířata řazena do příbuznosti podle morfologie (stavby těla) a důkladného srovnávání koster a kožichů mezi druhy živými i vymřelými. Pomocnými faktory byla např. etologie (chování zvířat) či zoogeografie (kde se který druh v přírodě přirozeně vyskytuje a jak se tam mohl dostat). Ukažme si tento postup na konkrétním příkladu.

Od tlustokožců k delfínům

Někdejší „tlustokožci“, skupina zvířat sesypaných na hromádku v 19. století podle vlastnictví silné kůže a afrického výskytu, zahrnovala zcela nepříbuzné druhy jako je nosorožec, slon a hroch. Postupem času se nosorožec ocitl v lichokopytnících, hroch v sudokopytnících a slon v chobotnatcích, tedy několika vzájemně velice vzdálených skupinách.

A jak vědecká činnost postupuje, objevují se další zajímavosti, které by nás při prvním pohledu na konkrétní druhy skutečně nenapadly. Třeba stále přesvědčivější hypotéza, že jsou hroši relativně blízce příbuzní s kytovci. Stačí jen vykopat tu správnou zkamenělinu a můžeme teoretizovat dále – část potomstva jejich vzdáleného prapředka se ponořila do moře a stala se postupem času delfíny a velrybami, druhá část raději majestátně trůní v afrických řekách. Více o tomto tématu najdete v článku Fosílie potvrdila spřízněnost hrochů s delfíny.

Genetický vítr v tradičním systému

Již ve druhé polovině 20. století do taxonomie vstupují výsledky genetických analýz. Genetik zvíře vůbec vidět nepotřebuje – stačí mu několik vhodných vzorků tkání, z nichž izoluje DNA (genetickou informaci, kterou nese každý organismus), potřebné chemikálie a výkonný počítač. Výsledkem analýzy DNA je téměř nekonečná řada rozličných kombinací písmenek A, C, T, G.

Počítač pak podle vědcových pokynů provede srovnání předem vybraných úseků na „šňůře“ DNA. Pokud jsou si zvířata příbuznější, budou mít pravděpodobně i více podobných úseků DNA. Naopak vzdálené skupiny, jejichž společný předek žil na zemi před dlouhými miliony let, se budou nápadně odlišovat i v základním genetickém „receptu“.

Genetiku tedy nezajímá podobnost vnější, ale především podobnost vnitřní. Asi jako kdybychom srovnávali obsahy dvou knih a hledali mezi nimi vnitřní podobnost bez ohledu na přebal a tloušťku. Výsledné genetické stromy se tedy spolu s rozvojem lidského poznání mění – a leckdy velmi nápadně.

Sokoli a papoušci, holubi a plameňáci

Tak se třeba genetickou analýzou 48 ptačích druhů zjistilo, že i když sokoli vypadají a i způsobem života patří mezi ostatní dravce – orly, jestřáby, orlovce, hadilovy a kondory, geneticky blíže mají k pěvcům a k papouškům. Podobně jsou na tom také plameňáci a holubi: dříve zcela odlišně řazené druhy nyní sedí na vedlejších větvích ptačího genetického stromu.

A na co se přišlo u ptáků genetickým porovnáním ještě? Zřejmě největší část DNA z původního předchůdce ptáků mají naši staří známí kurovití a emuové. Genetická odlišnost plameňáků a potápek na jedné straně a tučňáků a pelikánů na straně druhé dokazuje, že způsob života ve vodním prostředí se vyvinul více než jednou. Podobně se nezávisle zřejmě vyvinula i schopnost imitace zvuků u pěvců, papoušků a kolibříků. Ti jsou pro změnu nejblíže příbuzní rorýsům a vlaštovkám.

Nic není definitivní

Ovšem pozor – ani genetika není neomylná (k chybě může dojít v metodice práce) a zoologové proto v sestavování příbuznosti druhů raději porovnávají více přístupů, které se vzájemně podporují, či naopak vyvracejí. Pokud tedy některý vědecký tým získá (osekvenuje) DNA konkrétního druhu, případně využije již známé výsledky, dobře naplánuje výzkum a provede srovnání vybraných druhů, může přinést zcela novátorské objevy, které nakonec vyústí ve změny v dosud známých kladogramech. A to je právě ono kouzelné „vědci na základě srovnání DNA zjistili, že…“

Zdroj: Scientific American 12/2014