Zvětšit obrázek

Kapustňák. Příroda umí krásné šílenosti

K čemu je dobré vážit pánevní kosti kapustňáka? Možná se to úplně na první pohled nezdá, ale kromě sladkého pocitu sebeuspokojení z jistě originální činnosti kupodivu vážení kapustňáčích pánví poskytne i pozoruhodná data, možná významná v širším evolučním kontextu.

Zvětšit obrázek

Kapustňák jako nelítostný predátor. Loví … salát.

Dnes už postupně začínáme rozumět molekulárním mechanismům, které vytvářejí těla organismů a zároveň je taky tvarují během evolučního vývoje. Při postupném pronikání do spletitého světa regulačních genů jsme už několikrát narazili na podivuhodný případ, kdy je jeden a ten stejný gen zodpovědný za mnohonásobný nezávislý vznik a následnou evoluci nějakého morfologického znaku. Nejznámější je asi gen Eda, který ovládá uspořádaní tělních plátů u koljušek. U koljušek byl studován i gen PitX1, další gen, o němž se ví, že rád žertuje s morfologickou evolucí, tentokrát se tvarem pánve. Jako v případě genu Eda, nejde přímo o mutaci vlastní sekvence genu, ale o změnu mechanismů bezprostředně regulujících činnost zmíněných genů.

Zvětšit obrázek

Kapustňák zevnitř. I když to není moc vidět, pánev tam je.

V roce 2004 tým biologů Davida Kingsleye ze Stanfordu zjistil, že zmíněný gen PitX1 zodpovídá za nezávislou ztrátu řitních ploutví u tří nepříbuzných populací koljušek tříostných (Gasterosteus aculeatus). Každá z těchto tří populací koljušek přišla o řitní ploutve nejspíš tlakem prostřední, které podporovalo proudnicový tvar těla. Podle fosilního záznamu se tak stalo na paleontologické poměry „astronomickou“ rychlostí, za méně než 10 000 generací. Tehdy to dokonce bylo prvně, kdy se podařilo prokázat, že změna v činnosti jednoho jediného genu může i v běžných nelaboratorních podmínkách způsobit evoluční změnu velkého rozsahu. Obzvláště pozoruhodná byla právě zmíněná nezávislost. Ke stejné změně došlo u populací koljušek vzdálených tisíce kilometrů. V evoluční hantýrce se tomu říká paralelní evoluce. O té se hodně mluví, ale konkrétních „hard“ dat je poskrovnu. Časem se ukázalo, že změna v genu PitX1 rovněž dokáže, byť v laboratorních podmínkách, zrušit zadní nohy u myší.

Myšku bez zadních nohou a koljušku bez řitních ploutví spojuje jedna překvapivá morfologická změna. Jde o asymetrii pánevních kostí – v obou případech je pánev, která přečkala ztrátu příslušných končetin, na levé straně větší, než na straně pravé. Není nijak nepřístojné předpokládat, že viníkem je rovněž gen PitX1.

Zvětšit obrázek

I hadi mají pánev, třeba krajty. Pánbíčkovi asi nějak nefungovala výstupní kontrola. My ji teď můžeme krajtám klidně zvážit.

V nové studii Kingsleyho týmu přicházejí na scénu kapustňáci. Jsou velcí, mořští a stejně jako všichni ostatní mořští savci naprosto jednoznačně pocházejí ze suchozemských čtyřnohých předků. Badatelům vyšel vstříc Sentinel Rommel, kapustňákolog z Florida Fish and Wildlife Research Institute. Pro účely studie poskytl smutnou sbírku pánví kapusňáků (west indian manatee, Trichechus manatus) pocházející z pitev těchto zádumčivých mořských panen. Následné vážení maličkých rudimentárních pánevních kostí odhalilo, že levá pánevní kost kapustňáků je zhruba o 10% větší, než ta pravá. Na chlup stejně jako u koljušek a myší.
Zatím se neví, jestli mají kapustňáci pozměněnou regulaci genu PitX1 ve stylu koljušek a myší. Je to ale pochopitelně hodně pravděpodobné a nebude zase tak moc obtížné to brzy zjistit. Stejně tak nebude složité mrknout se na hadí či velrybí pánve, které v nich pánbíček tak nějak taky zapomněl. Pokud se i v jejich případě ukáže, že mají levou pánevní kost větší než pravou, rýsuje se před námi úžasný obecný genetický mechanismus ztráty zadních končetin u hodně nepříbuzných zvířat.

Dokonce i kdyby se našla nějaká výjimka potvrzující pravidlo, nebude to tak vadit. Evoluce je slepá a její běh řídí pouze náhoda. Na úrovni molekulární regulace jistě existuje i jiný způsob jak ztratit zadní nohy. Kapustňáci ale podle všeho ukazují, že cesta k beznohosti přes gen PitX1 je pro obratlovce snadná a příhodně po ruce.

Pramen: PNAS 103(37): 13753-13758.