V 19. století si francouzský badatel Etienne Geoffroy Saint-Hillaire všiml, že se u papoušků během embryonálního vývoje dělají na čelistech zajímavé hrbolky, které pak během růstu zobáku zase zmizí. Saint-Hillairovi neuniklo, že vlastně docela připomínají primitivní zuby ještěřího typu. Celý nadšený se pochlubil Cuvierovi, tehdejší jedničce srovnávací anatomie. Cuvier se mu jako zanícený odpůrce konceptu evolučního vývoje organismů vysmál, nejspíš i proto, že mu došlo, co by to znamenalo. Saint-Hillairovi sklaplo a po dlouhé roky se o ptačích zubech nemluvilo.
V 70-tých letech 20. století si vývojoví biologové hráli s přenášením tkání mezi různými zvířaty. Mimo jiné vyzkoušeli i přenos zárodečné myší ústní tkáně do úst vyvíjejícího se kuřete. Kuřeti narostly zuby. Myší tkáň očividně dokázala molekulární signalizací přinutit tkáně kuřete odpovědět na instrukce týkající se zubů. Vadou na kráse bylo, že takhle vzniklé kuřecí zuby připomínaly ze všeho nejvíc savčí stoličky. Celá záležitost tak dál dráždila další generace vědců. Stejný trik se pak povedl i s ústní tkání ještěrky, až dosud se však nikdy nepodařilo přinutit ptačí tkáň, aby samostatně nově vytvořila zuby.
Časy se mění. Nedávno učinil Matthew Harris, tehdy ještě student americké University of Wisconsin překvapivý a dost zásadní objev. Při studiu embryí mutantních kuřat talpid2 se svými spolupracovníky našel na jejich čelistech zuby. Talpid2 je jednoduchá recesivní mutace genu, jenž se podílí na řízení ontogenetického vývoje tkání mezodermálního původu, jako jsou vaziva, chrupavky, kosti, cévní systém nebo svaly. Je to rozhodně mutace velmi širokého účinku. Není vůbec zvláštní, že je pro kuřata smrtelná. Vlastně se ani nevylíhnou, vypadají dost smutně, trpí těžkými vývojovými poruchami a umírají nejčastěji 18. den po oplození, čili 3 dny před vylíhnutím. Talpa je latinsky krtek, embrya talpid2 jsou nápadná krátkými krtkoidními končetinami s nadbytečnými prsty. Ve vývojové biologie se docela využívají jako model studie vývoje končetin. Harris rutinně kontroloval mutantní talpid2 14 až 16 dní stará a najednou si všiml drobných zoubků na čelistech.
Nejsou to žádné stoličky, ale zuby kuželovitého tvaru, od pohledu jednodušší než savčí. Podle specialistů velmi připomínají zuby první generace, „mléčné“ zuby aligátorů. Právě krokodýlové jsou nejbližší žijící příbuzní ptáků, společně se řadí mezi archosaury. Postupně se ukázalo, že kuřecí zuby spojuje s aligátory nejen vzhled, ale i umístění a detaily vývoje v zárodcích. Aby se náhodou neřeklo, že zuby dělají vyloženě jenom mutanti, autoři ověřili, že schopnost tvořit zuby mají i normální kuřecí embrya. Lze ji spustit změnou na molekulární úrovni - například když se ve tkáních normálních kuřecích embryí pomocí virů zvýší hladina beta kateninu, jenž hraje ve vývoji zubů klíčovou roli.
I když se to už dávno tušilo, teď je úplně jasné, že Saint-Hillaire měl pravdu. Proč rostou ptačí zuby samy od sebe právě mutantům talpid2? Mutace talpid2 ošklivě nabourává základní rozvržení tkání kuřecího embrya a mimo jiné k sobě nejspíš náhodou dostane dvě vrstvy buněk úst, které jsou u normálních kuřat i ostatních ptáků oddělené. Tyhle tkáně si podle všeho zasignalizují starobylým způsobem a kuřátkům najednou narostou zuby.
Dnešní ptáci zuby nemají. Fosilní druhy z ptačí linie ovšem zuby vlastní a koneckonců, linie ptáků vznikla uvnitř dromeosaurů, čili většinou obstojně zubatých dinosaurů. O zuby ptáci přišli někdy před 70-80 milióny let. Ta ztráta nebyla nic složitého, jen se změnila pozice vrstev buněk. Mohla to být čistě náhoda, která se zafixovala, to se tak v evoluci stává. Zuby mohly zmizet jen tak, bez důvodu. Nebo to mohlo být i výhodné, třeba v souvislosti s odlehčováním ptačí kostry, jak se ptáci postupně víc a víc věnovali létání.
Jak se teď ukázalo, molekulární nástroje pro tvorbu zubů v kuřecím genomu ještě pořád jsou. Budou nepochybně postupně nalezeny i u dalších ptáků, minimálně u blízkých příbuzných slepice domácí. Zuby ptákům naprosto zjevně k ničemu nejsou, jsou vypnuté. Jen je ještě náhodné mutace z kuřecího kuřecího genomu úplně nevyzmizíkovaly.
Ve skutečnosti to není nic neobvyklého, podobných příkladů je spousta. Genomy jsou skládky odpadu, najdete v nich spousty takových vypnutých věcí. Na světlo je čas od času vytáhne nějaká taková roztomilá mutace. Občas se narodí normálně bezkřídlý škvor s křídly. V pořádku, jeho předci křídla měli. Lidé opět nejsou žádnou výjimkou, Matička příroda si ráda zavtipkuje a občas se narodí lidské mládě s ocasem. Stává se to vzácně, ale stává. Ocas může mít až 10 cm, je normálně pokrytý kůží, osvalený, inervovaný, vybavený smyslovými orgány a velmi vzácně v něm je i chrupavka s 1-5 obratly. Mimina s ním mohou hýbat a vyjadřovat emoce. Opět není divu, naši předci ocas měli a návod k jeho výrobě stále ještě máme v genech. Přichází čas pro molekulární archeology, kteří budou z genomů vykopávat další takové veselé věci.
Ptačí zuby jsou bez přehánění excelentním dokladem evoluční historie. Jak rozumně vysvětlit, že ptáci mají ve svém genomu narychlo vypnutý program na tvorbu zubů? Soudobá věda praví, že jednoduše a elegantně: ptáci pocházejí ze zubatých předků. A co odpírači evoluce? Zubatí ptáci je budou strašit. Až potkáte nějakého designéra, zeptejte se ho, proč, proboha, ten vtipálek udělal ptáky s vypnutými zuby.
Pramen: Current Biology 16(4): 371-377.
Diskuze:
