Zvětšit obrázek

Čtyřhranka aktivně loví. Vydává se za kořistí, pronásleduje ji.

Zvětšit obrázek

Větší příbuzná čtyřhrance trojité, která je neškodná, je čtyřhranka smrtelná (Chironex fleckeri). Ta je neslavně proslulá svojí schopností usmrtit člověka do čtyř minut po zasažení.

Drobná čtyřhranka trojitá (Tripedalia cystophora) náležející do kmene žahavci, prozradila mezinárodnímu týmu vedenému českým genetikem Zbyňkem Kozmikem pozoruhodnou evoluční  peripetii oka. Zprávu o jejich objevu zveřejnil prestižní vědecký časopis  Proceedings of the National Academy of Sciences 1. července 2008.

Shodou okolností vyšla tato studie přesně v den stopadesátého výročí přelomové přednášky, v které byla na mimořádném zasedání britské Linnean Society představena světu evoluční teorie Charlese Darwina a Alfreda Russela Wallaceho. Charles Darwin si uvědomoval, že se evoluce tak dokonalého orgánu, jakým je oko, „se zdá být v nejvyšším stupni absurdní“. V knize „O původu druhů“ proto věnoval hypotézám o evoluci oka zvláštní oddíl.  Molekulární genetika mu s odstupem času dává zapravdu.

Orgány pro vnímání světla se vyvinuly do nejrůznějších podob. Od jednoduchých světločivných skvrn, přes složené oči hmyzu až po komorové oko savců vybavené čočkou. Všechny typy  oka jsou tvořeny dvěma základními komponentami. Nacházejí se v nich molekuly zachycující světlo, s jejichž pomocí mění zrakové buňky energii fotonů na biochemické signály. Další nedílnou součástí jsou pigmenty usměrňující dráhu světla. Oči obratlovců a bezobratlých živočichů se od sebe nápadně liší jak typem světločivných molekul, tak i typem očních pigmentů.

Když se na čtyřhranku podíváme pozorně, zjistíme, že na nás kouká.

Zbyněk Kozmik a jeho kolegové se už delší dobu zabývají čtyřhrankou, která je vybavena spoustou různých očí. Na jejím zvonovitém těle jsou oči nahloučeny do čtyř útvarů zvaných rhopalia. Každé rhopalium nese čtveřici oček s poměrně jednoduchou stavbou a k tomu i dvojici očí, jež anatomickým uspořádáním nápadně připomínají dokonalé komorové oko vývojově mnohem pokročilejších tvorů.

Její oči mají šest červených světločivných bodů, přičemž ty větší mají čočku, rohovku a sítnici. (Obr.: ucmp.berkeley)

Pro čtyřhranku není takové oko zbytečným luxusem. Na rozdíl od příbuzných medúz, čtyřhranka žije jako dravec, který nečeká, co jí voda přinese. Sama pronásleduje kořist a dobrý zrak je pro ni životně důležitý. Nic na tom nemění fakt, že postrádá mozek, kterým by informace z očí důkladněji zpracovávala.

Série náročných experimentů, na nichž se vedle českých vědců Zbyňka Kozmika, Jany Růžičkové, Kristýny Jonákové, Pavla Vopálenského, Iryny Kozmikové, Hynka Strnada, Václava Pačese a Čestmíra Vlčka z ÚMG AV ČR podíleli i japonští biologové Yoshifumi Matsumoto a Shoji Kawamaura z tokijské university a Joram Piatigorsky z amerického National Institute of Health, odhalila, že si čtverhranka buduje oči šokujícím způsobem. Základní stavební prvky jejího komorového oka – světločivné molekuly a oční pigmenty – se ze všeho nejvíce podobají komponentám komorového oka obratlovců. Od světločivných molekul a očních pigmentů jiných bezobratlých tvorů se dramaticky liší.

Zvětšit obrázek

Oči jsou nahloučeny v útvaru zvaném rhopalium. Kromě očí je zde také statocyst. Vypadá jako uzlina, ale je to zařízení, které čtyřhranku informuje o její orientaci v prostoru a o směru pohybu.

Tento objev postavil vědce před řadu znepokojivých otázek. Žahavci (kam čtyřhranky patří) jsou primitivní živočichové, kteří se záhy oddělili od evoluční větve vedoucí k dalším bezobratlým tvorům a následně i k obratlovcům. Co dokazuje podobnost v konstrukci oka čtyřhranky a obratlovců? Zdědili komorové oko od jakéhosi ještě primitivnějšího společného předka? 

 

Zbyněk Kozmik.

Kozmik a spol. upřednostňují jiné vysvětlení. Ve své studii představili celou řadu indicií, které dokazují, že se oči žahavců a obratlovců vyvinuly podobným způsobem nezávisle na sobě. Svědčí o tom například skutečnost, že čočku v oku čtyřhranky a obratlovců tvoří úplně jiný typ bílkoviny. 

Předci čtyřhranek i předchůdci obratlovců si nesli v dědičné informaci obdobné geny, které však neměly se zrakem nic společného. Naléhavá potřeba sledovat dění kolem si u obou skupin živočichů vynutila sérii evolučních změn, jež vyústily ve vznik komorových očí využívajících tyto geny k zachycení světla. Žahavci a obratlovci včetně člověka si podle nich vytvářejí velmi podobné světločivné molekuly a oční pigmenty.

Zvětšit obrázek

Fylogenetická analýza katalytické podjednotky genové rodiny pro fosfodiesterázu svědčí o tom, že předci čtyřhranek i obratlovců si nesli v dědičné informaci obdobné geny.

Kdyby si mohl studii českých vědců přečíst Charles Darwin, měl by z ní zcela jistě radost. Před sto padesáti lety neměl k dispozici ani základy genetiky, ty položil Johann Gregor Mendel až v roce 1865.

Mendelovi pokračovatelé dokazují, že se Darwinovy úvahy o evoluci oka přesto ubíraly správným směrem.

Část  spoluautorů publikace z týmu laboratoře transkripční regulace. Nahoře: Jana Růžičková (vlevo), Kristýna Jonášová. Dole:  Pavel Vopálenský, Iryna Kozmíková.

Komentář Osla:  Blahopřejeme!