Červená královna vítězí v mikrobiální evoluci  
Převratná studie bakterií a fágů na Petriho miskách poprvé experimentálně dokládá dlouho tušené vítězné tažení konceptu Red Queen, přinejmenším v poměrech mikrosvěta.

 

Zvětšit obrázek
Živoucí legenda Leigh Van Valen.
Kredit: e&e

Učebnice praví, že se organismy přizpůsobují prostředí. To pochopitelně vzbuzuje dojem, že by tudíž jednotlivé druhy měly být svému prostředí po tisících až milionech let evoluce více než perfektně přizpůsobené. Bohužel, ve skutečnosti tohle vůbec nefunguje. Jak asi všichni tušíme, tenhle svět není zrovna snadné místo pro život.


V roce 1973 to překvapeně zjistil evoluční biolog Leigh Van Valen, letos stále ještě působící na University of Chicago, když zkoumal délku existence vymřelých druhů ve fosilním záznamu. Oproti všem očekáváním mu vyšlo, že pravděpodobnost vymření druhů je stále stejná, bez ohledu na stáří druhu patrné ve fosilním záznamu. Ať je druh úplný nováček nebo zkušený mazák starý několik milionů let, jeho šance na vymření se nemění. Fosilní záznam je sice děravý jako cedník a možná ještě víc, přesto však Van Valenovy výsledky vzbudily velkou pozornost. Bylo totiž více než jasné, že když staré, zkušené druhy, které měly spoustu času reagovat na prostředí, vymírají stejně často jako druhy mladé, nebude to s tím přizpůsobováním prostředí tak horké.

Zvětšit obrázek
Nejnovější verze Red Queen v novém filmu Tima Burtona.
Kredit: Film Filia

 

Van Valen měl skvělý nápad a pojmenoval hypotézu, kterou se pokusil vysvětlit stále stejnou pravděpodobnost vymření, jako Red Queen. To mu zajistilo nesmrtelnost, protože jeho „Law of Extinction“, čili Zákon vymření, jak nazval pozorovanou četnost vymírání vzhledem ke stáří druhů, si nepamatuje prakticky nikdo, zato Red Queen zná úplně každý. Pamatuje si ho především každý překladatel knih o biologii, protože Red Queen je mimo jiné známý překladatelský oříšek.


Původně jde o postavu z Alenky za zrcadlem Lewise Carrolla, která představuje šachovou královnu. Van Valenova Red Queen je průvodkyně Alenky, která jí v jednu chvíli poučí, že Alenka musí na jednom podivném místě ve světě za zrcadlem s pohyblivou zemí běžet, aby vůbec zůstala na místě. To je úžasná analogie přírody, kterou Van Valen objevil ve fosilních datech. Problém je v tom, že ve většině světa se hrají šachy s bílo-černými figurkami, v Anglii se ale objevují šachy bílo-červené. Proto je nesmysl překládat Red Queen jako „Červená královna“. “Černá královna“ je nevyhnutelně matoucí a tak je pro překladatele asi nejlepší, byť poněkud poraženeckou volbou „Šachová královna“.

Zvětšit obrázek
Pseudomonas fluorescens dělá čest svému jménu.
Kredit: USDA-ARS

 

V dnešní biologii je Red Queen nesmírně populární, přičemž lví podíl na tom má výtečný popularizátor Matt Ridley, který Šachovou královnu proslavil jako v souvislosti s vysvětlením jinak velice záhadné výhodnosti sexu. Red Queen vlastně říká, že organismy, samozřejmě včetně nás, nežijí ve spokojeném nehybném světě, kde by bylo možné se dokonale přizpůsobit. Ve skutečnosti žijeme v divočině, kde nejde o přizpůsobování, ale o koevoluci, čili biologické závody ve zbrojení. Prostředím pro lišku není nějaký les či křoví, ale zajíci, nepatrní paraziti a mnozí další včetně jiných lišek. Lišky se sice přizpůsobují zajícům, ale zajíci zase liškám, lišky i zajíci parazitům a paraziti úplně každému. Nad tím zmatkem s šíleným úsměvem vládne Šachová královna. Nikdo se nemůže dokonale přizpůsobit, protože protihráči se snaží přesně o totéž. Sex by podle této představy měl být šikovným řešením pro proměnlivý svět.


Až doposud byl koncept Red Queen sice slavný a známý, scházelo mu však jakékoliv experimentální zázemí. Odborníky podle všeho odrazovala dlouhá doba, která by byla potřeba k experimentálnímu studiu koevoluce. Na webu časopisu Nature se v těchto dnech objevila převratná studie, se kterou přišel tým odborníků pod vedením Michaela A. Brockhursta z University of Liverpool. Brockhurst a spol. měli šťastný nápad prozkoumat evoluci experimentálních populací bakterie Pseudomonas fluorescens SBW25 a jejich virového protihráče – fága Φ2 (Fí 2). Bakterie a viry jsou totiž obvykle ve všem mnohem rychlejší než my, těžkopádné makroskopické organismy.

Zvětšit obrázek
Podobný fág Fí 6, napadající bakterii Pseudomonas syringae.
Kredit: Sarah J. Butcher

 

Badatelé nechali běžet evoluci mezi bakteriemi a fágy, kdy se obě strany přizpůsobovaly svému protihráči a výsledky této hry porovnali s evolucí mezi fágy a bakteriemi, které genetická manipulace zbavila schopnosti reagovat na strategie fágů. Během velkoryse pojatého výzkumu používali vysokorychlostní technologie čtení DNA, díky nimž analyzovali tisíce sekvencí fágů. Nakonec se ukázalo, že evoluce mezi plnohodnotnými protihráči vede ke zřetelně geneticky pestřejším populacím. Pokud mohly hostitelské bakterie reagovat na fágy, tak se genom fágů vyvíjel dvakrát rychleji, než u fágů napadajících bezbranné bakterie.


Na první pohled nenápadné molekulární hrátky s bakteriemi a fágy jsou prvním přímým experimentálním dokladem nekompromisní vlády Šachové královny. Jak se zdá, motorem evoluce by opravdu mohl být koevoluční závod ve zbrojení a ne nudné přizpůsobování se prostředí. Asi není příliš přehnané očekávat, že i Brockhurst s kolegy brzy vstoupí do učebnic. Oni sami nespí na vavřínech a právě teď zjišťují, jestli se liší koevoluce druhů, které si prospívají, od situace, kdy si druhy vzájemně škodí.

 



Zdroje: Nature 24.2. 2010, University of Liverpool, Wikipedie (Red Queen)

Datum: 28.02.2010 07:38
Tisk článku


Diskuze:

Prostředí

Barak Obava,2010-03-02 21:39:40

Selským rozumem tak nějak chápu prostředí, ve kterém se nacházím, neoddělitelné od dalších živých organismů. Tedy prostředí je všechno kolem mne, včetně bakterií, virů, dalších lidí atd. Takže ať se snažím sebevíc, stále vidím jenom přizpůsobování se prostředí a ničemu jinému. Jediné, o čem bychom mohli pohovořit, je variabilita toho prostředí v čase. Žádný druh neměl dost času na přizpůsobení se prostředí, protože nic takového jako konstantní prostředí nikdy neexistovalo, tudíž nějaký law of extinction není ani trochu překvapivý. A teď otázka: tohle generování umělých 'záhad' a následnou tvorbu 'řešení' někdo financuje? Měl bych řadu podobně stupidních nápadů, které bych rád zpeněžil.

Odpovědět


Přežít

Jan Kýla,2010-03-02 23:15:11

Je to otázka povahy. Někdo bere přirozený výběr spíš jako solovýstup na Mount Everest, jiný jako tenisový turnaj (v klimatizované hale). Ve skutečnosti je to tenisový zápas hraný cestou na Mount Everest za použití libovolných prostředků včetně zbraní hromadného ničení.

Ale jinak máte pravdu, selským rozumem to chápe opravdu každý a každý se podle toho i chová. A to včetně těch vědců, kteří na podobných výzkumech mají založenou slušnou živnost. Prostě evoluce....

Odpovědět

pokrok ve vývoji živých organismů

Ivo Přikryl,2010-02-28 10:45:45

Princip Červené královny umožňuje vrátit do vývoje života pokrok, který je z pohledu pouhého přizpůsobení měnícím se podmínkám nekonkurující části prostředí zbytečný.

Odpovědět


Diskuze je otevřená pouze 7dní od zvěřejnění příspěvku nebo na povolení redakce








Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace