Autor: Jaroslav Flegr
Kdo nic nedělá – nic nezkazí, a platí to i v evoluci. Tak by se dal shrnout výsledek nové studie, která byla právě uveřejněna ve vědeckém časopise Biological Journal of the Linnean Society. Její závěr se může zdát triviální. Mohl by ale pomoci rozlousknout letitou záhadu existence sexu.
Průběh pomyslného souboje mezi evolučně plastickým a evolučně zamrzlým druhem. Červená linka značí změnu podmínek, například teploty (A, kontinuální změna, B, diskontinuální změna, další možnosti případný zájemce nalezne v článku). Tmavě modrá značí velikost plastického druhu, tmavě zelená velikost elastického druhu, světle modrá průměrný fenotyp elastického druhu a světle zelená průměrný fenotyp plastického druhu. Podle Flegr & Ponížil 2018.
Jaroslav Flegr, vedoucí našeho týmu na Přírodovědecké fakultě Univerzity Karlovy, a Petr Ponížil, fyzik z Univerzity Tomáše Bati ve Zlíně, se podívali na zoubek tomu, zda jsou v proměnlivých podmínkách úspěšnější „evolučně plastické“ oportunisticky se přizpůsobující druhy, které ve své evoluci sledují každý menší výkyv podmínek, nebo jejich „evolučně zamrzlé“ protějšky, které tlaku podmínek prostředí spíše vzdorují. Výsledky počítačového modelování ukázaly, že v proměnlivém prostředí vyhrají, sice ne vždy, ale podezřele často, evolučně zamrzlé druhy nad druhy evolučně plastickými. Za normálních okolností se evolučně plastickému druhu daří lépe než druhu zamrzlému – je po většinu času lépe přizpůsoben v danou chvíli panujícím podmínkám. Tu a tam se ovšem přizpůsobí krátkodobému výkyvu podmínek, který se k normálu vrátí příliš rychle na to, aby vůbec druh stačil ve své evoluci zareagovat. Dřívější „premiant“ tak s ostudou vyhyne.
Nová studie ukazuje, v čem by mohla spočívat hlavní výhoda pohlavního rozmnožování a proč přes své zjevné nevýhody oproti množení nepohlavnímu (například teoreticky poloviční rychlost množení, riziko přenosu parazitů atd.) na Zemi zdaleka převládá. Existenci sexu a sexuality se pokouší objasnit řada hypotéz. Jestli se však na něčem evoluční biologové shodnou, tak na tom, že se ještě velmi dlouho na řešení této evoluční hádanky neshodnou. Prakticky všechny dosavadní teorie se snaží odhadnout, jakou výhodu přináší pohlavní rozmnožování jedinci, populaci nebo případně druhu z pohledu přírodního výběru. Nové výsledky však ukazují, že taková výhoda vůbec nemusí existovat. Pohlavní druhy mohou prohrávat na poli přirozeného výběru a zároveň zvítězit v mnohem důležitější disciplíně, v třídění z hlediska stability.
Vítězové pomyslného souboje mezi plastickým a elastickým druhem v různých oblastech prostoru parametrů. Osa X značí amplitudu změny podmínek, osa Y její periodu. Za periodicky a kontinuálně se měnících podmínek „zvítězí“ (tj. přežije, zatímco druhý druh vymře) v modrých oblastech častěji elastický druh, v červených druh plastický. V bílých oblastech po celou dobu modelování zpravidla přežily oba druhy, v šedých byl rozdíl mezi tím, kolikrát vyhrál elastický a plastický druh tak malý, že nebylo možné o vítězi rozhodnout. Vítěze a poražené za jiných režimů průběhu podmínek případný zájemce nalezne v článku. Podle Flegr & Ponížil 2018.
Sexualita má pro své nositele řadu důsledků. Jeden z nich je ovšem dosti zásadní. Pohlavní organismy na rozdíl od nepohlavních (třeba od bakterií) mnohem snáze a mnohem rychleji evolučně zamrzají. Zatímco nepohlavní organismy jsou schopné plasticky reagovat na přírodní výběr po celou dobu své existence, ty nepohlavní tak mohou činit pouze relativně krátkou dobu – paleontologové ji odhadují na 10 až 20 tisíc let. Po zbytek doby své existence, tedy jednotky až desítky milionů let, přežívají pohlavní druhy jako evolučně zamrzlé – na selekci nereagují plasticky (jako plastelína), ale elasticky (jako guma od trenýrek, těch červených). Selekčnímu tlaku se nejprve snadno podvolí, s dobou jeho působení se však jejich evoluční odpověď zpomaluje, až úplně ustane. A když selekční tlak zmizí, velmi rychle se vrátí do výchozího stavu. Za tím vším můžeme hledat složité interakce různých genových variant, alel, které se neustále schází a rozchází v pohlavních populacích, a především tzv. frekvenčně závislá selekce – viz také knihy Zamrzlá evoluce a Evoluční tání od Jaroslava Flegra.
Evoluční zamrzlost se může jevit jako jedna z mnoha nevýhod, které s sebou přináší sexualita. Paradoxně však v proměnlivých podmínkách, jež na povrchu naší planety zdaleka převládají, může představovat v dlouhodobém časovém měřítku jeho hlavní výhodu. Jak potvrdily výsledky provedených počítačových simulací, v proměnlivých podmínkách (v širokém rozmezí frekvencí a amplitud evolučních změn) se dříve či později evolučně plastický druh přizpůsobí přechodně výrazně změněným podmínkám a po návratu podmínek k normálu vymře. Naproti tomu evolučně zamrzlý druh se změněným podmínkám příliš přizpůsobit nemůže (jen v rámci hranic své elasticity), takže mu toto riziko nehrozí.
Platí tedy alibistické rčení „Kdo nic nedělá, nic nezkazí“ i v evoluci? Ne tak docela. Kdyby se pohlavní druhy nadobro rozloučily s evoluční plasticitou, příliš dlouho by se ze své výhody oproti druhům nepohlavním netěšily. Mimo krátkodobých a vratných změn totiž na Zemi dochází i ke změnám dlouhodobým, které jdou třeba desítky milionů let jedním směrem – například ke změnám ve složení atmosféry. Těmto změnám by trvale zamrzlé a zcela neproměnlivé druhy nakonec podlehly. Že se tak nestane, to zajistí jiný evoluční proces – speciace neboli odštěpování nových druhů. Při některých typech speciací evolučně zamrzlý druh rozmrzne a stane se opět schopným po přechodnou dobu, třeba zmíněných 10 až 20 tisíc let, odpovídat na selekční tlaky plasticky a přizpůsobovat se tak aktuálním podmínkám. Následně ovšem druh opět zamrzne a po zbylou velmi dlouhou dobu své existence těží z výhod, které mu přináší jeho evoluční elasticita. Důmyslné, že? Jak by řekl v Semaforu Waldemar Matuška – „Ta evoluce je fakt frajer až na půdu!“
Zdroj: Flegr J & Ponížil P (2018): On the importance of being stable: evolutionarily frozen species can win in fluctuating environments. Biological Journal of the Linnean Society. Online.
Článek byl poprvé zveřejněn na stránkách internetového časopisu OSEL.CZ: http://www.osel.cz/10036-muze-byt-evolucni-lenost-vyhodou-za-rady-podminek-ano.html