Nečekaní vítězové ještěří evoluce. Šupinatí vyprávějí příběh, podle kterého je někdy lepší být pomalejší.

Autor: Jan Toman

Podle všeobecného očekávání by měly dominovat ty evoluční linie, které se dlouho a explozivně rozvíjejí. Přinejmenším ještěrům ale přineslo větší úspěchy pomalejší rozrůzňování spojené s nízkým rizikem vymření.

Zatímco v krátkém časovém měřítku mohou organismům přinést výhodu nejrůznější znaky, osud celých evolučních linií připomíná známou bajku o želvě a zajíci. Uspět mohou pouze ty linie, které odštěpují nové druhy rychleji, než jejich stávající druhy vymírají. Vůbec přitom nezáleží na absolutní hodnotě těchto dvou procesů. Pomalá „želví“ linie může lehce překonat linii „zajíců“, jež se vyznačuje daleko rychlejší evolucí, pokud tato linie trpí i vysokou rychlostí vymírání. Tento fenomén se patrně projevil i v historii šupinatých ještěrů. První z jejich dvou hlavních linií se po většinu druhohor vyznačovala velmi rychlou evolucí. Vlivem zvýšené rychlosti vymírání z ní ale dnes už zbyl jediný druh – hatérie novozélandská. Druhá linie, která zahrnuje i ještěry a hady, prodělávala po většinu doby své existence pomalejší rozvoj. Vlivem nižšího rizika vymírání ale dnes zcela dominuje.

Co je nejúčinnější zbraní v přírodním výběru? Ostré drápy a zuby, prostřednictvím kterých dokáží organismy rozsápat své protivníky? Schopnost produkovat obrovská množství potomků? Nebo snad velký mozek jakožto předpoklad složitého chování, učení a kultury? Studie, které se tímto tématem zabývaly, dospěly k jednoznačnému závěru. Všechno z výše zmíněného – a přitom nic. V dlouhém časovém měřítku totiž hrají prim dvě věci. Zaprvé, jak se konkrétní vlastnosti promítnou do schopnosti druhů přizpůsobovat se novým prostředím, vytvářet evoluční novinky a odštěpovat dceřiné linie. A zadruhé, jak se tytéž vlastnosti promítnou do rizika, že ten který druh vymře.

Jinými slovy, v časovém měřítku stovek milionů a miliard let nehrají hlavní roli samotné, často úžasné, vlastnosti organismů. Důležité je to, jak se promítnou do druhového výběru – souboje o co největší rozdíl mezi rychlostí odštěpování nových druhů a rychlostí jejich vymírání. Mnoho na první pohled výhodných vlastností se v tomto světle jeví velmi dvojsečné. Tak kupříkladu velký mozek umožnil našim předkům osídlit snad všechna myslitelná prostředí a vytvořit složitou kulturu. Stejný mozek ovšem výrazně zvýšil pravděpodobnost našeho vymření, ať už v důsledku použití zbraní hromadného ničení, nebo pandemie smrtícího patogenu, který se může účinně šířit jen ve velké intenzivně propojené populaci.

Také vlastnosti ostatních organismů v druhovém výběru nápadně často vykazují charakter „něco za něco“. Ztráta schopnosti létat zpravidla vede u hmyzu nebo ptáků k rozdělení na mnoho druhů. Stejná změna však zároveň takřka vždy vede k vyššímu riziku vymření – nově vzniklé druhy mají nepočetné populace, obývají pouhé ostrůvky v prostředí a často podlehnou první výraznější změně podmínek. Jejich létající „bratranci“ si to mezitím nerušeně šněrují po nebi a při sebemenší známce krize přeletí jinam.

Vyprávět by mohli třeba takoví ptáci moa. Po osídlení Nového Zélandu se rozdělili na nejméně devět výrazně odlišných druhů. Když však na ostrovy dorazili Polynésané, netrvalo ani 150 let než všichni, nebo takřka všichni příslušníci této úžasné skupiny vymřeli v důsledku lovu a odlesňování. Další příklad nejednoznačné role vlastností v druhovém výběru nyní přinesli výzkumníci z bristolské univerzity ve vědeckém časopisu Palaeontology. Konkrétně se tito paleobiologové zaměřili na otázku, jakým tempem se v minulosti vyvíjely různé linie ještěrů a zda se rychlost jejich evoluce nějak promítla do jejich současné tvarové a druhové bohatosti.

Naivní biolog by patrně očekával, že linie, které se v minulosti rozvíjely nejvyšším tempem – odštěpovaly největší množství dceřiných druhů, ochotně se přizpůsobovaly tlakům okolního prostředí a vytvářely jednu evoluční novinku za druhou – budou i ty, se kterými se dnes budeme setkávat nejčastěji. Pravda, žádná evoluční linie patrně neudrží takové tempo celou dobu své existence. Ať už proto, že se postupem času budou hromadit její stabilnější větve, nebo proto, že postupně obsadí všechna vhodná prostředí a životní strategie. I tak bychom ale ve fosilním záznamu měli vidět, že dnešní úspěšné evoluční linie na počátku své existence prodělaly období explozivního rozrůzňování.

Něco podobného výzkumníci očekávali také v evoluční linii šupinatých ještěrů – dnes velice úspěšné skupiny plazů zahrnující na jednu stranu hatérie s jediným přežívajícím druhem, na druhou ještěry, hady a červovité dvouplazy zahrnující dohromady více než 10 000 druhů. Zatímco linie vedoucí k hatériím měla vykazovat nižší rychlost evoluce a nakonec úplně „zamrznout“, větev všech ostatních šupinatých se měla vyznačovat vysokou proměnlivostí a rychlostí evoluce. Výsledky studie však postavily tyto jednoduché předpoklady na hlavu.

Vzhledem k tomu, že zkamenělin je málo, a ještě vzácněji jsou kompletní, museli výzkumníci svůj zájem zaostřit. Nesrovnávali tedy celkovou proměnlivost všech vymřelých i žijících ještěrů, ale pouze to, jak se v evoluci měnila délka jejich dolní čelisti. Ta u ještěrů dobře odráží způsob života, a navíc se zpravidla zachovává. Vědci tak dostali k dispozici údaje od 167 druhů pocházejících z období druhohor a třetihor, na jejichž základě mohli otestovat své hypotézy.

Změny v relativní rychlosti evoluce délky dolní čelisti u šupinatých ještěrů jako celku (červeně), evoluční linie, z níž dnes přežívají jen hatérie (zeleně) a evoluční linie všech ostatních dnes žijících ještěrů (modře). Podle Herrera-Flores a kol. 2021.

Když nasbíraná data vědci vložili do počítače a statisticky analyzovali, vynořil se daleko komplikovanější obrázek, než jaký čekali. Evoluční linie šupinatých, ze které už dnes přežívá pouze hatérie novozéandská, nejen že z hlediska rychlosti evoluce nijak nezaostávala za linií ještěrů a hadů, ale po většinu druhohor ji dokonce výrazně překonávala. Rychlost její evoluce byla v průměru dvojnásobná. S tím souhlasí i pozorování, že její zástupci rychle dosáhli velké druhové bohatosti a obsadili všechny možné velikostní třídy i životní strategie.

Poněkud překvapivě se nepotvrdil ani předpoklad zrychlené evoluce v prvních milionech let po vzniku dané skupiny. Linie vedoucí k hatériím si užila několik velkých pulzů rozvoje v průběhu celé své existence, z nichž ten největší můžeme datovat ke konci jury. Navzdory tomu ale v následujícím období začala její tvarová i druhová rozmanitost klesat, což stvrdilo vymírání na konci druhohor způsobené dopadem stejného asteroidu, který vyhubil neptačí dinosaury.

Linie zahrnující dnešní ještěry a hady se oproti tomu rozvíjela daleko pozvolněji. Tempo její evoluce nicméně bylo velmi stabilní. Určité pulzy v rychlosti jejího rozrůzňování můžeme vystopovat pouze k pozdní křídě a potom do středního období třetihor. Jedinou výraznější výjimkou z tohoto pravidla byli mosasauři – úspěšní druhohorní mořští predátoři. Ti se po celou dobu své existence rozvíjeli velice rychle. Stejně jako zástupci hatériální linie ale dostali fatální ránu s koncem druhohor. V tomto případě vymřeli úplně.

Za výměnou obou linií šupinatých plazů na výsluní takřka jistě nestojí přímá konkurence. Zástupci linie vedoucí k hatériím totiž začali ustupovat dříve, než nastal rozvoj ostatních ještěrů. Nejpravděpodobnějším vysvětlením celého fenoménu tak je, že u první jmenované linie převládla rychlost vymírání nad rychlostí odštěpování nových druhů. Nepomohla ji přitom ani neobyčejná rychlost evoluce. Rychlost vymírání totiž načas stoupla ještě víc.

Jaké konkrétní faktory za takovým jevem mohly stát? jedno navržené vysvětlení stojí právě na výše zmíněném principu „něco za něco“. Zdá se, že si zástupci hatériální linie mohli vysokou rychlost evoluce udržovat proto, že přednostně obývali proměnlivá prostředí. Stejná prostředí jsou ovšem náchylnější k rychlým a výrazným výkyvům podmínek. Tedy takovým, které nezřídka vedou k vymírání.

Jaké poučení z celého příběhu plyne? Někdy může evoluční úspěch stát na tom, že se daná linie rozvíjí pomalu, ale stabilně. Díky tomu méně často podléhá vymírání a postupně tak dokáže vytlačit z výsluní i daleko spektakulárněji se rozrůzňující konkurenty. To nemusí být vždy jednoduché. Linie může lehce „přestřelit“ a dosáhnout natolik nízké rychlosti evoluce, že ji nezachrání ani výrazná ochrana před vymřením – jednou ostatně vymře každý druh. Klíčem k největšímu úspěchu tak zřejmě bude dlouhodobě si udržet optimální rychlost evoluce.

Zdroj: JA Herrera‐Flores, A Elsler, TL Stubbs & MJ Benton (2021): Slow and fast evolutionary rates in the history of lepidosaurs. Palaeontology, online.

Facebook Comments