Dumka nad jedným stromčekom

 Pojem „strom života“ sa v myslení človeka zakorenil napevno. Strom je jedným z najrozšírenejších kultúrnych symbolov vôbec a „strom života“ môže nadobudnúť plejádu rôznych významov. My však podumeme nad stromčekom, ako analógiou a obrazovým vyjadrením vzájomných vzťahov medzi jednotlivými živými tvormi. 

Analógia stromu môže byť v prírodných vedách chápaná minimálne dvojako. Raz ako (veľmi hrubá) analógia priebehu evolúcie, t.j. vývojových vzťahov medzi jednotlivými typmi organizmov, pričom v tejto analógii budú koncové vetvičky predstavovať jednotlivé druhy. Dá sa na to však pozrieť aj ako na akýsi hierarchizovaný rebrík, kde odstupňovanie hlavných konárov a ich výška od zeme zobrazuje cestu od jednoduchého, primitívneho k zložitejšiemu, dokonalejšiemu, teda k nám, ľuďom. Táto druhá silne antropocentrická analógia prevládala v myslení po dlhý čas, s nástupom darwinovskej paradigmy sa však význam človeka stále viac potláčal a tak sme dnes vo väčšine prípadov skončili ako jedna z mnohých rovnako hrubých koncových vetvičiek. Podobne veľa stromov v prírode nemá jediný hlavný kmeň a keď dôjde na koncové konáriky, nedá sa povedať, ktorá vetvička je tá hlavná. Sme teda opäť pri našej prvej analógii, v ktorej sa budú povedzme baktérie, slimáky a cicavce zakaždým vynímať na koncoch rovnako hrubých vetiev po obvode koruny stromu. V tej druhej budú baktérie znázornené niekde na kmeni nízko nad zemou, slimáky budú na niektorej z nižších vetiev a cicavce ako koruna tvorstva budú úplne najvyššie. Medzi týmito dvoma extrémnymi polohami samozrejme môže existovať veľa interpretácií s rôznym pomerom týchto dvoch náhľadov. Vždy bude pritom záležať na tom, čo vlastne chceme znázorniť.

Slávny "rodokmeň človeka" od Ernsta Haeckela z roku 1879. (zdroj: Wikimedia Commons)

V modernej biologickej literatúre sa často stretávame so zjednodušenými schémami stromov, tzv. kladogramami, fylogramami a fylogenetickými schémami. Prísne kladistické stromčeky neberú do úvahy dĺžku jednotlivých vetiev, pre ne je dôležitý iba vzťah medzi jednotlivými vetvami. Podstatné budú samotné zmeny vedúce k inému druhu, nie ich trvanie. Z hľadiska interpretácie evolučných zmien je samozrejme dôležité vedieť, ako rýchlo dané zmeny trvajú. Stromčeky zohľadňujúce skutočnú rýchlosť evolúcie sa budú výrazne líšiť od stromčekov, ktoré ju nezohľadňujú. Tu sa však dostávame do skutočného „interpretačného pekla“, pretože evolučné stromy sa konštruujú na základe určitých znakov, takže v praxi vedci neanalyzujú samotné organizmy, ale iba ich vybrané znaky. Ani netreba hovoriť, že rôzne znaky sa vyvíjajú rôznou rýchlosťou, takže stromček znázorňujúci vzťahy medzi vybranými organizmami a zároveň zohľadňujúci rýchlosť evolučných zmien ich znakov bude vyzerať úplne ináč, pokiaľ sa na analýzu použije iný súbor znakov. A potom tu máme ešte fylogenomické analýzy, ktoré sa síce snažia brať do úvahy celý genóm (t.j. neuprednostňujú konkrétne znaky), je však otázne, do akej miery genóm reprezentuje organizmus ako taký. Možno boli posledné vety málo zrozumiteľné, takže to zhrniem do akéhosi polopatistického zjednodušenia: Každý stromček, nech už vyzerá akokoľvek pôvabne, je vždy iba interpretácia skutočnosti, jej model.

Tu by sme teraz mohli začať siahodlho rozoberať suchopárnu teóriu o tom, ako konštruovať vývojové stromy. Navrhujem to rýchlo preskočiť (tí ostatní si to sami doštudujú) a rovno sa pozrieť na nejaké konkrétne príklady.

Strom života z jednej učebnice zoológie z roku 1967.

Tento stromček pochádza z jednej učebnice zoológie z roku 1967. Už na prvý pohľad je jasné, že je rozdelený na dve časti. Spodná(!) patrí bezstavovcom a nižším(!) stavovcom, teda rybám. Obojživelníkom sú venované dva výhonky na „dne“ toho vyššieho(!). Tie výkričníky sú v zátvorkách zámerne, odkazujú na akési politicky nekorektné termíny (o tom zase niekedy nabudúce). Celý obrázok je silne antropocentrický – áno, hádate správne, máme do činenia s hierarchizovanou schémou. Z jej pohľadu bezstavovce napriek svojej ohromujúcej rozmanitosti prakticky nestoja za reč. Ryby, ktoré počtom druhov ďaleko prevyšujú všetky stavovce dohromady, takisto nemôžu veľmi vyskakovať. To skutočne zaujímavé nasleduje až od akéhosi „mlokožabieha“ predka, od ktorého sa ďalej odštepujú vetvy vedúce k suchozemským štvornožcom. Dinosaury sú pôvabne označené ako praplazy, pričom autori mali zjavne na mysli tú užasne pestrú zmes všetkých možných plazích typov, ktoré síce niekedy žili, ale už voňajú fialky odspodu. (A väčšina ani to nie, pretože v ich dobe fialky nerástli.) Je zaujímavé, že celá vývojová schéma si vystačí s hŕstkou vyhynutých foriem. Prvou je „mlokožab“, ďalej sú tam praplazy a potom Archaeopteryx (a napokon pračlovek). Stojí za povšimnutie, aký veľký význam tento pravták hrá v celom znázornení. Ide o jeden z dvoch rodov (druhým je človek, t.j. Homo), ktorý je v schéme zobrazený, všetky ostatné formy života sú kolektívne a predstavujú skupiny organizmov.

Termín "praplazy" je jednoducho pôvabný:)

Pokračujme cicavcami. Je príznačné, že také potvorky ako hlodavce, netopiere a hmyzožravce sú vyobrazené čo najďalej od koruny tvorstva, človeka. Naopak, bližšie k nemu sa pridružujú skupiny cicavcov, ktoré sú človeku akosi sympatickejšie (nie však príbuznejšie!). Začíname kengurami, nasledujú veľryby, mäsožravce, kopytníky (obrázok koníka) a chobotnatce (obrázok sloníka). Ak by sme brali vetvenie jednotlivých línií skutočne striktne, tak daný strom vlastne ukazuje príbuzenstvo primátov (ľudia a opice) a hlodavcov, avšak z celého stromu nenájdeme dve formy, ktoré sú znázornené ďalej od seba. Neimplikuje to akýsi vžitý antagonizmus ľudí voči hlodavcom? Pri primátoch sa navyše v schéme uplatňuje ďalší prvok – akési schody! Postava človeka má zdvihnuté ruky v triumfálnom geste. Čo k tomu dodať?

Ecce homo!

Už trochu korektnejšia je ďalšia schéma z rovnakej učebnice. Opäť je však príznačne, že ten „najvyšší“ bezstavovec je nádherný motýľ (ale aj dotieravá mucha). Na strane stavovcov zase kraľujú orol a lev, teda doslova heraldické zvieratá, navyše s kráľovskými atribútmi.

Vyberáme z tej istej učebnice: variácia na rovnakú tému; tentokrát však schéme kraľujú heraldické zvieratá.

A teraz sa pozrime na príklad nehierarchizovaného stromčeka. Na obrázku nižšie je fylogenetická schéma znázorňujúca príbuzenské vzťahy medzi jednotlivými kmeňmi živočíchov. Schéma je prevzatá z tejto práce a bližšie som o nej referoval v tomto príspevku. Všimnite si, že všetky "koncové vetvy" sú zarovnané. Stromček neberie do úvahy evolúciu jednotlivých skupín, zameriava sa iba na vzájomné príbuzenské vzťahy. Človek v nej nemá žiadne výsadné postavenie. Ľudia patria medzi stavovce a tie sú v rámci danej schémy reprezentované taxónom Craniata. Skúste ho na obrázku nájsť... Čo znamenajú skratky pri jednotlivých vetveniach, teraz nie je podstatné (koho tie skratky zaujímajú, odkazujem tu a tu). V kontexte tohto príspevku je dôležité uvedomiť si pestrosť telových plánov mnohobunkových živočíchov na našej planéte, pričom telový plán ľudí nie je z istého uhla pohľadu ničím výnimočný; z iného uhla pohľadu je výnimočný až príliš... (O tom niekedy nabudúce.)

Súčasný pohľad na príbuzenské vzťahy medzi hlavnými skupinami živočíchov.

Ďalšia schéma je trochu umeleckejšia, vyjadrené vzťahy medzi jednotlivými organizmami však zhruba zohľadňujú súčasný stav poznania. Na tejto schéme sú zahrnuté všetky typy živých organizmov vrátane rastlín a mikroorganizmov. Táto schéma je čiastočne hierarchizovaná - človek sa nachádza na jej konci (opticky v strede), jednotlivé formy života sú však vo svojej pestrosti na rovnakej úrovni.

(Nanešťastie som zapatrošil zdroj obrázka. Ak naň niekto pri browsovaní natrafí, budem vďačný za link na pôvodnú stránku.)

A na záver ešte jeden stromček, či skôr krík. Všimnite si, že táto schéma zohľadňuje aj čas a elegantným spôsobom sú v nej zahrnuté aj hromadné vymierania (o tých bližšie napr. tu).

Posledné tri obrázky majú ilustrovať rôzne spôsoby zobrazenia stromu života v kontraste so stromčekom z učebnice zoológie diskutovaným vyššie. V žiadnom prípade nevyčerpávajú všetky možnosti, ako zobraziť príbuzenské vzťahy hlavných skupín organizmov na našej planéte.

Kde sa dozvedieť viac?

O kreslení vývojových stromov, fylogenetických metódach a interpretácií ich výsledkov sa popísali celé knižnice. Takže kde začať? Pre úplných začiatočníkov odporúčam veľmi príjemnú stránku Tree of Life web project (http://tolweb.org), pričom sa oplatí prečítať si aspoň tento oddiel.

Odporúčam prečítať:
Dawkins, R. 2008: Příběh předka. Academia, Praha. s. 836. http://www.academia.cz/pribeh-predka.html - Cesta v čase za našimi predkami. Vynikajúca (aj keď miestami zjednodušujúca) kniha od novodobého básnika vedy.

Flegr, J. 2009: Evoluční biologie. 2., opravené a rozšířené vydání. Academia, Praha. s. 572. http://web.natur.cuni.cz/flegr/book_evbiol.php - Odporúčam preštudovať kapitoly o fylogenetike a molekulárnej fylogenetike.

Pietsch, T. W. 2012: Trees of Life: A Visual History of Evolution. John Hopkins University Press. s. 376. - Toto nádherné dielo by sa dalo nazvať encyklopédiou evolučných stromov. Až po jej preštudovaní zistíte, akými rôznymi spôsobmi možno znázorniť príbuzenské vzťahy organizmov na našej planéte.

Zrzavý, J. 2006: Fylogeneze živočišné říše. Scientia, Praha. s. 255. - Informatívny prehľad o vývojových vzťahoch živočíchov. V mnohých ohľadoch je kniha stále aktuálna, nanešťastie je už takmer vypredaná...

Na blogu som fylogenetiku aspoň sčasti spomenul v týchto príspevkoch:
Čo vieme o fylogenéze živočíchov?
V stručnosti o štetinatoústkach
Vtáka poznáš po perí. Naozaj?
Hmyz ako modifikované kôrovce!
Odkiaľ sa vzali článkonožce?