Evoluce: to je realita

Blahopřeju! Toto je poslední episoda našeho seriálu o evoluci a genetice, takže jsme v polovině rychlokurzu biologie. Zatím jsme probrali DNA, genetiku, přírodní výběr, rozmnožování buněk, populační genetiku, speciaci, replikaci, respiraci a fotosyntézu. Jsem na vás pyšný. Ale nemůžu skončit, aniž bych s vámi prodiskutoval téma, o kterém teď všichni diskutují. Evoluci. Ta existuje, není o čem diskutovat. Evoluce umožňuje život. Organismy se mohou přizpůsobovat prostředí, a život na Zemi je proto nesmírně rozmanitý a složitý. Nejen, že to zajišťuje dostatek potravy a konkurence organismům, ale my tak máme opravdu úžasnou podívanou. A i když jsme díky evoluci různí, také nám ukazuje, že máme mnoho společného. Všechno, co dnes žije na naší Zemi, pochází z toho stejného mikroorganismu, kterým započal život na naší planetě před 3,8 miliardami let. Někdo tvrdí, že je to všechno náhoda, což není, a že ten nešikovný proces by nestvořil tak nesmírně krásný svět. Těm mohu říct, že se aspoň shodneme, že náš svět je krásný, ale zbytek tohoto videa si asi neužijí. Podle mě jsou na světě dva druhy lidí. Jedni jsou nadšeni silou, krásou a jednoduchostí evoluce, a ti druzí jí nerozumí. A já žiju v zemi, kde jen 40 % lidí věří, že něco jako evoluce existuje. Pro mně je pro to jediný přijatelný důvod, a to, že jí nerozumí. Pojďme na to. (úvodní znělka) Nejdříve si vyjasněme, co myslíme evoluční teorií. Evoluce je jen myšlenka, že rozložení genů se časem mění, což je nesporné, v přírodě to vidíme pořád. Ale evoluční teorie v sobě zahrnuje soubor myšlenek, které společně vysvětlují spoustu postřehů z různých disciplín, včetně embryologie, paleontologie, botaniky, biochemie, anatomie a geofyziky. V běžné řeči teorie znamená "odhad" nebo "hypotéza", ale ve vědě je teorie myšlenka vysvětlující několik jevů zároveň, takže evoluční teorie je skupina myšlenek vysvětlujících hodně z toho, co my lidé už tisíce let pozorujeme. Je to teorie, které pečlivě a přesně vysvětluje fakta, která se nedají popřít. Podívejme se teď na ta fakta a na to, jak je evoluce vysvětluje. Začneme fosíliemi. Fosilní záznamy ukazují, že organismy z dávných dob se liší od těch dnešních. Zní to samozřejmě, ale před 200 lety to považovali za šílenost. Když vědci začali kolem roku 1820 poprvé zkoumat dinosauří fosílie, mysleli si, že dinosauři byli obrovští leguáni. Proto prvního dinosaura pojmenovali Iguanadon. Až když se v 50. letech 19. století začaly objevovat fosílie dvounohých dinosaurů, museli vědci začít řešit myšlenku, že organismy z minulosti se podobají těm dnešním, jako dinosauři plazům, ale mnoho z nich vypadá natolik jinak, že je stěží poznáme. I když prastaří ne-leguáni všichni buď vyhynuli, nebo se vyvinuli v dnešní organismy, například ptáky. Z fosílií je jasné, že jenom evoluce dokáže vysvětlit původ těchto nových organismů. Díky fosíliím třeba víme, že velryby kdysi chodily. Velryby patří mezi kytovce, skupinu savců, do které patří také sviňuchy a delfíni. Biologové už dávno tušili, že velryby pocházejí ze suchozemských zvířat, z části proto, že dnešní velryby pořád mají pozůstatky pánevní kosti a kosti zadních končetin. Ale teprve nedávno, v 90. letech a na začátku 21. století, do sebe všechno začalo zapadat. Nejdříve paleontologové našli fosílie dorudonů, kytovců s jinými lebkami, než mají dnešní velryby, ale s těmi samými pozůstatky končetin. Pak našli ještě starší fosílie dalšího kytovce, který dokonce měl zadní končetiny a pánev. Pánev neměl spojenou s páteří, jako máme my, takže opravdu plaval jako velryba, ale co je zásadnější: pořád měl kotníkové kosti. A byly to kosti typické pro řád organismů, do kterého patří bizoni, prasata, hroši a jeleni. Díky těmto stopám v kosterních fosíliích byli paleontologové schopní dohledat původ velryb, který se shoduje s původem bizonů a prasat. To nás přivádí k další řadě faktů, které evoluce vysvětluje. Ne proč se od sebe zvířata liší, ale proč jsou si tak podobná. Minulý týden jsme mluvili o Carlu Linném, a jak třídil organismy podle jejich fyzických charakteristik. On o evoluci ani genetice nic nevěděl, ale když to začal takto rozdělovat, přišel na jedno z největších vodítek, které nám evoluce zanechala. Anatomickou homologii. Tolik organismů se podobá v anatomii i v podrobnostech. To dokazuje, že jsme příbuzní. Vraťme se k té velrybě. Stejně jako můj pes Lemon a já, velryba má dvě přední končetiny. Dvě přední ploutve. A netopýr má zase dvě křídla. Struktura našich končetin je v podstatě stejná. Nahoře jedna delší kost, kloubem spojená se dvěma tenkými kostmi, pak "karpální kůstky" v zápěstí a naše prsty. Naše přední končetiny používáme jinak. Netopýr létá, velryba plave, Lemon chodí a já... dělám tohle. Taková stavba končetin není nejefektivnější k plavání, létání nebo chůzi. Máme stejnou strukturu končetin, protože pocházíme z toho samého zvířete. Něco jako tento morganucon, jeho přední končetiny opravdu mají tu samou strukturu. V prvních fázích našeho života vypadají všichni obratlovci téměř stejně. Proč? Protože všichni pocházíme z toho samého počátečního obratlovce. Takže tak, naše struktura se shoduje se strukturou savců a dalších obratlovců, také se ale ukázalo, že naše molekuly jsou stejné jako... všechno. Pokud bychom vůbec někdy našli život na Marsu, nejjistější cesta jak zjistit, jestli je opravdu mimozemský, je ověřit si, jestli to v sobě má RNA. Všechny organismy na naší planetě mají DNA nebo RNA, aby zakódovali informaci, která z nich dělá to, co vlastně jsou. Fakt, že všichni máme stejnou molekulu, naznačuje, že, byť vzdáleně, jsme si všichni příbuzní. Co je ale důležitější, sekvenováním DNA jakéhokoliv organismu můžeme přesně vidět, do jaké míry si jsme podobní. Čím více příbuzné dva druhy jsou, tím vyšší je počet jejich DNA sekvencí, takže se lidský genom na 98,6 % shoduje s genomem šimpanzů, naších vývojově nejbližších příbuzných. Lidský genom je ale také na 85 % shodný s genomem myší. Také mě zajímá, co si budete myslet o tomto, až polovina naších genů se shoduje s geny ovocných mušek, jež jsou alespoň zvířata. Stejně jako vaše DNA dokazuje, že jste potomkem vašich rodičů, vaše DNA také ukazuje, že pocházíte z dalších různorodých organismů, dokonce z toho jednoho prokaryotického mikroorganismu, který se vyskytoval před 3,8 miliardy let a je pradědečkem nás všech. Pokud se bavíme o druzích, které si jsou navzájem velmi podobné, například vačnatci, tak je jejich distribuce ve světě, jinak známá jako biogeografie, je také jednoduše vysvětlitelná pomocí evoluční teorie. Zvířata, jež se nejvíce podobají a jsou si nejblíže příbuzná, se nejčastěji nachází ve stejných regionech, jelikož jsou evoluční změny částečně ovlivněny zeměpisnými změnami. Jako když jsme dříve mluvili o speciaci, kdy jsou organismy izolovány fyzickými zábranami, například oceány či horami, jdou svou vlastní evoluční cestou. Ale na v čase, o kterém se bavíme my, jsou zeměpisné zábrany o hodně starší, dokonce jsou někdy výsledky kontinentálního driftu. Vačnatci, znáte vačnatce, nachází se v hodně různých oblastech, avšak nejsou rovnoměrně distribuováni po celém světě. Doposud jsou nejvíce koncentrováni v Austrálii. Dokonce většina fosílií savců v Austrálii patří vačnatcům, proč je tedy Austrálie plná klokanů, koal a vombatů, zatímco Severní Amerika má pouze vačice? Fosílie nám ukazují, že jeden z dřívějších předků vačnatců se dostal do Austrálie ještě předtím, než ji před 30 milióny lety kontinentální drift změnil v ostrov. Důležitější je, že potom, co byla Austrálie odtržena, placentární savci jako jsme my, se vyvinuli na pevnině a rychle se jim podařilo vytlačit většinu vačnatců, kteří zůstali na místě, ze kterého se stala Severní a Jižní Amerika. Zatímco se v obou Amerikách vyskytuje velmi málo druhů vačnatců, Austrálie plave jako nějaký trajekt nabitý vačnatci. Darwinovy pěnkavy jsou dalším příkladem biogeografické evidence, jak sám psal v "O původu druhů." Darwin vypozoroval, že různé druhy pěnkav na rozdílných částech Galapág, si byly nejenom navzájem podobné, ale také se dokonce podobaly druhům, jež se vyskytovaly na jihoamerické pevnině. Darwin předpokládal, že všechny ostrovní pěnkavy byly potomky pěnkav, jež se vyskytovaly na pevnině, a že se za čas změnily, aby se adaptovaly jejich prostředí. Jeho domněnka byla prokázána genetickým testováním. Doufám, že si pamatujete, když jsem vám před pár týdny vyprávěl o Petrovi a Rosemary Grantových, evolučních biolozích a milovnících ptactva, kteří studovali pěnkavy žijící na Galapágách od 70. let 20. století. Jejich největší objev byl v roce 2009 při studování pěnkav na ostrovu Daphne Major. Přišli na to, že potomci pěnkavy, jež migrovala z jednoho ostrovu na druhý, a pěnkavy z Daphne Major, se stali novým druhem za méně než 30 let. Toto je pouze nejnovějším příkladem našeho čtvrtého důkazu evoluční evidence: Přímé pozorování evoluce. Pravdou je, že jsem byli svědky evoluce za našich vlastních životů. Jedna z nejrychlejších a nejčastějších změn, kterou můžeme pozorovat, je rostoucí odolnost vůči lékům a chemikáliím. Roku 1959 studie komárů v jedné vesnici v Indii zjistila, že DDT zabilo 95 % komárů po první aplikaci. Ti, kteří přežili, se rozmnožili a předali svoji genetickou odolnost vůči insekticidům. Za necelý rok, DDT působilo pouze na 49 % komárů, a toto číslo se nadále snižuje. Genetický fond komáří populace se změnil kvůli selektivnímu nátlaku zapříčiněném aplikací DDT. Nejsou to pouze změny malých zvířat, můžeme také pozorovat větší zvířata podstupující některé pozoruhodné změny. Například roku 1971 biologové přenesli 10 ještěrek italských z jednoho ostrova u pobřeží Chorvatska na druhý. O 30 let později potomstvo těchto ještěrek prošlo některými úžasnými, zásadními změnami. I přesto, že původní ještěrky byly hlavně hmyzožravci, jejich trávicí systém se změnil a pomohl jim využít nejhojnějšího zdroje potravy na ostrově, rostlin. Vlastně si vyvinuli svaly mezi velkým a malým střevem, které jim účinně vytvořily kvasící komory, jež jim umožnily trávit vegetaci. Také se jim zvětšily a prodloužily hlavy, aby se jim usnadnilo kousání a žvýkání trávy a listů. Toto všechno jsou skvělé ukázky mikroevoluce. Změny výskytu alel se dějí poměrně rychle, a to v menších populacích. Makroevoluce je pouze mikroevoluce na mnohem větší časové škále. Takovou věc jako změnu hrochů ve velryby je o mnohem těžší vypozorovat pro druh, který si před 200 lety myslel, že dinosauři byli velcí leguáni. Takže jedna ze sil lidské mysli je je schopnost vidět dál, než jenom za sebe a za časové osy, kterými jsou naše životy limitovány. A na to jsem docela hrdý.