Komerční prezentace
Registrace uživatele

Přihlašte se k odběru informací, novinek, získejte přístup do diskuzního fóra.

Vesmír č. 10
Vesmír č. 10
Toto číslo vychází
2. 10. 2017
Novinky
Zdarma jedno celé číslo Vesmíru v pdf.
• Říjnové číslo Vesmíru
reklama

Dva orangutani a mnoho ptáků

Molekulární taxonomie a příbuznost druhů
Publikováno: Vesmír 75, 689, 1996/12
Obor: Zoologie

Nápadné i titěrné znaky živých tvorů nehrají jen role v suchopárném škatulkování organizmů, kterým se baví taxonomové sčítající broučí chlupy, měřící zvířecí lebky nebo ptačí peří, a dokonce se pokoušející všelijak rozšroubovávat molekuly DNA. Objasnění fylogenetických hádanek má vliv na organizaci druhové ochrany, je důležité pro úspěšné odchovy, pro opětovné vypouštění zvířat do volné přírody a zjišťování míst původu dosud chovaných či zabavených exemplářů. Nemalou motivaci pro práci taxonomů je i touha zjistit "jak je to uděláno, jak to všechno vznikalo a jak to spolu souvisí".

Dnešní pohled na orangutany
Orangutan žije dnes ve volné přírodě na dvou oddělených ostrovech Velkých Sund. Orangutan bornejský (Pongo pygmaeus pygmaeus) obývá Kalimantan (Borneo), orangutan sumerský (Pongo pygmaeus abeli) Sumatru. Oba tyto poddruhy se liší jak morfologickými a cytogenetickými znaky, tak i svým chováním (Vesmír 72, 678, 1993/12). Dodnes však nepanuje shoda v tom, zda máme mluvit o druzích, poddruzích, nebo jen o populacích. Jejich dosud platné latinské pojmenování je trojslovné a podle mezinárodních pravidel zoologického názvosloví se takto označují poddruhy (první jméno je rodové, druhé druhové, třetí poddruhové).

Stříhání DNA
Vedle genů. tj. míst, kde je "něco zakódovaného", obsahuje DNA také dosti proměnlivé mimogenové úseky (tzv. polymorfní lokusy), které, jak se zatím zdá, "nekódují nic". Mohou však poskytnout informaci o příbuzenských vztazích. K tomu pomáhají restrikční enzymy, jež dokážou přestřihnout DNA přesně na určitém místě. U genetiky totožných jedinců se takto získají stejně dlouhé fragmenty DNA. U jedinců rozdílných jsou však ústřižky díky variabilitě polyformních lokusů různě dlouhé. Tento typ variability se nazývá polyformie délky restrikčních fragmentů (restriction fragment length polymorphism, RFLP). Jiným typem variability je rozdílný počet opakování nukletidů v polyformních úsecích (variable number tandem repeat, VNTR), viz článek Genomy všech tří říší v databázích, Vesmír 75, 685, 1996/12.

Mozaika ústřižků orangutaní mtDNA
U orangutanů se použilo 18 různých restrikčních enzymů, jimiž se stříhala jejich mitochondriální DNA na 149 místech (která představovala 729 nukleotidů, což byly 4,4% ze 16 500 párů bází orangutaního mitochondriálního genomu). Takto se rozstříhalo 33 orangutanů do 13 různých skupin A až N (stanovilo se 13 tzv. haplotypů). Např. jeden restrikční enzym stříhal mtDNA buď na úseky a, b, c nebo na úseky d, e, nebo f, g, h. Při použití více enzymů se dá poskládat mozaika ústřižků, která každou skupinu jednoznačně charakterizuje. Čtyři z těchto skupin se vyskytovaly jen na Sumatře (K až N), ostatní jen na Kalimantaru (A až I). Na dvou kalimatanských lokalitách, Sarawaku a Sabahu, žili orangutani téměř stejných skupin (A až F, H), lišilo se však procento jejich zastoupení. Na kalimantanské lokalitě Gunung Palung žili orangutani skupiny I, na Kutai skupiny G. Autoři se však nespokojili s jednou metodikou, ale bádali ještě nad variabilitou v počtu opakování nukleotidů (VNTR) v polyformních úsecích mtDNA a při sekvecování mitochondriální 16S rRNA si všímali rozdílů ve sledu nukleotidů (o genomu viz Vesmír 70, 322, 1992/6, o mtDNA Vesmír 75, 553, 1996/9).

Dva druhy orangutanů
Skutečné molekulárněgenetické rozdíly mezi celými populacemi sundských orangutanů budou asi menší než nalezené odchylky mezi jejich představiteli. Nicméně orangutan sumaterský a bornejský se liší více než dva uznávané šimpanzí druhy - šimpanz (Pan troglodytes) a bonobo (Pan paniscus). Genetické odchylky mezi oběma druhy orangutanů nepovídají, že se oddělily již asi před 1,5 až 1,7 milionu let, tedy daleko dříve, než došlo k oddělení Sumatry a Kalimantanu (což se stalo asi před 10 000 až 20 000 lety) a dostatečně dávno, aby mohly vzniknout endemity a nijak si nekonkurují. Genetická výbava současných čtyř izolovaných populací orangutana bornejského však dosvědčuje, že se geny u tohoto druhu přelévaly donedávna. Badatelé se však nezabývají jen rozlišováním druhů, ale sestrojují rodokmeny celých rozsáhlých skupin.

Ptačí šroubování s DNA
Jiným nástrojem v rukou molekulárních taxonomů je metoda hybridizace DNA. Američané C. G. Sibley a J. E. Ahlquist z Yaleovy univerzity v New Haven (Connecticut, USA) takto vyšetřili kolem 1700 ptačích druhů a podle svých výsledků přebudovali celý ptačí systém (J. Chalupský, Vesmír 75, 386, 1996/7).

Metoda předpokládá, že čím jsou druhy či taxomy příbuzensky vzdálenější , tím více se jejich DNA liší ve sledu nukleotidů. Tuto odlišnost lze vyjádřit v procentech. Při zahřátí na 100 °C se dvoušroubovice DNA rozdělí na dva samostatné řetězce. Když se tyto jednotlivé řetězce pomalu ochlazují, spojí se opět do původní dvouřetězové podoby. Jestliže však smísíme rozpletené řetězce DNA dvou různých porovnávaných druhů, vzniknou po ochlazení sice opět dvoušroubovice DNA, ale obsahují vedle komplementárních úseků, které k sobě patří (homoduplexů) i hybridní nepasující úseky (heteroduplexy). Když takto "špatně" sešroubovanou DNA vystavíme znovu vyšším teplotám, nevydrží tolik jako šroubovice dokonalá a snáze se rozplete. Podle toho, jak rychle k tomu dojde, se usuzuje na podobnost porovnávaných DNA. Čím více se srovnávané DNA liší, tím k tomu dochází dříve. Pro rychlou orientaci se měří teplota, při níž se rozmotá 50% hybridizované DNA. Soudí se, že snížení asi o 1oC vzhledem k teplotě při rozplétání nehybridizované homoduplexní DNA zhruba odpovídá odlišnosti v 1% sledu nukleotidů DNA. Podle míry podobnosti se dá odhadovat, kdy se taxony oddělily - kdy na genealogickém stromku vypučela jejich větev.

Sebley a Alhquist stanovili 23 ptačích řádů, z toho 6 nových. Samostatné postavení jako nový řád Craciformes dostali hokové a taboni, kteří byli dříve dáváni dohromady s hrabavými ptáky. Křepelkám podobným perepelům byl přisouzen nový řád Turniciformes. Vlastního řádu se dočkali také leskovci a lenivky - Galbuliformes, zoborožci - Bucerotiformes a dudci - Upupiformes. Šestý řád tvoří turakové - Musophagiformes.

Hlavní "bomba" se však týkala zrušených řádů. Potáplice (Gaviiformes), potápky (Podicipediformes),trubkonosí (Procellariiformes, Vesmír 75, 263, 1996/5), pelikáni (Pelecaniformes), plameňáci (Phoenicopteriformes), všichni dravci (Falconiformes) a bahňáci (Charadriiformes) jsou společně s tučňáky (Sphenisciformes) zařazeni do "veleřádu brodivých" (Ciconiiformes). Je již jen detailem, že letci (Caprimulgiformes) jsou přiřazeni k sovám (Strigiformes). 1)

Molekulární taxonomové nemají čas
Výsledky molekulárních taxonomů asi nebudou tolik ovlivněny vnější podobností organizmů, kovergenční a paralelní evolucí (Vesmír 71, 605, 1992/11), protože pracují se znaky, které se zdají být selekčně neutrální. Genealogický strom, který se jim košatí pod rukama, někdy vyjadřuje příbuzenské vztahy, které již známe, jindy nás uvádí do rozpaků (asi tak nějak jako při sporech o otcovství). Výsledkem práce klasických taxonomů bývaly (a jsou) popisy nových druhů, rodů a dalších taxonů, které se řídily (a řídí) přísnými mezinárodními pravidly. Molekulární taxonomie však chrlí informace a již se tolik nestará o to, jak co nazvat, natož ještě dodržovat nějaká ta pravidla. Možná proto se objevily hlasy volající po přehlednosti a pohoršující se nad složitostí (k tomu viz 1 a Vesmír 75, 705, 1996/12). Pro příklad nemusíme chodit daleko: Kdyby klasický taxonom dospěl k závěru, že poddruhy orangutanů nejsou poddruhy, ale druhy, následovalo by jejich přejmenování ze tříslovného na dvouslovné (podle přesných pravidel).Molekulární taxonom však jenom konstatuje, že "ty dva poddruhy jsou druhy", a tím to pro něj končí. Někdy možná začíná, poněvadž bude hledat další znaky, aby doložil svá tvrzení.

Literatura

Charles G. Sibley, Jon Ahlquist: Phylogeny and Classification of Birds, A Study in Molecular Evolution, New Haven anf London, Yale University Press 1990
Lu Zhi et al.: Genomic Differentation among natural population of orang-utan (Pongo pygmaeus), Current Biology 6, 1326, 1, 10, 1996

Obrázky

Poznámky

1) Odstavec Ptačí šroubování s DNA byl připraven podle podkladů doc. RNDr. Josefa Chalupského, CSc., který je rovněž autorem tabulky systému ptáků podle Sibleyho a Ahlquista na str. 692.
2) Pozn. překl.: Holým červem je míněn člověk. Za dynastie Chan byla vypracována klasifikace všech tvorů do pěti kategorií. Jsou to tvorové pernatí, tvorové se srstí, tvorové s krunýřem, tvorové šupinatí a holí červi, mezi nimiž je nejvyšší bytostí člověk.

Citát

CHAN ŠAN, Básně z Ledové hory, DharmaGaia, Praha 1996, překlad a poznámky Alena Bláhová a Olga Lomová

Na hoře Chan-šan žije holý červ

má bílé tělo, červenou hlavu

v rukou drží dvě knihy… 2)

Podle peří poznáš ptáka

Jsem si naprosto jist, že metoda hybridizace DNA se pro fylogenetická studia nehodí, neboť je svou podstatou čistě genetická,ale to není v tomto kontextu tak důležité. Zajímavější je, jak pěkně se tu opět objevuje starý spor Linného s Buffone,: děláme systematiku proto, že nás obklopuje jakási "objektivně existující" hierarchie, kterou musíme POZNAT, nebo proto, abychom se v chaosu vyznali tak, že hierarchii VYTVOŘÍME?

Pokud platí první názor, je jenom jedna jediná hierarchie, totiž ta jsoucí, a námitky, že je nepřehledná, jsou prostě irelevantní, zrovna jako kdyby někdo říkal, že těch blbých mezonů už je nějak moc a kdo se v tom má vyznat.

Pokud platí druhý názor, to je jiná: každý si může cokoliv klasifikovat tak, aby to odpovídalo jeho oblíbeným mnemotechnickým pomůckám či jeho prosté zkušenosti, ptáky na vodní, lesní a polní, zvěř na pernatou a srstnatou, houby na jedlé a výtečné, na ploutvovce a čtyřnožce, hmyz na bezkřídlý a křídlatý, jak je komu libo. Pak už je jenom potřeba, aby předsednictvo obce houbařské (nebo jiné politbyro) dospělo ke konsenzu.

Platí buď jedno, nebo druhé, Buď to je věda, která do nějakých terénních ornitologů nic není (což si myslím já), anebo to není věda, a potom navrhuji terénní ornitologům, aby si své miláčky seřadili podle abecedy nebo podle velikosti nebo podle peří ("podle peří poznáš ptáka").

Není však možné potlačovat vědeckost vědy požadavkem na názornost jejích výsledků, tak jako nemá cenu prohlašovat, že Picasso je míň vědecký než Cézanne, ale pořád ještě vědečtější než Miró. To je prostě hybridizace dvou přístupů pocházejících ze zcela různých koutů lidské duše a lidské společnosti, a kontaminace jednoho druhým vede k oboustranně neuspokojivému výsledku.

Jan Zrzavý

Diskuse

Žádné příspěvky