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

Svět patří sociálnímu hmyzu

Jan Žďárek: Hmyzí rodiny a hmyzí státy

Academia, Praha 2013, 584 stran, ISBN 978-80-200-2225-7

Publikováno: Vesmír 93, 230, 2014/4
Rubrika: Nad knihou

Fascinující, prostě fascinující! Jinak tento text začít nemohu. Sociální hmyz má tolik podob a schopností, že mu snad ani jiný přídomek dát nejde. Vždyť jaké další organismy dokáží být tak organizované, měnit okolní prostředí nebo stavět monumentální stavby viditelné i z vesmíru? Že snad člověk? Nebuďte opovážliví. Sociální hmyz je starší a je ho mnohem více.

Pod pojmem sociální hmyz mám samozřejmě na mysli především včely, vosy, mravence a termity, a měl bych tedy používat přesnější termín eusociální hmyz. Jako eusociální můžeme označit takový druh, který splňuje následující tři podmínky: jedinci v kolonii spolupracují na výchově potomků a ochraně hnízda, kolonie se skládá z reprodukčních a nepohlavních (pracujících) jedinců a z alespoň dvou generací jedinců. Takovéto společenství pak funguje jako jedna samostatná jednotka a jeho plynulý chod je občas velmi složitý. I když se reprodukčním jedincům někdy říká královny (a u termitů také králové), nejsou řídicími jednotkami společenství. Nenajdeme zde ani vedoucí odborů z řad dělníků. Celý systém je řízen na principu samoregulace. Chybí-li nějaká pracovní kohorta, například vojáci nebo snad dokonce reprodukční jedinci, chybí také jejich feromon, a tak všichni ostatní vědí, že je potřeba vychovat jedince nové.

To je samozřejmě velmi zjednodušený pohled. Ve skutečnosti to všichni nevědí a chaoticky si šlapou po hlavách. A tak někteří budují část hnízda, kterou považují za nedostatkovou, a druzí ji boří, protože jsou přesvědčeni, že už je jí dost. Soužití v eusociálním hnízdě prostě není idylické. Každý jedinec se nakonec stejně snaží hájit právě jen své zájmy, respektive zájmy svých genů. Směr evoluce pak určuje především ten, kdo si toho pro své geny sobecky nejvíc urve. Evoluce proto často vede do úzkých, klikatých i slepých uliček. Vědci pak řeší záhady, jak mohly vzniknout složité sociální hierarchie ze samotářského chování, či jak se později mohly vyvinout systémy, které se z „dohodnutých“ pravidel vymykají. Nejrozmanitější a zdánlivě nelogické sociální systémy najdeme u včel. Na nich lze velmi dobře ukázat, jak je evoluce sociality spletitá.

Každému, kdo chce pochopit vznik, evoluci a fungování sociálních společenství hmyzu a proniknout do tajemství dosud rozluštěných záhad sociality, mohu knihu profesora Jana Žďárka doporučit. Velmi poutavým stylem představuje nepřeberné množství fascinujících strategií společenského hmyzu. Nejsou vynechány žádné základní skupiny, jako jsou termiti, mravenci a včely, a dozvíte se také o eusocialitě třásněnek, mšic, brouků a dokonce i pavouků, přestože ti do hmyzu nepatří. V jedné z kapitol je zmíněno i presociální (rodinné) chování a subsocialita, která se vyskytuje poměrně běžně u řady skupin brouků, ploštic, škvorů, pisivek, motýlů a mnoha dalších. Pohled na všechny skupiny a životní strategie sociálního hmyzu je v této knize skutečně mnohorozměrný. Nejsou vynechány žádné obory, které se na výzkumu sociality podílely. Kromě základních informací o bionomii, ontogenezi, etologii či fyziologii jedinců i společenství je zde podrobně probrána například i hormonální a feromonová výbava jedinců a její funkce při chemické komunikaci a regulaci kastovního systému. Chemická podstata komunikace a regulace hnízd je v knize hojně zmiňována nejen z důvodu celoživotního zaměření profesora Žďárka na chemickou signalizaci a funkce chemických látek u bezobratlých, ale i z důvodu zásadní důležitosti pro hmyz samotný. V jedné z podkapitol se autor věnuje také biomechanice letu čmeláků, která byla z fyzikálního hlediska dlouho záhadou. Tato nová kniha navazuje na předchozí titul PROČ vosy, včely, čmeláci, mravenci a termiti… aneb HMYZÍ STÁTY (ÚOCHB Praha, 1997), který profesor Žďárek sepsal již před více než třiceti lety (rukopis byl dlouho v šuplíku). Nová publikace je značně obsáhlejší, plná nových faktů a čítá úctyhodných 582 stran ve velkém formátu. O sociálním hmyzu by se ale daly napsat tisíce stran, a tak lze tuto knihu vlastně považovat za docela tenkou. Řada témat musela být z prostorových důvodů zmíněna jen velmi okrajově. Jedno takové téma jsem se snažil přiblížit v rámečku na protější straně. Obecně mi v této knize chybí evoluční „genostředný“ pohled na socialitu hmyzu. Ne že by nebyl zmíněn vůbec, ale řada popisovaných situací a chování by dávala větší smysl, kdybychom se podívali na evoluční příčiny, které ženou hmyzí společenství do záhadně komplikovaných vztahů a strategií. Zřejmě by však pak text ztratil část své čtivosti.

Přečtení nové publikace od profesora Ždárka je bezesporu velkým zážitkem. Ten je navíc umocněn krásnými a velice informativními fotografiemi a kresbami. Získání takového obrazového materiálu bylo jistě nákladné a bez podpory autorovy mateřské instituce (Ústav organické chemie a biochemie AV ČR, v. v. i.) by ani nebylo možné. Kniha jako celek vyvolává úžas nad dokonalostí šestinohých tvorů a působí velmi mile. Je psána stylem, který ke knize popularizující vědu a přírodu jistě patří, i když je možná občas trochu zjednodušující, popř. mírně nekritický. Tedy, kritický je dostatečně a správně k autorům publikací, ne tolik k samotnému sociálnímu hmyzu. Nejedná se však o učebnici, a tak by to nemělo čtenáři vadit. Text je navíc doplněn 1632 primárními citacemi s odkazy přímo v textu a každý, kdo touží poznat více detailů, si může kteroukoli zdrojovou publikaci dohledat a udělat si na věc vlastní názor. Vždyť ani vědci se na interpretacích chování sociálního hmyzu často neshodnou. Na závěr bych ještě rád napsal, že si profesora Žďárka nesmírně vážím a obdivuji jeho elán, se kterým se pustil do psaní knihy o takto rozsáhlém a složitém tématu. Nevím o nikom, kdo by to dokázal lépe.

Základní principy evoluce sociality

Každému členu kolonie jde vždy o předání maximálního možného počtu kopií vlastních genů (alel) do další generace, schopnější jedinci jich předají více. Rodičovské alely se ale díky pohlavnímu rozmnožování a chromozomové rekombinaci rozmisťují mezi potomky náhodně a rodič je svým potomkům příbuzný jen z 50 % a svým vnukům už jen z 25 % (ve skutečnosti je to u včel trochu jinak a je to složitější, ale pro pochopení základních principů to postačí). U samotářských druhů včel s jednou generací do roka se počet nositelů úspěšných genů může zvýšit jen jednou ročně. Některé samotářské druhy se odhodlaly k rychlejšímu vývoji a za rok stihnou dvě generace. U nich dojde každý rok k dvojnásobnému zamíchání genů s geny nepříbuzného partnera dvojím pohlavním rozmnožením. To je v případě úspěchu vykompenzováno rychlejším šířením úspěšných genů v populaci, a tak se tato strategie často v evoluci osvědčila. Neobvyklou výhodu dvougeneračního rozmnožování objevily samice některých tropických druhů včel (rod Euglossa). Zatímco první generace se rozmnožuje samotářsky, druhá generace má ve zvyku šetřit čas a energii využitím mateřského hnízda z první generace pro vlastní hnízdění. Tím často vznikají komunální společenství. V průběhu evoluce však samice náležející k první generaci přišly na to, že pokud se budou šetřit a nebudou tolik pracovat, dožijí se svých dcer a mohou kukaččím způsobem zcela nepokrytě parazitovat na nich i na jiných samicích, které se do hnízda připojí. Je jasné, že pro nepříbuzné je takový vztah velmi nevýhodný. Jak jsou na tom ale dcery parazitované vlastní matkou? Podíváme-li se opět na příbuznosti, zjistíme, že produkce vlastních potomků a vlastních sourozenců vyjde za ideálních podmínek úplně nastejno (50 % příbuznosti). Tok genů je tedy stejný a pro dcery parazitické matky to není ani výhodné, ani nevýhodné. Je jim to jedno. Výhodu má parazitická matka. Ta totiž předává do třetí generace své vlastní potomky (50% příbuznost) a nikoliv vnuky (25% příbuznost), a přitom se neošidí o růst počtu nositelů kopií genů, který zajišťují její dcery. Jak elegantní řešení!

V této fázi evoluce ještě samice parazitované matkou „netuší“, že se z nich stávají dělnice budoucí sociální linie, která možná jednou ovládne svět. I z pohledu budoucích dělnic se to zdá být světlá budoucnost jejich genů. Dělnice se sice nerozmnožují, ale díky investici do vlastních sourozenců šíří své geny efektivněji, než by to dělaly samy. Zajímalo by mne, co by nám na to řekly současné dělnice včely medonosné (Apis mellifera), kdyby uměly mluvit. Asi by svým předkům moc nepoděkovaly a začaly by stávkovat za svá práva. U včely medonosné se totiž matka páří mnohonásobně, řekněme 10–20krát, a tím pádem nejsou jednotliví jedinci v kolonii vlastními sourozenci. Pokud se navíc podíváme na tvorbu reprodukčních jedinců, hlavně nových úspěšných královen a dceřiných kolonií (řekněme jedna za rok), je pravděpodobnost příbuznosti dělnice s novým reprodukčním jedincem jen kolem 25 %. To je výrazně méně, než kdyby se dělnice rozmnožovala sama (50 %). Původně výhodný stav produkce sester (50 %) udržovaný pářením matky s jediným samcem se poněkud zvrtnul. Je to zřejmě způsobeno tím, že druh se dostal do slepé uličky, kdy se již z eusociálního systému nelze vrátit zpět (the point of no return). Královna tak může vydírat své „poddané“ a oni se nemohou významně vzbouřit. Platí ale za to i jistou daň. Při rojení musí pohodlí původní dutiny či úlu opustit. Kdyby s novým rojem vyletovala její dcera, tedy nevlastní sestra většiny dělnic, skoro nikdo by s ní neodletěl. Pro dělnice včely medonosné je pořád lepší produkovat se svou matkou nevlastní sourozence, než se svou nevlastní sestrou své nevlastní neteře a synovce. Tento vztah také udržuje neustálé velké napětí mezi dělnicemi a mateřskou královnou. Nespokojené dělnice se běžně snaží klást svá neoplozená vajíčka, aby si trochu vylepšily své evoluční skóre (z neoplozených vajíček se u včel rodí samci). Produkce nevlastních synovců se ale vůbec nelíbí ostatním dělnicím, a tak si vajíčka navzájem požírají (worker policing). U bezžihadlových včel medonosek a trigon (tribus Meliponini), podobných a příbuzných včele medonosné, jsou díky jedinému páření královny všechny dělnice vlastní sestry, a proto je tam leccos opačně než u naší včely medonosné. Matka těchto včel sice musí sama kontrolovat dělnice, jestli nekladou neoplozená vajíčka, ale za to nemusí opouštět mateřské hnízdo. To opouští dělnice s královnou-sestrou, protože produkce vlastních neteří a synovců se ještě docela vyplatí. Příbuznost k vlastním synovcům (32,5 %) je totiž u včel paradoxně vyšší než příbuznost k vlastním bratrům (25 %). Bezžihadlové medonosky jsou také za oním bodem nevratné sociality, ale naprostá většina druhů sociálních včel se pohybuje před ním. Jedním takovým příkladem je druh včely ploskočelky Halictus ligatus. Dělnice tohoto druhu se občas vzbouří a na místo toho, aby vychovávaly své sestry, kladou vlastní oplozená vajíčka (produkují všechny nové samice) a pro královnu zbývá pouze produkce neoplozených vajíček (samců). U řady dalších druhů ploskočelek se také často stává, že potenciální dělnice opustí mateřské hnízdo a založí si hnízdo vlastní. Někdy je takové nové hnízdo samotářské, jindy eusociální. U takto fakultativně eusociálních druhů může nastat nepřeberná řada různých situací, kdy má jedinec „svobodnou volbu“ rozhodnout se, jakou roli bude zastávat. Někdy může být výhodnější zariskovat a založit vlastní firmu s nejistou budoucností, jindy se ale může naopak vyplatit zůstat součástí velké korporace, kde je menší, ale zaručený plat.

Soubory

článek ve formátu pdf: V201404_230-233.pdf (822 kB)

Diskuse

Žádné příspěvky