Zamrzlá plasticita aneb Evoluční teorie po revizi

13. březen 2012
Podcasty, rozhovory, příběhy Další podcasty, rozhovory a příběhy Jaroslav Flegr

Že se evoluční teorie Charlese Darwina v jeho době nelíbila věřícím, je nasnadě. Kriticky byla ale zkoumána i vědci, kteří o vyšší tvůrčí inteligenci ve svých teoriích nemluví. Jedním z těch, kteří se proti současnému vnímání evoluční teorie vymezují, je profesor Jaroslav Flegr z Přírodovědecké fakulty UK v Praze.

Pojem Darwinova evoluční teorie slyšel snad každý, ale ne všichni přesně vědí, co se pod ním skrývá.
Dvě věci jsou v ní nejdůležitější: Zaprvé, že druhy vznikaly tím, že se vyvíjely z nějakého společného předka. Strom se rozvětvoval, a proto dnes máme tolik druhů – tím, že odvíjel jeden z druhého. Zadruhé, a to je neméně zásadní, že účelné přizpůsobení organismů v přírodě pro využívání různých zdrojů vzniklo mechanismem přirozeného výběru, že to nebyl žádný záměr. Jedinci náhodně, dnes víme, že mutací, získali výhodnou vlastnost a zanechali díky tomu více potomků než ti znevýhodnění. Potomci už vlastnost zdědili a zase se o to lépe rozmnožovali. No a když mezi jejich potomky, kteří měli už novou výhodnou vlastnost, vznikla další nová výhodná mutace, převládla i ta atd. Postupem času organismy kumulovaly čím dál tím víc výhodných vlastností.

Dnes víme, že významnou roli v tom hraje genetika. Pamatoval na to i Charles Darwin? On tehdy o genetice ještě nic nevěděl, ani to slovo neexistovalo. Ale věděl, že dědičnost vlastností hraje kritickou roli, aby mohla fungovat jeho teorie. Věděl, že takovou teorii potřebuje, dokonce se později pokusil sám vytvořit teorii dědičnosti. Ovšem se znalostmi, které měl tehdy k dispozici, nemohl odhadnout, jak to ve skutečnosti je. Jeho teorie byla docela sofistikovaná, mohla by fungovat, ale příroda zvolila trochu jinou cestu.

Darwinovu teorii nepopíráte. Přece jen k ní máte určité výhrady. Co jste na Darwinově teorii pozměnil?
Na Darwinově teorii málo. Mně se vlastně celá jeho teorie líbí, zejména jedna její část, že druhy vznikly jeden z druhého, o tom dnes vcelku nikdo nepochybuje. Druhá věc, na kterou přišel, ovšem je, jak vznikají účelné vlastnosti. A tady je to složitější, protože o řešení, které navrhl Darwin, už 30 let víme, že platí pouze pro nepohlavně se rozmnožující organismy. Pro pohlavně se rozmnožující organismy byla Darwinova teorie vzniku adaptivních vlastností nahrazena někdy v 70. letech 20. století Dawkinsovou teorií sobeckého genu.

Vydání knihy O původu druhů z roku 1859

Tahle teorie předpokládá, že pohlavně se rozmnožující druhy se nemohou vyvíjet individuální selekcí, protože jim chybí dědivost vlastností a biologické zdatnosti. Když se dědí vlastnosti u baktérií, potomci zdědí všechny vlastnosti od rodiče, a mají tím pádem potom i stejné vlastnosti. U pohlavně se rozmnožujících organismů je to jinak. Tam se v každé generaci namixuje polovina genů od otce, polovina od matky, a tím se klidně může stát, že se dvěma výborným rodičům s velikánskou biologickou zdatností narodí „chcípáček“. Nebo naopak – dvěma jedincům s nízkou zdatností se narodí biologicky extrémně zdatný jedinec. Richard Dawkins si tohle jako první uvědomil a první také navrhl řešení. Teorie sobeckého genu ukazuje, že to, jak se mezi sebou perou jedinci v populaci, soupeří, kdo bude mít víc potomků, to je vlastně jen takové loutkové divadlo na povrchu. Za nitky evoluce tahají jednotlivé geny, lépe řečeno alely, varianty těch genů.

Ty mezi sebou soutěží, která z nich lépe naprogramuje svého nositele k tomu, aby měl víc potomků, aby lépe využíval třeba zdroje v prostředí. Ve skutečnosti se tedy někde na molekulární úrovni odehrává to hlavní, tj. soupeření jednotlivých variant genů, to, která z nich lépe naprogramuje svoji „loutku“, Dawkins říká „vehicle“. Tahle teorie dneska platí. Když se snažíme vysvětlit vznik adaptivních vlastností organismů, už se neptáme, jak pomáhá daná vlastnost zvyšovat odolnost jedince, ale jak daný znak zvyšuje pravděpodobnost přenosu daného genu do další generace.

Na povrchu se to někdy jeví stejně, jako by v teoriích nebyl rozdíl, ale v některých případech jdou předpovědi, které plynou z Darwinovy hypotézy a z Dawkinsovy hypotézy, proti sobě.
Dawkinsova hypotéza dokáže vysvětlit mnohem více biologických jevů, se kterými se v přírodě setkáváme.

Šroubovice DNA

Abych odpověděl na vaši otázku – Darwinova teorie v tomhle aspektu už neplatí, ale mně se něco nelíbí na té Dawkinsonově teorii. Řešení, které nabízím, jsem nazval teorie zamrzlé plasticity. Je do určité míry návratem k původní Darwinově teorii, ale jen v určitém slova smyslu.

Co tedy říká teorie zamrzlé plasticity?
Říká, že většina druhů nemůže podléhat darwinistické evoluci, ale nemůže podléhat ani dawkinsovské evoluci, ale je potřeba se smířit s tím, že 99 % případů skutečně nemůže odpovídat na evoluční tlaky z prostředí, nemůže vytvářet adaptivní vlastnosti ani jedním mechanismem. To by ovšem byla jenom jedna polovina té teorie zamrzlé plasticity. Druhá polovina říká, že za určitých situací může dojít k „rozmrznutí“ druhu.

Tou situací je vznik nového druhu – například: část populace se odštěpí, kolonizuje nějaký ostrov, kde dlouhou dobu setrvává v málo početném stavu. Tím pádem dojde k tomu, že se její příslušníci stanou geneticky stejnorodými, zbaví se všech variant genů a všichni jedinci jsou geneticky skoro stejní. Když se potom taková geneticky stejnorodá populace zase zvětší, stále zůstává geneticky uniformní – a tam může začít probíhat Darwinova evoluce. Proto říkám, že se jedná o návrat k původní Darwinově teorii.

V takové situaci je úplně jedno, že se genotyp nedědí, že vzniká namixováním poloviny od otce, poloviny od matky, protože oba mají stejné geny. Čili, když se tam objeví nová výhodná mutace, v každé generaci se vždycky ocitne ve společnosti stejných genů. Takže má úplně stejný vliv na vlastnosti daného jedince i na jeho biologickou zdatnost. Za těchto podmínek může krásně probíhat Darwinova teorie. Druh je tvárný, plastický a začne se měnit. Ale po nějaké době se u něj zase nahromadí varianty od různých genů, ty varianty se tam zřejmě hromadí čím dál rychleji, a zhruba za 10–20 tisíc let druh zase evolučně zamrzne a po zbytek své existence nemůže odpovídat na selekční tlaky, nemění se. Lépe řečeno, odpovídá na ně, jako by byl gumový – ze začátku se podvolí selekčnímu tlaku, ale čím více se vzdaluje od svého původního stavu, tím je odpověď méně výrazná, až od určitého místa přestane odpovídat zcela. A když se selekční tlak přeruší, druh se vrátí ke svému původnímu stavu, ke svému původnímu fenotypu.

Jaroslav Flegr: Zamrzlá evoluce aneb Je to jinak, pane Darwin

Pokud bychom se zaměřili na člověka – je to už evolučně zamrzlý druh?
Člověk je poměrně starý druh a už dávno evolučně zamrzl, takže na změny v prostředí může zareagovat, ale jenom do určité míry. Kdyby příroda selektovala dál, už by to nešlo, člověk by se vracel zpátky do původního fenotypu.

Ale přece jen, když zabrousíme do historie, víme, že lidé dorůstali do nižších výšek, dožívali se nižšího věku není tohle evoluce?
To může mít dvě vysvětlení. Všechny druhy, i pohlavně se rozmnožující, zpočátku velmi dobře odpovídají na selekci, právě proto, že jsou nové, elastické, mají spoustu utajené genetické variability. Když začneme selektovat, zpočátku ten pohlavně se rozmnožující druh odpovídá dobře, protože má předpřipravené varianty od všech genů. Na začátku odpoví lépe než druh plastický, protože ten by musel čekat na mutaci. Ale evoluční odpověď u člověka by se zastavila. U člověka se k tomu navíc pojí další věc, my tomu odborně říkáme ekofenotypová změna, jedná se o bezprostřední odpověď na změněné prostředí. Kdybych to měl hodně zjednodušit – větší než naši praprarodiče nejsme kvůli tomu, že máme jinou kombinaci genů, než měli oni, ale kvůli tomu, že máme lepší výživu než oni. I naši rodiče ji měli lepší. Tyto změny mají vliv na to, jak velcí budeme. Kdybychom nyní přešli na stravu, kterou se lidstvo živilo před sto lety, postupně bychom se zase zmenšili.

Podle profesora Jaroslava Flegra přepisování učebnic k vědě patří. Na to, kdy se v nich objeví zamrzlá plasticita, si ale asi počkáme dlouho. Dnes uznávané Dawkinsově teorii to trvalo přes dvacet let, než se o ní začali učit běžní studenti.

autor: Daniel Mrázek
Spustit audio

Více z pořadu