Macaráti zaskočili vědce. Jejich změny ukazují, že evoluce není náhodná

V podzemních jeskyních s řekami a jezery žijí tvorové, kteří nikdy nespatřili světlo. V průběhu generací se dokonale přizpůsobili svému izolovanému prostředí. Pro vědce jsou skvělým zdrojem informací o evoluci – jejich bledá kůže a slepé oči totiž mohou skrývat tajemství genetické adaptace, které by mohly objasnit dlouhověkost, přežití hladovění nebo oční nemoci u lidí.

„Tyhle jeskyně jsou úplně izolované světy,“ vysvětluje zoolog na univerzitě v Lublani ve Slovinsku Peter Trontelj. „Když se dostanete pár metrů pod povrch, vstoupíte do nového světa se zcela odlišnými ekologickými podmínkami.“

Jenom několik druhů se dokáže přizpůsobit těmto temným ekosystémům, kde není vegetace a jeskyně jsou zcela bez světla. Taková místa jsou přirozenými laboratořemi evoluční biologie. A protože se jich celá řada nachází ve Slovinsku, právě tamní biologové jsou ve výzkumu jeskynní adaptace světovou špičkou.

Trontelj vede projekt GENEVOLCAV, který se zabývá výzkumem macarátů jeskynních. Slovinci jím říkají človeška ribica neboli lidská rybička – na pohled totiž tito obojžívelníci opravdu připomínají hada nebo rybu, ale s pozoruhodně „lidsky“ růžovou barvou těla.

Kdysi dávno žili předkové macarátů nad zemí, ale jakmile se ocitli v těchto jeskyních, prošli dramatickými fyzickými změnami, aby se vyrovnali s novým prostředím. Tvor se zbavil všech znaků, které v jeskyních nemůže využít, a naopak získal takové, které se mu maximálně hodí.

Evoluce se dá předvídat

Evoluční biologové se dříve domnívali, že evoluce byla v podstatě dost náhodná. Kdyby se tedy v minulosti něco náhodného jen lehce změnilo, tak by se celá evoluce mohla vydat úplně odlišnými cestami.

Jenže jeskyně jasně ukazují, že to tak není. Adaptace živočichů na prostředí bez světla a s nedostatkem živin, jako jsou právě podzemní jeskyně, bývají „obvykle docela předvídatelné“, říká pro odborný časopis Horizon Trontelj. „Teď víme, že pokaždé to dopadne stejně.“

Trontelj a jeho kolegové ukázali, že to platí i u macarátů, kteří se vyskytují ve střední a jihovýchodní Evropě. Výzkum totiž převrátil znalosti o těchto pozoruhodných tvorech o 180 stupňů. Ukázal totiž, že nejde o jeden druh – ale o devět geneticky odlišných druhů. Vzhledem k tomu, jak jsou jeskyně, kde žijí, izolované a současně vzdálené, dá se existence tolika druhů vysvětlit jediným způsobem: každý z nich se ve věčné temnotě vyvinul nezávisle na jiných, ale vždy se v obdobných podmínkách vyvinuly podobné vlastnosti.

Ačkoli mají všichni macaráti stejnou vybělenou kůži, stejné slepé oči a stejné protáhlé hlavy, tyto druhy vzešly z různých individuálních předků, kteří si našli cestu do jeskyní. „Všechno se to odehrálo nezávisle na sobě, ale víceméně paralelně,“ podotkl Trontelj.

Genetický strom macarátů

Cílem tohoto ambiciozního projektu je plně popsat genom macarátů – problém je, jak je rozsáhlý, je asi šestnáctkrát větší než lidský. A v něm pak najít genetické změny, které macarátům umožnily přizpůsobit se jejich jedinečnému prostředí.

„Fyzické změny jsou u nich stejné nebo velmi podobné, ale otázka zní, jestli jsou způsobené stejnými geny a jsou to tedy stejné mutace?“ řeší Trontelj. Aby na tyto otázky odpověděl, potápí se s kolegy v jeskyních do temných zákoutí, někdy sestupují do podvodních propastí hlubokých až čtyři sta metrů, aby tam macaráty změřili, vyfotili a získali stěry z jejich kůže – z nich pak odebírají DNA. Ke zkoumání, které by mohlo mít důležitý význam pro lidskou medicínu, budou potřebovat stovky vzorků.

„Macaráti mají několik znaků, které jsou zajímavé i z širšího hlediska,“ popisuje Trontelj. Tito obojživelníci jsou nečekaně dlouhověcí, zdá se, že se mohou dožít asi sto let – a to je desetinásobek délky života, kterou mohou očekávat jejich bratranci žijící na povrchu. Výjimečná je i jejich schopnost přežít nedostatek potravy. Jsou schopni přežít i několik let zcela bez jídla, o půstu.

V temnotě ztrácejí barvu a oslepnou. „Už delší dobu se ví, že tato ztráta pigmentu a degenerace očí u jeskynních ryb může být způsobena několika různými geny, z nichž některé spolu souvisejí,“ vysvětluje Trontelj. Vědci tuto skupinu genů našli také u některých změn, které u lidí souvisejí s degenerací očí a albinismem.

„Pochopení těchto mechanismů, které se odehrávají předvídatelným způsobem, by nám mohlo pomoci pochopit i některá degenerativní onemocnění u lidí,“ dodává vědec.

Výběr redakce

Aktuálně z rubriky Věda

Rakovina se dá popsat kvantově, navrhuje vědec cestu k nové léčbě

Označit rakovinu jako „kvantovou“ nemoc může vypadat jako krajně esoterický přístup. Autoři dvou nových studií v odborném časopise Nature Genetics to přesto udělali. Výraz ale používají spíš jako užitečnou metaforu. Metaforu, která ale může zachránit spoustu životů zjednodušením a zefektivněním přístupů k léčbě.
před 12 mminutami

Kdo popírá souvislost extrémního počasí s klimatem, ignoruje vědu, říká šéfka EEA

Lidé, kteří tvrdí, že současné extrémní počasí nemá nic společného s klimatickou změnou, jednoduše ignorují vědecké poznatky. V rozhovoru s novináři ze sdružení European Newsroom (ENR) to uvedla ředitelka Evropské agentury pro životní prostředí (EEA) Leena Ylä-Mononenová. Zmínila v této souvislosti zejména rekordní vlny veder, rozsáhlé lesní požáry a vážná sucha, která poškodila zemědělství a narušila dopravu i energetickou infrastrukturu. Agentura EEA zatím podle ní nemá kompletní data, nicméně podle odhadů dosáhnou ekonomické škody letošních extrémních událostí několika miliard eur.
před 32 mminutami

Léto skončilo. Podívejte se na tři grafy, které ukazují jeho výjimečnost

Počasí letošního léta přineslo spoustu rekordů, které ukazují, jak výrazně se změnila jeho podoba oproti minulosti.
před 19 hhodinami

Se srpem na krku. Ženu v hrobě ze sedmnáctého století považovali zřejmě za upírku

Mladá dívka, jejíž hrob ze sedmnáctého století ve vesnici Pień v Polsku popsali archeologové, pocházela z dobrého rodu, měla bohatou pohřební výbavu a byla do země uložena na protestantském hřbitově. Pak ale hrob někdo otevřel a s ostatky zacházel, jako by v zemi spočívala upírka.
před 21 hhodinami

Tisíc spolupracujících agentů, tajné debaty i kamikadze útoky. Analýza popsala vzpouru AI

Na konci července oznámila společnost OpenAI, že její agentské umělé inteligence opustily bez povolení zabezpečené testovací prostředí a napadly pak cizí firmu. Nová nezávislá analýza teď ukazuje, že OpenAI spoustu důležitých informací zamlčela a problém je ještě znepokojivější, než se zdálo.
včera v 12:36

Africké sardinky masově hynou. Jejich těla ucpala jadernou elektrárnu

Vědci v Jihoafrické republice zkoumají, proč se na některých úsecích západního a jižního pobřeží země vyplavují mrtvá nebo umírající hejna sardinek. Jednou z možných příčin je rybí herpesvirus PHV, který byl u ryb zjištěn a pravděpodobně poškozuje jejich žábry.
včeraAktualizovánovčera v 11:48

Odpor k datacentrům spojil americké konzervativce i liberály, politici začali otáčet

Výstavba datových center, která jsou nezbytná pro provoz umělé inteligence (AI), naráží v USA na odpor veřejnosti. Mnohým Američanům se nelíbí vysoká spotřeba vody, hluk nebo i riziko úniku chemikálií. Řada politiků, kteří dřív datacentra podporovali, kvůli tomu před listopadovými volbami mění svou rétoriku a slibují omezení jejich provozu. Technologické firmy se však stále mohou opřít o podporu Bílého domu a nečekaně i odborů ve stavebnictví.
včera v 07:00

Holý se proslavil lékem proti AIDS, Česku vydělal miliardy

Antonín Holý byl jedním z nejvýznamnějších tuzemských vědců posledních desetiletí. Chemik světového významu, který dokázal dotáhnout výsledky základního výzkumu do praxe, stál za objevy řady látek, které dodnes pomáhají léčit miliony lidí na celém světě. Narodil se před 90 lety, 1. září 1936, zemřel v 75 letech v červenci 2012.
včera v 06:00

Evropský pohled

ČT24 každý den vybírá z obsahu publikovaného evropskými veřejnými médii, členy Eurovize.