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