Evoluce formovala život na Zemi a důkazy jsou všude kolem, neexistuje žádný inteligentní dizajn

Evoluce je základním motorem přírody a poskytuje vysvětlení pro biodiverzitu, vymírání nebo speciaci organismů

Evoluční teorie je vnímána jako veliký nepřítel pro náboženství a ty, kteří jsou přesvědčeni o vzniku života za pomoci zvláštního zásahu stvořitele. Jak se z ní mohlo stát něco tak kontroverzního, o čem se často téměř zakazuje mluvit? Protože jde o otázku víry a přesvědčení člověka, o pochopení (nebo také nepochopení a neochotě chápat) souvislostí a mechanismů zodpovědných za podobu světa kolem nás. Platnost a důležitost evoluční teorie je mnohdy neuvěřitelně nedoceněna. Tady je nutno si uvědomit, že pro evoluci existuje tolik důkazů, že se nutně řadí mezi ty nejzákladnější zákonistosti, které je potřebné znát pro pochopení života na planetě Zem. 

Není důvod začínat další dlouhou diskuzi týkající se popírání kreacionismu. Síla dat prokazujících evoluci mluví sama za sebe. Někteří církevní představitelé už dnes uznávají evoluci jako možné vysvětlení určitých jevů a je zřejmé, že jich bude v budoucnu mnohem víc. Tady se nejedná o víru, ale o pochopení principů, které dali vzniknout tak úžasnému množství živých forem a v neposlední řadě, také člověku.

Nikdy se nenašel ani nejmenší důkaz, který by existenci evoluce popřel. Důvod, proč se tak dlouho čekalo na její objevení, tkví v lidském chápání a představách o organismech. Pohled na ně byl neuvěřitelně dlouho zaměřen jen na přítomnost. Nazýváme to essencialismem, což je filozofický pohled už z dob Platona, který na všechno hledí jako na neměnnou substanci. Takhle se lidé dívali také na živé organismy -pořád stejné s trvalou formou nepodléhající času. Příkladem nám bude například ovce. Ať byla pojmenovávána jakýmkoliv jazykem, vždy se dané slovo vztahovalo k zvířeti s vzezřením ovce. Pokud by jsme se přenesli například o 10 milionů let do budoucnosti (nebo minulosti), vlivem evoluce by se ovce vyvíjela a v případě, že by morfologicky vypadala velice odlišně, by ji už nikdo nenazval ovcí. Charles Darwin možná nebyl prvním človekem, který si povšiml, že se organismy vyvíjí, ale hluboce zakořeněný essencialismus a síla církve byly větší než odvaha těch před ním. Navíc se úroveň znalostí o biologii nedala srovnat s dneškem a čím dál věda pokročila, tím silnější evoluční teorie byla. Dnes o evoluci víme mnohé a zvu Vás tedy na přehlídku o tom, proč skutečně existuje a jak funguje.


1. Evoluce nevytváří celé organismy, lokální pravidla dávají vzniknout složitým celkům

Zamyslete se nad strukturou buňky. Každá z organel, ať už membránová nebo nikoliv, má svou specifickou funkci. Pro složité děje je nutná spolupráce více organel, například pro syntézu některých látek nestačí jenom endoplasmatické retikulum. Tyto látky (hlavně proteiny) jsou dále modifikovány v Golgiho aparátě a ribozómech a pro sekreční dráhu nutnou k jejich doputování až do místa spotřeby je zase nutná pomoc cytoskeletu. Takových příkladů je nespočetně mnoho a jsou důkazem, že složitost organismů není dílem stvořitele. Lokální pravidla jsou dodržována už na úrovni buněk a fungují také v tkáních, orgánech a nakonec v populacích jedinců. Jakákoliv populace živočichů v jakémkoliv ekosystému má určitou strukturu a jeden jedinec je jenom drobnou součástí celé dynamiky a stability. Více subpopulací společně tvoří celý druh a druhové složení určuje diverzitu společenstva. Neexistuje jiné logické vysvětlení této neuvěřitelné složitosti, než je evoluce. Podívejme se, proč tomu tak je.

Hlavní silou ovládající evoluci je přírodní selekce. Ale co to vlastně je? Co vysvětluje, že celou pestrost organismů na této planetě nevytvořil stvořitel? Je potřeba si nejprve uvědomit, že náš pohled na věci kolem je z perspektivy, která neumožňuje vidět drobné a lokální změny, které časem můžou přinést dobře pozorovatelný výsledek. Lidé se běžně na ekosystémy, populace a organismy dívají, jako by byli stvořeny ve své podobě a to jak vypadají, je pro ně dokonalým provedením. Levhart, který nám připadá jako dokonalá a nádherná šelma, není finální verzí a nikdy nebude. Stejně tak jakýkoliv jiný organismus na této planetě. To, co vidíme, je zvíře podléhající vývoji každou vteřinu, kterou se na něj díváme. Pochopit tenhle princip nám umožnil rozvoj vědy, o které jsme kdysi vůbec nic nevěděli. Dnes je královnou biologických věd. Genetika.

Před vysvětlením genetického základu evoluce si dovolím ještě malou odbočku. Jakékoliv zvíře, rostlina nebo třeba améba má určitou stavbu těla. Jestli si představujete, že pro každý organismus existuje plán pro jeho vytvoření, jste na omylu. Představme si situaci. Architekt, který se podívá na budovu a dostane k ní plán stavby, bude schopen ji kousek po kousku rozložit a pak zase postavit. Může se vždy vrátit k původnímu plánu. Kdybyste viděli jakýkoliv organismus a dostali k němu plán, nebudete schopni ho složit zpátky do formy, z jaké vznikl. Každý jedinec je tvarován do své dospělé podoby během složitého embryonálního vývoje, který je ovlivněn množstvím, časovou expresí nebo místem působení genů. Organismy nejsou vytvářeny podle celkového obecného plánu, ale naopak se postupně vyvíjejí pod vlivem svých regulačních a dědičných mechanismů. Teď tedy můžeme přejít dál ke genetice.

Evoluce neprobíhá před našima očima, ale na molekulární úrovni. Biologická informace proudí směrem od DNA k RNA a následně k proteinům. Vždy tomu tak bylo. Všechny organismy vznikli tímhle způsobem, i viry jsou tvořeny nukleovou kyselinou a bílkovinovým obalem a rozmnoží se, když se dostanou do hostitelské buňky. Proteiny jsou přírodní látky schopné vytvořit neuvěřitelně ohromné množství terciálních struktur -trojrozměrných uspořádání. Skládají se z aminokyselin, které společně tvoří polypeptidové řetězce. Jenom 20 aminokyselin se vyskytuje přirozeně v přírodě a drtivá většina proteinů je vytvořena z nich. Aminokyseliny jsou kódovány triplety bazí nacházejících se v DNA a na jejich pořadí tedy závisí pořadí aminokyselin v proteinu. Představte si protein s 50 aminokyselinami a uvědomte si, jak obrovské množství rozdílných kombinací může vzniknout. Navíc velká skupina proteinů funguje jako enzymy -katalyzátory chemických reakcí v buňce. Dvě buňky se stejným chemickým obsahem se budou vyvíjet jinak, jestli budou mít aktivní jiné enzymy. Po dělení těchto buněk vzniknou rozdílné zárodečné linie, které povedou ke vzniku rozdílných tkání. 

Množství kombinací pro vytváření nikdy nekončící diverzity je navíc zvyšováno například mutacemi. Jsou to změny v genetickém kódě způsobené jinak než segregací a rekombinací. Třeba při replikaci DNA může dojít k chybě opravných mechanismů, které se v každém živém organismu nacházejí. Ty za normálních okolností dokáží všechny chyby opravit, ale v jednom z obrovského množství případů se tak nestane. Každou minutu a vteřinu jsou těla všech organismů také vystavována mutagenům z vnějšího, ale také vnitřního prostředí. Existují totiž látky s názvem promutageny, z kterých se mutageny stanou až po vstupu do těla vlivem metabolických reakcí. Všechny tyto procesy tedy vedou k mutacím. Vraťme se teď na začátek odstavce, ke slovům rekombinace a segregace. Princip segregace znamená, že se chromozomy během meiózy (redukčního dělení) rozcházejí do dceřiných buněk a s nimi se rozcházejí také kopie jednotlivých genů (alely -každá na jedné kopii chromozomu). Zároveň se redukuje jejich počet na polovinu, takže každá z gamet (pohlavní buňky, z kterých vznikne nový jedinec) získá jenom jednu kopii daného genu. Zase si skuste představit to ohromné množství všech kombinací všech genů v jedné buňce. Nakonec se dostáváme k rekombinaci (crossing-over). Během meiózy si dva homologické (spárované) chromozomy vymění část své genetické informace. Vzniká díky tomu nepředstavitelná možná variabilita potomstva. Když se vrátíme k základnímu tvrzení, začíná být vše pochopitelnější. Geny (úseky molekuly DNA), u kterých vzniká veliké množství změn, kódují sekvence (pořadí) aminokyselin, jejich pořadí určuje terciální strukturu proteinů, která určuje existenci chemických procesů v buňce a ty samozřejmě vytváří změny během embryonálního vývoje.

Celý proces evoluce probíhá tímhle způsobem. Je to jenom dodržování lokálních pravidel, které ale v konečném důsledku dali vzniknout úžasné variabilitě. Navíc, změny na molekulární úrovni určující změny fenotypu (pozorovatelné změny na organismech) jsou jenom vrcholem ledovce. Historie každého druhu je zapsána v jeho genomu a dnes díky tomu dokážeme odhadovat vznik dvou linií z jednoho předka i před stovky miliony let. Nazýváme to molekulárními hodinami a celá teorie má název neutrální teorie evoluce. Jednotlivé změny v sekvencích aminokyselin a DNA se navzájem liší svou rychlostí, ale v rámci jednoho případu u jednotlivých linií organismů mají konstantní rychlost. Jak je to možné? Větší část genomu organismů je tvořena „pseudogeny“, které už dnes nic nekódují. Nedochází u nich k transkripci ani translaci (jsou to třeba regulační sekvence nebo introny). Jednoduše jsou pozůstatkem materiálu, který kdysi měl pro organismus význam, teď už ale pouze dokumentuje jeho evoluční historii. Existují vývojové linie (krokodýli, žraloci), které se za miliony let evoluce vůbec nezměnili. Je možné, že u nich je rychlost změn mnohem nižší? Rozhodně ne.

Přírodní selekce zvýhodňuje jenom mutace, které mají pozitivní vliv na přežití daného jedince v jeho prostředí. Co když se daná mutace odehraje v pseudogenu (laskavý čtenář ať promine tenhle název, vhodnější je termín „intron“) ? Nestane se vůbec nic. Funkční geny (exony) tvoří oproti pseudogenům jen malou část genomu a i když dojde k mutaci na takovémhle genu, nemusí se na fenotypové úrovni nic změnit. Živoucí fosílie, jako například krokodýl mořský, nashromáždil během svého vývoje obrovský počet mutací srovnatelný s jinými živočišnými liniemi, jenže žádná z nich se nezafixovala (nestala se v populacích významnou a pozitivní pro přežití). Dalším důvodem, proč i mutace na životně důležitém genu může být neutrálná, je „degenerovaný genetický kód“. Slovo degenerovaný rozhodně nemá souvis s nějakou geneticky podmíněnou vadou. Znamená, že více kodonů může kódovat stejnou aminokyselinu. Rozdíl se tedy neprojeví ve fenotypu, ale všechny tyhle změny jsme schopni zaznamenat díky molekulárně genetickým metodám výzkumu. Souvisí to také s preadaptacemi, které prvotně nemají svou funkci, ale později mohou umožnit vývoj důležitých struktur. Pochopitelně, v mnohých případech jsou viditelné také na fenotypu organismu, ale pak mohou nastartovat evoluci úplně jiným směrem.
 

Vrátím se ještě ke slovu „degenerovaný“. V praxi to znamená, že některá „písmena“ genetického kódu jsou synonyma. Jak víme, jsou to dusíkaté báze :A (adenin), T (tymin), C (cytozin), G (guanin) v případě DNA, u RNA je tymin zaměněn za uracil (U). V praxi to znamená, že například změna z kodonu CGA na CGG pořád kóduje aminokyselinu arginin. Spomenu teď ohromně známý příklad, který je často zcela špatně pochopen. „Člověk sdílí se šimpanzem 98 % genů“, tohle jste už určite slyšeli. Tahle informace je absolutně irelevantní. Lidé nesdílí se šimpanzi ani jeden chromozom, protože stačí jedna jediná malá změna na to, aby byl jiný. Pravda je taková -kdyby jsme k sobě přiložili vlákno lidské a šimpanzí DNA, 98 % „písmen“ obou vláken by se zhodovalo. Neříká to ale nic o shodě v celých genech, což jsou úseky DNA. Postup, kterým se příbuznost dvou organismů zjišťuje, se nazývá DNA-DNA hybridizace. Dvouřetězcové vlákno DNA jednoho druhu se nejdřív ohřeje na teplotu, při které se jednotlivá vlákna od sebe oddělí. To samé se udělá s materiálem toho druhého a pak se vlákna spojí. Genetický kód nerozlišuje mezi druhy, dusíkaté báze jednoho řetězce se jednoduše připojí ke komplementárním bazím toho druhého (A-T, C-G). Následně se opět změří teplota, při které se vlákna od sebe oddělí. Čím vzdálenější jsou dva organismy, tím slabší vazby jsou mezi řetězci a tím nižší teplota je potřebná pro jejich oddělení. Jinou alternativou je přímo sekvenování obou genomů a porovnání rozdílů mezi nimi. Díky molekulárním hodinám je pak možné odhadnout dobu, kdy se dvě linie oddělili. V případě lidí a šimpanzů je to asi před 6 miliony let. Pro lepší pochopení -lidé nepocházejí ze šimpanzů, protože v tom případě by šimpanzi dnes nesměli žít. Mají jenom společného předka se šimpanzi a jejich evoluční linie se oddělili před už spomenutou dobou.

Kromě názoru o dokonalosti organismů souvisejícím s pohledem na přírodní diverzitu jako na jeden celek je zvláštní také postoj k „utrpení“ v přírodě. Kdyby byli všechny organismy dílem jednoho stvořitele, zřejmě by musel být opravdu krutý, aby dokázal vytvořit vztahy jako predátor-kořist nebo parazit-hostitel. Jak mohl vytvořit motolici podivnou (Leucochloridium macrostomum), která se dostane do svého hostitele (plž Succinea putris) přes trávicí trubici a následně naroste do velikých rozměrů a pulzuje v jeho tykadlech? Vývojový cyklus motolice končí ve střevě ptáků, takže svítivé barvy tykadel plže mají přilákat jejich pozornost. Následkem přítomnosti tohoto organismu trpí hned dva další. Jiný příklad? Elefantiáza, výsledek proniknutí vlasovce mízního (Wuchereria bancrofti) do těla člověka. Vlasovci (Spirurida) patří mezi hlístice (Nematoda) a parazitují na obratlovcích, mezihosteli jsou korýši nebo hmyz. Postižený člověk, kterému se do těla dostane vlasovec mízní, musí být nejprve štípnut komářem, který je přenašečem a hostitelem pro juvenilní stádium. Následně se mu v mízním systému parazit vyvine v dospělce. Tenhle organismus může způsobit rozsáhlé otoky a záněty, které mají opravdu hrůzné následky. Příkladů pro utrpení v přírodě je nespočetné množství, odehrává se každou vteřinu, kterou věnujete četbě těchto řádků. Predátoři loví a usmrcují svou kořist, zatímco třeba v jejich těle parazitují jiné organismy. Přirozený výběr jako hlavní motor evoluce vybírá geny a všechny organismy jsou systémy pro jejich replikaci a předání do dalších generací. Jestli lví samec, který porazí starého vládce smečky, zabije všechna jeho mláďata, může se se lvicemi spářit on a předat své geny dál. Jenom my se dokážeme na to podívat způsobem, který vnímá jeho čin jako vraždu. Na evoluční úrovni dochází jenom k souboji mezi geny (správně alely těchto genů) a jejich životaschopností (fitness), který některé z nich vyřadí, zatímco jiné se v populaci zafixují. Bolest jako taková je jakýmsi bočním produktem evoluce a zároveň důkazem, že neexistuje inteligentní dizajn. Stvořitel by organismy stvořil tak, aby žili v harmonii a nezpůsobovali si navzájem stres a bolest. Strach je svým způsobem cestou, jak přežít. Gazela, která nebude stresována přítomností geparda, zvolí příliš malou útěkovou vzdálenost a bude ulovena. Přežijí ty, které se báli víc a utekli dřív.

Plž Succinea putris napadený motolicí podivnou (Leucochloridium macrostomum), která pulzuje v jeho tykadlech.

Člověk napadený vlasovcem mízním (Wuchereria bancrofti).

Krutost? Ne, jenom snaha přežít.

Dokumentární filmy o zvířatech mají často děj zaměřený na emoční projevy, které jsou vlastní především lidem. Ano, zvířata cítí emoce a vnímají své okolí, ale pokoušet se nazvat lvího samce po zabití cizích mláďat krutým, je opravdu nesprávné. Život v divoké přírodě je krutým bojem, kde každou chvíli někdo umírá, ale na druhé straně vzniká také nový život. Především se ale jedná o tok genetické informace, který udává skutečnému životu, který vnímáme my lidé, určitý směr. Zdá se zvláštní, kolik lidí si ještě neuvědomilo, že se s genetikou setkávají na každém kroku. Dávno před tím, než došlo k objevu genetické dědičnosti J. G. Mendlem, lidé pracovali s genofondy jak rostlin, tak zvířat. Jistě tušíte, kam mířím. Ke šlechtitelství.

Šlechtitelství je cílené formování genofondu určitého druhu organismu, při kterém se sledují některé hospodářsky významné nebo esteticky hodnotné znaky. Je to pozitivní selekce, která nežádoucí geny postupně vyřazuje a preferuje jenom jedince s těmi žádoucími. Šlechtitelé už odedávna formovali organismy a jejich genomy, ale neuvědomovali si to. Takhle vznikla všechna plemena zvířat a odrůdy rostlin, která známe. Z jednoho předka, vlka, dostaneme umělou selekcí během několika století veliké množství psích ras různých velikostí nebo temperamentu. Ať už sibiřský husky, kokršpaněl nebo čivava, všichni jsou výsledkem přenosu určitých vlčích genů, modifikujících jejich embryonální vývoj po mnoho generací až do takové míry, že se od sebe nakonec velice liší. Jejich původ je ale pořád vlčí. Představme si to jako jakýsi fylogenetický strom -předkem je vlk a z něho se vyvinuli všechna psí plemena. K takovému výsledku dochází přirozenou cestou u všech linií organismů, v tomhle případě selektivním křížením pod dohledem šlechtitele. Je důležité si uvědomit, že šlechtitelství velice urychluje proces vývoje druhů a je jakousi evolucí v zrychleném tempu. Když kompletně vyřazujeme jedince s určitými znaky (šlechtitelé si hrály s fenotypy, ale ve skutečnosti formovali genofond populace), tyto znaky z populace vymizí. 

Ještě jeden poznatek naučený ze šlechtitelství je v tomhle bodě důležitý -geny často ovlivňují více znaků (mají pleiotropní účinky), nebo vzájemnou interakcí mohou také vytvořit změnu ve fenotypu. Navíc některé z genů se přenášejí dál společně -jsou ve vazbě (geny na jednom chromozomu). Spomenu ještě kvantitativní znaky, které jsou podmíněny mnoha různými faktory jak prostředí, tak genotypu. Termín „přešlechtěný“ u různých plemen souvisí s těmito složitými vztahy procesu exprese genů. Znamená to, že při křížení s cílem dosáhnout určitý znak se na organismu může projevit také jiný, nechtěný. Tím, že obrovské množství genů podléhá kvantitativní dědičnosti, jsou znaky organismů vytvářeny podle genetického základu formovaného později prostředím. Nadměrnou selekcí se ztrácí genetická rozmanitost, úroveň jednoho znaku může potlačovat jiný a nebo také v důsledku vazby vznikne se žádoucím také nežádoucí znak. Šlechtění pro maximální dojivost u krav se zároveň ukázalo jako selekce pro extrémní náchylnost k zánětům mléčné žlázy. Podívejme se komplexním pohledem na příklad  problémového plemene. Například anglický buldog byl vyšlechtěn do podoby, která je na hranici optimální stavby těla a v důsledku toho mají tihle psi potíže s klouby, očima a víčky a v neposlední řadě při porodu. Vývoj lebečních kostí byl v důsledku působení určitých genů veden k extrémnímu zkrácení faciální části, především maxilly (horní čelisti), nasale a frontale. Mnoho porodů se musí uskutečnit císařským řezem, protože matka není schopná porodit mláďata s tak širokou hlavou. Přesné stanovení účinků jednotlivých genů je mnohdy opravdu obtížné, protože například při šlechtění plemena pro bojovnost se jako boční efekt může projevit určitá morfologická odchylka nebo metabolická porucha. Téměř na každém důsledně šlechtěném plemeni se ale tyto boční efekty projevují, což je jasným důkazem složitého vztahu mezi geny navzájem a také jejich vztahem k působení vnějšího prostředí. 

V přírodě dochází k úžasným změnám organismů v důsledku evoluce, ale základním pravidlem je tzv. „princip trade-off“. Jinými slovy, nikdo nemůže mít všechno. Jestliže například albatros investuje do vývoje extrémně dlouhých křídel vhodných pro plachtění, tahle energie nemůže být využita třeba pro rozmnožování a proto páry vychovají jenom jedno mládě za přibližně dva roky. Navíc při selekci dlouhých křídel může dojít k bodu, kdy už budou tak těžká, že se s nimi pták nedokáže vznést na oblohu (kromě prodlužování kostí se sem musí upínat svaly a také celková tělesná stavba potřebuje být mohutnější). Tímto způsobem kompromisu přírodní selekce formuje organismy do podoby co nejvýhodnější pro přežití v daném prostředí. Jestliže bude muset albatros s příliš dlouhými křídly věnovat veškerou energii do vzlétnutí nebo udržení se ve vzduchu, nebude jí mít dostatek pro hledání potravy a pravděpodobněji přežije jeho konkurent s  poněkud kratšími křídly. Albatrosi mají ty nejdelší možná křídla, která jim pomáhají plachtit bez velikého výdaje energie a zároveň získat dostatek potravy, kterou potřebují pro dokonalou kondici při rozmnožování. Při umělém šlechtění občas dochází k překročení oné pomyslné hranice hodnoty kýženého znaku, která pak vede k potížím podobným těm u anglických buldogů.

Lebka vlka

Anglický buldok, tvar lebky je výsledkem selektivního křížení

Příliš dlouhá křídla nemusí vždy znamenat evoluční výhodu -trade-off u albatrosa

Evoluce je velice dobře pozorovatelná na ostrovech, protože zde často dochází k „efektu hrdla láhve“. Malá populace jedinců, která kolonizuje nový ostrov, je poznačena jejich sníženou genetickou variabilitou. V dalších generacích se projeví geny, které by se u standartně veliké populace nezafixovali. Tímhle způsobem na ostrovech dochází k rychlejší diverzifikaci nových druhů -jejich genofondy jsou oddělovány často geografickými překážkami (pohoří nebo řeka může vytvořit „ostrov“ uprostřed ostrova). Dvě populace oddělené pohořím se během několika milionů let dostanou do bodu, kdy už se jejich členové navzájem nemohou křížit -genetické rozdíly mezi nimi budou až příliš veliké. Šlechtitelství dosahuje podobných výsledků vytvářením genofondových pomyslných ostrovů, protože určití jedinci jsou připuštěni ke křížení pouze s některými.
 

Genetická podstata evoluce je nesmírně komplexním tématem, nicméně hlavní myšlenka je zřejmá. V další části navážeme na tenhle základní kámen a přesvědčíme se, že je možné ji sledovat na vlastní oči podle vlastností organismů podléhajících selekčním tlakům a že i nepříbuzné linie mohou nakonec dosáhnout shodných adaptací.


2. Přírodní selekce působí na všechny organismy, ať už dokonale přizpůsobené svému prostředí nebo nikoliv, vzdálené nebo příbuzné, a evoluce jako taková se odehrává před našima očima

Motýlkovec africký (Pantodon buchholzi) je vzrůstem malá, ale díky své morfologii fascinující ryba. Její vzhled přímo vybízí k myšlence o cíleném stvoření pro dokonalé využití svého prostředí. Pektorální ploutve se přetvořili do tvaru podobnému motýlím křídlům, u ventrálních se zase neuvěřitelně prodloužili paprsky (lepidotrichia) dodávající rybě stabilitu při nehybném čekání těsně pod vodní hladinou. Tohle stvoření je dokonale uzpůsobeno pro lov hmyzu dopadajícího na vodní hladinu, jeho adaptace snad už nemůže být lepší. Evolučně je to ale bazální zástupce Teleostei (kostnaté ryby) s bazipterygoidním kloubním spojením mezi basikraniem (basisphenoid/parasphenoid a metapterygoid/endopterygoid) a hyoidním (jazylkovým) žaberním obloukem, které je typické pro klad Osteoglossiformes. I pohledem evolučního biologa je motýlkovec dokonale adaptován pro ekosystém, v kterém se vyskytuje. V žádném případě však není možné hledat vysvětlení jinde, než v evoluci. Tahle ryba představuje dokonalou verzi predátora hmyzu poletujícího těsně u vodní hladiny. Na světě existuje ale veliké množství různých druhů ryb, které vedou téměř stejný život jako motýlkovec, jenže vypadají úplně jinak. Proč by stvořitel, který právě vymyslel dokonalou verzi určitého organismu, vymýšlel mnoho dalších a méně specializovaných? Kdyby organismy vznikli zásahem inteligentního dizajnu, vypadali by všechny ryby lovící drobný hmyz u hladiny na světě jako motýlkovec africký. Realita je jiná.

Motýlkovec africký (Pantodon buchholzi) -tak dokonalý, že svádí k myšlence o stvořiteli

Ve skutečnosti na světě existuje celá škála druhů ryb lovících u vodní hladiny a vyznačují se ohromnou rozmanitostí tvarů a velikostí. Dokonce v rámci kladu Osteoglossiformes existuje přes deset zástupců (rody Osteoglossum a Scleropages), kteří navzdory markantní odlišnosti od motýlkovce žijí podobým způsobem života při hladině, kde hledají kvůli své mohutnosti větší potravu. Navíc, rod Osteoglossum žije v Jižní Americe a rod Scleropages v Asii a Austrálii. V tom samém biotopu tropické Afriky, odkud motýlkovec pochází, žije i početná skupina halančíků (několik čeledí v rámci Cyprinodontiformes). Tyto většinou drobné ryby se vyskytují i v jiných částech tropů a jejich vázanost na vodní hladinu je také dobře pozorovatelná. Dalších příkladů je nespočet, známý je třeba stříkoun lapavý (Toxotes jaculatrix), který dokáže pomocí proudu vody dokonce sestřelit do vody hmyz sedící na větvích nad ní. Ať jsou to jakékoliv druhy s rozdílnou morfologií a taxonomickým zařazením, jednu vlastnost mají vždy společnou. Svrchní postavení úst. Tato skutečnost dobře vysvětluje přírodní selekci -u nepříbuzných organismů může v podobném prostředí docházet k vývoji stejných adaptací navzdory rozdílným genofondům. Postavení úst je důležité pro příjem potravy a jakákoliv ryba s terminálními nebo spodními ústy by u hladiny potravu sbírala jenom těžko. 

Halančík (Cyprinodontiformes)

Arovana (Osteoglossiformes)

Stříkoun (Perciformes)

Vraťme se zpátky k motýlkovci africkému. Je jeho vzezření důkazem, že u něj evoluce neprobíhá nebo dokonce nikdy neprobíhala? Evoluce samozřejmě probíhá neustále u všech organismů. Když se díváme na jakýkoliv z nich, vidíme stádium evoluce, ne konečnou verzi. Živočich nebo rostlina před našima očima se vyvíjí, působí na něj přírodní selekce a za několik milionů let může vyhynout nebo se zcela změnit. Navzdory mnohým mutacím a dalším změnám ale může také jeho fenotyp zůstat téměř stejný. Tvorové, jako motýlkovec, jsou ve stádiu pokročilé adaptace na určité prostředí. Studie porovnávající mitochondriální genom populace motýlkovce z povodí Konga s populací žijící v povodí Nigeru zjistila úžasné rozdíly mezi nimi. Sekvence těchto dvou populací tvořících jeden druh jsou rozdílné v 15, 2 procentech (podobně jako u lidí a šimpanzů se jedná o rozdíl v „písmenech“ genetického kódu). Předpokládaná doba divergence na základě těchto dat je neuvěřitelná -před více než 50 miliony let! Navzdory tomuhle nepředstavitelnému časovému úseku dnes žasneme nad tím, jak vypadají všichni motýlkovci stejně (ať už z Konga nebo Nigeru). Základní kámen pochopení evoluce jsme už postavili, takže víme, že u této ryby došlo k mnoha neutrálním mutacím bez vlivu na fenotyp a mutacím v „pseudogenech“ neboli intronech. Je tak málo pravděpodobné, že v genomu motýlkovce afrického by došlo k vzniku mutace s pozitivním vlivem na „fitness“, že se tak za 50 milionů let nestalo. Klasickými příklady jsou žraloci a krokodýli, ti se podle fosilního materiálu téměř nezměnili 450, respektive 250 milionů let. Na molekulární úrovni prošli velikými změnami (což se využívá jako molekulární hodiny), ale fenotyp zaznamenal jen nepatrné odchylky. Právě vstup genetiky a molekulární biologie na scénu pomohl vysvětlit tyto záhadné skutečnosti, které byli už od dob Darwina považovány za díry v evoluční teorii.

K motýlkovci se ještě vrátím v třetí části, kde se pozice plynového měchýře u skupiny, kam patří, stane důležitým a prokazatelným příkladem evoluce tetrapodů, tedy i člověka. Zatím si stačí zapamatovat souvislost se sekundárním tvrdým patrem na lebce.

Evoluce obyčejně způsobuje viditelné změny v časovém rozmezí, které my lidé nedokážeme vnímat. Jak asi vypadal nějaký organismus před milionem let, si můžeme jenom představovat. Dnes už ale známe dostatek příkladů, kdy je rychlost změn pozorovatelná během několika let, nebo dokonce měsíců. Velice známé jsou výsledky výzkumu gupek duhových (Poecilia reticulata) Johnem Endlerem, u kterých bylo studováno zbarvení samců v prostředí s predačním tlakem a bez něj. Při vytvoření tůňky s gupkami a také nebezpečným predátorem se zbarvení samců během několika měsíců stalo mnohem méně výrazným, než v tůňce bez predátora. Jednoduše řečeno, predační tlak měl větší vliv než sexuální selekce samiček vybírajících si ty nejbarevnější samečky. Právě tito jedinci byli kvůli svému zbarvení nejhůře maskovaní a usmrceni jako první. Své geny předali do další generace samečkové s méně výraznými barvami. Druhá tůňka umožňovala samečkům pracovat na způsobu přilákání samiček, protože tam nebyli predátoři. Zde byli samičkami vybíráni ti nejbarevnější a po pár měsících bylo v téhle tůňce mnoho ještě zářivěji vybarvených samečků.

Nejlépe je evoluce sledovatelná na vlastní oči na organismech, které mají velice krátkou generační dobu, protože jakákoliv důležitá změna je u nich rychle pozorovatelná. Je všeobecně známo, že bakterie se množí rychle. Tak rychle, že se přizpůsobují lidským lékům a stávají se vůči nim rezistentními. Přirozený výběr můžete jednoduše zažít na vlastní kůži u sebe doma. Je doporučováno nepřerušovat léčbu antibiotiky a dokončit ji, i když se už člověk cítí dobře. Jestli se nad tím zamyslíte z hlediska evoluce, pochopíte proč. Snědením předepsané dávky léků maximálně snižujete riziko, že některé bakterie přežijí a stanou se rezistentními. Když tak neučiníte, přirozeným výběrem přežijí ty nejsilnější a vznik nového nebezpečného bakteriálního kmene je na cestě.


3. Fosilní záznamy jsou vzrušujícím materiálem pro studium evoluce a dávají možnost pochopit genetickou historii všech organismů, znaky bez účelu jsou důkazem vývoje různých linií z jednoho předka

V předcházejících částech jsme se zaměřovali především na znaky pozitivně selektované prostřednictvím různých selekčních tlaků. Existují ale i takové, u kterých nemůžeme zřetelně zjistit jejich funkci. Nepomáhají organismu, ale v konečném důsledku také neškodí. Právě v takovýchto případech narazíme na dědictví po dávných předcích nebo na struktury, které kdysi svou funkci zastávali, ale druhotně ji ztratili. Pokud najdeme znaky, které se nacházejí například u člověka a lalokoploutvých ryb, můžeme podle nich odvodit jejich evoluční vztahy a předpokládat u nich vývoj z jednoho předka. Je důležité ještě jednou zmínit, že evoluce je jednoznačně prokázatelná i na základě pozorování recentních organismů a zkaměněliny jsou jen jakýmsi vzrušujícícm vodítkem pro poznání minulosti. Hledání argumentů proti evoluci mezi organismy, u kterých nemáme k dispozici dostatečný nebo žádný fosilní materiál, je pouhopouhým zoufalým pokusem o utvrzení se v přesvědčení o jiném vzniku života, než je ten jediný věrohodně doložený. Fosílie nejsou nutně potřeba, ale kolik neuvěřitelných informací se díky jejich studiu dozvíme! Tahle oblast vědeckého výzkumu je speciálně tvrdě podrobena kritice od kreacionistů a odpůrců evoluce, protože skýtá možnost pro uplatnění určité fantazie. Paleontologové a další odborníci ale nesmí udělat z fantazie hlavní motor poznání, prostě se řídí známými daty a snaží se poskytnout co nejpravděpodobnější vysvětlení. Je ohromné množství složitých evolučních témat stojících především na zkoumání zkaměnělin, jako například evoluce ptáků v rámci dinosaurů nebo vývoj tetrapodů díky přesouvání jejich předků na souš.

Fylogenetické stromy jsou základním způsobem rekonstruování evoluce u vyhynulých i recentních linií organismů (zde jen jako příklad evoluce tetrapodů)

Kdybychom byli schopni vracet se v čase zpátky a sledovat evoluci organismů, celý taxonomický systém by se zhroutil. Nedokázali by jsme totiž rozeznat rozdíly mezi jednotlivými druhy, protože všude by se nacházeli jakási přechodná stádia se znaky stejnými a také rozdílnými. Ve kterém bodě by jsme už mohli říct, že před sebou nemáme třeba kombu, ale už vyššího primáta? V určité fázi by sledované zvíře už nebylo úplně kombou, ale ještě by nemělo všechny znaky vyššího primáta. Ten odstup milionů let, který při taxonomickém zařazení organismů máme, nás zbavuje zoufalosti z pouhého sledování vývoje v kontinuálním pohledu. Geny se předávají z rodičů na potomky, ale svou roli hrají také staří rodiče a prarodiče a také další generace předtím. Místo věnování se různým příkladům fosilních předků dnešních organismů (prostor na to bude v mnoha seriálech o konkrétních skupinách) je mnohem zajímavější a přínosnější poukázat zde na některé fascinující poznatky ze srovnávací anatomie.

Díky informacím ze srovnávací anatomie už není možné opravdu nijakým způsobem polemizovat o existenci společného předka všech organismů. Jsou takoví, kteří pořád raději použijí v předešlé větě slovo „téméř“, ale důkazů je takové množství, že pokládám za zdravý rozum nevyužít ho. Studium vývoje embryí různých živočichů jasně prokazuje, že genetický materiál je sdílen a pouze modifikován u každého z nich. Některé úseky sekvence DNA se stanou důležitými, jiné budou potlačeny, ale vždy existuje možnost se k nim vrátit. Univerzální genetický kód všech organismů obsahuje 64 možných kodonů (trojice dusíkatých bazí kódujících aminokyseliny), o nic víc a o nic míň. Zaměřím se na některé příklady v rámci obratlovců (bylo by přece zvláštní, kdybych to neudělal), které opravdu vyvracejí domněnky o chybných interpretacích vedoucích k evoluční teorii. Podívejme se na například na vývoj čelistí. Člověk, který se nikdy nezajímal o biologii, natož evoluci, by si mohl jako první podnět všimnout fotografii lidského embrya s jasně viditelnými žaberními oblouky. Kde se mohli vzít? Jsou přece dědictvím po předcích. Víme, že naše mandibula (a všech tetrapodů) vznikla z prvního žaberního oblouku, zatímco z druhého a třetího vznikla jazylka, štítná chrupavka je modifikovaný čtvrtý oblouk. Dokonce naše sluchové kůstky pocházejí také z žaberních oblouků a tohle téma si zaslouží poněkud rozvést. U savců jsou tři sluchové kůstky -kladívko, kovadlinka, třmínek (malleus, incus, stapes), které jim umožňují dokonalou schopnost vnímat mechanické vlnění -zvuky. Evoluce v tomhle směru u nich došla k nejpokročilejšímu stádiu, ale všechno začalo také u žaberních oblouků. První z nich dal u vodních obratlovců vzniknout osifikovanému palatoquadratu a mandibulare, s přechodem na souš se jejich vývoj zastavil ve fázi chrupavky. Z biomechanických důvodů (pro účely primárního čelistního kloubu) ale osifikují malé části -svrchní quadratum a spodní articulare. Tyto kosti se postupně během evoluce posouvali a u savců nakonec vytvořili sluchové kůstky -z quadrata se stala kovadlinka, z articulare zase kladívko. A co třmínek? Ten pochází ze druhého žaberního oblouku, konkrétně z hyomandibulare, které sloužilo jako sluchová kost už u obojživelníků. Tato kost byla nejblíže oblasti, kde došlo k vývoji sluchového aparátu pomocí vzniku dutiny. A je to právě spirakulum, otvor mezi čelistním a jazylkovým obloukem, který je homologický středoušní dutině. U recentních žraloků se tenhle otvor pořád nachází přímo za očima (starobylý znak) a při fosilních zástupcích stojících u vývoje obojživelníků je to jeden ze signifikantních znaků pro určení fylogenetického postavení.

Lidské embryo v průbehu 4/5 týdne vývoje. Jasně jsou zřetelné základy žaberních oblouků, které následně mizí. Neobjevují se náhodně, jsou pozůstatkem po předcích -vodních obratlovcích.

Evoluce čelistí z prvního (mandibulárního) žaberního oblouku (zeleně). Červenou barvou znázorněn jazylkový (hyoidní) oblouk. Oba se podílejí na vývoji sluchových kůstek. U předchozího agnátního (bezčelistnatého) živočicha jsou viditelné ještě terminální a premandibulární oblouk.

Grafické znázornění evoluce sluchových kůstek. Z Articulare vznikl malleus, z quadratum zase incus, stapes má původ v hyomandibulare.

Nedá se nespomenout ještě jeden zajímavý příklad, který nádherně demonstruje sílu srovnávací anatomie. Tady přichází chvíle na spomínaného motýlkovce afrického a zdánlivě podivný souvis se sekundárním tvrdým patrem na lebce. Samozřejmě se nejedná o lebku této ryby a také je to jen jeden příklad z obrovského množství druhů ryb, které jsem si mohl vybrat. Tenhle tvor žijící u hladiny využívá pro dýchání z veliké míry svůj plynový měchýř, což je orgán většinou využívaný pro hydrostatickou funkci. Vzniká jako výchlipka trávicí trubice, stejně jako plíce tetrapodů. Vychlipuje se na dorzální (hřbetní) straně této trubice u všech druhů patřících mezi paprskoploutvé ryby -Actinopterygii (kam patří také motýlkovec), ale u svaloploutvých (Sarcopterygii) k tomu došlo na ventrální (břišní) straně. Většina svaloploutvých je dnes vyhynulá, ale pořád žijí bahníci (Dipnoi), kteří dýchají vzdušný kyslík díky svým plicním vakům. Právě jejich pozice v evoluci jim dala název a někteří jim říkají přímo plíce. Teď se přesuneme ke zdánlivě nesouvisejícími tématu, kterým je prodlužování ústního patra u suchozemských obratlovců. Došlo k němu kvůli možnosti současně dýchat a přijímat potravu, u savců je to velice důležité kvůli sání mléka u mláďat. Patro se postupně prodlužovalo (mají ho především savci, ale také například krokodýli) a bylo jednou z evolučních výhod, ale k úplnému oddělení dýchacích cest a úst nemůže nikdy dojít. Ptáte se proč? Protože tetrapodi, teda i savci, vznikli ze svaloploutvých, nikoliv z paprskoploutvých. U všech obratlovců dýchajících plícemi dochází ke křížení dýchacích a trávicích cest. U savců s dobře vyvinutým sekundárním patrem se kříží jen v nosohltanu (nasopharynx) a následně prochází průdušnice (trachea) ventrálně od hltanu (pharynx). Plíce jako výsledek evoluce tetrapodů z plicních vaků na břišní straně jsou skvělým příkladem dokládajícím evoluci. Kdyby vznikli z předků s plynovým měchýřem na hřbetní straně těla, kompletní oddělení dýchacích a trávicích cest by bylo možné. Nebylo by přeci jednodušší vytvořit suchozemské obratlovce odznovu, aby k tomu mohlo dojít? Jakýkoliv stvořitel by to tak udělal. 

Pozice výchlipek trávicí soustavy -svrchní plynový měchýř u Actinopterygii a spodní plicní vak u Sarcopterygii. Tetrapodi vznikli z druhé skupiny, proto u nich dochází ke křížení trávicích a dýchacích cest.

Díky fosilním záznamům je možné hledat formy sdílející některé znaky s těmi recentními a podle nich usuzovat, jak se během evoluce měnili. Když k tomu přiložíme data získané ze srovnávací anatomie, získáme ucelený pohled na proces přetváření a modifikování společného genetického základu pro všechny organismy na této planetě. Díky pohledu na lidské embryo můžeme v sobě vidět svého předka s rybím tělem, plovacími blánami a žaberními oblouky. Čtvrtá a poslední část pojedná o tom, že společný původ zkoumaných organismů můžeme najít dokonce v rozložení kontinentů a díky pochopení přírodních zákonů existujících na planetě Zem.

4. Kontinentální drift a základní fyzikální a chemické zákony na naší planetě jsou dalšími důkazy o evoluci

Teprve v roce 1912 byla navržena teorie kontinentálního driftu, která umožnila docela jiný pohled na distribuci organismů na planetě. Postupně byla doplněna o teorii deskové tektoniky a díky tomu dnes víme o pohybech kontinentů a dynamice zemského pláště mnohé. Na povrchu Země se nachází litosféra, která je rozlámaná na tektonické desky vzniklé kvůli pohybům astenosféry pod ní. Tyto desky se od sebe vzdalují nebo se přibližují a při tomhle procesu vznikají pohoří, příkopy, zemětřesení nebo vulkanická činnost. Astenosféra je mnohem méně stabilní než litosféra nad ní a samozřejmě má vyšší teplotu. Na základě rekonstrukce pohybů kontinentů, které jsou částmi tektonických dosek nad hladinou moře, jsme dnes schopni doplnit do studia fylogenetických vztahů organismů také geografická data. Až do období triasu existoval na Zemi jediný superkontinent -Pangea. To mělo samozřejmě veliký vliv na evoluci, která postrádala jakýkoliv ostrovní efekt diverzifikace nových forem. Přibližně před 200 miliony let se ale Pangea začala vlivem procesů v astenosféře lámat na jednotlivé kontinenty, což mělo za následek izolaci mnohých druhů organismů a jejich speciaci. Před obdobím triasu byli kontinenty také odděleny a dokonce existoval i jeden superkontinent (Rodinia) a vyšlo najevo, že jejich pohyb existuje ve dvou fázích (nejdřív tvoří jeden superkontinent a pak se začnou od sebe vzdalovat). V budoucnosti by se měli všechny dnešní kontinenty zase spojit. Rozložení pevnin je výsledkem neuvěřitelně dlouhého procesu, který měl na evoluci veliký vliv.

Rozpad superkontinentu Pangea trval miliony let. Zde zobrazení rozložení souše během prekambria, karbonu, jury a křídy.

Tektonické desky a jejich pozice v dnešní době. Jejich pohyb probíhá neustále a je zodpovědný nejen za formování zemského povrchu, ale také za výskyt organismů na planetě.

Tyhle nejzákladnější informace o kontinentálním driftu dokonale postačují pro vysvětlení důkazů o evoluci organismů podle jejich geografického rozšíření. Příkladů je nesčetné množství a jedním z nich je také původ moderního člověka v Africe. Proč ne z Asie nebo Evropy? Protože nejstarší fosilní pozůstatky lidské vývojové linie se našli právě v Africe a lidé se až posléze vydali na cestu do dalších koutů planety. Jak se ale dostali do Ameriky, která nebyla spojena ani s Afrikou, ani Eurasií? Ještě dávno před vytvořením první lodě lidé na americkém kontinentu žili. Díky poklesu hladiny moří před asi 25 000 lety se Beringova úžina, která dnes odděluje Asii od Severní Ameriky, stala pevninským mostem. Lidé, stejně jako mnohá zvířata, díky tomu kolonizovali nová území. Před asi 3 miliony let došlo k spojení Jižní Ameriky se Severní Amerikou. Do té doby v izolaci žijící organismy jižního kontinentu byli pod tlakem kolonizátorů ze severu a mnoho z nich vymřelo. Tyto a podobné vědecké informace jsou výsledky zkoumání fosílií a porovnávání s informacemi o rozložení kontinentů v daném období. Kdyby došlo k nalezení jediné fosílie v nesprávné vrstvě horniny (řekněme kostry dinosaura z karbonu), evoluční teorie by dostala obrovskou trhlinu. Jenomže to se nikdy nestalo a jaké mohou být pohnutky věřit tomu, že se tak stane, mi není známo. Vysvětleme si ale jeden důležitý rozdíl. Dinosauři (pochopitelně ti neptačí) vyhynuli před 65 miliony let, kdy došlo k dopadu úlomku asteroidu nebo planetky na Zem v oblasti Mexického zálivu. Společně s nimi zmizeli také pterosauři, amoniti a další organismy, kterých fosilní ostatky nalézáme pouze ve vrstvách staršího data. Co kdyby ale byla nalezena kostra dinosaura například z eocénní vrstvy? Znamenalo by to, že naše představa o vyhynutí těchto plazů nebyla správná, ale v žádném případě to nepopírá evoluci. Dinosauři už žili předtím a mohlo se tedy stát (i když málokdo tomu věří), že nějaký druh hromadné vymírání z konce křídy přežil. Nalezení dinosauří kostry z karbonu, kdy ještě evoluce samotných plazů teprve začínala, by už ale naopak bylo katastrofou pro evoluční teorii. V té době jednoduše nijaký dinosaurus žít nemohl a znamenalo by to přeskočení milionů let vývoje. Hledání takového důkazu je více než marné.

Na planetě Zem je život možný jenom díky specifickým podmínkám, kterými se liší od těch ostatních. Kdyby třeba nedocházelo k oběhu kolem Slunce a otáčení kolem vlastní osy, polovina její plochy by byla příliš horká, ta druhá zase příliš studená pro život. Je možné se zahloubit do mnoha fyzikálních a chemických témat, ale snad nejdůležitějším je existence hlavního motoru života -energie. Jediným zdrojem energie pro organismy (pokud pomineme několik výjimek z extrémního prostředí na dně moře u vulkanických sopouchů) je energie fotonů ze slunečného záření, která je rostlinami přeměňována na energii chemickou. Kreacionisté se často zmiňují o tom, že evoluce popírá druhý termodynamický zákon a že živá hmota nemohla jít „proti proudu“ a postavit se entropii neživého (neuspořádanosti). Právě díky neustálemu přísunu energie ze slunečného záření na naší planetě se ale organismy dočasně (dokud je tenhle neustálý boj nedovede k opotřebování a smrti) staví proti neuspořádanosti a udržují si vnitřní homeostázu (rovnováhu). Zelené rostliny a řasy převyšují ostatní (heterotrofní) organismy svou četností desetinásobně, což není náhoda. Všechna energie je postupně využívána na různých úrovních právě heterotrofními organismy a na každém stupínku tohoto řetězce se část ztrácí v podobě tepla. Bez energie získané z fotosyntézy by se veškeré ekosystémy zhroutili a mělo by to vliv také na složení atmosféry. Právě to bylo před vývojem autotrofních organismů zcela odlišné a menších hodnot dosahoval především kyslík. Jak ale život vznikl a umožnil vývoj první drobné řasy s chlorofylem pro získání energie slunečného záření?

Ke vzniku života došlo před zhruba 3,8 miliardami let. Jde o odhad, ale jak přesný je, to se nikdy nedovíme. Každopádně nález izotopů uhlíka z této ohromně vzdálené minulosti mluví za vše -jeho nebiotický původ je vyloučen. Víme, že v té době už existoval prvotní oceán, v kterém docházelo ke vzniku organických látek z anorganických. Nejstarší živé organismy jsou staré 3, 55 miliardy let a jsou nezvratitelným důkazem platnosti evoluce, nikoliv stvoření života. Cyanobakterie, nalezené ve formě stromatolitů v Austrálii, k životu nepotřebovali kyslík, jen vodu, oxid uhličitý, dusík, několik minerálů a sluneční světlo. Pro schopnost fotosyntézy potřebovali bílkoviny, kterých důležitost jsme si už popisovali. Nejhojnější bílkovinou na Zemi je dnes enzym Rubisko (ribulóza-1,5-bisfosfát), který rostliny využívají při karboxylaci oxidu uhličitého a také při fotorespiraci, kdy se na něj váže kyslík. Díky cyanobakteriím a procesům, které v nich probíhali, se postupně zvyšoval podíl kyslíka v atmosféře. Jak ale vznikl enzym (bílkovina), který to vše umožnil? Pokus Stanleyho L. Millera, který prokázal vznik aminokyselin za jednoduchých fyzikálních podmínek i z anorganických látek, je vodítkem k odpovědi. Z vody, metanu, amoniaku a vodíka uzavřených v systému baněk spojených trubičkami vzniklo po jednom týdnu všech 20 v přírodě běžných aminokyselin! Po smrti S. Millera (2007) bylo zjištěno, že jich vzniklo dokonce 25. Bylo simulováno prostředí panující na Zemi před 3,5 miliardami let a proto se voda v první baňce nejdříve zahřála a vypařila, po příchodu do druhé byl dvojicí elektrod napodoben blesk. Následná kondenzace a přechod zpět do první baňky uzavřel koloběh, který se neustále opakoval. Jestliže tak důležité aminokyseliny vznikají i z anorganických látek, není důvod se domnívat, že pradávné cyanobakterie nemohli získat rozhodující enzym Rubisko pro fotosyntézu. S energií získané ze slunečních paprsků už se začali objevovat příležitosti pro heterotrofní organismy a evoluce mohla naplno začít. Jakkoliv je probíraná minulost vzdálená, už pouhá existence nálezů z Austrálie vede k zamyšlení nad teoriemi o inteligentním dizajnu. Nikdo nemůže s jistotou říct, jak život skutečně vznikl, ale jedno je jisté -nápovědy jsou všude kolem nás. Od Millerova experimentu se věda pohla o kus dál a byly navrženy další hypotézy o vzniku života. Jedna z těch nejdokonalejších praví, že život vznikl v komůrkách hydrotermálních pramenů složených ze síry, železa a niklu, kde protonové gradienty díky styku studené mořské vody (kyselé díky oxidu uhličitému) a zásaditých průduchů umožnili vznik chemiosmózy a uvolňovali energii. V těchto podmínkách se také mohl vyvinout nejdůležitější proces ve fyziologii všech buněk -Krebsův cyklus (dnes víme, že je schopen zpětného chodu s produkcí organické hmoty). Jestli tomu bylo tak, nebo život vznikl v podmínkách prvotní polévky, se nikdy přesně nedovíme. Důležité ale je, že navzdory ohromně vzdálené minulosti i dnes dokážeme skládat dohromady jednotlivé díly a procesy nutné pro život a že můžeme prokázat, že naše odhady jsou reálně uskutečnitelné.

Schema pokusu S. Millera prokazující, že aminokyseliny vznikají za určitých podmínek (které na Zemi před 3,5 miliardami let panovali) i z anorganických látek

Stromatolity v Austrálii -zatím nejstarší doklad o životě na planetě Zem

Nakonec je nutné se ještě jednou vrátit k předešlému odstavci. Zmínil jsem se o možném vzniku proteinů i z anorganických látek, ty samy o sobě ale pro vznik života stačit nemohli. Jak je to možné, když víme, že jsou tak důležité? Proteiny jsou schopny se měnit do nepřeberného množství trojrozměrných uspořádání a v podobě enzymů katalyzovat specifické chemické procesy, nedokážou se ale replikovat. Základním nástrojem přírodní selekce pro přežití všech organismů je ale pokyn „replikuj se“ zakódovaný v nukleových kyselinách -DNA a RNA. Dokud nedošlo k replikaci a předávání informace do dalších generací, nemohla existovat ani přírodní selekce. Pro replikaci slouží mezi recentními organismy především DNA, která se dokáže replikovat, ale nedokáže se formovat do více terciárních struktur. Proteiny ani DNA by jeden bez druhého nemohli dát vzniknout evoluci, ale zapomněli jsme ještě na jednoho hráče -RNA. Ta se na rozdíl od DNA nejen replikuje (i když ne tak rychle) ale dokáže vytvářet také trojrozměrné tvary fungující jako enzymy. Teorie s názvem „ RNA world“ staví právě na RNA jako důležitém komponentu, který měl (a pořád má, protože víše popsané vlastnosti byly studovány v dnešní době) potenciál v počátečných fázích vývoje života nahradit systém DNA-proteiny. Otázka vzniku života je problémem, který nebudeme moci nikdy vyřešit, a to z jednoho důležitého důvodu. Zatím nebyl prokázán život ve vesmíru nikde jinde než na Zemi. Jaká je pravděpodobnost že někde jinde existuje? To, co se událo před přibližně 4 miliardami let na naší planetě byla extrémně vzácná událost, která se podle všeho neudála nikde jinde v obrovském prostoru, který si ani nedokážeme představit. Kdybychom věděli přesně, co se tehdy stalo, bylo by přece logické očekávat život na mnoha dalších místech vesmíru. Navzdory tomu, že se tohle nikdy nedozvíme, existují vědecká fakta, která jsou schopna najít potenciální způsob vzniku života i za velice nehostinných podmínek. Život nevznikl z ničeho. Museli se odehrát nějaké drobné a postupné kroky směrem k větším celkům, které během milionů let vytvořili organismy, a ty nám připadají tak dokonalé, že to svádí až k myšlence o stvořiteli. Dostali jsme se na konec vyprávění o tom, jak evoluce funguje. Jsme ale zase na začátku, u lokálních pravidel formujících dalekosáhlejší změny.

Evoluční teorie rozděluje. Nutí ke vnímavosti. Nabádá k touze po poznání a k pochopení souvislostí. Popisuje složitost, která přímo udivuje. Liší se od ostatních teorií o rozmanitosti života na planetě Zemi v mnoha bodech, ale jeden z nich je zásadní. Poskytuje na naše otázky (snad kromě té o vzniku života, což jsem vysvětlil) přinejmenším dostačující odpověď.