Často sa hovorí, že človek pochádza z opice. Ide však o výrazne zjednodušené tvrdenie, ktoré nezodpovedá tomu, ako evolúcia v skutočnosti funguje. Ľudia nevznikli zo žiadneho dnes žijúceho druhu opice. S ľudoopmi máme spoločných predkov, pričom jednotlivé vývojové línie sa od seba postupne oddelili pred miliónmi rokov.
Ak sa však pozrieme ešte hlbšie do minulosti, zistíme, že základné genetické plány nášho tela sú omnoho staršie. Niektoré vznikli dávno pred cicavcami, plazmi či prvými štvornožcami pohybujúcimi sa po súši. Výskum evolučných genetikov vrátane odborníkov z Dánska ukázal, že dôležité gény spojené s vývojom končatín, pľúc a určitých častí srdca existovali už u pradávnych rýb pred viac ako 400 miliónmi rokov.
Genómy starobylých rýb odhaľujú počiatky suchozemských stavovcov
Pri hľadaní odpovede na otázku, ako sa naši vodní predkovia postupne prispôsobili životu na súši, vedci skúmajú genómy evolučne veľmi starých skupín rýb. Osobitnú pozornosť venujú druhom, ktoré si zachovali niektoré znaky pripomínajúce dávnych stavovcov.
Neznamená to, že tieto súčasné ryby zostali milióny rokov úplne nezmenené. Aj ony sa po celý čas vyvíjali a prispôsobovali svojmu prostrediu. Ich postavenie na evolučnom strome a zachované anatomické vlastnosti však vedcom umožňujú lepšie rekonštruovať znaky dávnych spoločných predkov.
Porovnávaním genómov rýb s genetickou informáciou obojživelníkov, plazov, vtákov a cicavcov sa ukázalo, že mnohé gény nevyhnutné na vytvorenie suchozemského tela nevznikli až po opustení vody. Základné genetické mechanizmy boli prítomné oveľa skôr a evolúcia ich neskôr upravila na nové účely.
Základy končatín vznikli ešte vo vode
Prvé štvornožce sa vyvinuli z lalokoplutvých rýb približne pred 370 miliónmi rokov. Prechod z vody na súš však nebol náhlou udalosťou. Išlo o dlhý proces, počas ktorého sa menila stavba plutiev, kostry, dýchacej sústavy aj spôsob pohybu.
Genetické poznatky naznačujú, že vývojový program podieľajúci sa na vzniku rúk a nôh nevznikol od úplného začiatku až u suchozemských živočíchov. Mnohé jeho súčasti už riadili vývoj párových plutiev ich vodných predkov. Neskôr boli pozmenené a využité pri formovaní končatín schopných niesť telo na pevnom povrchu.
Ide o typický príklad fungovania evolúcie. Nové orgány a schopnosti nemusia vzniknúť naraz a z ničoho. Často sú výsledkom postupných zmien štruktúr a genetických mechanizmov, ktoré už organizmus používal na iný účel.
Bichir pomáha vedcom nahliadnuť do vzdialenej minulosti
Jednou z pozoruhodných rýb skúmaných v súvislosti s raným vývojom stavovcov je bichir, sladkovodná ryba žijúca v Afrike. Patrí do starej vývojovej línie lúčoplutvých rýb a vyznačuje sa kombináciou vlastností, ktoré pri väčšine dnešných druhov nenájdeme.
Bichir dokáže prijímať kyslík zo vzduchu pomocou párových pľúc. Vo vlhkom prostredí môže určitý čas prežiť aj mimo vody a pri presúvaní využíva prsné plutvy spolu s pohybmi tela. Práve tieto schopnosti z neho robia zaujímavý model na skúmanie toho, ako sa mohli vodné stavovce postupne prispôsobovať pohybu po pevnom podklade.
Jeho plutvy však nemožno jednoducho označiť za ruky alebo nohy. Ich stavba sa od končatín štvornožcov líši. Vedcom napriek tomu pomáha sledovať, ako existujúce svaly, nervy, kosti a gény umožňujú vznik nového spôsobu pohybu.
Bichir zároveň nie je priamym predkom človeka ani prvých suchozemských stavovcov. Je to dnes žijúca ryba z vlastnej evolučnej vetvy. Zachovala si však niektoré starobylé znaky, ktoré môžu pomôcť pri rekonštrukcii dávnych etáp vývoja stavovcov.
Pľúca sa objavili skôr, než živočíchy opustili vodu
Dýchanie vzduchu si väčšinou spájame so životom na súši. Primitívne pľúca sa však pravdepodobne vyvinuli ešte vo vodnom prostredí. Pre ryby žijúce v teplej, plytkej alebo na kyslík chudobnej vode mohla byť schopnosť nadýchnuť sa pri hladine významnou výhodou.
Porovnávacia anatómia, embryonálny vývoj a genetické výskumy podporujú predstavu, že pľúca a plynový mechúr rýb sú evolučne príbuzné orgány. Súčasné poznatky naznačujú, že pôvodným stavom spoločného predka kostnatých rýb boli pravdepodobne pľúca alebo orgán podobný pľúcam. V niektorých vývojových líniách sa tento orgán zachoval na dýchanie, kým v iných sa postupne prispôsobil najmä regulácii vztlaku.
Plynový mechúr umožňuje mnohým rybám meniť hĺbku bez neustáleho aktívneho plávania. Nemožno však povedať, že každý plynový mechúr vznikol jednoduchou premenou párových pľúc. Vývoj jednotlivých skupín rýb bol zložitejší a anatomické usporiadanie týchto orgánov sa medzi nimi líši.
Prechod na súš teda nebol začiatkom vývoja pľúc. Prvé štvornožce pravdepodobne zdedili schopnosť dýchať vzduch od svojich vodných predkov a následne ju ďalej zdokonaľovali.
Aj vývoj ľudského srdca nesie veľmi staré stopy
Hlboký evolučný pôvod nemajú iba naše končatiny a pľúca. Výskumníci našli spoločné genetické mechanizmy aj pri formovaní určitých častí srdca.
Srdce rýb sa svojou stavbou a krvným obehom od srdca cicavcov výrazne odlišuje. Ryby majú prevažne jednoduchý krvný obeh, zatiaľ čo cicavce majú oddelený pľúcny a telový obeh a štvordutinové srdce. Napriek týmto rozdielom sa pri vývoji niektorých srdcových štruktúr používajú príbuzné gény a regulačné mechanizmy.
V priebehu evolúcie sa pôvodný stavebný plán menil, rozširoval a prispôsoboval novým nárokom organizmu. S rastúcou zložitosťou dýchania a krvného obehu bolo potrebné účinnejšie oddeľovať okysličenú krv od odkysličenej. Práve na starších genetických základoch tak mohli postupne vzniknúť zložitejšie srdcia plazov, vtákov a cicavcov.
Ak sa niektoré z týchto regulačných génov počas embryonálneho vývoja narušia, srdce sa nemusí vytvoriť správne. Takéto pozorovania pomáhajú vedcom pochopiť nielen evolúciu, ale aj príčiny určitých vrodených vývojových chýb.
Človek a dnešné ľudoopy majú spoločných predkov
Veta, že človek pochádza z opice, je nepresná najmä preto, že vyvoláva predstavu priamej postupnosti, v ktorej sa jeden súčasný druh zmenil na druhý. Evolúcia však pripomína rozvetvený strom.
Ľudia, šimpanzy, gorily, orangutany a ďalšie primáty sa vyvíjali vo vlastných vetvách. Človek je zároveň z biologického hľadiska primát a patrí medzi ľudoopy. Nie je však potomkom šimpanza, gorily ani iného dnes žijúceho druhu. So šimpanzmi a bonobmi máme spoločného predka, ktorý žil približne pred šiestimi až siedmimi miliónmi rokov.
Podobný princíp platí aj pri rybách. Človek nevznikol zo žiadnej dnes žijúcej ryby. Ak však pôjdeme po evolučnom strome dostatočne ďaleko do minulosti, dostaneme sa k vodným stavovcom, z ktorých sa vyvinula línia prvých štvornožcov. Do tejto veľkej skupiny dnes patria obojživelníky, plazy, vtáky aj cicavce vrátane človeka.
Evolúcia staré mechanizmy nevymazala, ale ďalej ich upravovala
Z doterajších vedeckých poznatkov vyplýva niekoľko dôležitých záverov:
- človek nie je potomkom žiadneho dnes žijúceho druhu opice,
- ľudia a ostatné ľudoopy majú spoločných predkov,
- mnohé gény využívané pri vývoji končatín existovali už pri formovaní rybích plutiev,
- orgány umožňujúce dýchanie vzduchu sa objavili ešte pred osídlením súše,
- niektoré mechanizmy vývoja srdca majú pôvod hlboko v minulosti stavovcov,
- evolúcia neprebieha v priamke, ale vytvára množstvo rozvetvených vývojových línií.
Starobylé skupiny rýb tak vedcom neposkytujú obraz našich priamych predkov, ale cenné porovnanie, pomocou ktorého možno lepšie pochopiť dávny genetický základ tela stavovcov. V ľudskom organizme sa preto nachádzajú stopy procesov, ktoré sa začali stovky miliónov rokov pred objavením prvých ľudí, cicavcov a dokonca aj živočíchov schopných trvalo žiť na súši.
