Nečekané cesty evoluce: Jak se ryby naučily chodit a dýchat vzduch?

Příroda nabízí přehlídku neuvěřitelně rozmanitých tvarů, forem, barev i způsobů chování, jejichž prostřednictvím si organismy opatřují potravu, hledají pohlavního partnera nebo se rozmnožují. Bližší pohled ovšem ukazuje, že ani přirozená pestrost není nekonečná a že se mnohé „motivy“ opakují. Evoluce, respektive přírodní výběr, totiž upřednostňuje ty, kdo dokážou nejúspěšněji získávat zdroje z okolí a zplodit nejvíc potomků. Takové organismy se pak postupně adaptují na prostředí, v němž žijí. A právě působení selekčních tlaků může vést k pozoruhodně podobnému vývoji i u původně nepříbuzných organismů. Zmíněnému jevu se říká konvergence nebo také konvergentní či sbíhavá evoluce – a jeho následky pozorujeme všude kolem sebe. 

Zpátky do vody

Oblíbený příklad konvergentní evoluce představují žraloci a delfíni: Zatímco první jmenovaní patří mezi paryby, mají chrupavčitou kostru a dýchají žábrami, delfíni jsou savci, oporu těla mají převážně zkostnatělou a kvůli doplnění kyslíku se musejí pravidelně vydávat k hladině. Příroda jim však shodně nadělila ploutve a proudnicový tvar těla, takže se dokážou ve vodě rychle pohybovat, což hraje v honbě za kořistí životně důležitou roli.

Předci žraloků obývali již prvohorní oceány před 400 miliony let, a jejich dnešní potomci tak z hlediska tvaru těla těží ze základů položených v dobách, kdy éra savců znamenala ještě hudbu vzdálené budoucnosti. Naopak delfíni, respektive kytovci obecně se vyvinuli teprve ve třetihorách, jejichž začátek datujeme 66 milionů let do historie. Jednalo se přitom o suchozemské savce, kteří se vrátili do vodního prostředí, odkud kdysi dávno vzešli jejich předchůdci. Novým podmínkám se pak přizpůsobili nejen změnou předních končetin v ploutve, ale také řadou dalších adaptací. Kytovci ovšem popsaný proces neprodělali jako jediní: Obdobný „experiment“ podstoupili také plazi, například druhohorní ichtyosauři, či ptáci, konkrétně tučňáci – ti se do moře vydávají za potravou a ve vodě se pohybují mnohem ladněji než na souši.

Létání na čtyři způsoby

Vynikající ukázku konvergentní evoluce skýtá schopnost létat, jelikož se v živočišné říši podle všeho nezávisle objevila hned čtyřikrát. Jako první ji v prvohorách ovládl hmyz a později si ji osvojily tři skupiny obratlovců: ve druhohorách pterosauři, poté ptáci, a nakonec ve třetihorách savci – konkrétně řád letounů, kam patří netopýři či kaloni. U všech skupin obratlovců vznikla křídla přeměnou předních končetin, nicméně u každé linie k tomu došlo poněkud jinak.

Pterosauří křídla tvořila blána napnutá mezi prodlouženým čtvrtým prstem, tělem a zadní končetinou. V případě ptáků zas nastala redukce prstů a srůst záprstních a zápěstních kůstek. Nosnou plochu u nich navíc nepředstavuje blána, nýbrž peří. Letouni mají křídla do určité míry podobná pterosaurům: I u nich najdeme kožovitou blánu, které poskytuje oporu také zadní končetina. Na té přední však mají prodloužené všechny prsty kromě prvního a blána je mezi nimi napnutá. Zmíněné uspořádání jim umožňuje pečlivě manévrovat, což je velmi důležité při lovu hmyzu. 

A proč vlastně křídla vznikla? Daná otázka zaměstnává vědce už řadu let, ale konkrétní odpověď zatím neznají. V zásadě se předpokládá, že schopnost létat mohla prvním „aeronautům“ sloužit jako skvělý prostředek k úniku před predátory a jinými hrozbami. Posléze se mohlo jednat rovněž o adaptaci, díky níž dokázali živočichové ulovit rychle se pohybující a poté i vzdušnou kořist. Létání také umožňuje snadný přesun z jednoho místa na jiné a dovoluje pátrat po potravě v mnohem širší oblasti než při pohybu po zemi.

Pozor na bodliny!

Další dva zdánlivě podobné, a přesto poměrně rozdílné tvory reprezentují ježek a ježura. První zmíněný se řadí k savcům, obývá oblasti Afriky, Evropy i Asie a ve dvou druzích – ježek západní a východní – se vyskytuje také na našem území. Kromě toho žije rovněž na Novém Zélandu, kam byl ovšem zavlečen. Ačkoliv patří ke hmyzožravcům, nepohrdne ani jinou, převážně však masitou stravou, případně psími a kočičími granulemi. Stejně jako u jiných placentálů rodí samice již vyvinutá mláďata a krmí je mateřským mlékem. Typický znak ježků tvoří bodliny, sloužící jako vynikající ochrana před dotěrnými predátory.

Stejnou „zbraň“ dostaly do vínku i ježury, například ježura australská, jež obývá uvedený jižní kontinent, dále blízkou Tasmánii a část Nové Guineje. Tím však podobnost víceméně končí: Ježura spolu s ptakopyskem reprezentuje starobylou savčí skupinu ptakořitních a podobně jako ptáci či plazi klade vejce: Konkrétně pokládá snůšku do hlubokých nor, které vyhrabává krátkými silnými končetinami, zatímco ježci si budují hnízda. Ježura také postrádá zuby, má ovšem velmi dlouhý jazyk a lapá jím mravence, termity i jiné drobné bezobratlé tvory. Nicméně ježci a ježury nejsou jedinými savci, kteří se pyšní bodlinami: Za příklad konvergentní evoluce by se dali pokládat rovněž bodlíni, žijící na Madagaskaru a přilehlých Komorských ostrovech.

Klouzání ve vzduchu

Zatímco aktivní letci se během milionů let evoluce vyvinuli jen ve čtyřech případech, vznášení ve vzduchu si užívají i živočichové, jimž příroda skutečná křídla do vínku nedala. Celá řada druhů totiž ovládá let pasivní, klouzavý: Plachtit dokážou například některé ryby, žáby, plazi, a dokonce i savci. Přeborníky se staly poletuchy a vakoveverky, kterým ve vzduchoplavbě pomáhají speciální kožovité blány, táhnoucí se mezi předními a zadními končetinami.

Ačkoliv jsou si zástupci obou zmíněných skupin na první pohled celkem podobní, zdání jako vždy klame a schopnost klouzavého letu se u nich vyvinula nezávisle. Poletuchy patří mezi živorodé savce, vyskytují se v Severní a Střední Americe, severní Evropě i v Asii a jsou blízce příbuzné veverkám – překvapivě na rozdíl od vakoveverek: Ty mají coby vačnatci blíž například ke klokanům či ďáblům medvědovitým a obývají pouze Austrálii, Tasmánii a Novou Guineu. Vzduchem dovedou klouzat také letuchy, které žijí v jihovýchodní Asii a mají nejblíž k primátům. I v jejich případě se přitom kožovitá létací blána vyvinula nezávisle.

Lapače hmyzu

Přestože se většina nejznámějších příkladů konvergentní evoluce týká fauny, ani flóra nezůstává pozadu – jak dokládají třeba masožravé láčkovky a různé druhy z čeledi špirlicovitých, jež lapají hmyz do velmi podobných pastí. Vědci se dokonce v minulosti domnívali, že jde o blízce příbuzné čeledi. Z molekulární analýzy však vyplynulo, že se značně odlišují, a spadají dokonce do rozdílných řádů.

Zatímco láčkovky jsou doma na jihovýchodě Asie, v Indii, Austrálii, na Madagaskaru či na různých ostrovech v Indickém oceánu, špirlicovité pocházejí ze Severní a Jižní Ameriky. Masožravost a používání láčkovitých pastí se přitom nezávisle vyvinuly ještě u čeledi láčkovicovitých s jediným zástupcem, láčkovicí australskou.

TIP: Další střípek v hádance evoluce: Přišly želvy z vody, nebo se vyvinuly na souši?

Příklady konvergence se každopádně neomezují pouze na masožravky: K nejnápadnějším patří rody aloe a agáve, reprezentované třeba aloí pravou a agáve obecnou. V obou případech se jedná o sukulentní rostliny s přízemní růžicí tlustých listů, jejichž kraje pokrývají ostny. Ovšem zatímco aloe má listy spíš dužnaté, u agáve jsou tuhé a vláknité. První zmíněný rod navíc pochází z Afriky a Asie, kdežto druhý je doma na jihozápadě USA a ve Střední i Jižní Americe. Ačkoliv oba patří do řádu chřestotvarých, podobné znaky se u nich vyvinuly nezávisle, jako adaptace na život v suchých oblastech.