Archibald, John: 1 + 1 = 1: Rovnice života a symbiotická ®evoluce

Archibald, John
1 + 1 = 1: Rovnice života a symbiotická ®evoluce

recenze přírodní vědy

Většina populárně naučných knih zabývajících se biologickou evolucí se obvykle soustřeďuje na nápadné a dobře známé mnohobuněčné organismy, nejčastěji na několik oblíbených skupin živočichů. Nejenže tak opomíjí značnou část veškeré biologické rozmanitosti, ale i většinu času, po který život na Zemi existuje. A v důsledku trestuhodně upozaďuje klíčovou událost, bez níž by život na Zemi nikdy nebyl takový, jaký jej známe – vznik eukaryotické buňky.

O původu buněk
John Archibald
: 1 + 1 = 1: Rovnice života a symbiotická ®evoluce. Přel. Josef Lhotský, Vyšehrad, 2017, 240 s.

Už v první polovině 19. století si někteří badatelé, mimo jiné i Jan Evangelista Purkyně, začali všímat, že těla všech organismů se skládají z jakýchsi miniaturních ohraničených celků, kterým se později začalo říkat buňky. Dnes víme, že buňka je základní stavební i funkční jednotkou veškerého života – až na viry, ale jejich (ne)život je v současné době předmětem mnoha sporů. S buňkami je to na rozdíl od mnoha věcí v biologii docela jednoduché. Rozeznáváme totiž pouze dva základní typy: prokaryotické (neboli předjaderné), jejichž genetická informace (DNA) je volně uložena v cytoplazmě a nacházíme je u dvou na pohled podobných, leč z evolučního hlediska značně odlišných skupin – bakterií a archeí. Druhým typem jsou buňky eukaryotické (pravojaderné), které jsou obvykle mnohem větší, DNA mají uloženou v jasně ohraničeném jádru a celkově jsou nesrovnatelně složitější – v cytoplazmě obsahují mnoho struktur (tzv. organel), jež v buňce plní různé úkoly, od metabolismu po reprodukci. Eukaryotické buňky se na rozdíl od prokaryotických mohou spojovat ve složitější celky – mnohobuněčné organismy – a utvářet těla naprosté většiny živých tvorů, které vidíme pouhým okem, od komára až po člověka.

Pátrání po původu
Ústředním motivem knihy kanadského molekulárního biologa Johna Archibalda nazvané 1 + 1 = 1: Rovnice života a symbiotická ®evoluce (One Plus One Equals One. Symbiosis and the Evolution of Complex Life, 2014) je pátrání po původu dvou buněčných organel – mitochondrií a chloroplastů, respektive plastidů (chloroplasty jsou pouze jedním z několika typů plastidů). Mitochondrie tvoří nedílnou součást buněk u naprosté většiny eukaryotických organismů, ať už se jedná o eukaryota jednobuněčná, či mnohobuněčná. Vzhledem ke své funkci jsou mitochondrie často líčeny jako buněčné elektrárny. Jednou ze stěžejních činností, kterou v buňce plní, je totiž výroba ATP neboli adenosintrifosfátu, jenž slouží coby palivo pro další buněčné procesy. Chloroplasty jsou organely, v nichž probíhá fotosyntéza, a najdeme je v buňkách většiny rostlin (zelených rostlin, ruduch a glaukofytů), ale též některých dalších fotosyntetizujících eukaryot.

Obou organel si badatelé začali více všímat už koncem devatenáctého a v první polovině dvacátého století, přičemž již tehdy se objevily názory, že chloroplasty, a možná i mitochondrie nejsou obyčejné organely, ale že se do jisté míry jedná o autonomní součást eukaryotických buněk, která vznikla symbiózou s jinými, původně volně žijícími prokaryotickými organismy – pravděpodobně bakteriemi (prokaryotická buňka je mnohem menší i jednodušší než eukaryotická). Jeden ze způsobů, jak se to vědci snažili dokázat, spočíval ve snaze organely z buňky vyextrahovat a kultivovat mimo ni, nicméně výsledky, jež tyto pokusy přinesly, byly nanejvýš neprůkazné.

Ideje o symbiotickém původu organel na nějaký čas pak zapadly, dokud se jich v šedesátých letech minulého století nechopila americká bioložka Lynn Margulisová, která začala bez obalu rozvíjet hypotézu, že jak mitochondrie, tak chloroplasty (a možná i další části eukaryotické buňky) vznikly splynutím původní buňky s prokaryotickými organismy. Její názory se zprvu příliš nadšeného přijetí nedočkaly, ba naopak, mnoho vědců se jim spíše vysmívalo. Molekulárně-biologické přístupy ale posléze začaly stále jasněji ukazovat, že tzv. endosymbiotická teorie by mohla být přece jen správná a že přinejmenším mitochondrie a chloroplasty skutečně vznikly z původně volně žijících bakterií. Margulisová se však nezastavila a představu symbiózy coby jednoho z významných motorů biologické evoluce posléze dále rozvíjela a popularizovala (viz její knihu Symbiotická planeta, Academia, 2004).

Evoluce jako síť
Tak nějak by se dal stručně vyjádřit příběh endosymbiotické teorie. John Archibald se nicméně nespokojil s takto okleštěným líčením a celý proces, který vyústil v naši současnou představu o vzniku eukaryotické buňky, se pokusil vykreslit v mnohem širším kontextu. Jednou z událostí, jež znamenala doslova revoluci v našich možnostech poznávání přírody, bylo rozluštění struktury DNA v padesátých letech minulého století. To de facto symbolizovalo zrod molekulární biologie, a jak Archibald upozorňuje, jedním z důsledků byl vznik důležitého oboru, tzv. molekulární fylogenetiky.

Když dříve výzkumníci studovali evoluci nějaké taxonomické skupiny, museli se obvykle spoléhat na dochované zkameněliny či na porovnávání homologických znaků u současných druhů. U jednobuněčných organismů je však tato metoda naprosto nedostačující kvůli takřka naprosté absenci fosilií i nedostatku morfologických znaků. Již dříve se však ukázalo, že mitochondrie i plastidy obsahují vlastní DNA, a molekulární fylogenetika nabídla možnost, jak genetickou informaci z organel porovnat s tou, která se nachází ve volně žijících organismech (nejprve se porovnávaly pouze úseky tzv. ribozomální RNA neboli rRNA).

Výsledky jasně ukázaly, že ač genetická informace přítomná v organelách je značně redukovaná, významně se podobá té, kterou nacházíme u některých volně žijících bakterií. Endosymbiotická teorie získala díky tomuto zjištění na přesvědčivosti, a z cesty tak musel jít názor, že obě organely vznikly v průběhu evoluce uvnitř eukaryotické buňky. Zároveň ukázala na do té doby neslýchanou věc, totiž že evoluce není pouze záležitost rozrůzňování všelijakých životních forem, ale také propojování druhů, či dokonce celých evolučních linií. Průběh evoluce tak, minimálně v prvních několika miliardách let existence života na Zemi, nemá podobu onoho tradičně zobrazovaného rozvětveného stromu, ale působí spíš jako síť.

Způsoby splynutí
Autor dále rozvíjí otázku, jak a kdy došlo ke vzniku jednotlivých organel a které organismy stály u jejich zrodu. V případě mitochondrie se zdá, že organely jsou odvozeny od α-proteobakterií. Vzhledem k faktu, že mitochondrie se staly součástí eukaryotické buňky dříve než plastidy, nabízí se velmi zajímavá otázka, totiž jestli původní prokaryotickou buňku pohltil jiný prokaryotický organismus, což posléze umožnilo vznik eukaryotické buňky, nebo zda původce mitochondrie splynul s již víceméně kompletní eukaryotickou buňkou. Autor na základě předložených skutečností souzní spíše s první možností, ale jak dodává, rozlousknout skutečný průběh události, která proběhla před více než miliardou let, je nanejvýš obtížné.

S plastidy je to v tomto ohledu poněkud jednodušší. První fotosyntetizující eukaryota s chloroplasty totiž pravděpodobně vznikla spojením eukaryotního organismu a sinice, tedy alespoň v případě tzv. primární endosymbiózy. V průběhu evoluce totiž posléze došlo i k sekundární, terciální, a snad i vyšší endosymbiotické události, při níž byl již fotosyntetizující eukaryot (s primárním, sekundárním atd. plastidem) pohlcen jiným eukaryotickým organismem, který do té doby fotosyntézy schopný nebyl. Příkladem jsou třeba krásnoočka, skrytěnky, obrněnky a další. Vznik chloroplastů, potažmo umožnění eukaryotickým organismům, aby díky fotosyntéze využívaly sluneční energii, byl v evoluci pozemského života nepochybně zcela převratnou událostí, neboť dovolil, aby se dříve pustá souš konečně zazelenala.

Odborný překlad
Archibald se v knize věnuje ještě mnoha dalším pozoruhodným otázkám, mimo jiné proč je genetická informace přítomná v organelách tak redukovaná nebo zda byl vznik mitochondrií a plastidů skutečně jedinečnou evoluční událostí. Celkově lze konstatovat, že ač se rozsahem jedná o text spíše podprůměrný (lehce přes 200 stran včetně doslovu překladatele), obsahem jde o dílo rozhodně nadprůměrné a komplexním vylíčením tématu endosymbiotické teorie na našem trhu jedinečné.

Doplňující literaturou ohledně původu a významu mitochondrií může být kniha Nicka Lanea Síla, sexualita a sebevražda (Academia, 2013), v souvislosti se studiem mikroorganismů pak Genesis Jana Sappa (Academia, 2015). Druhou jmenovanou shodou okolností překládal Josef Lhotský, jenž se postaral rovněž o překlad recenzovaného svazku a sám se intenzivně zabývá studiem symbiózy, viz jeho knihy Symbiotický vesmír (Academia, 2014) či Úvod do studia symbiotických interakcí mikroorganismů (Academia, 2015) a desítky článků v časopise Vesmír. Díky erudici překladatele je tak zajištěna formální správnost překladu, která by pro nebiologa byla zřejmě nemalým oříškem. Lhotského zručná práce s jazykem rozhodně dodává výslednému textu na čtivosti. Je však třeba podotknout, že Archibald některé motivy rozvíjí na přeskáčku, což má občas za následek opakování již vyřčeného a lehounce zmatečný tah na branku. Na výsledném dojmu to ovšem příliš neubírá.

Dodejme, že 1 + 1 = 1: Rovnice života a symbiotická ®evoluce je po titulech Nádherná teorie: Sto let obecné teorie relativity Pedra G. Ferreiry (2015) a Kouzelná zahrada biologie (2016) Gottfrieda Schatze již třetím svazkem nové populárně naučné edice Spektrum, za kterou stojí nakladatelství Vyšehrad, a lze jen doufat, že edice si vysoko nastolenou laťku udrží a stane se pro tuzemské čtenáře pravidelným zdrojem kvalitní populárně naučné literatury.

 

© Pavel Pecháček

Ohodnoťte knihu

0%

Hlasovalo 7 čtenářů.

Diskuse

Vložit nový příspěvek do diskuse
Vaše jméno:
E-mail:
Text příspěvku:
Kontrolní otázka: Kolik je prstů na jedné ruce
Kontrolní otázka slouží k ochraně proti vkládání diskusních příspěvků roboty.

Více k článku

hodnocení knihy

70%autor článku   79%čtenáři

zhlédnuto 1542x

katalogy

Koupit knihu

štítky k článku

Inzerce