O Neopakovatelném Péru

Longiskvama (Longisquama insignis) je malý archosaur pocházející ze středoasijského triasu, tedy zástupce velké skupiny obratlovců zahrnující krokodýly, ptáky, dinosaury, pterosaury a řadu dalších vymřelých skupin (v poslední době molekulární studie oživily starou hypotézu, že do této skupiny patří také želvy a kupodivu snad i haterie). Ze zad tomuto ještěrkovitému zvířátku vyrůstaly dvě řady dlouhých výrůstků, očividně modifikovaných šupin, snad užívaných k pasivnímu letu, snad k různým sexuálním přehlídkám. Tento tvor byl objeven před lety v Kyrgyzstánu a pronikl i např. do Špinarovy Paleontologie obratlovců. Protože však byl popsán podle ruských paleontologických zvyklostí (Šarov 1970), tedy se zvláštním důrazem na vněšnij oblik, bez detailní morfologické analýzy, celkem z jeho existence neplynulo o moc víc než další potvrzení známé skutečnosti, že zvířata jsou často divná a ta, která neznáme ze zoo, jsou jaksi divnější (celé divení se nad kambrickou explozí a nad tvory z naleziště Burgess Shales pochází z tohoto zdroje). Detailní práce byla publikována letos v červnu v časopisu Science (Jones a spol., Science 288, 2202–2205, 2000), a protože tato práce ve srovnání s tím, jak málo relevantního říká, vzbudila překvapivou reakci masmédií (u nás Lidových novin), je třeba se k ní trochu vrátit.

Nová je na této studii detailní analýza hřbetních výrůstků a zjištění, že struktura jejich báze se nepodobá plazí šupině, nýbrž ptačímu peru (které ovšem samo je modifikovanou šupinou); čistě ptačího charakteru je i předpokládaný způsob výměny těchto struktur (tj. „pelichání“, nikoliv „svlékání“). Autoři jsou nápadně opatrní ve fylogenetických závěrech, píšou o „neptačích perech“, jejichž vztah k pokožkovým derivátům ptáků „zůstává nejasný“, nicméně se uřekli: jsou „pravděpodobně homologická ptačímu peří“. Jones a spol. evidentně nevěří, že ptáci jsou dinosauři, a myslí si, že longiskvama je předek ptáků, ale neříkají to nahlas; tato předběžná opatrnost mi na jejich článku vadí snad nejvíc. Jejím doplňkem je neochota k explicitnímu vyjádření, neochota formulovat své závěry v testovatelné podobě – ti lidé nám prostě vyprávějí o tom, co viděli, naznačují, co jim to připomíná a jako co jim to připadá, ale vyhýbají se formulaci hypotéz, nechtějí se nechat chytit za slovo. Myslím, že právě ochota formulovat věci tak, aby mě bylo možno chytit za slovo, je základem vědy, přinejmenším od dob Popperových. „Dokážu si snadno představit evoluci ptáků přes stadium podobné longiskvamě,“ vece jeden z autorů této práce; problém je, že do toho, co on si dovede, nebo naopak nedovede představit, nikomu nic není. (Kreacionisté jsou zase proslulí tím, jak hrdě prohlašují, že si nedokážou představit vůbec nic; proboha, pánové, tak s tím jděte k doktorovi, ale nepište o tom knihy!)

Prohlášení, že dvě struktury jsou si „homologické“, málo znamená (viz Vesmír 76, 27, 1997/1). Homologie jsou – z tohoto hlediska – totiž nejmíň dvojí: primární a sekundární. Primární homologií je prostě náš pocit, zdání či rozhodnutí, že znak A u druhu 1 a znak B u druhu 2 jsou tak nějak to samé, že jsou ve fylogenetickém kontextu srovnatelné. Třeba zuby vlka a zuby vakovlka jsou tak nějak srovnatelné. Nebo peří ptáka a hřbetní výrůstky longiskvamy jsou taky tak nějak skoro totéž. (Někteří skeptici, kteří longiskvamu skutečně viděli, praví, že Jones a spol. pouze dokázali, že její hřbetní výrůstky měly válcovité báze, víc nic, a že ptačím perům se ve skutečnosti vůbec nepodobají.) To ještě není skutečná fylogenetická práce, toto je prostě frivolní zacházení s vlastními pocity, založené na přesvědčení, že co se mi zdá, to je taky pravda. Jak známo, když se člověku něco zdá, měl by se pokřižovat. Věda tím zdáním teprve začíná: teprve když analyzujeme konflikt různých potenciálně, tedy primárně homologických znaků, zjistíme, že pouze některé primární homologie jsou opravdu, fylogeneticky, sekundárně homologické, kdežto jiné ne. Vakovlk a vlk jsou si podobní v několika málo znacích, kdežto vakovlk a klokan jsou si podobní skoro ve všem. Proto je vakovlk vačnatec s podivnými zuby, nikoliv šelma s podivnými vnitřnostmi, embryologií, chováním a geny. Proto jsou klokaní znaky vakovlka skutečně homologické, kdežto jeho vlčí zuby nikoliv. Tvrzení, že něco je homologie, patří do oboru fylogenetiky (a nutno k němu dospět fylogenetickými metodami), nikoliv do oboru morfologie. Morfologie samotná může pouze rozpoznat strukturní podobnost; morfologická podobnost je pouze motivací proč nějaký znak zkoumat a nemůže toto zkoumání nahradit.

Proč se této skutečné a vážné fylogenetické práci Jones a spol. vyhnuli, těžko říct. Zřejmě poněkud příliš věří, že ektodermální struktura s válcovitou bází mohla vzniknout toliko jednou a že všichni, kdo takovou strukturu mají, jsou si právě proto evidentně příbuzní. Víra, že peří mohlo vzniknout toliko jednou, neboť jeho struktura je tak komplikovaná, že eventuální konvergenci bychom bez problémů poznali, je, stejně jako jiné víry, především principiálně neuchopitelná těmi, kdo jí netrpí. Jestliže si Jones a spol. dokážou představit evoluci ptáků přes stadium podobné longiskvamě, jiní si zase dovedou představit několikanásobný konvergentní vznik ektodermálních výrůstků s úzkou válcovitou základnou. Představme si na okamžik, že peří opravdu vzniklo dvakrát, u dvou skupin nepříbuzných živočichů. Pokud tomu tak bylo, víra v Neopakovatelné Péro je nejen nesprávná, ale především zavádějící: takto zaslepeni totiž opakovatelnost péra nemůžeme nikdy odhalit.

V současné době jednoznačně převládá názor, že ptáci jsou dinosauři, nikoliv tedy „příbuzní dinosaurů“, nýbrž modifikovaní teropodní dinosauři ze skupiny Coelurosauria, blízce příbuzní čeledi Dromaeosauridae (to jsou mimochodem „raptoři“ z Jurského parku). Desítky anatomických znaků spojujících ptáky s celurosaury můžete najít v příslušných fylogenetických analýzách (stavba pánve, lebky a předních končetin, duté tenkostěnné kosti, dlouhý krk ve tvaru písmene S a vzpřímený prstochodný (digitigrádní) postoj, mikrostruktura vaječné skořápky, detailní stavba zubů, v neposlední řadě i vláknité β-keratinózní ektodermální výrůstky, ne nepodobné peří, což bylo v poslední době objeveno u řady dinosaurů). Nikdo ať po mně nežádá, abych se k těmto znakům nějak vyjadřoval, ani tomu nerozumím; prostě jenom vidím, že to tak vyšlo, zatímco od oponentů dinosauřího původu ptáků se mi dostává pouze obecných, zhusta intuitivních úvah o evolučních zákonitostech. Všechny námitky proti dinosauřímu původu ptáků, které jsem kdy četl, pocházejí ze dvou velmi nejistých zdrojů: ze stratigrafie a z úvah o konvergencích a selekčních tlacích (viz rámečky 1 a 2), což je velmi málo k věci. Oponenti dinosauří historie ptáků by museli udělat to jediné, co má ve fylogenetickém kontextu smysl: najít nějaké ne-dinosaury, kteří sdílejí s ptáky víc odvozených znaků, než kolik jich mají (někteří) dinosauři. Až dosud nic takového nepředložili a vágní úvahy o „tekodontních předcích“ nic neznamenají („Thecodontia“ jsou umělý taxon, zahrnující všechny primitivní archosaury, kteří nejsou ani ptáci, ani dinosauři, ani pterosauři, ani krokodýlové). Teprve teď přichází (pouze implicitní) návrh, že sesterskou skupinou ptáků je longiskvama. Všechny dinosauří znaky ptáků tedy musejí být konvergentní, aby válcovitá báze ektodermálních derivátů mohla nebýt konvergentní. Numericky to očividně nevychází, ale mnozí vám řeknou, že o počet znaků nejde – jde o jejich kvalitu.

Lidé se totiž obvykle bojí, že budeme-li brát znak jako znak, aniž bychom se předem zamýšleli nad jejich fylogenetickou vhodností, může či musí se nám přihodit, že špatné, nefylogenetické znaky, tj. náhodný šum, převládnou nad skutečným fylogenetickým signálem („garbage in, garbage out“). To prostě není pravda – pokud pracujeme s velkými soubory znaků. Představte si, že máte soubor deseti druhů o dvaceti znacích, tj. tabulku o 200 políčkách. Polovina znaků, tedy deset, reprezentuje fylogenetický signál, jsou to ty znaky, které zanechala fylogeneze. Šum je tedy 50%. Představme si, že máme i druhou, stejně velkou a stejně strukturovanou matici jiných znaků pro stejných deset druhů (10×20 s 50% šumem) a že tyto dva soubory spojíme do nového (10×40). Co se stane? Signály se sečtou, protože fylogeneze byla jen jedna, zatímco šum se sečíst nedá – od toho je to šum, že lítá náhodně všemi směry a nevykazuje žádnou logiku. Přidání nových znaků relativně posílí signál, ačkoliv tyto nové znaky nebyly o nic míň náhodné než ty původní. Což se při zpracovávání velkých souborů znaků vskutku děje. Pokud by se šum začal sčítat, znamenalo by to, že má nějakou vnitřní logiku, a pak to není šum. Může to být ovšem něco jiného – podobnost dvou druhů, která není ani náhodná, ani založená na fylogenetické příbuznosti, nýbrž způsobená třeba konvergentní evolucí nepříbuzných druhů v podobném prostředí nebo různými podivnostmi molekulární evoluce.

A jsme u toho: není důvod bát se náhodného šumu, pracujeme-li řádově se stovkami či tisíci náhodně vybraných znaků. Zato je dobrý důvod pátrat po nenáhodných, systematických chybách ve fylogenetických rekonstrukcích, po situacích, kdy zaměňujeme podobnost za příbuznost či konvergenci za fylogenezi. Jako nezaujatý svědek celé aféry prohlašuji: Dostatečným důkazem toho, že „peří“ mohlo vznikat a vznikalo víckrát, je pro mě právě evidentní nepříbuznost longiskvamy a ptáků; že si ptáci a longiskvama jsou bezprostředně příbuzní, nebylo podloženo ničím jiným než podobností jejich ektodermálních výrůstků, tedy právě tím, co jsme měli dokázat. Ptáci jsou opeřená zvířata a opeřená zvířata jsou ptáci – tento myšlenkový řetěz vskutku nelze přetnout, a proto to není věda.

Situace, kdy jsou si nepříbuzné druhy nápadně podobné, musíme odhalovat, a abychom to mohli dělat, nesmíme být předem zaslepeni. Předsudky jsou v podstatě dva: „tento znak nemá smysl“ (neboli pracujeme s malým počtem znaků, „které mají smysl“, a tím spolehlivě posilujeme náhodný šum) a „tento znak vznikl pouze jednou“ (neboli odmítáme důkazy tvrdící opak, abychom si byli jisti, že nám vyjde ta hypotéza, v níž se nám předem zalíbilo). První přístup plodí omyly, druhý podvody; práce o longiskvamě zahrnuje oba tyto přístupy. Nevím, zda objevitelé válcovité báze výrůstků u longiskvamy chtěli vědomě zabránit vyvrácení svých zdání, a proto nediskutují jiné znaky, či zda je prostě nenapadlo, že by jejich zdání mohla nebýt univerzálně přijatelná prostě jenom proto, že jim se to tak opravdu zdá.

Člověku se občas přihodí, že něčemu uvěří; taková situace vyžaduje soucit a pochopení. Je dobré si uvědomit, že víra v Neopakovatelné Péro není věda, ať už jsou příbuzenské vztahy ptáků, dinosaurů a longiskvamy jakékoliv.