Starý Nový přehled biologie

Nedávno jsem v jednom knihkupectví náhodou zrakem spočinul na atraktivně vyhlížejícím svazku s názvem Nový přehled biologie. Vzpomněl jsem si na své přírodovědecké začátky a na to, jaký význam pro mne tenkrát mělo první vydání knihy, jehož titul se lišil pouze absencí přívlastku „nový“. Neodolal jsem proto, abych tlustospis nepotěžkal, avšak po letmém prolistování několika stránek jsem z knihkupectví odešel poněkud zklamán.

Tíživé myšlenky jsem hodlal pustit z hlavy, avšak záhy jsem dostal nabídku napsat na tuto knihu recenzi. Přikývl jsem – přece jen jsem ještě ve věku, kdy mi možnost oprávněně kritizovat práci kolegů o jednu či dvě generace starších přináší určité škodolibé uspokojení. Psaní recenze mi jej (bohužel) poskytlo v míře vrchovaté.

Nový přehled biologie (dále jen Přehled) je dílem rozsáhlého kolektivu (podobně jako jeho předchůdce z r. 1987). Vedle hlavního autora prof. S. Rosypala, který je externím pracovníkem Masarykovy univerzity v Brně, přispělo větší či menší měrou 28 spoluautorů (většinou z Karlovy univerzity), z nichž mnozí jsou již emeritní profesoři, dva se vydání knihy bohužel nedožili.

V předmluvě S. Rosypal píše, že cílem knihy je sloužit studentům připravujícím se k přijímacím zkouškám, vysokoškolským studentům a nakonec komukoli, kdo se chce poučit o nějakém aspektu moderní biologie. Lze ale očekávat, že velký význam bude mít také pro zvídavé středoškoláky a jejich učitele.

Splňuje Přehled záměr, s nímž byl vydáván? Podle mého názoru stěží. V následujícím sledu lamentací se pokusím ukázat, jak špatnou práci odvedli někteří autoři, editor a nakonec i nakladatelství. Záplava nedostatků mě navíc odradila i od hledání pozitiv (přece jen by se něco našlo, třeba moderně pojatá kapitola o fylogenezi živočichů nebo nově zařazená kapitola o biodiverzitě).

Tohle že je biologie jednadvacátého století?

Hlavní stinná stránka Přehledu je patrná na první pohled – koncepčně a proporcemi jednotlivých částí je na úrovni biologie o desetiletí nazpět. Především se zde naplno projevilo, jak silně dosud české školské biologii vládne tradiční důraz na morfologii a systematiku. Přehled tak vůbec nereaguje na posun těžiště biologického výzkumu v posledních desetiletích, bez ohledu na explozi poznatků molekulární a buněčné biologie, imunologie či molekulární fylogenetiky.

Buněčné biologii včetně molekulární genetiky a základů biochemie je v Přehledu věnováno necelých 100 stran, stejně jako obecné a srovnávací morfologii živočichů. Zoufalý je však nejen nepochopitelně malý rozsah oddílu Buňka, ale také jeho vnitřní struktura a koncepce. Některá témata jsou zpracována do absurdních detailů, např. mechanizmus translace, úplně však vypadly klíčové partie, jako jsou popis buněčného cyklu a dělení buněk. O mitóze je jen kratičké pojednání v oddílu Dědičnost, v podstatě se omezuje na vyjmenování fází. Paradoxně jsou pak detaily průběhu mitózy použity jako taxonomické ukazatele v kapitole o zelených řasách. Neodpustitelné je opomenutí fenoménu transpozice, vždyť transpozony tvoří většinu DNA v lidském genomu. Nedostatečné jsou pasáže o buněčných regulacích, postrádám aspoň zmínku o specifické degradaci proteinů přes ubikvitinaci a proteazom nebo o regulaci genové exprese na úrovni chromatinu. Jistě by rovněž stálo za to napsat něco o existenci jevu označovaného „post-transcriptional gene silencing“ a o jeho využití ke studiu funkce genů metodou RNAi. Kapitolka o signál­ních kaskádách je čistě „zoocentrická“, uvítal bych (alespoň pro ilustraci možných signálních mechanizmů u dalších organizmů) třeba vysvětlení významu histidinových kináz u bakterií a rostlin.

Opožděnost Přehledu za vývojem v biologii lze doložit tím, jak se vypořádal s celým odvětvím genomiky a bioinformatiky. Projektu sekvencování lidského genomu a jeho výsledkům je věnováno půl stránky textu na úrovni populárního článku z denního tisku, o genomových projektech dalších organizmů zhola nic, úplně chybí popis, jak vlastně se genomy sekvencují a analyzují. Příznačné je zjištění, že v Přehledu nikde nenajdeme ani zmínku o hlístici Caenorhabditis elegans, vedle savců a octomilky (Drosophila melanogaster) možná nejvýznamnějším modelovém organizmu pro studium různých aspektů biologie buňky, funkce nervového systému, mechanizmů ontogeneze aj. Za průkopnické práce na tomto organizmu byla před dvěma lety udělena Nobelova cena (viz Vesmír 82, 133, 2003/3 a 83, 167, 2004/3) a byl to první živočich, u něhož byla určena kompletní sekvence genomu.

Do knihy je sice zařazena kapitola o genovém inženýrství a biotechnologii, kde je popsáno například prohledávání genových knihoven pomocí hybridizace se značenou sondou, tedy postup, který se dnes používá poměrně zřídka. Rozum pak ale zůstává stát nad tím, proč v této kapitole (stejně jako v celé knize) není vůbec vysvětlena metoda polymerázové řetězové reakce (PCR), dnes patrně nejběžnější metody molekulární biologie, rutinně používané i v systematické biologii nebo v diagnostice. Postrádám také vysvětlení principů genetické analýzy, tj. využití mutantů a pozičního klonování pro studium funkce genů. Očekávat zmínku o reverzní genetice by pak bylo asi příliš naivní.

K pláči je způsob, jímž Přehled pojednává o bezesporu nejživějším odvětví fyziologie živočichů, imunologii. V kapitole Fyziologie živočichů není o imunitním systému ani zmínka (termíny „imunita“ nebo „imunitní systém“ ostatně nejsou ani v rejstříku), jediné povrchní pojednání na půl stránky je možno nalézt v kapitole o krevní soustavě člověka, jeho autor se ale neobtěžuje ani stručně vysvětlit, jak vlastně vznikají a fungují protilátky. Lze snad pochybovat o nezbytnosti lepší osvěty na tomto poli, když se v českém dabingu amerických akčních filmů důsledně překládá termín antibody (protilátka) jako „antitělísko“? Za velkou chybu pokládám absenci jakékoliv zmínky o několik let starém objevu plastidu (tzv. apikoplastu) u výtrusovců, jehož současný intenzivní výzkum možná představuje klíč k zvládnutí chorob, jako je malárie, postihující stovky milionů lidí ročně.

Vzhledem k svému profesnímu zaměření jsem se vyhnul posuzování ekologické kapitoly, ale její hodnocení z pera Davida Storcha (viz rámeček) mluví za vše.

Slabiny oddílů systematických

Jestliže Přehled selhal, pokud jde o rozsah i kvalitu partií věnovaných „funkční“ biologii, pak nepřekvapí, že kvalita pokulhává i u většiny oddílů systematických. Předně, teoretická východiska konstrukce klasifikačního systému použitého v Přehledu jsou naprosto nejasná a výsledek je možno popsat jako nesourodý konglomerát tradice, vyložených anachronizmů, rádobyprogresivních řešení a skutečně moderních koncepcí. Osobně bych trval na důsledném použití fylogenetické klasifikace, která dnes ve světové literatuře kvůli svým kladům zřetelně převládá a na jejíž významné přednosti rovněž upozorňuje P. Štys v kapitole o principech taxonomie a fylogenetiky. Fylogenetická klasifikace je však v Přehledu uplatněna pouze nahodile. Jeden příklad za všechny: Přehled tradičně uvádí jako samostatný kmen vrtejše (Acanthocephala), přitom je dnes na základě morfologických i molekulárních údajů vhodnější je považovat jen za parazitickou podskupinu vířníků (Rotatoria). Naproti tomu jazyčnatky (Pentastomida), jiná skupina parazitických červovitých živočichů, která byla donedávna považována za samostatný kmen, je v souladu s nedávnými molekulárními důkazy v Přehledu uvedena pouze jako třída korýšů. Když šlo použít fylogenetickou taxonomii pro jazyčnatky, proč ne pro vrtejše? Logika v tom není žádná.

Zcela nepochopitelné je použití „systému“ bakterií založeného na povrchních morfologických a metabolických podobnostech. Autor to odůvodňuje tím, že obecně přijímaná klasifikace bakterií (založená na fylogenetické příbuznosti) nebyla v době sepisování knihy k dispozici. Aktivně pracující mikrobiologové i světové učebnice mikrobiologie však používají fylogenetickou klasifikaci již léta. Strašně mě zklamalo mlčení Přehledu ve věci existence skryté diverzity bakterií. S. Rosypal se sice zmiňuje o skupině archebakterií zvané Korarchaeota, jež je známá jen na základě sekvencí DNA z nekultivovaných pří­rodních vzorků (tj. nevíme nic o její morfologii či metabolizmu), nepochopitelně však zcela opomenul, že pro eubakterie je takových linií známo několik desítek.

Obrovským problémem je pojetí nejvyšších systematických kategorií eukaryont, tj. říší. V českých středoškolských učebnicích se dosud používá systém tří říší, živočichů, hub a rostlin, všechny tři říše jsou ale polyfyletické a zcela umělé. Přehled se to snaží zlepšit zavedením systému pěti říší, je to ale z bláta do louže. Použitá varianta systému vychází z produkce Thomase Cavaliera-Smithe, jenž je jistě autorem řady kvalitních prací a podnětných myšlenek, pokud však hodnotíme jeho činnost na poli formální klasifikace, je to spíše manýristická figura chrlící neustále nové a vzájemně si odporující verze systému, které většina aktivních biologů přijímá dosti rezervovaně. Protože je ale T. Cavalier-Smith prakticky jediný biolog, jemuž světové odborné časopisy tisknou staromódní klasifikace živých organizmů ze všech těch říší, podříší, podpodříší a „maloříší“, baští mu to školometští profesoři i s navijákem. Není zde prostor, abych vysvětlil, proč je systém s říšemi Protozoa a Chromista totálně zavádějící a neopodstatněný. Říše Protozoa a Chromista nepřežijí svého autora, mám však obavu, že Přehled poplete hlavu celé generaci studentů.

Na mnoha místech je velmi dobře cítit, jak většina autorů systematických kapitol nedo­kázala vstřebat zlom podmíněný molekulárně-fylogenetickými metodami. Např. v kapitole o spájivých houbách čteme: „Náplň oddělení [Zygomycota] podle nových poznatků tvoří dvě třídy … Zygomycetes … a … Trichomycetes.“ Nevím, jestli se mám smát nebo brečet – o jakých nových poznatcích to autor hovoří? Molekulárně-taxonomické studie z posledních čtyř let naopak jasně ukázaly neudržitelnost třídy Trichomycetes, neboť je to polyfyletické seskupení pouze povrchně podobných vláknitých organizmů (dva ze čtyř řádů kdysi považovaných za trichomycety dokonce nejsou ani houby, ale „prvoci“ příbuzní choanoflagelátům). O pár stránek dál najdeme jiný nesmysl: „Fylogenetické studie, vycházející ze sekvencování 18S rRNA, ukazují na zřetelnou příbuznost pěti oddělení říše Fungi …“. Autor má evidentně pouze povrchní povědomí o molekulární fylogenetice, jinak by věděl, že v případě jednoho z jím zmiňovaných oddělení hub (Microsporidia) analýza běžně používaného markerového genu 18S rRNA nikdy příbuznost s ostatními houbami nenaznačila a pro správné určení příbuzenských vztahů mikrosporidií bylo nutné využít jiné geny.

Ačkoliv se necítím příliš kompetentní posuzovat detaily oddílu věnovaného systému živočichů, přece jen jsou zde nesrovnalosti patrné i laikovi. Jednou z nich je, že použitý systém (tradiční řešení používané v české literatuře již mnoho let pouze s drobnými inovacemi) příliš nekoresponduje s moderně pojatou kapitolou o fylogenezi živočichů z pera J. Zrzavého. Nepochopitelná je ale absence jakéhokoliv pojednání o vymřelých živočišných skupinách (včetně dinosaurů) nebo o klíčovém fenoménu kambrické exploze. Autoři systematického přehledu živočichů možná předpokládali, že fosilie budou zpracovány J. Zrzavým v kapitole o fylogenezi, ten však výslovně píše, že je záměrně opomíjí. Rozhodně selhal editor, je ale s podivem, že si této mezery nevšiml, protože vymřelé skupiny rostlin jsou v Přehledu zpracovány dost podrobně, dokonce dvěma autory ve dvou různých kapitolách, takže text je místy vysoce redundantní. Na oplátku zase ale chybí jakékoliv pojednání o evoluci rostlin z perspektivy molekulární fylogenetiky, což je strašná škoda, neboť tato oblast je už dostatečně „usazená“ a není možné se vymlouvat, že je pro potvrzení nových vhledů třeba počkat na další studie (jak tomu dozajista je v případě fylogeneze živočichů).

Zkrátka přišly i paleoantropologické partie. V Přehledu je zpracována evoluce pouze samotného rodu Homo, o australopitécích a dalších významných rodech (Ardipithecus…) či evolučním vztahu člověka a lidoopů v něm není nic. To je velmi nešťastné, neboť právě toto pole biologie doznalo díky novým fosilním nálezům a genetickým studiím v posledních letech obrovského vývoje, který tak v českých textech pro středoškoláky není zatím vůbec zachycen.

Množství chyb a nepřesností

Dojem ještě zhoršuje velké množství věcných chyb a nepřesností, které v Přehledu zůstaly, přestože rukopis lektorovalo šestadvacet recenzentů. Pro ilustraci uvádím jen některé příklady, a navíc podotýkám, že nejsem polyhistor a velkou část knihy nedokážu posoudit detailně. Pronásleduje mne neblahá předtucha, kolik dalších chyb najdou experti na jednotlivé kapitoly.

Jen namátkou: Podle Přehledu kodon UGA „ve většině případů působí jako kodon pro selenocystein“ (s. 87). Je však pravda, že v drtivé většině případů je UGA terminační kodon. Velmi nepřesné je tvrzení, že „nukleotidové sekvence jsou homologické tehdy, jestliže jsou více či méně podobné nebo stejné“ (s. 91). Termín „homologický“ se v biologii vztahuje na původ struktur nebo sekvencí ze společného předka bez ohledu na míru podobnosti, takže i značně nepodobné sekvence mohou být homologické, a naopak stejné sekvence mohou být nehomologické. Není pravda, že „u bakterií se rozlišují tři druhy DNA-polymeráz“ (s. 93), dnes je jich známo mnohem víc. Na s. 136 se píše, že se skupina bakterií Prochlorophyta dělí do dvou rodů, Prochloron a Prochlorothrix. Zcela je tak opomenut třetí, ekologicky zdaleka nejvýznamnější rod prochlorofytů Prochlorococcus, jenž je klíčovou součástí oceánického nanoplanktonu a jedním z nejhojnějších organizmů na Zemi vůbec. Nesprávné je tvrzení, že „v lipidech, které jsou chemickou složkou plazmatické membrány bakterií, je vazba mezi glycerolem a karboxylovou kyselinou esterová, kdežto u archeí etérová“ (s. 148). Ve skutečnosti mají archea místo karboxylové kyseliny řetězec izoprenoidu. Podle Přehledu jsou axostyl u trichomonád (s. 159) a osní vlákno panožek u prvoků ze skupiny Actinopoda (s. 165) vytvořeny z látky podobné chitinu, ve skutečnosti to však jsou svazky mikrotubulů. Střevní patogen Giardia intestinalis je uveden pod dávno neplatným a v odborné literatuře nepoužívaným označením Lamblia intestinalis (s. 159). V kapitolce o opalinkách (s. 182) se píše, že povrch těchto prvoků nese mastigonemy, což není pravda. Stejně tak není pravda, že oddělení Glaucophyta obsahuje jen dva druhy (s. 262). Na straně 277 se dočteme, že prvosemenné rostliny (Progymnospermophyta) jsou jedním ze „čtyř oddělení recentních rostlin“. Prvosemenné přitom vymřely v karbonu, jak je ostatně uvedeno i v paleobotanické kapitole (s. 301). V seznamu nedostatků Přehledu by se dalo pokračovat ještě hodně dlouho, viz např. nesmyslné tvrzení, že vitamin C „katalyzuje oxidaci živin“ (s. 560), nebo zmatené vysvětlení podstaty Hox genů (s. 719).

Jak nepsat o životě

Vedle věcných výhrad je z mého pohledu co vytknout, i pokud jde o styl a záživnost. Ačkoliv je hlavním tématem Přehledu život, působí některé kapitoly poněkud „zmrtvěle“ a školometsky. Vysloveně odpudivě je pojata např. kapitola o archebakteriích (Archaea či Archaebacteria), jedné ze tří samostatných domén života. Je to fascinující, dosud málo prozkoumaná skupina prokaryont, žijící často v extrémních podmínkách – ve vysokých koncentracích solí, teplotách nad bodem varu vody apod. (viz Vesmír 79, 253, 2000/5; 79, 323, 2000/6; 79, 327, 2000/6). Archebakterie jsou v Přehledu rozebrány do velkých molekulárních a biochemických detailů, pro čtenáře však zůstanou poněkud virtuální, protože je v knize nenajde na jediném obrázku (i když se v ní našlo místo pro barevné ilustrace notoricky známých druhů, jako jsou kapr, tygr, šimpanz…), a nedočte se ani to, že metanogenní archebakterie obývají také trávicí trakt zvířat i člověka (důsledky jejich činnosti nechť si každý domyslí sám…).

O pár odstavců výše jsem volal po rozšíření některých partií Přehledu, měl bych také navrhnout, kde v něm co ubrat. Jednoznačně „předimenzované“ jsou např. kapitoly o morfologii rostlin a živočichů, zabírající dohromady 140 stran. Je opravdu nutné uvádět latinské názvy pro šešuli, nažku či úponek? Má pro začínajícího biologa reálný význam vědět, že se kořeny dělí podle tvaru na nitkovité, válcovité, vřetenovité, kuželovité, srdcovité, řepovité, hlíznaté a chůdovité? Barevné tabule vysvětlující rozdíl mezi zubatým, dvakrát vykrajovaným, vyhlodávaným a kracovitým okrajem čepele listu jsou asi také přílišný luxus, Přehled přece nemá sloužit jako úvod k určovacímu klíči.

Dost mě v Přehledu rozčilují některé „prázdné fráze“ (na jazyk se mi dere jiné slovo). Co znamená, že „rostliny postupně vytvořily mechanizmy realizace genetické informace a systému reakcí na vnější podněty“ (s. 241)? Nebo: „Člověk – Homo sapiens sapiens – jako nejsložitější organizmus, který evoluce dosud vytvořila, má úměrně tomu také nejsložitější dědičnost“ (s. 632). Mohl by mi autor vysvětlit, jak se ta „složitost“ měří? Počtem genů? Některé organizmy mají víc genů než člověk… Jestliže narazíte na větu „Je-li dítě zbaveno výchovy, …ustrne na úrovni tvora biologického“ (s. 538), dýchne na vás atmosféra doby naštěstí již pár let minulé. Zuřím při četbě hodnocení výsledků vývojové genetiky rostlin: „Studium mutantů a jejich molekulárněbiologická analýza vedly k identifikaci řady genů… Přestože byly některé proteiny kódované těmito geny analyzovány až na úroveň primární struktury, zůstává mechanizmus jejich působení u většiny z nich neznámý nebo je zatím značně spekulativní“ (s. 259). Mohu mít ale zlost jen sám na sebe, asi se na své katedře, kde shodou okolností působí i autorka uvedeného citátu, nedostatečně snažím o osvětu.

Neodpustím si ještě krátký komentář ke zpracování historického přehledu biologie. Neuvěřitelně jednostranně je pojata biologie 20. století, prakticky se omezující jen na biochemiky, molekulární biology a lékaře. Není uveden jediný z řady velkých mozků evoluční biologie, ekologie a systematiky (tj. chybí jména jako R. A. Fisher, E. Mayr, G. G. Simpson, T. Dobzhansky, J. Maynard-Smith, E. Odum, W. Hennig, S. J. Gould a další). Copak biologové jsou jen ti, kteří dostávají Nobelovu cenu za fyziologii a medicínu? Výhrady lze mít rovněž k výčtu významných českých biologů, určitě měla být zařazena (byť kontroverzní) postava mikrobiologa Ivana Málka a neodpustitelné je opomenutí imunologa Milana Haška, jenž svou prací o imunologické toleranci aspiroval na Nobelovu cenu.

„Resuscitace“ domácího titulu, nebo raději překlad?

Snaha vydávat původní české učebnice je jistě chvályhodná, ne vždy se však kvalitou přiblíží výsledku světové produkce. Nabízí se otázka, zda by místo „resuscitace“ titulu koncipovaného ještě pod dohledem marx-leninských cenzorů nebylo vhodnější nabídnout českým čtenářům překlad některého osvědčeného, podobně zaměřeného zahraničního titulu, třeba již sedmého vydání knihy Life: The Science of Biology od W. K. Purvese a kol. ze společné produkce prestižních nakladatelství Sinauer Associates a W. H. Freeman and Company. Nakladatelství Scientia nemůže pochopitelně takovým gigantům konkurovat, přesto se domnívám, že se Nový přehled biologie dal i v našich podmínkách napsat mnohem lépe. Hlavní problém je asi v osobě hlavního autora a v celkovém složení autorského kolektivu. Převažují emeritní profesoři a lidé, kteří v oboru aktivně nepracují (přinejmenším se tak dá usuzovat z pohledu na jejich publikační výstupy v zahraničních časopisech) a nechápou potřeby nastupující generace biologů. Nevím, jestli se nenašlo více mladých odborníků ochotných se zapojit, nebo je prostě hlavní autor či nakladatelství ani nezkusili oslovit. Je to škoda, neboť Přehled bude dozajista doporučován středoškolským studentům i pedagogům a ve významné míře tak ovlivní rozsah i kvalitu znalostí uchazečů o studium biologie a medicíny na vysokých školách.

Ze všech stran slyšíme kritiku české vědy a to, jak špatně si vede v mezinárodním srovnání. Vydání Nového přehledu biologie bohužel promarnilo šanci dokázat, že se blýská na lepší časy.