Evoluční mechanismy mikroorganismů

Z hlediska rozšíření mají volně žijící bakterie jedinečné vlastnosti. Jejich populace jsou velice početné, rozmnožují se pouze nepohlavně, tvoří trvalé spory a jejich schopnost šíření je pokládána řadou autorů za téměř neomezenou. Může tedy být geografická izolace významným faktorem v evoluci volně žijících bakterií?

Původní představa o biogeografii, kterou v roce 1934 představil Baas Becking, byla, že rozšíření všech mikroorganismů je dáno pouze vlastnostmi prostředí; geografické hranice ani na úrovni mezikontinentální nejsou významné, proto jsou všechny druhy bakterií kosmopolitní. Toto tvrzení bylo nesčetněkrát nejen potvrzeno, ale i vyvráceno. Na danou otázku nepřinesly přesvědčivou odpověď ani aplikace molekulárních metod. Uveďme několik příkladů ze světa sinic (Cyanobacteria, Cyanophyta). Sinice jsou jedněmi z nejdůležitějších mikrobiálních primárních producentů v nejrůznějších vodních i suchozemských ekosystémech. Hranice jejich výskytu nejsou omezeny ani vysokými teplotami (termální prameny) ani teplotami nízkými (polární oblasti), pouze dostupností světla. Mastigocladus laminosus je běžný druh vláknité sinice, který osidluje termální prameny například v Yellowstonském národním parku nebo v karlovarských vřídlech. Analýza sekvencí genů provedená na kmenech, které pocházely ze čtyř kontinentů, ukázala, že existují významné odlišnosti mezi populacemi na mezinárodní úrovni.¹⁾ Tyto výsledky naznačují, že minimálně u teplomilných sinic existují určité bariéry rozšíření, a proto má geografická izolace své místo i mezi evolučními mechanismy u prokaryotních organismů. Velice podobný obrázek poskytla studie kokálních sinic rodu Synechococcus, které byly izolovány taktéž z termálních pramenů.²⁾

Jak vypadá situace u sinic polárních oblastí? Anne D. Jungblutová s kolegy³⁾ provedla dalekosáhlý průzkum sinic z polárních oblastí založený na genu pro malou jednotku ribozomu, který je u bakterií nejčastěji používaný. I v tak rozsáhlém souboru dat nebylo možné najít jasné odlišení složení populací mezi oběma póly. Genotypy z obou oblastí se téměř shodovaly. To naznačuje, že genový tok i mezi tak vzdálenými populacemi je významným jevem.

Posledním příkladem je Microcystis aeruginosa. Je to běžný druh sladkovodní sinice produkující toxiny. Vyskytuje se na všech světadílech v temperátní zóně, tudíž je vhodným adeptem pro výzkum biogeografie. Autoři článku⁴⁾ analyzovali vzorky izolované z jezer na pěti kontinentech. Na základě analýzy sekvencí nebyly prokázány žádné geografické bariéry šíření. Autoři předpokládají existenci globálního genotypu, který se šíří téměř neomezeně. Takže vliv geografických překážek pokládají za nevýznamný evoluční mechanismus.

Z výše uvedeného vyplývá, že existuje vysoká úroveň nejednotnosti názorů, které se týkají biogeografie a vlivu geografické izolace na evoluci sinic a dalších prokaryot. S jistotou lze však říci, že geografická izolace je důležitým evolučním faktorem u některých teplomilných sinic.