Předvídatelná evoluce

Konvergence je jev, kdy evoluce nezávisle dospěje k stejnému řešení problému. V živočišné říši ji opětovně pozorujeme. K vykřičeným případům tohoto jevu patří například: adaptace tvaru těla rybovitých obratlovců a kytovců pro co nejsnazší pohyb ve vodním prostředí; dalším známým příkladem je řešení letu, tedy vznik křídla u ptáků, netopýrů či pterosaurů. Přestože je konečný výsledek velmi podobný, cesta, jakou se evoluce ubírala, byla zpravidla velmi různorodá ať už z morfologického nebo zejména z molekulárního hlediska. Příklady konvergence na molekulární úrovni jsou velmi vzácné, pokud je nalezneme, zpravidla je pozorujeme jen mezi taxonomicky blízkými skupinami, najít konvergenci u vzdálených skupin je opravdovou raritou.

To se podařilo zkoumáním odpovědi na selekční tlak vyvolaný srdečními glykosidy u různých druhů živočichů (u několika skupin hmyzu, obojživelníků, plazů: zejména hadů a u jedné skupiny ještěrů – Varanus, savců: hlodavců a ježků – Erinaceus europaeus). Srdeční glykosidy jsou toxiny způsobující blokaci sodno-draselných pump na membránách nervových buněk, čímž způsobí selhání srdce. Přirozeně se vyskytují v rostlinách (Asclepias, Digitalis, Nerium atd.) a také u žab z čeledi ropuchovitých (Bufonidae) nebo zástupců rodu Leptodactylus. Odolnost k srdečním glykosidům se u zmíněných skupin (hmyz, obojživelníci, plazi a savci) vyvinula nezávisle, přesto však stejnou mutací. V důsledku změny dvou aminokyselin v určité části jednoho konkrétního genu, a to u všech zmíněných druhů, nehledě na jejich příbuznost. Existuje totiž jen málo možností vzniku životaschopné mutace, která způsobí odolnost vůči tomuto toxinu a zároveň neovlivní funkci genu. Vzniklá mutace znemožní toxinu blokovat sodno-draselné pumpy, čímž se daný živočich stává rezistentním vůči toxinu.

Tento případ ukazuje, že reakce na selektivní výzvu, v našem případě vývoj rezistence proti toxinu u různých druhů zvířat, která mu jsou vystavena, může vést k velmi předvídatelné evoluční odpovědi. Opakovatelnost procesu ukazuje, že za určitých okolností je cesta evoluce vysoce omezená a stává se tak předvídatelnou. Tento článek tak přidává argument pro ty, kteří věří, že evoluce může být omezená a předvídatelná, oproti zastáncům názoru náhodného činitele v evoluci. (DOI: 10.1073/pnas.1511706112)