i

Aktuální číslo:

2018/12

Téma měsíce:

Jednotky SI

Obludy vysoko v horách

Evoluce endemických hlodavců v etiopské vysočině
 |  3. 12. 2018
 |  Vesmír 97, 734, 2018/12

Z evolučního hlediska mohou být vysoké hory pastí, odkud není úniku pro chladnomilné relikty, ale také přírodní laboratoří, jež poskytuje podmínky k vzniku nových druhů.

Tradiční jednotkou biologické diverzity je druh. Komplikací ovšem je, že jeho chápání se mezi odborníky velmi různí. V současnosti probíhají v systematice a taxonomii poměrně líté disputace mezi zastánci různých druhových konceptů – biologického, fylogenetického či genetického (existují jich desítky). Atmosféra se dá velmi dobře ilustrovat na systematice savců (např. kolik máme druhů tygrů, evropských jelenů, existuje jeden druh africké antilopy skáloleza, nebo jich je rovnou 11?).1)

Objevování diverzity pomocí molekulárně- genetických postupů obvykle přináší nárůst počtu taxonů, neboť „předgenetické“ metody často nedokázaly odhalit skrytou diverzitu, kterou evoluce překryla konvergentními adaptacemi. Rušení taxonů je podstatně vzácnější. Mimo jiné i proto, že je atraktivnější nový druh či rod popsat (a pojmenovat ho třeba po nějakém kolegovi) než stávající zrušit.

Z pohledu publikačního procesu je druhá činnost navíc i o dost náročnější. Rušení taxonů se také nemusí setkat s velkým nadšením v komunitě odborníků, zejména pokud autoři originálního popisu stále žijí. Zjištění, že k sobě patří formy dosud považované za jiné druhy nebo i vyšší taxony, je přitom vlastně mnohem zajímavějším fenoménem než popis mnoha nových kryptických druhů. S několika takovými případy, na které jsme narazili při výzkumu drobných savců v Etiopii, bychom vás rádi seznámili.

Unikátnost etiopské vysočiny

Etiopie, dříve Habeš, je země geologicky, biologicky i kulturně velmi pestrá. Zahrnuje dvě celosvětově významná centra biodiverzity – východní afromontánní a Africký roh. Zjednodušeně můžeme říci, že z nízko položených savan, pouští a polopouští (v Danakilské proláklině se nachází nejnižší místo souše 115 m pod mořskou hladinou) vystupuje monumentální masiv Etiopské vysočiny. Ze severovýchodu na jihozápad ho rozděluje hluboké údolí Velké příkopové propadliny, jejíž dno je dnes zaplněno jezery obklopenými suchou savanou. Původně byla vysočina pokryta především bujnou vegetací horského lesa, z něhož v současnosti zbývají pouze nepatrné fragmenty.

Nad hranicí lesa se vyskytuje rozsáhlá plocha jalovcových a vřesovcových porostů a zejména afroalpínské pásmo s nízkou vegetací. Na rozdíl od izolovaných tanzanských (Kilimanjaro), keňských (Elgon, Kenya) nebo kamerunských (Cameroon, Oku) hor si zřejmě málokdo vybaví nejvyšší vrcholy těch etiopských. Přesto také dosahují impozantní nadmořské výšky 4377 m (Tullu Demtu v jihovýchodním masivu) a 4550 m (Ras Dašen v masivu severovýchodním).

Etiopské hory nejsou významné pouze výškou, ale především tím, že opravdu vysoko leží velká část jejich rozlohy (15 % Etiopie je nad 2000 m). Často používané označení „střecha Afriky“ vůbec nepřehání. Z tropické části kontinentu, která se nachází nad 2000 a 3000 metry, je v Etiopii neuvěřitelných 50 resp. 80 %, přestože rozloha Etiopie činí pouhých 3,5 % kontinentu. To spolu s geografickou izolovaností vysočiny od dalších hor, přítomností Velké příkopové propadliny a dalších hlubokých údolí s velkými řekami (např. Modrým Nilem) a výraznými klimatickými změnami v pliocénu a pleistocénu vytvořilo přírodní laboratoř pro nejrůznější evoluční experimenty.

Není divu, že je Etiopie známa velkou diverzitou své fauny a zejména jejím endemismem. U savců dosahuje 11 % (z 280 druhů je 31 endemických) a vysoký je i u velmi pohyblivých ptáků (3 %). Z velkých savců jsou erbovními endemity například pavián dželada, nyala horská nebo vlček etiopský. Tradičně se uvádělo i několik endemických rodů hlodavců (Nilopegamys, Stenocephalemys, Muriculus nebo Megadendromus).

Tři podivuhodní hlodavci

Prvním zvláštním hlodavcem je myš hřbetopruhá (Muriculus imberbis), která obývá otevřené biotopy ve výškách nad 2000 m. I ve vhodném prostředí je pravděpodobně dosti vzácná, neboť dosud bylo známo pouze několik málo jedinců. Má prodontní dentici. To znamená, že řezáky nejsou tolik zahnuty dovnitř jako u ostatních myší, ale jsou namířeny víc dopředu. To by mohlo napovídat, že je myš hřbetopruhá částečně hmyzožravá anebo také že ráda hrabe (třeba nory). Je to relativně nápadná a velká myš (váží zhruba 25 g), většinou s černým pruhem na zádech; přesto se ji nepodařilo v posledních desetiletích v přírodě zaznamenat.

Zástupcem rovněž monotypického rodu (čili rodu, který obsahuje pouze jeden druh) je myš Nikolausova (Megadendromus nikolausi). Tato relativně nedávno (1978) popsaná myš žije ve vřesovcových porostech v jihovýchodní části vysočiny ve výšce nad 3000 metrů a donedávna byli známi pouze čtyři jedinci. Jak napovídají první čtyři písmena latinského rodového jména, je oproti svým blízkým příbuzným opravdovým obrem. Všichni zástupci rodu Dendromus jsou totiž velmi drobní (do 10 g), velmi dobře šplhají po trávě a mívají pro tento účel i chápavý ocas (ekologicky jsou vlastně dosti podobní naší myšce drobné). Na rozdíl od nich ovšem M. nikolausi dosahuje hmotnosti až 70 gramů. Dále se liší i znaky na zubech (hrbolky navíc) a kratším a asi i nechápavým ocasem. Stejně jako většina druhů rodu Dendromus má ale na zádech výrazný tmavý pruh.

Posledním aktérem je hlodoun velkohlavý (Tachyoryctes macrocephalus), který je v místech svého výskytu snadno pozorovatelný. Tím se liší od ostatních zástupců rodu, kteří jsou aktivní primárně pod zemí a na povrchu je lze spatřit jen výjimečně. Obývá jediné místo na světě – afroalpinskou tundru v pohoří Bale v jihovýchodní části vysočiny, kde žije v nadmořských výškách nad 3000 m. Je to opravdu zvláštní tvor. Je několikanásobně větší než většina ostatních hlodounů – váží až jeden kilogram. Jeho oči vypadají kvůli zúžené infraorbitální přepážce, jako by vystupovaly na vrch hlavy, jejíž profil tím připomíná hrocha nebo skupinu obojživelných ryb známých pod jménem lezci. Tato zajímavá morfologická adaptace má prozaický důvod. Svému nositeli umožnuje prozkoumat okolí, ještě než opustí bezpečí podzemní nory a vydá se sehnat něco k snědku. Hlodoun velkohlavý je výrazně aktivní nad zemí, i když opouští chodby obvykle jen na vzdálenost délky těla, což postačuje k nashromáždění vegetace. V pohoří Bale je hlodoun velkohlavý hlavní kořistí nejohroženější psovité šelmy na světě, vlčka etiopského.2)

Co tyto hlodavce spojuje?

A co je na nich zajímavého? Bystrý čtenář si zajisté všiml, že všechny tři druhy jsou výrazně větší a žijí ve vysokých nadmořských výškách. To jsou často propojené fenomény, známé jako Bergmannovo pravidlo. Savčí druhy nebo i populace z vyšších nadmořských výšek (ale i severnějších šířek na severní polokouli) mívají nápadně větší velikost těla. Zmenšují tím svůj relativní povrch a omezují tepelné ztráty.

Když jsme se v roce 2012 poprvé vydali prozkoumat drobné etiopské savce, nad podobnými věcmi jsme moc nepřemýšleli. Nutno přiznat, že o místní fauně jsme měli spíš povšechnou představu. Pak jsme ale v poslední pasti na konci jedné z odchytových linií v pohoří Arsi nalezli podivnou myš s pruhem. Došlo nám, že máme před sebou nejspíš desítky let nespatřený unikát, myš hřbetopruhou. Ještě větší překvapení nás čekalo po osekvenování části její mitochondriální i jaderné DNA. Ukázalo se, že tento hlodavec asi nebude svébytným rodem, ale jednou z linií poměrně rozšířeného a na druhy bohatého rodu Mus.

Předek současné myši hřbetopruhé se od většiny dalších afrických zástupců rodu odštěpil relativně brzy na začátku pliocénu (před 4–5 miliony let) a s několika dalšími druhy zůstal izolován ve východoafrických horách. Ostatní příbuzní se později úspěšně uchytili po celém kontinentu a některé savanové druhy se výrazně zmenšily (někteří dospělci váží jen 4–5 g). Dnes jsou řazeny mezi nejmenší savce světa (do samostatného podrodu Nannomys, jehož jméno tuto vlastnost podtrhuje).

V roce 2013 se našemu kolegovi z Ruské akademie věd L. A. Lavrenčenkovi povedlo po více než 20 letech každoročních výprav v rámci společných etiopsko-ruských expedic odchytit v pohoří Bale pátý exemplář myši Nikolausovy. Ani zde naše molekulární analýza neprokázala sesterský vztah k očekávaným příbuzným z rodu Dendromus. Naopak, tato několikanásobně zvětšená „obluda“ je jednou z vnitřních linií, což zpochybnilo opodstatněnost existence rodu Megadendromus. A máme o další savčí rod méně.

A jak je to s hlodounem velkohlavým? Podobně. Použití mitochondriálních i jaderných markerů ukázalo, že hlodoun velkohlavý není sesterskou linií k ostatním druhům rodu, které jsou dnes známy jako druhový komplex T. splendens. Tvoří opět vnitřní, jen morfologicky výrazně modifikovanou linii uvnitř rodu. Použití genetických metod postavilo na hlavu i dosavadní představy o druhové diverzitě a místě vzniku hlodounů. Do té doby se předpokládalo, že v Africe žije 13–14 druhů (nebo naopak pouze dva – velkohlavý a „splendens“) a nejvíce z nich v keňských horách. Naše analýza ovšem ukázala, že druhů (rozuměj dlouhodobě izolovaných genetických jednotek) je s největší pravděpodobností šest a kolébkou jejich rozmanitosti není Keňa, ale Etiopská vysočina. Všichni mimoetiopští zástupci v Keni, Tanzanii a v zemích okolo Albertinského riftu jsou potomci poměrně nedávné kolonizace vycházející z Etiopie.

Ochrana přírody

Výše uvedené příklady ukazují, jak zavádějící může být použití vnějších znaků v taxonomii i u tak dobře známé skupiny, jakou jsou savci. Genetická informace nám kromě možné nápovědy při třídění jednotlivých taxonů naznačuje i to, jakými evolučními mechanismy současná biodiverzita vznikla. V extrémních podmínkách etiopských hor zcela jistě silně zapůsobil přírodní výběr. Vznikly morfologické a fyziologické adaptace a „horské“ linie se velmi rychle odlišily. Odlišnosti jsou natolik výrazné, že klasická taxonomie založená na studiu vnějších znaků pro tyto druhy bez zaváhání vytvořila samostatné rody. Etiopské hory jsou tedy nejenom celosvětově významným centrem biologické rozmanitosti a unikátního endemismu, ale rovněž místem, kde je možno evoluční procesy studovat téměř v přímém přenosu na řadě vhodných modelových skupin.

Bohužel toto centrum je stejně jako řada jiných tropických oblastí silně ohroženo – možná více, než jsme si dosud mysleli. Horské ekosystémy jsou celosvětově ohroženy klimatickými změnami (zejména globálním oteplováním), které posunují jednotlivé typy prostředí do vyšších nadmořských výšek. S prostředím se pochopitelně stěhují i jeho obyvatelé, přičemž ti vrcholoví už nemají kam jít (jsou v evoluční pasti). Oteplování rovněž umožňuje, aby se do vyšších nadmořských výšek vydával i člověk a spolu s ním zemědělské plodiny a hospodářská zvířata.

V Etiopii se za posledních 25 let zdvojnásobila velikost lidské populace a tento trend se zatím nezastavuje. Tlak na původní přírodní ekosystémy je extrémní. Kromě nárůstu „vlastní“ etiopské populace je místní příroda ohrožována i významnou imigrací ze sousedních zemí (Eritrey, Jižního Súdánu, Somálska), kde bohužel dodnes přetrvávají válečné konflikty a řada obyvatel utíká do bezpečnějších oblastí. Pokud se situace v blízké budoucnosti nezmění, je možné, že otevřené etiopské „okno“ do fungování evoluce se nám navždy zavře. Politické události posledních měsíců, plánované ekonomické reformy a navazování spolupráce s okolními zeměmi, např. s Eritreou, by mohly být prvním krokem k stabilizaci situace a v dalších letech by mohly vést k rychlejšímu bohatnutí země. To je téměř vždy nezbytná podmínka pro pokles populační expanze a v konečném důsledku i pro zavádění případných ochranářských opatření.

Poznámky

1) Zájemce o bližší seznámení s touto problematikou můžeme odkázat na sérii článků v časopise Systematic Biology v letech 2013 a 2014 a v časopisech Mammalian Biology a Hystrix v roce 2013.

2) V Bale žije v podstatě poslední významnější životaschopná populace vlčka etiopského (Canis simensis).

Ke stažení

OBORY A KLÍČOVÁ SLOVA: Zoologie, Evoluční biologie

O autorech

Radim Šumbera

Josef Bryja

Doporučujeme

Tanec mezi pravděpodobnostmi

Tanec mezi pravděpodobnostmi

Ondřej Vrtiška  |  3. 12. 2018
Forenzní genetička Halina Šimková donedávna v Kriminalistickém ústavu Praha analyzovala DNA a pomáhala odhalovat vrahy, násilníky a zloděje. To ji...
Sedm základních kamenů

Sedm základních kamenů

Ivan Boháček  |  3. 12. 2018
Začalo to metrem. Ve dnech, kdy jde toto číslo Vesmíru do tiskárny, probíhá ve Versailles 26. konference pro váhy a míry (CGPM, Conférence...
Je resveratrol opravdu lék proti stárnutí?

Je resveratrol opravdu lék proti stárnutí?

O resveratrolu jsme léta slýchali ve spojitosti s příznivými účinky pití červeného vína či s tzv. francouzským paradoxem. Pak se objevily zprávy,...

Předplatným pomůžete zajistit budoucnost Vesmíru

Tištěná i elektronická
verze časopisu
Digitální archiv
od roku 1994
Speciální nabídka
pro školy a studenty

 

Objednat předplatné