Ani zvíře, ani kytka, ani houba

Strom eukaryotického života je košatější, než si většina z nás dovede představit. O většině jeho větví toho zatím mnoho nevíme. Teprve postupně poznáváme, kolik různých organismů naši planetu obývá a jaké jsou jejich interakce s živým i neživým prostředím. Rozmanitostí protist, především anaerobních prvoků, se zabývá Ivan Čepička z Přírodovědecké fakulty Univerzity Karlovy.

Živočichové, rostliny, houby. A pak nějaká nedůležitá drobotina. – Taková je představa většiny nebiologů o rozmanitosti (eukaryotického) života. Co je na této představě špatně? — Bohužel je to představa i většiny biologů. Úplně přitom pomíjí rozmanitost toho zbytku, kterému říkáme protista. A tato rozmanitost je evolučně velice stará. Jen není vidět pouhýma očima, v plném rozsahu dokonce ani optickým mikroskopem. Ale když se na protista podíváme mikroskopem elektronovým a osekvenujeme jejich DNA, odhalíme nesmírnou pestrost. Zatímco živočichové jsou staří asi 700 milionů let, protista tu jsou miliardu a půl nebo dvě miliardy let – přesně to nikdo neví.

Jak jsou protista jako skupina definováni? — Definice je poněkud trapná, že to tak musím říct: jsou to všichni eukaryoti, kteří nepatří mezi živočichy, houby nebo vyšší rostliny. Takže sem patří i všechny řasy včetně makroskopických chaluh. Taková definice nám toho mnoho neřekne.

Je to taková škatulka typu „co se jinam nehodilo“. — No právě. Není to monofyletická skupina. Na evolučním stromu eukaryot můžeme identifikovat několik hlavních větví. Biologové vždy rozdělovali eukaryota do říší. Do tří, později do pěti, systémy se různě měnily. Dnes těch hlavních skupin, kterým někdo říká říše, někdo superskupiny nebo megaskupiny, rozlišujeme kolem devíti, různě velkých. Dvě z nich byly identifikovány až asi před třemi lety. Houby a živočichové patří do jedné z nich (Obazoa) a rostliny do jiné (Archaeplastida). Sedm zbývajících, to všechno jsou protisti. A nejen to – i v těch dvou skupinách, do nichž patří rostliny, houby a živočichové, je řada dalších, protistních linií [1,2].

Takže říše rostlin, hub a živočichů vlastně neexistují. — Pokud jim chce někdo říše říkat, neuráží mne to. Vedu katedru zoologie a pokud si zoologové myslí, že studují říši živočichů, proč ne? Nikomu tím neublíží. Ale kdybychom chtěli mít monofyletické jednotky, takových říší bychom museli rozlišovat asi padesát.

Prof. RNDr. Ivan Čepička, Ph.D. (*1978)
Vystudoval parazitologii na Přírodovědecké fakultě UK v Praze, kde v současné době vede katedru zoologie. Zabývá se diverzitou a evolucí anaerobních protist.Snímek Jan Rasch

Pořádek v tom udělalo až sekvenování DNA? — To nebylo a není tak jednoduché. Raným sekvenováním vyšly najevo vztahy, které nikdo nečekal. Byl to obrovský pokrok, měl ale daleko k nalezení definitivní odpovědi na otázku evolučních vztahů mezi skupinami eukaryot. Vznikl nějaký systém, ale záhy se zjistilo, že je celý špatně. Předělal se a zase se ukázalo, že v něm leccos nesedí, protože použité metody zpracování sekvenčních dat nebyly zcela spolehlivé; navíc těch dat bylo zpočátku málo. V osmdesátých letech minulého století se například ustavila říše Archezoa. Zahrnovala eukaryota, která neměla mitochondrie a žila zcela bez kyslíku. Což odpovídalo tehdejším představám o podmínkách, v nichž eukaryota vznikla. Ale na přelomu tisíciletí se tahle domnělá říše zhroutila jako domeček z karet. Pak začaly krystalizovat ty superskupiny, které rozeznáváme dnes.

A už je jasno? — Vůbec ne, systém je pořád v pohybu. Část původních superskupin zůstává, část byla opuštěna. Krásným příkladem jsou Chromista. To byla úplně geniální, spoustu věcí vysvětlující hypotéza umožňující dát k sobě polovinu všech protist a vysvětit evoluci fotosyntetických organel. To si žádá malou odbočku. U evoluce živočichů jsme zvyklí, že má tvar stromu, že se evoluční linie nějak větví. Ale eukaryotická buňka je chiméra vzniklá spojením několika organismů, což příběh dost komplikuje. Chromista elegantně vysvětlovala vznik takzvaných červených sekundárních plastidů – tedy těch, které nevznikly přímo ze symbiotické sinice, ale z eukaryotické ruduchy, mají specifická fotosyntetická barviva a jsou obalena větším počtem membrán. Na začátku nějaký protistní mikroorganismus sežral ruduchu a udělal si z ní chloroplast. Jeho potomci se potom rozrůznili do dnešní bohatosti. Tohle vysvětlení vydrželo asi do roku 2012. Pak se ukázalo, že tak jednoduché to nebylo. Říše Chromista (přesněji na ně navazující Chromalveolata) padla. Takže míra našich jistot skokově poklesla a museli jsme si přiznat, že této strašně důležité části evoluce stále nerozumíme.

Opravím svou předchozí otázku: stále není jasno? — Dnes vidíme cestu, jak z toho ven. Nevíme přesně, jak to bylo, ale máme nejméně tři různé hypotézy vzniku a evoluce „červených“ komplexních plastidů, všechny jsou mnohem složitější než hypotéza Chromista/Chromalveolata. Bude ještě chvilku trvat, než si uděláme pevný názor. A až se tak stane, je otázka, jak dlouho nám vydrží. Ve vědě nic netrvá věčně a pořád musíte počítat s tím, že dnešní představy už zítra nemusejí platit.