Autor: Jan Toman
V roce 2017 jsme v časopisu Journal of Theoretical Biology publikovali teoretický článek věnovaný fenoménu třídění z hlediska stability a jeho roli v biologické evoluci [1]. Tento všeobecný proces založený na přetrvávání a hromadění stabilnějších, trvanlivějších, jednotek na úkor méně stabilních ve všech typech systémů podléhajících evoluci jsme v článku zevrubně rozebrali. Mezi naše nejdůležitější závěry patří například zjištění, že přirozený výběr představuje pouze speciální případ třídění z hlediska stability, nebo že s pomocí stejného jevu můžeme vysvětlit vznik a udržování některých nesamozřejmých vlastností organismů. Článek byl zatím citován šestkrát, zejména v souvislosti s teorií Gaia a možností vzniku samoudržujících se „superorganismů“ bez účasti přirozeného výběru. Vzhledem k nadčasovému tématu ale čekáme, že zůstane ještě dlouho citačně aktuální.
V první části článku jsme si třídění z hlediska stability vymezili jako proces, při kterém „to, co se mění, přichází a odchází, zatímco to, co je stabilní nebo neustále vzniká, přetrvává a hromadí se v systému.“ Působením třídění z hlediska stability se tudíž postupně hromadí stabilnější jednotky oplývající vlastnostmi zvyšujícími jejich výdrž v systému a naopak ubývá jednotek nestabilních. K třídění z hlediska stability dochází ve všech otevřených i uzavřených systémech, které podléhají evoluci v širokém slova smyslu, tj. mají paměť či historii. Podléhají mu materiální i nemateriální entity. Na rozdíl od přirozeného výběru nutně nevyžaduje, aby tříděné jednotky vznikaly jedna z druhé a vykazovaly dědičnost. Jak jsme však dokázali dále, přirozený výběr (nebo lépe třídění z hlediska dynamické stability) je vlastně speciálním případem stejného jevu (třídění z hlediska statické stability) u těch jednotek, které se dokážou replikovat nebo množit, vykazují při tom dědičnost a jejich potomci se vzájemně odlišují.
V různých typech systémů si třídění z hlediska stability všimla řada autorů, málokterý mu ale přikládal větší váhu. Jak jsme však ukázali v našem článku, přinejmenším v biologické evoluci hraje tento proces velmi významnou roli. Jeho prostřednictvím sice asi nemohou vznikat tak složité znaky jako přirozeným výběrem, zároveň je ale daleko méně oportunistický – dokáže vlastně jakoby myslet na budoucnost. Díky třídění z hlediska stability se hromadí třeba i v danou chvíli pro jedince nevýhodné znaky, které ale zvyšují dlouhodobou odolnost populace, druhu nebo celé evoluční linie proti vymření. Takovými znaky mohou být například některé typy altruistického chování, nebo dokonce i pohlavní rozmnožování. Udržování podobných znaků představuje problém pro vysvětlení založená čistě na působení přirozeného výběru. Vlivem třídění z hlediska stability však nakonec převládne ta populace, druh nebo evoluční linie, která nese určité fyziologické, behaviorální či jiné „pojistky“ proti ztrátě těchto krátkodobě škodlivých ale dlouhodobě výhodných vlastností.
Jeden příklad za všechny. S velkou dávkou jistoty můžeme říct, že přednostně přežijí a pozemské prostředí opanují takové druhy ptáků, které jsou při hnízdění citlivé na vyrušování a nevytvářejí proto příliš husté populace. Dlouhodobou výhodou, díky vykazují populace takových ptáků vyšší stabilitu, je schopnost omezit množení, když hrozí vyčerpání zdrojů. Pojistkou proti ztrátě této vlastnosti je „přecitlivělost“ na vyrušování ze strany ostatních příslušníků druhu, jiných zvířat, nebo dokonce neživého prostředí. Z hlediska jedince by samozřejmě bylo nejvýhodnější „urvat si“ pro sebe a své potomky co nejvíc zdrojů bez ohledu na budoucnost. V delším časovém měřítku ale převáží ty populace a ty druhy, které proti přechodu k této „sobecké“ strategii nesou třeba i původně zcela nesouvisející pojistky.
V poslední části článku jsme rozebrali, jakou roli může hrát třídění z hlediska stability ve velkém časovém a prostorovém měřítku. Došli jsme k závěru, že tento proces stojí například za hromaděním funkčně provázaných alel a alel s frekvenčně závislým vlivem na biologickou zdatnost v průběhu existence pohlavních druhů. Důsledkem toho je přechod druhů ze stavu, kdy se mohou pod vlivem přirozeného výběru plasticky měnit, do stavu evoluční stáze charakteristického pouze vratnými, „elastickými“, evolučními reakcemi. V ještě delším časovém měřítku může stejný proces vést ke hromadění těch prvků genetické architektury organismů, které podléhají dalším změnám jen málo ochotně nebo vůbec. Jeho důsledkem může tudíž být i jednosměrné efektivně nevratné snižování proměnlivosti evolučních linií v čase. Zatímco ještě před půl miliardou let evoluce vytvářela úplně nové typy organismů s úplně novými dramaticky odlišnými tělními plány, o 100 milionů let později se už do žádných zásadních inovací nepouštěla a v současnosti si hraje spíše s detaily.
Kromě toho můžeme s pomocí třídění z hlediska stability vysvětlit vývoj ekosystémů k (meta)stabilnímu konečnému stadiu, tj. klimaxu, či na vyšší úrovni ustanovení „superorganismů“, které pomocí sítě zpětných vazeb udržují stabilní podmínky pro svou existenci. Třídění z hlediska stability tak v souladu s argumenty některých dalších autorů nabízí vědecké vysvětlení pro jevy popisované teorií Gaia, a to i bez účasti jakékoli formy přirozeného výběru. V neposlední řadě umožňuje třídění z hlediska stability vysvětlit některé zajímavé jevy v kulturní evoluci – například postupné snižování proměnlivosti společností a institucí, nebo přetržitý charakter kulturních změn.
Co bychom dnes udělali jinak? Vzhledem k tomu, že se jedná o teoretický článek, se nám vlastně příliš možností nenabízí. Snad bychom ale byli trochu stručnější a údernější,, zejména kdyby nám tuto snahu opět nekazily dodatečné požadavky recenzentů a editora. V druhé polovině článek obsáhle rozebírá několik zajímavých jevů, které by si však možná zasloužily svou vlastní podrobnější analýzu v samostatném článku. Kromě toho by také textu prospělo namodelování některých popisovaných jevů na počítači.
[1] Toman, J., Flegr. J. Stability-based sorting: The forgotten process behind (not only) biological evolution. Journal of Theoretical Biology. 2017,435:29-41 DOI / PDF