Sobecký gen

Richard Dawkins je britský biolog, etolog a spisovatel, který se narodil v roce 1941 v Nairobi v Keni. Je známý svými knihami o evoluční biologii a ateismu, které se staly bestsellery po celém světě.

Jeho nejznámější knihou je Slepý hodinář, která se stala klasikou moderní vědy. V roce 1986 vydal knihu Sobecký gen, která se stala dalším bestsellerem a přinesla mu celosvětovou slávu. V roce 1995 vydal knihu Magie reality, která se zabývá vztahem mezi vědou a náboženstvím.

Richard Dawkins je také známý svým kritickým postojem k náboženství a víře v nadpřirozené síly. Je profesorem na univerzitě v Oxfordu a členem Královské společnosti.

Proměnlivé schopnosti a omezené zdroje stojí v základu evoluce

Před více než 3,5 miliardami let vznikla v prvotní polévce molekul první nejjednodušší forma života na Zemi – molekula, schopná kopírovat sama sebe, replikátor.

Molekulární replikátory se skládají z dlouhých řetězců menších stavebních kamenů podobně, jako se slovo skládá z řetězce písmen. Replikátory se kopírují tak, že přitahují další „písmena“ a slouží jim jako šablona, kterou mohou napodobit. 

První replikátor měl automaticky konkurenční výhodu nad všemi ostatními molekulami v prvotní polévce, které se nemohly kopírovat, a proto se replikátor stal početnějším než jakýkoli jiný typ molekuly.

Chyby v procesu kopírování však vedly ke vzniku „dceřiných“ replikátorů, které měly trochu jinou konfiguraci než jejich „rodič“. Tyto nové konfigurace znamenaly, že některé „dcery“ se dokázaly kopírovat rychleji nebo přesněji, čímž získaly konkurenční výhodu oproti svému „rodiči“.

V prvotní polévce vznikalo stále více replikátorů z omezené zásoby stavebních molekul, které se postupně vyčerpaly.

Tyto dva koncepty – populace, v níž se mění schopnosti, a prostředí s omezenými zdroji – jsou základními předpoklady procesu, který známe jako evoluci.

V průběhu času další chyby v kopírování vedly k novým výhodným vlastnostem, jako je schopnost rozbíjet jiné replikátory a využívat jejich stavební kameny k replikaci – to byli první masožravci. Vytvářením nových variant a přežíváním replikátorů s nejužitečnějšími výhodami vznikaly složitější formy života, které nakonec vyústily v rozmanitost organismů, jakou známe dnes.

Gen žije jako mnoho kopií, což ho činí téměř nezničitelným

Evoluce probíhá prostřednictvím diferencovaného přežívání – v dané populaci jedinců s různými schopnostmi někteří přežívají a rozmnožují se, zatímco jiní vymírají.

Avšak v rozporu s tím, co se často domníváme, základními jednotkami, na které evoluce působí, nejsou jednotlivé organismy, ale geny – krátké úseky DNA, replikující se molekuly, které jsou základem veškerého života na Zemi.

Příčinou je to, že geny splňují důležité kritérium, které jednotlivým organismům není vlastní – geny nejsou jedinečné a mohou existovat jako kopie v mnoha různých tělech. Například všichni modroocí lidé mají ve svých buňkách kopii genu pro modré oči.

Na druhou stranu většina organismů se nemůže replikovat jako identické kopie. Je to proto, že při pohlavním rozmnožování nevznikají kopie, ale kombinací genetické výbavy rodičů vznikají noví, unikátní jedinci.

Skutečnost, že geny existují jako kopie, je činí téměř nesmrtelnými. Zatímco jednotlivé organismy obvykle přežívají maximálně několik desítek let, geny mohou žít tisíce nebo dokonce miliony let. Vezměte v úvahu, že i když jsou vaši předkové dávno mrtví, vy nepochybně nesete ve svých buňkách spoustu jejich genů a přinejmenším část z nich následně předáte svým potomkům.

Právě mnohočetnost genů a jejich potenciál nesmrtelnosti z nich činí kandidáty na to, aby na ně evoluce působila.

Geny jako takové jsou sobecké a přežívají na úkor jiných genů

Gen je „sobecký“ – jedná způsobem, který umožňuje jeho vlastní přežití na úkor jiných konkurenčních jedinců. Samotné geny však nemají žádné vědomé motivy; je to prostě jejich chování, které můžeme označit za zdánlivě sobecké. Podobně i proces evoluce, ačkoliv by se mohlo zdát, že je motivovaný k vytváření jedinců, kteří jsou vhodní pro určité prostředí, se o to vědomě nesnaží.

Abychom pochopili, proč se geny zdají být sobecké, musíme prozkoumat fyzické prostředí, v němž existují – geny jsou uloženy v balíčcích zvaných chromozomy, které jsou ukryty v buňkách tvořících organismus. Chromozomy se vyskytují v párech a člověk má 23 párů (celkem 46 chromozomů). Oba chromozomy v páru mají stejnou organizační strukturu, takže pokud se na určitém místě jednoho chromozomu nachází gen pro barvu očí, pak i druhý chromozom bude mít gen pro barvu očí na stejném místě. Verze těchto genů však nemusí být stejné – jeden může být pro modré oči a druhý pro hnědé. Různé verze genů pro stejnou vlastnost se nazývají alely; například pro gen barvy očí existuje několik alel.

Protože se různé alely snaží obsadit přesně stejné místo na chromozomu, jakákoli výhoda, kterou alela získá, je automaticky sobecká – snižuje vyhlídky na přežití ostatních alel.

Jak se gen projevuje, záleží na jeho fenotypu, který tak rozhoduje o přežití genu

Fyzicky jsou si všechny geny docela podobné – všechno jsou to úseky DNA. Liší se informací, která je v nich zakódovaná.

DNA je v podstatě dlouhý molekulární řetězec sestavený ze čtyř typů molekul označených písmeny A, T, C a G. Stejně jako lze každé slovo v anglickém jazyce sestavit z 26 písmen abecedy, lze tyto čtyři základní stavební kameny zkombinovat do tolika různých a propracovaných sekvencí DNA, že dokáží popsat všechny vlastnosti organismu.

Tento kód je převeden do návodu, jak vytvořit tělo organismu. Malé rozdíly v kódu se projevují jako vlastnosti, jako jsou delší nohy, což je výhoda pro přežití například pro antilopu, která utíká před gepardem. Antilopa s dlouhýma nohama unikne a dožije se narození potomků s kopiemi genu – kódu – pro dlouhé nohy. Gen tedy přežívá díky svému vlivu na tělo antilopy. Tento tělesný projev genu se nazývá fenotyp.

Účinky genů však nejsou nutně omezeny na tělo, ke kterému patří. Geny virů nemají vlastní tělo – jejich kódy ovlivňují buňky těla, které nakazí; mohou například způsobit, že tělo hostitele kýchne, což pomáhá viru šířit se a umožňuje tak přežití jeho genů. 

Fyzické a genetické prostředí genu definuje jeho šance na přežití

Dobré maskovací zbarvení pro tygra je velmi špatným maskovacím zbarvením pro ledního medvěda, protože prostředí, v kterém žijí, se od sebe zásadně liší. Gen pro maskování tygra by měl minimální šanci přežít v ledovém prostředí.

Geny nejsou ovlivněny pouze fyzickým prostředím, ale také okolními geny – všemi variantami (alelami) genů daného druhu v jednom genofondu. To zahrnuje jak specializované geny, které mají jen některé druhy, například geny pro stavbu křídel nebo masožravých zubů, tak sdílené geny, které mají různé druhy společné.

Úspěch či neúspěch genu, bez ohledu na jeho užitečnost, závisí do značné míry na tom, jaké další geny sdílejí jeho genofond. Pokud by byl například do genofondu býložravého druhu vnesen gen pro ostré masožravé zuby, pravděpodobně by nebyl úspěšný, protože v genofondu chybí další geny nezbytné pro přežití masožravce, například gen umožňující danému druhu trávit maso.

Na individuální úrovni dochází při pohlavním rozmnožování k neustálému mísení genů, takže každý jedinec daného druhu má nakonec jedinečnou sadu alel. Některé kombinace alel jsou výhodnější než jiné. Vezměme si druh ptáka, u něhož existuje alela, která zvětšuje rozpětí křídel, a jiná, která prodlužuje ocasní pera. Jedinec s oběma alelami bude létat rychleji, zatímco pták s pouze jednou z těchto alel může být nevyvážený a létat pomaleji. V tomto případě je každá alela úspěšná pouze v přítomnosti druhé.