Etiopská vrchovina představuje nejrozsáhlejší komplex horských stanovišť v Africe. Společně s Velkou příkopovou propadlinou tvoří unikátní mozaiku ekologických podmínek, které vědcům poskytují modelové situace pro jejich evoluční studie. Vyskytuje se zde totiž extrémně vysoký počet endemitů, tj. druhů, které nežijí nikde jinde na světě.

Endemity evoluční vývoj přizpůsobil specifickému prostředí – například mlžnému tropickému lesu v nižších polohách nebo afroalpinským loukám ve vrcholových partiích hor. Jednotlivé typy ekosystémů se přitom v minulosti v souvislosti se změnami klimatu posunovaly s měnící se nadmořskou výškou. V důsledku toho nastávaly evoluční situace, které se ve většině běžných podmínek jinde na Zemi nevyskytují.

Vědci z Ústavu biologie obratlovců AV ČR s kolegy z Etiopie a Ruska zde na nejrozsáhlejším dostupném genetickém datasetu myšovitých hlodavců endemického rodu Stenocephalemys studovali, jak v těchto podmínkách vznikají nové druhy. Dřívější práce založené na studiu mitochondriální DNA předpokládaly jednoduchý model tzv. alopatrického vzniku druhů, kdy původní horskou populaci hlodavců rozdělila Velká příkopová propadlina a na každé její straně vznikl nový druh.


Etiopská tundra s terénní stanicí

Je překvapivé, že evoluce taxonů specializovaných na horské podmínky v Etiopii je mnohem komplexnější a má často formu tzv. retikulární evoluce, jež se vyznačuje propojováním ancestrálních linií do podoby sítě, spíše než klasického evolučního stromu.

Například fylogeneze rekonstruovaná na základě mitochondriálních znaků se odlišuje od fylogeneze, kterou vědci studují na úrovni jaderné DNA. Mitochondriální DNA odpovídá za energetický metabolismus buňky, který se mění s nadmořskou výškou. Proto také etiopští atleti pravidelně vyhrávají závody ve vytrvalostním běhu. Pokud se tedy určitý druh chce posunout do vyšších nadmořských výšek, může pro něj být výhodné „ukrást“ mitochondriální DNA, která se již na podmínky s nižší koncentrací kyslíku adaptovala.


Zkoumaný druh Stenocephalemys albipes

Přinejmenším u hlodavců rodu Stenocephalemys se to v minulosti stalo dokonce několikrát – například v suchých a chladných obdobích pleistocénu, tedy v době ledové, kdy se afroalpinské biotopy přesunuly do nižších poloh. Druhy v těchto ekosystémech mohly přejít i Velkou příkopovou propadlinu, na jejíž druhé straně hybridizovaly s místními druhy a umožnily jim vystoupat výše do hor.

Poznatky Ústavu biologie obratlovců AV ČR jsou důležité nejen pro pochopení mechanismů vzniku druhů, ale i pro ochranu africké přírody. Nalezení tzv. biodiverzitních horkých míst (hot-spots) totiž může přinést efektivnější ochranu evolučních procesů a zachránit unikátní druhy před vymřením.


Josef Bryja a jeho kolegové z Ústavu biologie obratlovců AV ČR v současnosti studují mikroevoluční procesy (například vznik druhů) v podmínkách subsaharské Afriky. Jako hlavní model využívají především hlodavce a jejich parazity. Cílem je pochopit mechanismy vzniku biologické diverzity a přispět k její ochraně. Molekulárně-genetické postupy se obdobně využívají i v ochraně druhů ve střední Evropě.

Připravil: Luděk Svoboda, Divize vnějších vztahů SSČ AV ČR
Foto: Ústav biologie obratlovců AV ČR