Netopýří hádanka: Kolikrát se vyvinul jejich sonar?

- Příroda autor: Jan Toman

Schopnost echolokace neboli orientace v prostoru pomocí zvukových vln je bezpochyby jedním z vrcholů živočišné evoluce. Její nejrozvinutější formou se mohou chlubit kytovci a netopýři, s určitými základy se ale můžeme setkat také u některých ptáků, rejsků a dalších drobných savců. Člověk má v tomto ohledu smůlu. Ať už jitří toto "vidění pomocí sluchu" naši fantazii sebevíc, žádný z našich smyslů se mu ani neblíží.

Ilustrační snímek

Ilustrační snímek,zdroj: ThinkStock

Evoluce echolokačních schopností spojená s řadou strukturních změn lebky a mozku je ovšem pořád tak trochu záhadou. Zejména u netopýrů. Donedávna totiž vůbec nebylo jasné, jestli se u nich vyvinula jen jednou, nebo víckrát nezávisle na sobě. Odpověď na tuto otázku dalo až detailní studium jejich individuálního vývoje.

Netopýří echolokace je velmi komplexním a různorodým způsobem vnímání, a tak není divu, že ohledně její evoluce panuje pořád mnoho nejasností. Tradičně se skupina létajících savců – letouni – dělila na netopýry, kteří echolokaci využívají, a kaloně, kteří se s její pomocí orientovat neumí. Kaloni potom byli považováni za sesterskou linii echolokujících netopýrů, která o pokročilý sonar nikdy ani nezavadila. Ten se měl vyvinout až u společného předka rozšířenějších netopýrů.

Jednoduché schéma ovšem zcela rozmetaly molekulárně-biologické studie příbuzenských poměrů mezi letouny. Genetické analýzy vypovídají o tom, že jsou kaloňům blízce příbuzní vrápencovití netopýři. Dokonce tak, že spolu sdílejí oproti ostatním letounům společného předka. Zbylí netopýři potom tvoří druhou skupinu.

To ovšem znamená, že echolokaci nalezneme v obou hlavních liniích letounů. Na stejnou úroveň pravděpodobnosti se tak dostala možnost, že echolokaci využíval společný předek všech letounů a kaloni tuto schopnost jen ztratili, a varianta, že se echolokace vyvinula u letounů dvakrát – jednou u vrápenců a podruhé předka zbývajících netopýrů.

Netopýří záhada

Rozlišit mezi oběma možnostmi vědcům příliš nepomohlo anatomické srovnání, genetická analýza ani studium zkamenělin. Hlemýžď vnitřního ucha, jehož tvar a velikost je pro echolokaci zásadní, je podobně stavěný u všech echolokujících netopýrů včetně vrápenců. Vnitřní ucho kaloňů je v tomto ohledu podobnější nelétavým savcům. To nám ale samo o sobě moc nepomůže.

O mnoho informativnější není ani studium genetických změn. Některé analýzy naznačily, že se v evoluci létavců mohly mnohokrát nezávisle na sobě pozměňovat určité pro echolokaci důležité geny. Rovněž nebyly nalezeny žádné důkazy pro silný tlak přirozeného výběru na geny spojené s echolokací v počátcích evoluce létavců a nenašly se ani druhotně nefunkční s echolokací spojené geny u kaloňů.

Shrnuto a podtrženo, genetické důkazy svědčí spíše pro dva nezávislé vzniky echolokace. Jejich doklady jsou ovšem převážně negativní a absence důkazu pro určitou teorii automaticky neznamená pravdivost její alternativy.

Při řešení hádanky bohužel nepomohly ani zkameněliny. Třebaže jsou známé určité starobylé fosilie netopýrů staré až 52 milionů let, které svědčí spíše pro brzkou evoluci echolokace, zbytek třetihor je zkamenělinami netopýrů takřka nepokrytý. Další fosilie netopýrů pocházejí až z velmi nedávné doby. Z tak neúplného záznamu toho nelze příliš usuzovat.

Řešení hádanky

Definitivní odpověď dalo až studium individuálního vývoje vnitřního ucha létavců. Pokud by se vývoj hlemýždě u kaloňů, vrápenců a ostatních netopýrů výrazně lišil, svědčilo by to spíše pro několik nezávislých vzniků echolokace. Pokud by ale hlemýžď kaloňů při svém růstu procházel stadii podobnými echolokujícím létavcům, pravděpodobnější by byla možnost, že kaloni ztratili sonar až druhotně. Tuto hypotézu se rozhodla ověřit skupina převážně čínských vědců.

Výzkumníci srovnali vývoj vnitřního ucha u pěti druhů echolokujících létavců, dvou druhů kaloňů a pěti druhů pozemních savců. Výsledky vyzněly jednoznačně ve prospěch jednoho vzniku echolokace. Na počátku zárodečného vývoje se tvar a relativní velikost hlemýždě u kaloňů takřka k nerozeznání podobaly ostatním netopýrům.

Kaloni se od svých bratranců odlišili až v pozdějších vývojových stádiích. Jejich hlemýžď rostl daleko pomaleji, takže se jeho tvar a relativní velikost ve výsledku přiblížily spíše pozemním savcům. Hlemýžď pozemních savců se naopak výrazně lišil už v prvních fázích vývoje a nikdy se stavu vhodnému pro echolokaci ani nepřiblížil.

Výsledky navíc potvrdily i rentgenové snímky, na kterých byl hlemýžď kaloňů i ostatních netopýrů jasně patrný už na počátků vývoje. Hlemýžď pozemních savců byl oproti tomu jasně pozorovatelný až daleko později.

Zdroj: Z Wang, T Zhu, H Xue, N Fang, J Zhang, L Zhang, J Pang, EC Teeling & S Zhang (2017): Prenatal development supports a single origin of laryngeal echolocation in bats. Nature Ecology & Evolution 1.

Tagy: zvířata a příroda netopýři věda a poznání

Zdroje: Vlastní