Paprskoploutvé ryby dnes zastávají neobvykle širokou paletu ekologických rolí. Nalezneme mezi nimi drobné býložravce, druhy lovící aktivně i ze zálohy, obrněné či jedovaté obranáře, skryté obyvatele dna, hlubokomořské přeborníky, druhy preferující symbiózu s jinými organismy i zástupce, kteří se na krátkou dobu vydávají mimo vodní prostředí. A to je jen vrcholek ledovce.

Přesto mezi nimi ale některé ekologické pozice chybí. Největší žijící paprskoploutvou rybou je s více než dvěma tunami měsíčník svítivý. Větší planktonem se živící obři však spadají mezi velryby a žraloky. Také vrcholoví predátoři jsou svým původem savci, paryby, nebo výjimečně hlavonožci. Ba co víc, i v minulosti zastávali tyto role savci a vodní plazi, například mosasauři, případně žraloci jako Carcharocles megalodon. Zkrátka, zdá se, jako by paprskoploutvým rybám v dosažení největších velikostí stály v cestě jakési evoluční zábrany.

Tak trochu problematická ryba

O to větší bylo překvapení vědců, když zjistili, že kdysi žil přinejmenším jeden druh opravdu obřích paprskoploutvých ryb. Izolovaným nálezům šupin a kůstek, ze kterých se teprve postupně začal skládat obraz gigantické ryby, dali vědci jméno Leedsichthys problematicus.

Jak naznačuje druhové jméno, výzkum tohoto druhu je vskutku problematický. Celá řada paleontologů v minulosti zařadila špatně identifikovatelné pozůstatky této ryby mezi zkameněliny zcela nepříbuzných tvorů, například dinosaurů. Přesto se ale nakonec vědcům podařilo více méně zrekonstruovat podobu tohoto impozantního tvora. Podle všeho mohla Leedsichthys dorůstat bezmála sedmnácti metrů a padesáti tun. Světovými moři se proháněla v období jury a živila se jako možná vůbec první gigantický mořský obratlovec filtrováním planktonu.

Základní stavbu a velikost ryby odvodili biologové podle zákonitostí, které platí u jejích předpokládaných příbuzných. Dlouho ovšem zůstávalo záhadou, zda Leedsichthys představuje jen podivný sotva životaschopný "úlet" rybí evoluce, nebo jestli paprskoploutvým rybám v dosahování podobných velikostí žádné zásadní překážky nebrání. Řadu překvapivých odpovědí přinesl nedávno mezinárodní tým přírodovědců na stránkách vědeckého časopisu Palaeontology.

Až 45 tun 

Když pomineme jasné konstrukční limity, jako je například pevnost kostí, základní překážkou, která brání organismům v dosažení neomezených velikostí, je energetická náročnost rozměrných těl. Rychlost metabolismu vztažená na jednotku váhy s rostoucí velikostí těla klesá, takže pro každou skupinu organismů můžeme vypočítat určitou kritickou hodnotu, nad kterou již organismy nedokážou efektivně fungovat.

Například by se musely pohybovat extrémně pomalu, nebo nedokázaly včas reagovat na podněty prostředí. Jinými slovy, plavání a další aktivity organismů mohou nad určitou velikostí těla vyžadovat více energie, než dokážou jedinci nashromáždit.

Vědci na základě těchto úvah a souvisejících vzorečků vytvořili hned několik modelů metabolické energetiky Leedsichthys, které se lišily podle různých uvažovaných možností jejího příbuzenství, podmínek prostředí a způsobu získávání potravy. Výsledky podle očekávání ukázaly, že rychlost metabolismu úzce souvisí s velikostí ryby.

Maximální velikost Leedsichthys, při které by ještě stíhala dodávat svým tkáním dostatek kyslíku, se mohla pohybovat kolem 45 tun. Značný vliv na tuto hodnotu má nicméně teplota vody. Energetickou cenu pohybu v modelech ovlivňuje rychlost pohybu, příbuzenské zařazení Leedsichthys, teplota vody a slanost prostředí. Výrazněji nicméně pomyslnou cenu zvyšuje jen vyšší rychlost pohybu a výraznější slanost vody.

V každém případě se zdá, že Leedsichthys nemusela mít zásadní problémy při získávání dostatečného množství živin filtrováním planktonu. Energetické zásoby, které při filtrování ryba dokázala nashromáždit, jí dokonce mohly za širokého rozmezí podmínek vystačit i k značně rychlému plavání. Třebaže jsou žraloci v tomto ohledu úspornější, teorie, že paprskoploutvé ryby nedorůstají velkých rozměrů kvůli velké energetické nákladnosti jejich metabolismu, dostala povážlivé trhliny.

Příliš malá vejce a těžké kosti

Zdá se tedy, že většině paprskoploutvých ryb brání v dosažení největších velikostí jiné zábrany. Nedá se vyloučit, že mezi nejdůležitějšími bude nepřímý vývoj z velmi malých vajec. Úmrtnost během dlouhého vývoje a energetické nároky spojené s metamorfózou mezi jednotlivými životními stadii mohou být zkrátka příliš vysoké, než aby podobným organismům umožnily dlouhou generační dobu typickou pro velké organismy.

V tomto ohledu je nápadné, že největší mořské organismy včetně žraloků mívají přímý vývoj z poměrně velkých mláďat. Pokud se paprskoploutvé ryby nemohou v tomto ohledu během své evoluce lehce změnit, například proto, že je u nich nepřímý vývoj spojený s dalšími důležitými aspekty života, možná je právě tohle důvod jejich relativní "zakrslosti".

Dalším možným vysvětlením by mohla být přítomnost kostí. Kostnatění je energeticky poměrně náročný proces. Kosti navíc zvyšují váhu těla a spolu s tím nároky na zrychlování a zpomalování. Chrupavčitá kostra žraloků je v tomto ohledu daleko úspornější a hlavonožci nemají kostru žádnou.

Mořští plazi a savci zase se svou teplokrevností zařadili úplně jiný metabolický rychlostní stupeň, takže se jich v tomto ohledu týkají docela jiná pravidla. Této teorii nasvědčuje i fakt, že největší současné paprskoploutvé ryby mají druhotně chrupavčitou kostru.

Poslední vysvětlení zdůrazňuje ekologické a historické okolnosti. K dosažení největších velikostí je možná třeba nejprve zastávat určité ekologické pozice – filtrování planktonu, nebo vrcholně predátorskou roli. Žádné jiné strategie totiž možná druhu nezajistí tak vydatný energetický příjem, aby se mu gigantická velikost vyplatila. Pokud má tyto ekologické pozice obsazené někdo jiný, mohou zůstat pro ostatní skupiny největší velikosti těla po dlouhou dobu zcela nedostupné.

V neposlední řadě je zajímavá i evoluční cesta, jakou se Leedsichthys dostala ke své obří velikosti. Její předkové totiž patrně byli vrcholovými predátory, u kterých postupně došlo k redukci kostí, vzniku živorodosti a změně získávání potravy.

Podobný přechod od predátorského způsobu života k filtrování se přitom opakoval později v evoluci kytovců a nelze vyloučit, že mnoho z uvedených motivů je společných všem přechodům ke gigantismu u mořských planktonních filtrátorů. Zda ale za vším stála pouhá historická náhoda, nebo jestli jsou tyto ekologické strategie spojené s určitými výhodnými preadaptacemi, to ukáže až další výzkum.