Student World

O vzniku teplokrevnosti

Proč se vyvinula teplokrevnost? Nejde jen o výhody konečného stavu, ale o to, že adaptivní musel být každý krok v řadě. Vývoj ovšem nezůstal v půli cesty:
Je zajímavé, že – snad s výjimkou vejcorodých savců a několika dalších podobných rarit – dnes neexistují živočichové s přechodem mezi teplo a studenokrevností. Zřejmě se tedy jedná o otázku buď-anebo.
Společným předkem ptáků a savců byl bezpochyby studenokrevný plaz, teplokrevnost tedy na naší planetě vznikla minimálně dvakrát. Dinosaury teď pomineme a na následujících řádcích se budeme zabývat vznikem teplokrevnosti u savců.

V zásadě existují tři hypotézy o vzniku teplokrevnosti, respektive příslušné klíčové adaptivní vlastnosti:
– 1, vysoká teplota
– 2, výkonný metabolismus
– 3, stálá teplota

Bod 1 se v případě savců někdy dává do souvislosti s tím, že byli po většinu druhohor nočními zvířaty – proto museli být teplokrevní. Na druhé straně mnozí noční plazi teplokrevní nejsou, navíc ptáci, u nichž se teplokrevnost vyvinula také, jsou a zřejmě vždy byli, živočichy vesměs denními (orientují se především zrakem, zatímco druhohorní savci možná byli i barvoslepí a schopnost vnímat barvy se u nich musela vyvinout znovu.). Uvádí se také, že teplokrevnost představuje výhodu nejen pro noční život, ale i pro osídlení chladných oblastí.
Vysoká teplota těla je sama o sobě výhodná – ještěrka se také ráda sluní. Tím se ale dostáváme k bodu 2: Hlavní, k čemu je dobré vyhřáté tělo, je rychlejší metabolismus a tedy i kratší reakční doby.
Teplokrevní živočichové jsou ovšem schopni nejen bleskového zrychlení (tam lze ve svalech využít i anaerobní mechanismus), ale oproti studenokrevným především déle vydrží zátěž. Kobra se v boji s promykou rychle unaví – promyce stačí přežít několik kobřích útoků. Pokud vás krokodýl rychle nechytí, už mu (samozřejmě nikoliv ve vodě) nejspíš utečete.
Vyšší výkonnost aerobního metabolismu je dána především větším obsahem mitochondrií v buňkách teplokrevných živočichů. Studenokrevní živočichové jsou také často přímo závislí na lokálních fluktuacích teploty – mravenec běží rychleji a pomaleji podle toho, zda cesta vede po slunci nebo ve stínu a to lze přímo pozorovat.
Teď se zkusme na problém podívat z jiné strany. Možná, že výhodná není ani tak vysoká teplota, ale spíše teplota stálá. (A v regulaci je hodnota nastavená tak vysoko i proto, že ve je možná mnohem těžší se chladit – to bývá spojeno také se ztrátou vody.)
Stálá tělesná teplota představuje velkou metabolickou výhodu. Většina enzymů optimálně pracuje v relativně malém teplotním intervalu, metabolismus je díky tomu tedy konzistentnější. Při fluktuacích teploty organismu se některé enzymy už mohou rozkládat a musejí být znovu syntetizovány apod.
Teď trochu evolučního pohledu na věc. Savci byli v druhohorách poměrně drobní a pro takové organismy je vzhledem k relativně velkému povrchu těla termoregulace dosti obtížná. Savci ovšem už vznikli jako teplokrevní tvorové. Je možné, že velcí plazi permu mohli v příznivém klimatu udržovat relativně stálou tělesnou teplotu, protože byli dost velcí – měli dostatečnou tepelnou kapacitu a teplotní gradient nebyl nikdy velký. Metabolismus těchto "savčích" plazů si na to zvykl a jakmile se začali pod tlakem dinosaurů zmenšovat a navíc být tlačeni k nočnímu způsobu života, potřebovali si stálou teplotu držet. Výsledkem byla teplokrevnost.
Z evolučního hlediska pak možná není ani tak důležité, že savčí pohonná jednotka je výkonnější a že vyprodukuje vyšší teplotu, ale že udržuje stálou teplotu.

Zůstává také otázkou, zda se nemohlo vyvinout stvoření, které by teplotu regulovalo jen v aktivní fázi a v čase spánku chladlo. Možná, že prostě množství mitochondrií a jejich aktivita už musí pracovat stále. Během odpočinku ovšem neprodukují teplo svaly, ale především metabolické reakce ve vnitřních orgánech. Zdá se, jako kdyby v našem organismu existovaly dva systémy na sobě nezávislé.

Jak konkrétně vznik savců probíhal?
Terapsidi v permu už byli někteří teplokrevní – pozná se to hlavně podle nosních skořep, což je zařízení, které umožňuje, aby se během dýchání neztrácelo příliš mnoho vody. Teplokrevní byli cynodonti (předkové savců, kteří se od nich odštěpili v triasu), ale i terocephalidi. Terocephalid Glaunosuchus žil v pozdním permu, byl to dravec zřejmě velikosti vlka, který (ač by vypadal téměř "současně") zhruba o 50 milionů let předcházel vzniku skutečných savců. Glaunosuchus žil v tropech, takže se zdá, že jeho teplokrevnost skutečně příliš nesouvisela s potřebou dosáhnout vyšší tělesné teploty. Možnost 1 z úvodu článku pak nejspíš padá zcela a zbývají varianty 2 a 3.
Teplokrevnost ale terpasidy nezachránila. Glanosuchus vyhynul ještě v triasu, zatímco cynodonti v juře. Z celé linie zůstali jenom savci zatlačení dinosaury k nočnímu způsobu života. Ovládnutí zemského povrchu teplokrevnými tvory se podařilo až ve druhé vlně…

Zdroj: Chris Lavers: Proč mají sloni velké uši, Argo a Dokořán, Praha, 2004, http://www.dokoran.cz

autor Pavel Houser