Sedmdesátá léta 20. století byla hodně zajímavým a koncepčně podstatným obdobím ve vývoji evoluční biologie. Přestalo se – mimo jiné – věřit na všeobecnou adaptovanost. Přišla koncepce nazývaná „constraint“ („omezení“, zde něco jako mantinel, ve smyslu „to, co omezuje volné evoluční rejdění“). Jde o to, že vlastnosti organismů jsou často pouhými následky těchto omezení.
Stephen Jay Gould a Richard Lewontin přišli s pozoruhodnou analogií tohoto jevu na případě spandrelů v chrámu sv. Marka v Benátkách. Ukazují, že některé vlastnosti organismů vznikají jako čistě konstrukční, architektonické artefakty. Spandrel je taková trojúhelníková plocha, která vzniká, když se setkají dva oblouky, jejichž základny se protínají v pravém úhlu. Takové plochy lze ozdobně pomalovat, když už ji máme (v chrámu sv. Marka jsou na spandrelech namalováni čtyři evangelisté a čtyři biblické řeky), ale nikdo o ně vlastně původně nestál.
Stavitelé chrámů sami koukali, když jim spandrel na průsečíku dvou oblouků povstal; spandrel není, aspoň podle Goulda a Lewontina, kýžená (neboli adaptivní) vlastnost chrámu, spandrel je konstrukční nevyhnutelnost, a budeme-li jej vysvětlovat adaptivně („vymyslel ho architekt, aby bylo kam namalovat fresku“), budeme jej vysvětlovat chybně.
Architekti, pravda, tvrdí, že je to celé nesmysl, že spandrel je jednak ve skutečnosti něco jiného, jednak to, co Gould a Lewontin nazývají spandrelem (a co je prý ve skutečnosti „pendantiv“), nevzniká jako jediná možnost, jak v trojrozměrném prostoru sestrojit klenbu ze dvou pravoúhlých oblouků, že „spandrel“ vzniká schválně, ba dokonce úmyslným přidáváním materiálu, jenž pak podporuje samotnou architektoniku vzniklé klenby, a navíc reprezentuje optimální, maximálně laciné řešení tohoto problému (dokonce je možné, že klenby řešené jiným způsobem se neosvědčily, třeba spadly, takže by šlo přímo o důsledek selekce).
Spandrel by pak ovšem byl hezkou ukázkou čehosi jasně adaptivního, čehosi, co má jasný význam konstrukční i dekorativní. O to teď tolik nejde (i když nemožnost jasně rozhodnout, je-li nějaká vlastnost adaptivní či není, ačkoli ji postavili lidé, je symptomatická). Jistě si dokážeme představit věci, které opravdu vznikají jaksi mimoděk, i když je za „spandrely“ označujeme jen proto, že Gould s Lewontinem nikdy žádný chrám nestavěli, jenom si někde něco přečetli a špatně si to zapamatovali.
Spousta struktur tedy vzniká z čistě geometrických – nebo jiných nebiologických – důvodů. Ale co jsou to vlastně biologické důvody? Oko mnoha obratlovců má plus minus tvar koule. Jistěže tvarem oka se nekouká, ale nějaký tvar oko mít musí. Potíž se spandrely je právě ta, že když se na ně podíváme podrobněji – přesně stejně, jako to udělali architekti s chrámovou klenbou –, zjistíme, že sice třeba nejsou přímo nositeli adaptivní biologické funkce, jen se od ní nedají izolovat. Organismy musejí mít nějakou hmotnost, přestože nenulová hmotnost organismů samozřejmě nevznikla přirozeným výběrem.
To ale na druhou stranu neznamená, že se nevyplatí uvažovat o vlastnostech organismů z geometrického nebo fyzikálního hlediska. Velmi mnohý blanokřídlý hmyz má šestiúhelníkové buňky pláství a lidi vždy znepokojovala otázka, jak se ty hloupé včely a vosy na takové geometrické znalosti zmohly (a nepomáhal-li jim s tím nakonec inteligentní designér). Podíváme-li se ale na geometrické vlastnosti šestiúhelníku, zjistíme, že jde zkrátka o optimální způsob pokrytí roviny opakujícími se totožnými tvary.
Rovinu lze – tak aby nezbývaly prázdné prostory – rovnoměrně pokrýt buď rovnoramennými trojúhelníky, nebo rovnoběžníky, anebo šestiúhelníky. Každý z těchto útvarů by byl pro včelí plástve v principu možný, jenže v případě šestiúhelníků se spotřebuje relativně nejmíň vosku, poněvadž poměr obsahu a obvodu je zde relativně nejmenší (nejmenší by byl u kruhu, jenže kruhy mezi sebou zanechávají volné škvíry víceméně trojúhelníkového tvaru).
Pokud je evoluční zadání takové, že je třeba dělat plástev, aby se do ní vešlo co nejvíc medu a aby se zároveň spotřebovalo minimum vosku, nezbývá, než vytvářet šestiúhelníky. Není na nich nic mystického, jde prostě o optimální řešení, které je preferováno selekcí. Z hlediska evoluce je zajímavé spíš to, že tento tvar – právě proto, že jde o projekci čistě geometrické zákonitosti do živého světa – nezávisí na genetice, ontogenezi ani fylogenezi druhu. Každý tvor, postavený před stejný úkol jako včela, dospěje k šestiúhelníku, bude-li selekce dostatečně silná.
Srovnáme-li potenciálně si konkurující druhy žijící v nějakém ekosystému podle velikosti, ukáže se zvláštní věc. Poměr velikosti těch znaků, které bezprostředně souvisejí se získáváním potravy, třeba poměr délek zobáků zrnožravých ptáků, je u každé dvojice druhů, které spolu v tomto pořadí sousedí, vždy přibližně roven číslu 1,3.
Ekologická interpretace je taková, že kdyby byl tento poměr menší, ptáci by si byli příliš podobní, a tak by si konkurovali, zatímco kdyby byl větší, zanechávali by nevyužité zdroje potravy. Jenže podle stejného pravidla je distribuována například velikost dechových nástrojů v orchestru. Co teď s tím? Buď si řekneme, že koneckonců píšťaly se také dělí o tóny a nemají si ani konkurovat, ani ponechávat některé tóny volné; anebo si řekneme, že poměr velikostí zobáků neznamená nic, co by se mělo vysvětlovat pomocí biologických úvah, ale prostě jakousi hlubinnou matematickou strukturu světa.
Řekneme-li, že by se tyto a podobné fenomény neměly vysvětlovat biologicky, neznamená to, že jsou biologicky bezvýznamné. Prostě musíme takový fenomén rozpitvat hlouběji, než jsme si původně mysleli, máme-li pochopit, oč v něm jde. Neliší se od ostatních vlastností organismů, které vysvětlujeme evolučně; rozdíl je jen v hloubce nebiologických znalostí, které k vysvětlení musíme použít.
Úryvek z knihy
Jan Zrzavý, David Storch, Stanislav Mihulka: Jak se dělá evoluce. Titul vychází v září roku 2003 v nakladatelství Paseka (http://www.paseka.cz). Přetištěno se souhlasem autorů.
