Představme si, že se nad Zemí objeví kosmický koráb, plný mimozemských „zoologů“.

Při zkoumání života na naší planetě by museli rychle dojít k názoru, že vládu nad ní převzaly výhradně ty organismy, které si dokázaly vybudovat neuvěřitelně komplexní sociální zřízení, dokonce celé státy.

Kromě lidí žijí ve svébytných státech nejen různé skupiny hmyzu, ale i živočichové nám podstatně příbuznější.

Kde se vzaly hmyzí státy?

Pohled současných vědců na svět živé přírody se již dlouhou dobu podobá světu ekonomů, kteří za veškerým jednáním jednotlivých aktérů hledají skryté sobecké zájmy. Jak je však možné, že čistí sobci někdy opustí své vlastní zájmy a podřídí je plně zájmu kolektivu?

Něco takového se musí vyplácet – na tento způsob života totiž přešlo velmi mnoho druhů nezávisle na sobě. Pátrání po důvodu patří k největším dobrodružstvím současné vědy.

I když současní vědci rádi a často mluví o tom, že svět živé přírody je královstvím sobectví, jen letmý pohled na například sluncem zalitou louku jako by jim za pravdu příliš nedával. Mezi řadou druhů mnohobuněčných i jednobuněčných organismů se během milionů let evoluce vyvinula řada typů oboustranně výhodné vnitrodruhové i mezidruhové spolupráce.

Jedním z absolutních  vrcholů tohoto evolučního trendu jsou i obří společenství, superorganismy, které zvládly dokonalou dělbu rozmnožování, práce i spolupráce s nejrůznějšími dalšími organismy. Podobnosti s lidskými městy či celými státy jistě nejsou jen zcela náhodné.

Tvrdý oříšek pro teoretikovy zuby

Na teorii evoluce čekala již od samotné doby jejího vzniku řada pastí, na které rádi upozorňovali nejen její kritici a posměváčci, ale také sami evolucionisté. Prvním z nich byl dokonce již sám (spolu)autor evoluční teorie Charles Darwin (1809–1882).

Darwin byl, jak známo, nadšeným entomologem a pozorovatelem společenského hmyzu.

I jemu samotnému proto vrtala hlavou otázka, která jeho teorii skutečně ohrožovala. Podle Darwinovy představy má totiž v přírodě zuřit boj o přežité těch nejzdatnějších. Jak se tedy mohlo stát, že mravenci, vosy či termiti v jedné chvíli „složili“ zbraně a namísto boje začali vzájemně spolupracovat?

A to dokonce tak, že zájem na svém vlastním rozmnožování dokázali potlačit ve prospěch jiných?

Rodina, základ superorganismu

Když Darwin obhajoval myšlenku, že pravá, tedy učeně řečenou eusociální hmyzí společenství (viz rámeček) mohla vzniknout díky či právě navzdory přirozenému výběru, obrátil svou pozornost k „rodinné“ povaze včelích úlů či mravenišť.

Mravenčí královnu přirovnal k rostlině, na níž vyrůstají dělnice jako její plody. Do konkurenčního boje vstupuje rostlina celá, tedy i mraveniště jako jeden muž.

V průběhu druhé poloviny 20. století se biologové chytili nejprve „rodinné“ povahy vztahů v mraveništích. Jako první zaměřil svou pozornost tímto směrem britský genetik J. S. B. Haldane (1892–1964), teorii však zcela dopracoval až jeho mladší následovník William D. Hamilton (1936–2000).

Svými pionýrskými pracemi prošlápli oba Britové cestu, po níž vědci kráčeli po dalších 40 let.

Příbuzní a příbuznější

Již v roce 1964 publikoval W. Hamilton práci o genetickém pozadí společenského chování, která sázela právě na vzájemnou příbuznost, a dostala proto název „teorie příbuzenského výběru“ (angl. kin selection).

Jak tato teorie funguje, si může každý snadno ověřit na příkladu své vlastní rodiny.

Většina organismů, které se rozmnožují pohlavní cestou (tedy i my lidé), zdědila jednu polovinu svých genů od maminky, druhou od tatínka. Každý syn či dcera má tedy se svými rodiči společnou přesně polovičku genů.

Přesně stejný počet genů, tedy jednu polovinu, mají i vlastní sourozenci. Babička má však s vnukem společný přesně stejný počet genů, jako má její vnuk se svým bratrancem či sestřenicí, tedy jednu čtvrtinu.

Tento zlomek, jehož jmenovatel narůstá geometrickou řadou, pak vědci nazývají koeficient příbuznosti. A v čem spočívá celý fígl „příbuzenského výběru“? Hamilton usoudil, že za jistých okolností se jedincům vyplatí starat se spíše o ty geny, které nesou jejich příbuzní, než o ty, které nesou sami.

Nejpříbuznější sestry na světě

Skupinou hmyzu, která je k vytváření velkých superorganismů opravdu zvláště dobře disponovaná, jsou blanokřídlí, tedy naši staří dobří známí – včely, čmeláci, vosy či mravenci. Entomologové spočítali, že jen v této skupině se pravá eusocialita vyvinula přinejmenším 13x nezávisle na sobě.

Čím to? Genetik Hamilton přispěchal s vysvětlením, které je opravdu neuvěřitelně logické. V tomto hmyzím řádu se totiž vyskytuje řada skupin, jejichž zástupci podělují své potomstvo geny skutečně velmi zvláštním způsobem. Ten odborníci nazývají haplodiploidií.

Samečkové se totiž líhnou pouze z neoplozených vajíček, ze všech oplozených naopak vznikají samičky, včetně samiček sterilních, tedy dělnic. Z této zvláštnosti plyne neobyčejně důležitý důsledek, který bystřejší matematikové mezi čtenáři již tuší.

Sestry, tedy dělnice, jejichž otec byl sám z neoplozeného vajíčka, spolu sdílejí celé tři čtvrtiny genů a jsou si vzájemně příbuznější než se svou vlastní matkou.

Takovým sestrám se již vyplácí spolupracovat – sebeobětováním pro druhé se vlastně obětují pro 75 procent sebe samotné.  Hamilton měl za to, že kýžený klíč k srdcím superorganismů nalezl.

Potíže s termity

Báječná teorie, která si v průběhu desetiletí od svého vzniku našla cestu prakticky do každé učebnice biologie, měla však od samého počátku jisté trhliny.

S přimhouřením oka bychom ještě snesli, že většina ostatních druhů blanokřídlých se stejně „zařízeným“ způsobem rozmnožování zůstala staromódně nesociální. Větší vadou na její kráse byla od samotného počátku existence superorganismů, jejichž členové si mezi generacemi vyměňují geny podstatně tradičnějším způsobem.

Od počátku do ní proto nezapadal další známý hmyz, který vytváří superstáty – termiti (všekazi), kteří jsou velmi starobylým řádem příbuzným švábům či kudlankám.

Během posledních dvou desítek let, kdy se poznání společensky žijících organismů výrazně rozšířilo, přibyla v této kategorii i řada dalších skupin, například zástupci mšic, jádrohlodovitých brouků, ale i korýši garnáti žijící v mořských houbách, či dokonce hlodavci rypoši.

Další debata začíná

Zdálo by se tedy, že situace je v podstatě neřešitelná. Teorie příbuzenského výběru sice dokáže neuvěřitelně elegantně vysvětlit mnohonásobný a nezávislý vznik hmyzích států mezi blanokřídlými, u ostatních skupin však tvrdě naráží.

Pro skutečné vědce je však taková situace, z níž se nikomu nepodařilo nalézt cestu prakticky 40 let, pravým požehnáním. Podobné vědecké výzvy se totiž neopakují příliš často. Hozenou rukavici zvedla v roce 2010 trojice vědců  z amerického Harvardu.

Matematikové Martin A. Nowak a Corina E. Tarnita se spojili s legendou výzkumu mravenců i celé biologie 20. století, Edwardem E. Wilsonem, a navrhli matematicky podloženou představu o vývoji velkých společenstev, kterou uveřejnili v roce 2010.  Jejich teorie neučinila nic menšího, než že svrhla dlouholetou nadvládu teorie příbuzenské selekce a žezlo předala opět do rukou staré dobré darwinovské konkurence.

Nový scénář evoluce

S jakou novinku tedy nakonec E.O. Wilson a jeho mladší kolegové přišli? „Vzájemná příbuznost je podle nich pouze jednou ze sil, která může ke vzniku společenství přispět, není však jedinou,“ vysvětluje povahu inovace profesor Wilson.

Prvním krokem a nejdůležitější podmínkou ke vzniku většího společenství je podle jejich teorie „jen“ to, aby se vůbec vytvořila větší skupina jedinců. K takové věci může dojít například při společném krmení.  To je však pro budoucí spolupráci pouhý začátek.

Druhým krokem je „společné bydlení“, tedy vytvoření hnízda, jež je třeba bránit před nájezdy vetřelců. Teprve poté mohla přijít na řadu genetika, tedy postupné hromadění genetických mutací, které svým nositelům přikazují: „Spolupracuj!“.

U blanokřídlého hmyzu se díky jeho zvláštnímu způsobu předávání genů začnou takové geny hromadit podstatně snadněji. Vysvětlení, proč nejvíce eusociálních druhů existuje právě mezi nimi, je tedy nasnadě.

Darwinovský výběr znovu na scéně

Jestli jste stále čekali, zda se ve scénáři slavných evolucionistů vůbec objeví na scéně skutečná darwinistická soutěž o přežití toho nejzdatnějšího, můžeme vás ubezpečit, že právě přišla její chvíle.

Podle scénáře Wilsona a jeho kolegů se mezi prvními primitivními hnízdy či spíše hnízdečky – ne nepodobnými těm, jaká známe od některých dnešních druhů vosiček či včel – rozzuří bitva o to, které z nich bude v konkurenci ostatních úspěšnější.

Tato bitva s ostatními i s nepřízní prostředí má za následek nejen přežití těch nejzdatnějších kolonií, ale často i vytvoření různých, na první pohled často velmi odlišných kast, například vojáků, nosičů a dalších.

Přijde vám představa vývoje vzniku velkého společenství povědomá? Ano, i její tvůrci přiznávají, že podobnosti mezi námi a hmyzem jistě nebudou čistě náhodné. „V naší studii jsme nezkoumali vývoj sociálního chování lidí.

Věříme však, že paralely mezi vývojem eusociálních společenství hmyzu nejen existují, ale jsou také hodny dalšího zkoumání,“ shrnují autoři.  Na příští generace vědců tedy jistě mnoha zajímavého výzkumu čeká.

Platon a mravenci

*Lidské lajdáctví a nerozumnost svádí už po tisíciletí nejrůznější myslitele k tomu, aby navrhli společenský systém, v němž budou tyto vlastnosti zadušeny při samém svém vzniku. Taková společnost by se pak nápadně podobala té včelí či mravenčí – všichni by měli zadané úkoly, které by svědomitě plnili.

*Srdce, či spíše mysl lidí obývajících takovou šťastnou obec by mělo hřát vědomí, že svým životem naplňují zájem vyššího celku. Skutečným pionýrem takového sociální inženýrství nebyl nikdo menší než řecký filozof Platon (427–347 př.

n. l.).

*Ve svém dialogu Ústava vymaloval obraz ideální obce (polis), v níž mají být úkoly rozděleny nikoliv nepodobně mravencům. Základem organizace státu je společnost rolníků a řemeslníků, jejichž úkolem je obec živit.

Na obranu jejího nashromážděného bohatství mají vystupovat vojáci, korunou obce jsou pak spravedliví vládci, filozofové.

*Mnozí myslitelé, např. Karl Popper (1902–1994), však upozorňují, že Platonova „vláda filozofů“  je vlastně předobrazem vlády totalitní.

Když se řekne superorganismus…

Společenský nebo sociální život může mít nejrůznější podoby. Jedním z nich je například sdružování do velkých hejn, která nakonec fungují téměř jako jedno velké tělo s vlastní inteligencí (tzv. swarm intelligence), jaké známe například od mořských ryb (např. ančoviček), sarančí či špačků.

Život v takovém hejnu je v první řadě vynikající pojistkou pro to, že jedinec neskončí v tlamě hladového predátora.

Ve skutečných společenstvích se na rozdíl v podstatě anonymních hejn jedinci znají a systematicky spolu spolupracují. Může se jednat např. o širší rodiny či rodinné klany. Na vrcholu pomyslného žebříčku pak stojí skutečná eusociální společenství, často přerůstající v gigantické superorganismy, v nichž je život vymezen jednoznačnými mantinely.

Mezi jedinci existuje jednoznačná dělba práce, přičemž se často stává, že některé kasty se vůbec nerozmnožují nebo se dokonce ani rozmnožovat nemohou. Jednotlivé následující generace žijí v hnízdě pospolu a na zajištění každé další všichni společně pracují.

Nečekané vlastnosti množství

*Z pohledu chemika není mezi dvěma a miliardou molekul (??) kyslíku či zrníček písku velký rozdíl. Pro fyzika však může být tento rozdíl zcela propastný.

*Chování malého počtu stejných věcí se totiž od velkého počtu stejných věcí značně liší. Dvě nebo tři molekuly plynů tvořících vzduch jsou většinou zcela zanedbatelné, jejich velké množství však dokáže za správných podmínek vytvořit tornádo, které „ožije“ svým vlastním životem.

*Vědci, zejména kybernetici a po jejich vzoru i biologové či ekonomové, proto často mluví o náhlém vynoření se (tzv. emergenci) vlastností vyšších celků, které nelze nijak odvodit z vlastností jejich jednotlivých částí.

Snad nejslavnějším z biologů, kteří se ve vědě 20. století snažili prosadit představu, že důležitější než sledování částí je sledování celku, je James Lovelock (*1919). Lovelock ve své Teorii Gaia představil tezi, že celá Země představuje vlastně jeden velký superorganismus.

Lidé a mravenci: šokující podobnosti

Přechod na společenský život s sebou přináší situace, kdy je rozdíl mezi hmyzem, hlodavci rypoši či námi, společenskými primáty, z pohledu biologa jen velmi málo důležitý. Není proto divu, že řada jevů jako by si z „oka vypadla“.

Při hledání takových podobností však nikdy nesmíme zapomínat na jednu věc. Lidé dokážou důsledky svého jednání předvídat, a proto nesou na rozdíl od hmyzu za své jednání plnou zodpovědnost.

Analogie mezi společenstvími hmyzu a lidskými státy je skutečně prastará. Mravenci či včely byli dokonce tradičně dáváni za vzor píle, sebeobětování a dalších důležitých ctností. V očích dnešních odborníků však mezi společenstvím lidí a mravenců existují velmi důležité rozdíly.

Mravencům sice není schopnost pamatovat si a učit se zcela cizí, ve srovnání s lidmi však stále není příliš velká. Proto je jejich chování mnohem více podřízeno genetickému naprogramování, díky němuž často jednají téměř jako stroje.

Svůj ideál by v nich tedy mohli spatřovat spíše zastánci autoritářského typu zřízení, ať už nacistického, fašistického či komunistického.

1. Války, vraždění a otroci

Nejagresivnější tvorové

Až budete mít jednou při sledování televizních zpráv pocit, že lidé jsou tvorové neskutečně zlí a zabijáčtí, zatímco v přírodě probíhá vše hladce a harmonicky, vzpomeňte si na mravence. Ve srovnání s nimi jsme totiž my lidé učiněnými beránky.

Mravenčí kolonie jsou totiž velmi často ve válečném stavu jak s jinými koloniemi téhož druhu, tak s druhy příbuznými i jen vzdáleně. Své příbuzné zotročují (tzv. dulotismus), kradou jim jejich zásoby či je rovnou požírají.

Mravenci Amazonky

Řada druhů mravenců, kteří tu a tam podnikají loupeživé výpravy do okolí, aby si opatřili otroky, se bez nich dokáže obejít. Existují však druhy, které ve svém otrokářském zaujetí zašli tak daleko, že jsou na otrocké práci mravenců jiných druhů již zcela závislí.

Mezi takové druhy patří i náš mravenec otrokářský (Polyergus rufescens). Otrokyně, které si tito mravenci přezdívaní také „mravenci-Amazonky“ přinesli ve formě kukel a larev z hnízd jiných druhů v okolí, je musí i krmit.

Jejich tělo je totiž natolik proměněné ve vojenskou výzbroj, že sami by již své krmení nezvládli.

2. Mravenčí zemědělství

Podzemní pěstírny žampionů

Zatímco lidé přešli na zemědělský způsob obživy až před zhruba 12 000 roky, mravenci jej úspěšně praktikují po dobu měřenou v desítkách milionů let. V asi nejpropracovanější formě nacházíme zemědělství u  jiho- a středoamerických „mravenců-střihačů“, kterých v současné době rozlišují entomologové na 47 druhů ve dvou rodech Atta a Acromyrmex.

Specializovaná kasta těchto mravenců (střihačky) nejprve nastříhají listy z okolních rostlin, další (nosičky) je pak odnesou do hnízda. Na hmotě vzniklé rozcupováním listů poté pěstují houby, jejichž drobnými výrůstky, tzv. gong(y)lidii (?), se živí.

Zvláštní případ ambroziových brouků

Zemědělství má podle všeho jakési hluboké spojení se společenským životem. Mravenci totiž nejsou mezi hmyzem jediní, komu se podařilo ochočit si houby. Podobnou spolupráci, i když se zcela odlišnými druhy hub, navázali i někteří všekazi a dokonce i tzv.

„ambrozioví brouci“, kteří ze systematického hlediska patří do dvou podčeledí obrovsky početné čeledi nosatcovitých – mezi kůrovce (Scolytinae) a jádrohlody (Platypodinae).

U těchto brouků se vyvinula tak těsná vzájemná spolupráce, že některé druhy, jako např. australský druh Austroplatypus incompertus, považují dnes vědci za skutečně pravý eusociální hmyz. Tito brouci jsou neuvěřitelně úspěšní – dodnes jich entomologové napočítali na 3200 druhů, zejména v tropických regionech.

3) Mravenčí pohřební služba

Mravenčí „havrani“

Mravenčí dělnice žijí v dospělé podobě (jako tzv. imaga, nikoliv larvy) v průměru asi 50 dnů. Co se ale stane, když jedinec zemře při plnění svých povinností přímo uprostřed mraveniště, kde by se jeho tělo mohlo snadno stát zdrojem nákazy?

Mravenci, ale i jiný společenský hmyz, si našli způsob, který se nápadně podobá lidské pohřební službě. Vědci jej odborně nazývají nekroforéza neboli doslova „vynášení mrtvých“. Mravenčí dělnice odhalí chemický signál, který vylučuje mrtvé tělo, a co nejrychleji jej z mraveniště vynesou.

Chybějící „zápach života“

„Zápach smrti“, který je napříč světem hmyzu velmi univerzálním signálem o přítomnosti mrtvého těla,  je  způsoben jedním z prvních produktů rozkladu tkání – mastnými kyselinami (např. kyselinou olejovou).

Dong-Wan Choe z univerzity v kalifornském Riverside, který nedávno zkoumal nekroforézu u argentinských mravenců Linepithema humile, však zjistil, že mravenčí „pohřební službu“ láká ještě jiný signál. „Kutikula živých mravenců vydává jakýsi ,zápach života´, způsobený látkami dolichodialem a iridomyrmecinem.

Asi hodinu po mravencově smrti se však tyto látky přestanou vylučovat. Úklidová četa takové mravence snadno nalezne a odstraní,“ vysvětluje autor objevu.

4) Parazitičtí zloději těl

Ani kýchnutí není nevinné

Při rýmě, jedné z nejbanálnějších nemocí, každý z nás mocně kýchá. Proč vlastně? Stejně jako jakýkoliv jiný organismus na Zemi snaží se i parazité (tedy i viry a bakterie způsobující rýmu) splnit dva základní příkazy přírody – přežít a rozmnožit se.

Kýchání, k němuž nutí lidský organismus, má parazitům umožnit další šíření a uchování svého rodu. Příklady takových manipulací těl hostitelů parazity, které často vypadají jako z těch nejhrůznějších hororových filmů, bychom našli v přírodě obrovské množství. Mravencům se pochopitelně také nevyhýbají.

Zlodějka mravenčích těl

Mravenec druhu Camponotus leonardi infikovaný houbou Ophiocordyceps unilateralis se chová, jako kdyby mu jeho tělo nepatřilo. A skutečně – houba jej zcela ovládá a využívá jako živý „vozíček“, s jehož pomocí se šíří.

Napadeného mravence nutí lézt na listy vyšších pater bylin a pevně se tam zakousnout. Po nějaké době se houba rozšíří po listech rostliny, které pro ni představují tu pravou potravu. Ve finální fázi vyroste z těla mravence plodnice, díky níž se houba dále množí.

Podle nedávného nálezu ze slavné paleontologické lokality Messel Pit v německém Hessensku jsou dějiny soubojů houby s mravenci staré již přinejmenším 48 milionů let. Přesně tak starý je totiž nález fosilního listu, který podle týmu vedeného Davidem P. Hudgesem z britské University of  Exeter nese zřetelné stopy po mravenčích kousancích.

5) Živočišná výroba

Mravenčí „krávy“ – mšice, červci i housenky

Díky knihám Ondřeje Sekory (1899–1967) snad každé malé dítě ví, že mravenci si chovají svá domácí zvířata. Nejčastěji se jedná o zástupce několika příbuzných skupin hmyzu, který byl dříve řazen do řádu stejnokřídlých.

Řada z nich se totiž živí sáním rostlinných šťáv a jako vedlejší produkt vylučují tzv. medovici. Neznámější trofobionty, jak se tomuto vztahu učeně říká, jsou pochopitelně mšice, dalšími dodavateli cukernatých šťáv mohou být také jejich příbuzní červci, pidikřísci, ostnohřbetky či pěnodějky.

Mravenčí cukráři

K dalším druhům, s nimiž mají mravenci velmi komplikované vztahy, patří housenky motýlů modrásků (Lycaenidae) nebo někteří zástupci pestrobarvcovitých (Riodinidae). Tyto housenky dokážou být velmi rafinované.

Jejich tělo sice nevylučuje medovici jako vedlejší produkt, housenky se však naučily mravenčí pochutinu vyrábět ve zvláštních žlázách. Mravenci pak mají skutečně dobrý důvod, proč si larvy modrásků „adoptovat“ a dobře se o ně starat.

Existují však i modrásci „vykukové“ (např. naši modrásek černoskvrnný, očkovaný, bahenní, hořcový a Rebelův), jejichž larvy „činži“ neplatí a namísto toho požírají larvy svých hostitelů.

6) Podnájemníci a vetřelci

V příšeří hnízdních katakomb

V lidských příbytcích se setkáváme s neuvěřitelně pestrou směsicí nejrůznějších druhů zvířat. Některé, např. psy, kočky či užitková zvířata, chováme záměrně, jiní, např. hlodavci, využívají přístřeší a bohatých zdrojů potravy, další, jako např. štěnice, využívají člověka jako zdroj své potravy.

Příbytky společenského hmyzu jsou na tom navlas stejně. I v jejich zákoutích se setkáme s neuvěřitelně velkým počtem podnájemníků zvaných i nezvaných. Vědci odhadují, že jen u mravenců nalézá svůj alespoň dočasný příbytek alespoň 5000 druhů členovců (většinou hmyzu, ale i stonožek či pavouků) asi ze 17 řádů.

Dokonalí luštitelé

Na hostech v hnízdech mravenců či jiného společenského hmyzu je zvláštní jedna věc. I když řadu z nich nedobrovolní hostitelé pronásledují a snaží se jich zbavit, velká řádka z nich si v mraveništích vegetuje, jako kdyby byli pro své hostitele neviditelní.

Jak je něco takového vůbec možné? Tento zvláštní jev je vlastně rubovou stránkou obrovské mravenčí efektivity. Aby se mravenci příliš nezdržovali s rozhodováním, jsou schopní reagovat pouze na jisté typy chemických signálů.

Když se jejich hostům podaří mravenčí signál napodobit, stanou se pro ně prakticky neviditelnými a mohou si začít naplno užívat výhod, které jejich pevnost skýtá.

Luštitelé mravenčí DNA

Těla i těch největších mravenců jsou ve srovnání s našimi sice velmi drobná, mluvit o mravencích jako o drobečcích je však velmi zavádějící. Odhaduje se, že mezi 15–25 % veškeré živočišné biomasy na souších tvoří právě mravenci.

Jejich enormní počet, a tedy i vliv na chod světa je pro současné vědce dostatečně dobrým důvodem, aby se snažili seznámit se s jejich genetickou výbavou do co největších podrobností.

První mravenci, kteří se nejspíše mnohem více než ti dnešní podobali vosám, z jejichž předků se vyvinuli, obývají suchou zem podstatně déle než její dnešní „vládci“ – lidé. Kusadla těch nejstarších „pramravenců“ se zakusovala již do dinosaurů – podle genetických analýz se totiž mravenci vyvinuli již v období střední křídy, tedy před asi 120 miliony let.

Do dnešní doby se podařilo celé skupině rozrůznit do celých 12 500 známých druhů, vědci však odhadují, že skutečné číslo bude možná až dvojnásobné. Do poznání této ekologicky enormně významné skupiny začínají dnes stále více promlouvat genetické metody.

Kompletně „přečtení“ mravenci

Díky pokrokům v rychlosti a také zlevnění genetického sekvenování, tedy „luštění“ zápisu DNA, dnes zprávy o nahlédnutí do mravenčích genů jen prší. První ze série velmi důležitých zpráv se objevila v roce 2010.

Vědci, vedení biochemikem profesorem Danny Reinbergem z New York University, oznámili, že se jim podařilo dokončit „Ant Project“ (Projekt mravenec) a přečíst kompletní genetickou informaci dvou druhů mravenců:

floridského mravence Camponotus floridanus a indického druhu Harpegnathos saltator.

V rámci mravenců (?) se tyto druhy liší téměř jako noc a den. První žije ve velkých koloniích, v nichž se rozmnožuje pouze královna a s její smrtí končí také existence kolonie. Dělnice jsou rozděleny do dvou kast, jasně odlišených velikostí i tvarem těla.

Indický druh je oproti svým americkým bratrancům mnohem primitivnější. Dělnice vypadají prakticky všechny stejně, velký rozdíl není ani mezi nimi a královnou. Když královna zemře, nahradí ji jiná dělnice, která se stane plně funkční královnou.

Poučení od mravenčích genů

A proč si vědci vybrali ke čtení právě druhy, které nejen velmi rozdílně vypadají, ale vedou také velmi odlišný styl života? Náhoda to jistě nebyla!

Porovnání jejich genů totiž napoví mnoho o genetickém pozadí jejich rozdílných životních stylů. Tím však výhody toho, že vědci mají k dispozici kompletní DNA, zdaleka nekončí. Mravenci jsou totiž krásným příkladem živočichů, kteří dokážou se svou DNA zacházet velmi aktivně.

Způsob, jakým jsou geny v těle „čteny“, je do jisté míry libovolná a ovlivňují ji především nejrůznější proměnné ve vnějším prostředí (např. potrava, chemické signály, atd.). Tento jev, který je dnes pro celou biologii a genetiku nesmírně důležitý, nazývají vědci „epigenetika“.  Nechme však promluvit samotného prof.

Reinberga: „Každá mravenčí kolonie začíná prakticky se stejnými geny. Propojení neuronů, na němž závisí určité chování a pozice ve společnosti, musí být proto určena epigeneticky. Od mravenců bychom se tedy mohli poučit více o tom, jak vlastně epigenetika ovlivňuje fungování lidského mozku.“.

Geny nebezpečného vetřelce

O tom, jak je zkoumání epigenetických pochodů v mravenčích tělech důležité, svědčí i další výsledky, které zcela nedávno oznámilo několik týmů světových genetiků současně.

Postupně bylo oznámeno rozkódování genů dalších čtyř druhů mravenců. Mezi nimi vévodí především jeden mimořádně významný druh Linepithema humile. Tento mravenec pochází původně z Argentiny, jako nebezpečná lavina se však šíří po celém světě.

Tím, že udržuje při životě své oblíbené mšice, které likvidují zemědělské plodiny, znamená vážnou hrozbu i pro člověka.

„Máme-li v rukou genetickou informaci škůdce, otevírají se pro nás vrátka vytvoření skutečně efektivního prostředku k jeho potlačení,“ vysvětluje vedoucí výzkumného týmu Christopher D. Smith ze Státní univerzity v San Franciscu v USA.

Pohled do genů střihačů

Pohled do genů může ledascos naznačit jak o životních způsobech jistého tvora, tak o jeho evoluční historii. Propojení obojího spatřili nedávno díky své „mravenčí práci“ vědci pod vedením bakteriologa Garreta Suena z univerzity v Madisonu v americkém státě Wisconsin.

Rozhodli se nahlédnout do genů dalšího z významných mravenčích druhů – zemědělského mravence druhu Atta cephalotes.

Zemědělští mravenci pro své podzemní „žampionárny“ sklízejí až 17 % veškerých zelených listů, které tropický prales vyprodukuje. Taková spotřeba z nich dělá ty nejnenasytnější býložravce planety, před nimiž bledne i sláva velkých savců.

„Díky přečtení genomu mravence druhu Atta cephalotes máme v ruce klíč k jednomu z nejúspěšnějších partnerství v živočišné říši,“ říká Garret Suen. Z výzkumů mimo jiné vyplynulo, že během 50 milionů let, po něž se tito mravenci samostatně vyvíjeli, v podstatě přišly o geny, které jejich příbuzným umožňují přijímat rozmanitější zdroje potravy.

Díky poznání genů tak nyní víme, že mravenci se stali na svém zemědělském životním stylu již zcela závislými. Jejich životní styl je totiž již zcela připravil o geny pro enzymy, které umožňují přežít jejich divočeji žijícím příbuzným.

Mravenci dávají přednost jižní polokouli

*Výzkum a porovnávání výskytu vzájemně příbuzných druhů organismů, takzvaný biologický zeměpis čili biogeografie, může poskytnout často netušené vhledy do dějin formování současné tváře naší planety.

*Mezinárodní tým myrmekologů, tedy specialistů na mravence, zkoumal počet mravenčích druhů na pěti kontinentech. Vědci došli k několika jednoznačným závěrům.

*První z nich asi sotva někoho překvapí – se vzrůstající zeměpisnou délkou počet druhů klesá. *Druhý je však již zajímavější – jižní polokoule je druhově výrazně bohatší než polokoule severní.

*Jen samotná Austrálie hostí více druhů než celá severní polokoule.

*A jak si vědci tuto nerovnost vysvětlují? „Od doby eocénu (tedy asi před 53–54 miliony let), kdy byla průměrná teplota asi o 10 0C vyšší, došlo na severní polokouli k mnohem větším klimatickým změnám,“ vysvětluje jeden ze spoluautorů studie, ekolog Xavier Arnan z Autonomní univerzity ve španělské Barceloně.

„Marťané“ mezi mravenci

*Za skutečně největšího „Marťana“ mezi dnešními mravenci je považován druh z amazonských pralesů Martialis heureka, který byl pro vědu popsán teprve v roce 2000. Ten je svým zjevem i svou DNA skutečně jakýmsi živým „poslem pravěku“, patrně nebližším žijícím příbuzným vosovitých „pramravenců“ z doby před 120 miliony let.

Mezi dnešními mravenci tak tento „mravenec z Marsu“ tvoří zcela samostatnou pradávnou linii.

*Dalším zvláštním zjevem je Nothomyrmecia macrops z polopouště jižní Austrálie, který je sice již skutečným pravým mravencem, jeho společenská organizace je však ještě velmi jednoduchá. V jejich drobných koloniích, které většinou nepřesahují 100 členů, mají jednu královnu, která je prakticky k nerozeznání od ostatních dělnic.

Ty jsou navíc také úplně k nerozeznání – nejsou rozdělené ani tvarem těla, ani funkcí. Také jejich chemická signalizace je také velmi primitivní a zná pouze několik signálů typu „našinec“ a „vetřelec“.