Etiopie – země zaslíbená pro vrcholové sportovce a evoluční biology

Etiopská vrchovina tvoří nejrozsáhlejší komplex horských stanovišť v Africe. Spolu s přítomností Velké příkopové propadliny vytváří unikátní mozaiku ekologických podmínek, která poskytuje široké spektrum modelových situací pro evoluční studie. Vyskytuje se zde extrémně vysoký počet endemitů (tj. druhů, které nežijí nikde jinde na světě), kteří jsou evolučním vývojem přizpůsobeni specifickému prostředí, například mlžnému tropickému lesu v nižších polohách nebo afroalpinským loukám ve vrcholových partiích hor. Jednotlivé typy ekosystémů se přitom v minulosti v souvislosti se změnami klimatu posunovaly s měnící se nadmořskou výškou, čímž docházelo k evolučním situacím, které se ve většině běžných podmínek jinde na Zemi nevyskytují.

Vědci z Ústavu biologie obratlovců AV ČR, v. v. i. spolu se svými kolegy z Etiopie a Ruska zde na nejrozsáhlejším dostupném genetickém datasetu myšovitých hlodavců endemického rodu Stenocephalemys studovali, jakým způsobem v těchto podmínkách vznikají nové druhy. Dřívější práce založené na studiu mitochondriální DNA předpokládaly jednoduchý model tzv. alopatrického vzniku druhů, kdy byla původní horská populace hlodavců rozdělena Velkou příkopovou propadlinou a na každé její straně vznikl nový druh.

Jedním z překvapivých poznatků nového výzkumu je zjištění, že evoluce taxonů specializovaných na horské podmínky v Etiopii je daleko komplexnější a často má formu tzv. retikulární evoluce, která se vyznačuje propojováním ancestrálních linií do podoby sítě, spíše než klasického evolučního stromu. Například fylogeneze rekonstruovaná na základě mitochondriálních znaků je velmi odlišná od fylogeneze studované na úrovni jaderné DNA. Mitochondriální DNA zodpovídá za energetický metabolismus buňky, který se výrazně mění s nadmořskou výškou (proto také etiopští atleti pravidelně vyhrávají závody ve vytrvalostním běhu). Pokud se tedy určitý druh chce posunout do vyšších nadmořských výšek, může pro něj být výhodné „ukrást“ mitochondriální DNA již adaptovanou na podmínky s nižší koncentrací kyslíku. To se minimálně u rodu Stenocephalemys v minulosti několikrát stalo, například v suchých a chladných obdobích Pleistocénu (tzv. „doby ledové“), kdy došlo k posunu afroalpinských biotopů do nižších poloh a druhy žijící v těchto ekosystémech mohly přejít i Velkou příkopovou propadlinu, na jejíž druhé straně pak hybridizovaly s místními druhy a umožnily jim vystoupat výše do hor.

Poznatky tohoto výzkumu jsou zásadní nejen pro pochopení mechanismů vzniku druhů, ale i pro ochranu africké přírody. Nalezení tzv. biodiverzitních horkých míst („hot-spots“) může umožnit efektivnější ochranu evolučních procesů a zachránit řadu unikátních druhů před vymřením.