Rozhlédněte se po dnešních oceánech, řekách a jezerech a setkáte se s úžasnou rozmanitostí ryb, od úhořů s úzkým tělem přes 25 stop dlouhé obří vesla až po jemné, vlající mořské koníky. Naprostá většina dnes žijících ryb – přibližně 96 procent – je známá jako teleost, skupina paprskoploutvých ryb, která se objevila před 260 miliony let.
Evoluční biologové a paleontologové od dob Darwina nabízejí hypotézy, které vysvětlují, proč se zdá, že teleostové „překonali“jiné skupiny. Například blízce příbuzní holostejci kdysi ovládali oceány, ale nyní jsou považováni za „živé zkameněliny“představující pouhých osm druhů ve formách, které se podobají těm z minulosti.
Tento pohled na úspěšný příběh teleostů však může být založen na falešném předpokladu, že teleosty dnes dominují, protože byly vždy evolučně inovativnější než jiné skupiny. Nová analýza více než tisíce fosilních ryb z téměř 500 druhů vedená Johnem Clarkem z Pennsylvánské univerzity odhalila, že příběh úspěchu teleostů není tak přímočarý, jak se dříve věřilo. Zkoumáním prvních 160 milionů let evoluce teleostu a holosteanů, od permu po období rané křídy, vědci ukazují, že holosteans byli evolučně inovativní jako teleosty a možná ještě více.
„Mnoho z těchto takzvaných živých fosilií, které se dnes zdají být trochu nudné, má ve skutečnosti docela bohatou historii,“řekl Clarke."Kdybychom se vrátili v čase do triasu a měli byste si vsadit na to, která skupina si povede lépe dopředu, určitě byste si vybrali holostáty. Takhle to prostě nefungovalo."
Clarke spolupracovala s Graemem T. Lloydem z Macquarie University a Mattem Friedmanem z Oxfordské univerzity na práci, která se objevuje v Proceedings of the Academy of Natural Sciences.
Je snadné pochopit, proč vědci dlouho předpokládali, že teleosty jsou výjimečné. Představují 29 000 různých druhů po celém světě, což je zhruba polovina moderních obratlovců. Naproti tomu osm žijících druhů, které tvoří holostejci, sdílí podobnost a všechny žijí ve sladkých vodách východní části Severní Ameriky. Bylo předloženo mnoho nápadů k vysvětlení úspěchu teleostu, včetně flexibilní struktury jejich čelistí, rozmanitosti reprodukčních strategií a symetrie jejich ocasních ploutví.
S objevením se molekulárních a genetických technik pro zkoumání evoluce výzkumníci také připsali úspěch teleostu události duplikace genomu v evoluční minulosti, která rybám zanechala dvojnásobný počet chromozomů, a tedy více suroviny, kterou lze použít. získat prospěšné mutace a vyvinout se.
Přesto Clarke a kolegové chtěli trochu zálohovat, zpochybňujíce samotný předpoklad, že teleosty byly vždy evolučně inovativnější a úspěšnější.
"V minulosti byly časy, kdy byli holostaneci nejlepšími psy," řekl Clarke. "Existuje spousta fosilií holosteanů a byly docela rozmanité, nejen co do počtu, ale také v široké škále velikostí a tvarů, které měly."
Z fosilních záznamů bylo známo, že holostejci vypadali jako dominantnější v období triasu až po ranou a střední juru. V pozdní juře však začaly převládat teleosty.
Výzkumníci se proto rozhodli zaměřit se na dřívější období evoluce ryb, počínaje permem, který těsně předcházel období triasu, a po něm po 160 milionů let do rané křídy, která následovala po juře.
K tomu se spoléhali na soubor dat, který zahrnoval velikost a tvar stovek fosilií, které Clarke sestavil během návštěv 15 muzeí v rámci svého Ph. D. výzkum. Postavili také „superstromy“, aby shrnuli vztahy téměř všech známých vyhynulých druhů holosteanů a teleostů z triasu, jury a rané křídy. Tyto velké stromy byly postaveny z více než 100 menších stromů, které jsou již dostupné v paleontologické literatuře, ze studií, které zkoumaly morfologické rysy ryb, aby zjistily jejich evoluční strom.
Zatímco jiní výzkumníci zkoumali vzorce diverzity ve zkamenělinách ryb, nikdo nikdy nepoužil kvantitativní rámec, aby určil, zda ryby typu holostean nebo teleost mají vyšší míru nebo větší inovace ve tvaru a velikosti.
Vědci pod vedením Penna byli schopni pomocí superstromů nejprve vyhodnotit rychlost evoluce velikosti u teleostů oproti holosteanům a poté porovnat stupeň tvarové inovace v těchto dvou skupinách.
Ve svých různých analýzách vzorků Clarke a kolegové nenašli žádnou podporu pro očekávání, že teleostové budou měnit své tělesné velikosti a tvary rychleji nebo budou lépe schopni „vynalézat“nové velikosti a tvary ve srovnání s holosteany. Naopak, s použitím časových měřítek z molekulárních studií, které naznačovaly, že se holostejci a teleostové vyvinuli mnohem dříve v historii Země, než když se objevily jejich první fosilie, se zdálo, že holostejci vyjdou na vrchol, vypadají inovativněji při vývoji nových velikostí a rychleji se vyvíjejí mezi různými tvary.
„Neexistuje žádný přesvědčivý důkaz v žádném časovém horizontu, že teleosty byly nejlepší ve vývoji různých velikostí a tvarů těla,“řekl Clarke. "A ve skutečnosti, pokud něco, existují nějaké důkazy, které naznačují, že holostejci byli možná inovativnější, pokud jde o vývoj různých velikostí těla a rychlejší při změně tvaru."
Výzkumníci také použili soubor dat ke zkoumání, zda duplikace genomu koreluje se zvýšením rychlosti evoluce a inovací. Nenašli žádné konzistentní spojení s vývojem velikosti, ale viděli náznaky, že vývoj tvaru byl zvýšen u geologicky novějších teleostů s duplicitními genomy ve srovnání se staršími skupinami teleostů. Stalo se to však proto, že tito starší teleostové se vyvíjeli obzvlášť pomalu, protože se stejně špatně srovnávali s holostejci, spíše než aby znamenali nějaký výjimečný vývoj u těch teleostů s duplicitními genomy. Na tomto základě autoři považují úlohu duplikace genomu na evoluci velikosti a tvaru za „nejednoznačnou“, což naznačuje, že v souladu s nedávnými studiemi diverzifikace u živých teleostů není duplikace genomu tou kouzelnou kulkou, která vysvětluje rozmanitost všech teleosts.
Clarke by se rád i nadále ponořil do historie neopterygických ryb, zejména těch žijících fosilií, které jsou často opomíjeny ve prospěch výzkumu dynamičtějších a rozmanitějších živých teleostů.
„Mnoho biologů se zaměřilo na pokus vysvětlit, proč jsou některé skupiny tak neuvěřitelně úspěšné,“řekl. "Ale na druhý konec spektra se příliš nezaměřovalo: jak získáte živé fosilie, tyto na druhy chudé, dlouhověké skupiny, které se drží a dělají totéž po miliony let.""
