Kdybyste měli hádat, který organismus má spermie se 40 000 ocásky, co byste tipovali? Slon? Velryba? Chuck Norris? Tipli byste si, že patří rostlině?
Toto je spermie Zamia roezlii. Má třásňové šaty připomínající třásně s desítkami tisíc bičíků, které ji turbo pohánějí na cestě k vajíčkům.* Že má rostlina spermie s takovou koňskou silou, je o to překvapivější, že většina rostlin nemá spermie vůbec žádné ocásky. Pylové zrno je vlastně malá haploidní rostlina zvaná samčí gametofyt. U většiny kvetoucích a jehličnatých rostlin produkuje pylové zrno dvě spermie bez ocásků, které putují hloubící se pylovou trubicí, aby se dostaly k samičímu gametofytu pohřbenému uvnitř šištice nebo květu – ocásky nejsou potřeba.
Předkové rostlin mají tendenci mít plovoucí spermie, protože suchozemské rostliny se vyvinuly z vodních zelených řas, kde bylo plavání – a oplodnění – snadné. Několik předků rostlin, jako jsou mechy, má ještě spermie s ocásky a spoléhají na vodní film na povrchu rostliny, aby se spermie dostaly z bodu A do bodu B. Jsou však tak mizerní plavci, že se některé mechy uchylují k plánu B: vytvářejí speciální listy složené do malých šplouchacích pohárků, a když do nich dopadne dešťová kapka, jejich architektura vystřelí spermie uvnitř k nebi ve snaze poslat je Fed-Exem do blízkosti vnímavé samice. Plovoucí rostlinné spermie s turbodmychadlem jsou tedy rozhodně zvláštností.
Které rostlině patří tyto působivě obdařené spermie? Cykasu.
OK, tak co je to cykas? Tohle je cykas.
Není to dinosauří vejce – ale něco, co mohli dinosauři vidět. Creative Commons kiryna. Kliknutím na obrázek získáte licenci a odkaz.
Takto obvykle vypadají z profilu. Toto jsou dospělé, mladé a semenáčkové cykasy téhož druhu.
Creative Commons Esculapio; Kliknutím na obrázek získáte licenci a odkaz.
Cykasy jsou staré. Hodně staré. Byly dominantními rostlinami v druhohorách, v době dinosaurů, jak je vidět na nesčetných starověkých nástěnných malbách. Alespoň to bylo dogma po mnoho a mnoho let. Nedávno však byla publikována hojně uváděná studie, která tuto myšlenku podkopává – pokud se na ni podíváte určitým způsobem. Než se k tomu ale dostaneme, podívejme se na to, co jsou cykasy a na jejich překvapivou biologii.
Cykasy, kterým se někdy říká ságovité palmy, nejsou v žádném případě palmy. Palmy jsou kvetoucí rostliny. Cikády, stejně jako borovice a jalovce, jsou gymnospermy – „nahosemenné“ rostliny. Jinými slovy, vytvářejí semena, ale nevytvářejí květy ani plody jako způsob, jak tato semena přivést na svět nebo je poslat na cestu. Semena byla pro rostliny velkou evoluční inovací, protože jim umožnila zabalit malý rostlinný zárodek, který se již začal vyvíjet – možná i malý kořínek a několik malých listů – s trochou uložené potravy do obalu odolného proti vysychání.
Semeno je způsob, jak dát mladé rostlině start do života a trochu potravy na cestu, ne nepodobný relativně současné inovaci amniotních vajíček u suchozemských obratlovců. Mikroskopické výtrusy – předchozí způsob šíření, který dodnes používají mechy, lýkovce a kapradiny – jsou mnohem náchylnější k vyschnutí nebo přistání na místě příliš nehostinném pro klíčení. Semena pomáhají zvýšit šanci na úspěch.
Cykasovitá rostlina je sloup nebo kmen starých listových základen zakončený shlukem nových listů. Listů cykasů je nádherné se dotýkat, pokud k tomu máte někdy příležitost. Jsou řemínkovité, kožovité, houževnaté a často modrozelené a je v nich cosi nádherně prazvláštního (i když je třeba říci, že mnohem starší mechy mají jemné, tenké listy**).
Cykasy mají také zajímavou symbiózu se sinicemi, kterým se také říká sinice, stejně jako některým lišejníkům. Vytvářejí zvláštní „koraloidní kořeny“, které rostou směrem vzhůru velmi nekořenovitě. Na oplátku za to, že sinice své symbionty v těchto strukturách krmí, ukrývají a vynášejí nad zem, poskytují cykasům nejvíce omezující biologické živiny: vázaný dusík.
Pyl cykasů má kromě supernabitých spermií ještě jednu zajímavou vlastnost, kterou sdílejí se svým blízkým příbuzným, jinanem dvoulaločným. Když jejich pyl dorazí na samičí šišku (obvykle prostřednictvím hraboše, brouka nebo větru), začne se vyvíjet ve vajíčko. Jakmile se tam dostanou, vyšlou dlouhou trubičku do části vajíčka zvané nucellus a vyšlou haustoriální strukturu, která nasává živiny z hostitelské samice. Haustoria využívají také parazitické houby, které pronikají do svých rostlinných hostitelů.
U cykasů haustoriální pylová trubice nakonec zničí většinu pletiva, do kterého pronikne, ačkoli toto pletivo a) není součástí budoucího semene a b) je technicky postradatelné, protože jakmile je šiška oplodněna, není znovu použito. Ale představte si, chcete-li, že pokaždé, když lidská spermie přistane v děloze, uhnízdí se v děložní stěně, nějakou dobu nasává živiny a roste v malé vlastní organismy, a teprve pak uvolní gamety, které budou pokračovat v oplodnění vajíčka. To by vám mělo dát celkovou, poněkud zneklidňující představu.
Stejně jako většina gymnospermů vytvářejí cykasy samčí i samičí šištice, ale na rozdíl od mnoha jehličnanů nesou na dané rostlině pouze samčí nebo samičí šištice. To znamená, že existují cykasy dívčí a cykasy chlapecké. Samičí šištice vytvářejí semena a samčí šištice pyl. Na fotografii nahoře jsou samičí šišky se semeny uvnitř. Když je rozlomíte, často najdete jasně zbarvená semena, jako je toto nebo toto:
Rozlousknutí cykasové šišky. Jedno z jasně zbarvených semen je vidět v ruce fotografovaného. Creative Commons Sharktopus; kliknutím získáte licenci a odkaz.
Protože jsou cykasy pohlaví, znamená to, že je také možné skončit úplně sám. Jak totiž nedávno na svém blogu informoval Robert Krulwich, takový byl smutný osud cykasu, který byl před 100 lety nalezen v Africe a odeslán do Královské botanické zahrady v Kew. Je to chlapec. A pokud někdo nenajde samičku, která by mu dělala společnost, bude to poslední jedinec svého druhu.
Cykasům se v poslední době dostalo trochu pozornosti. Mnoho cykasů obsahuje karcinogeny nebo neurotoxiny, případně obojí. Oliver Sacks ve své knize Ostrov barvoslepých vypráví o své zálibě v cykasech (kterou sdílím i já) a o svém frustrujícím pátrání po záhadném ničivém neurologickém onemocnění obyvatel Guamu, které může souviset s jejich zvykem rozbíjet semena a vyrábět z nich cykasovou mouku. V poslední době padá podezření na zvyk pojídání netopýrů, kteří mohou mít v těle koncentrované cykasové neurotoxiny.
To nás přivádí zpět k otázce jejich starobylosti. Zkameněliny cykasů pocházejí přinejmenším z permu a možná i karbonu, tedy z doby před 320 miliony let, z doby obřích uhelných bažin a znepokojivě velkých vážek. Největšího rozkvětu však dosáhly v druhohorách – v „době dinosaurů“ – a pravděpodobně je dinosauři pojídali a jistě po nich šlapali. Možná byly také prvními hmyzem opylovanými rostlinami, když si brouci osvojili zvyk pojídat – a obecně žít v pylu cykasů, válet se v něm a šířit ho kolem sebe – a v této tradici pokračují dodnes. Ale nedávná studie v časopise Science, o které jsme informovali zde, zde a zde, zjistila, že podle DNA se 300 moderních druhů cykasů vyvinulo před slabými 5-12 miliony let.
OK, takže dnes žijící druhy nebyly těmi, které žily v druhohorách. To beru. To je samo o sobě zajímavá zpráva – jejich rozmanitost se snížila v důsledku velkého impaktu a zdá se, že se během nějaké celosvětové klimatické změny odrazily ode dna a znovu se specifikovaly. Ale autoři se hodně ohánějí tím, že cykasy nemůžeme nazývat „živými fosiliemi“, protože to nejsou tytéž druhy, které nacházíme ve zkamenělinách.
Podržte se. Stále vypadají jako prastaré cykasy. Stále vytvářejí semena jako dávné cykasy. Jejich ocasaté spermie stále prozrazují jejich prastarý původ a prapůvodní stav všech suchozemských rostlin, pravděpodobně stejně jako prastaré cykasy. Průzkum říká: Jsou to stále cykasy. A cykasy jsou stále staré. A tak podle mého názoru, když navštívíte cykasy v botanických zahradách nebo je uvidíte u někoho na zahradě, je stále v pořádku myslet na ně jako na prastaré a představovat si tyto neobyčejné tvory mezi dinosaury.“
**VOLITELNÝ BIONERD TECHNICKÁ DIGRESE A MÝLENKA**
V biologii, stejně jako v našem životě, se rychle naučíte, že téměř vše je šedá zóna. Život je kontinuum formy a funkce. Snažíme se mu vnutit úhledný pojmový řád, aby se nám lépe chápal a diskutovalo se o něm, ale sotva se nám to podaří, najdeme nějaké (nebo mnoho!) stvoření, které nám hází klacky pod nohy.
Příklad pojem „druh“. Chcete-li opravdu zapálit sirku v místnosti plné ideologického paliva, požádejte skupinu biologů, aby tento pojem definovali. Nebo ještě lépe, studujte život dostatečně dlouho a zjistíte, že „druh“ má naprosto odlišný význam u různých skupin živých tvorů, a zejména u bakterií a archeí, kde je mezidruhový sex běžný a mechanismy vymezující druh, jako je reprodukční nebo geografická izolace, které u živočichů fungují docela dobře, jsou často nesmyslné.
Neříkám, že bychom se měli vzdát pojmu „druh“ nebo se dokonce zbavit binomické nomenklatury, systému dvojích jmen, který vymyslel Carolus Linnaeus pro pojmenování druhů podle jména (vzpomeňte si: Homo sapiens). Myslím, že pro člověka má stále velkou hodnotu uvažovat o živých bytostech v termínech druhů – z nichž mnohé jsou snadno rozeznatelné a velmi „skutečné“ – a dávat jim jména, a ne (odpusťte mi ten výraz) dehumanizující čísla čárových kódů, jak někteří navrhují.
Ale možná bychom neměli být tak puntičkářští, pokud jde o termín „živá fosilie“ v souvislosti s druhy. Možná se cykasy od dob dinosaurů trochu změnily. Možná už to nejsou ty samé „druhy“. Pokud vypadají víceméně stejně a dělají víceméně stejné věci stejným způsobem, tak mi to stačí. Jsou to stále rozpoznatelné dávné formy a jsou stále živé.
Já například miluji „živé zkameněliny“, protože to pomáhá přiblížit věci názorně i nevědcům. Pomáhá lidem zapojit jejich představivost. Protože pokud neznáte jejich příběh a jejich historii, mohou vám cykasy připadat jen jako nudná dlaňovitá věc a zkamenělina cykasu jen „list“. Když si přečtete, že cykasy jsou živé zkameněliny a že něco téměř identického žilo mezi dinosaury a obřími dávnými vážkami a že dnes disponují snad nejvydatnějšími spermiemi na planetě a že si ještě dnes můžete sáhnout na jejich živé, dýchající potomky, možná se vám otevřou oči, že jsou mnohem víc.
*Cítím mezi některými složkami mého čtenářského publika latentní závist vůči bičíkům. Trochu mi to připomíná ty chlápky se třemi nebo čtyřmi přívěsnými motory připevněnými k zadní části jejich motorových člunů, jestli víte, co tím myslím.
** Technicky vzato, „fyllidé“. Podle botaniků mají pravé listy pouze cévnaté rostliny (ty, které mají vodivá pletiva pro vodu a cukry, jako je xylém a floém).