Vestigiální struktury definice

Vestigiální struktury jsou různé buňky, tkáně a orgány v těle, které již neplní svou funkci. Vestigiální struktura může vzniknout v důsledku mutace v genomu. Tato mutace způsobí změnu v proteinech, které jsou nutné pro vznik struktury.

Vestigiální struktury vysvětleny

Přestože struktura již nefunguje, může se výskyt vestigiální struktury v populaci zvýšit, pokud je výhodná pro přežití nebo reprodukci. Například u ryb žijících v jeskyních je vývoj a udržování očí zbytečným energetickým výdajem, když není světlo. Proto mohou být vestigiální oči vybírány místo funkčních očí.

Od prvních dnů studia anatomie různých živočichů se s vestigiálními strukturami setkáváme a pozorujeme je téměř u všech druhů. Proces evoluce je procesem nedokonalým. Evoluce se sice neustále snaží dokonale přizpůsobit organismy přítomným podmínkám, ale může pracovat pouze s tím, co je jí dáno. Proto při každém přesunu populace do jiného prostředí nebo při změně prostředí musí dojít k výsledným adaptacím. U mnoha organismů jsou vestigiální struktury výsledkem velké evoluční změny, v jejímž důsledku se dříve funkční struktura stala zatěžující a zbytečnou.

Vestigiální sám o sobě znamená postrádající funkci nebo využití a může se vztahovat na chování, chemické dráhy a další aspekty existence organismu, které nejsou přímo fyzické. Tyto neužitečné aspekty jsou však také řízeny genomem a vestigialními se staly v důsledku mutace nebo změny prostředí. Mutace, přestože je pro populaci výhodná, neodstranila znak nebo chování úplně. Proto jsou vestigiální struktury, chování a cesty stále přítomny.

Příklady vestigiálních struktur

Vestigiální struktury u ovocných mušek

Běžný laboratorní organismus Drosophila melanogaster (ovocná muška) byl jedním z prvních, u nichž byl zmapován jeho malý genom. Během mapování genomu vědci objevili mnoho genů, jejichž deaktivace by u ovocných mušek způsobila vestigiální mutace. Byly nalezeny stovky mutací, které by mohly vytvářet vestigiální struktury. Křídla, oči, nohy a mnoho orgánů by se mohlo stát vestigiálními díky deaktivaci různých genů. Pomocí těchto mušek jako modelu byli vědci schopni přesně a jasně ukázat, jak mohou vestigiální struktury vznikat prostým pohlavním rozmnožováním a jak se tyto vestigiální struktury mohou stát v populaci častými.

Populace ovocných mušek byly vyvinuty tak, aby měly různé vestigiální struktury pro různé účely. Mouchy s vestigiálními křídly jsou chovány a používány jako krmný hmyz pro domácí žáby. Protože člověk poskytuje prostředí s dostatkem potravy a bez predátorů, mohou mouchy stále růst a rozmnožovat se. Když je čas nakrmit domácí žáby, lze mouchy snadno vyjmout z kultivační trubice. Protože mouchy nemají křídla, nemohou odletět ani jinak uniknout z žabího výběhu. V jiných případech mohou vědci chtít testovat smyslové orgány mušek. Vytvořením mušek s vestigiálníma očima lze například testovat ostatní smysly, aniž by se k nim přidala proměnná zraku.

Vestigiální končetiny

Před dobou fosilních záznamů, rentgenových snímků a analýz DNA se dlouho předpokládalo, že hadi dali vzniknout ještěrům, nikoli naopak. Když vědci začali skutečně pozorovat anatomii hadů, začali si uvědomovat, že mnoho hadů má stále vestigiální struktury v místech, kde by byly končetiny ještěra. Další vestigiální struktury u hadů, jako jsou vestigiální plíce, byly také důkazem, že se hadi vyvinuli z předka, který používal dvoje plíce a chodil se čtyřmi končetinami. To spolu s fosilními nálezy, které ukazovaly úbytek velikosti končetin vedoucí k hadům, a přibývajícími důkazy DNA odhalilo, že opak je pravdou: hadi vznikli z ještěrů, a ne naopak.

Ztráta končetin je patrná také u velryb. Předky velryb byly organismy poněkud podobné hrochům, kteří se pomalu přesouvali do vody. Ve vodě končetiny vytvářejí odpor a činí plavání méně efektivním. Pomalu se přední končetiny změnily na ploutve a zadní končetiny se ztratily úplně. Na kostře velryby však nalezneme soubor kostí, které nejsou připojeny k hlavní kostře, v místech, kde bývaly zadní končetiny. Tyto kosti neopouštějí tělo a zdá se, že poskytují pouze drobnou oporu svalům. Tyto vestigiální struktury jsou vodítkem, že velryby podobně jako hadi pocházejí ze čtyřnohého předka.

Vestigiální struktury u lidí

Lidé mají celou řadu znaků, které jsou považovány za vestigiální struktury. Jednou z nejnápadnějších je ocasní kost neboli kostrč. Kostrč je malá řada srostlých obratlů, které existují na bázi pánve. U našich předků pravděpodobně tvořila velký předsunutý ocas, který se dokázal zachytit větví. Jak jsme se vyvíjeli v dvounožce, trávili jsme méně času na stromech a více času chůzí a sezením na zemi. Jak je vidět na přechodu od opic k lidoopům, ztráta ocasu představuje méně stromový neboli arboreální způsob života.

Pokud jste si někdy nechali odstranit zuby moudrosti, víte, že vestigiální struktury mohou být více než zbytečné. V případě zubů moudrosti se lidská lebka v průběhu vývoje zmenšuje. Částečně je to způsobeno tím, že naše strava se stala mnohem měkčí a snadněji se žvýká, protože jídlo vaříme nebo jinak zpracováváme. Zatímco se naše čelist zmenšila, poslední zub v čelisti se neztratil. U většiny lidí tento zub způsobuje bolest, když přibývá, a může deformovat ostatní zuby v čelisti.

Měli jste někdy husí kůži, když vám byla zima? Když se to stane, malé vestigiální svaly na bázi vašich vlasových folikulů táhnou vlasy tak, že stojí vzhůru. U našich předků tak vznikla mnohem huňatější a hustší srst, která dokázala udržet více vzduchu. Srst zvířat funguje tak, že zachycuje vzduch a zahřívá ho. Lidé o srst přišli, ale zachovali si svaly, které způsobují, že chlupy stojí vzhůru. Dráhy, které způsobují vztyčení chlupů, lze také považovat za vestigiální. Pomáhají nám sice poznat, že je nám zima, ale rozhodně nám nepomáhají se zahřát.