|
Sekvence genetického kódu chloroplastů,
případně mitochondrií, je časově i finančně většině
kaktusářů nedostupná. Mimoto její výsledky nemají
jednoznačnou ani konečnou platnost pro systematiku rostlin,
neboť často záleží, jak se studijní materiál k sekvencování
vybere. A i kdyby se dal vyvodit jednoznačný závěr z jejích
výsledků, pokud nebude odpovídat fyzickému vzhledu rostliny
a přirozenému vjemu pozorovatele, není veřejné akceptování
výsledků snadné. Na druhé straně je zjevné, že k poznání
fylogeneze a vývoje druhů přinesla značný přínos. Pro ty co
chtějí přispět k našemu chápání vývoje kaktusů je tu
naštěstí i jiná možnost, jak se uplatnit na vědecké úrovni
bez významných finančních nákladů, a tou je statistika.
Snadno dostupný program od Microsoftu - Excel vykoná většinu
statistické analýzy. Lze též využít bezplatných výpočetních
zdrojů na internetu, případně stáhnout zdarma statistický
program R 2.8.1. (http://probability.ca/cran/).
Největším a nejtěžším úkolem je ovšem sebrat v přírodě co
nejvíce dat. Ideálně to znamená změřit každou rostlinu,
kterou najdeme, prakticky alespoň 30 rostlin z kažné
populace (měřením není myšleno pouze něco změřit metrem, ale
obecně se tím míní sebrat všechny důležité údaje o vzhledu a
funkci rostliny). Proč statistika, a proč zrovna 30 rostlin
se pokusím objasnit v následujícím textu. Ještě však něco
úvodem.
Mezi českými kaktusáři je mnoho nadšenců, kteří projeli ve
velkém rozsahu domoviny kaktusů. Získali tak poznatky, které
lze jen těžko jinak nahradit. Na druhé straně, se zdá, že
jejich publikace týkající se popisu nových druhů a variet
(či dnes převládajícího používání subspecies) často
vycházejí z intuice, kterou nelze bez podobného úsilí získat
a závěry je rovněž těžko nezávisle ověřit. Hodnota takového
úsilí a publikací pak bohužel zůstává na úrovni „jedna paní
povídala“ a širší veřejnost nemá možnost si udělat vlastní
závěry, které by byly založeny na ověřitelných faktech.
Navíc se přesné lokality z různých (i platných)
důvodů utajují, a tak jejich poznatky nelze ověřit ani
navštívením těchto „bájných“ nalezišť. Dále známe i
osobnosti s autoritativním přístupen k publikování informací
ve stylu „takhle to je, já jsem odborník, a tím veškerá
diskuze končí“. K tomu všemu je dále třeba dodat, že stále
převládá posuzování a klasifikování rostlin na základě
fenotypu na úkor genotypu.
Proč používat statistiku? Jednoduchá odpověď je, že žádné
dvě rostliny, které vznikly přirozeným sexuálním oplodněním,
nejsou stejné. Takto se zachovává většina přírodních
populací a ke klonování (odnožování) dochází pouze v
omezených případech (typické u opuncií,
kde je to stále jen druhotný způsob rozšiřování vedle
běžného sexuálního rozmnožování). Druhy vyšších rostlin
(bakterie se rozšiřují klonováním, mají však jiný
mechanizmus, kterým obměňují genetický kód, a to i včetně
horizontálního přenosu DNA), které by se rozmnožovaly pouze
klonováním, jsou dlouhodobě odsouzeny k vyhynutí, neboť
jejich genetický kód je uniformní bez variability a
neobstojí v konkurenci jiných druhů, neodolá nemocem a
náhlým změnám životního prostředí. Jenom genetická
variabilita, která se zachová sexuálním rozmnožováním
(samec-samice) umožnuje adaptaci na změny životního
prostředí rostlin. Genetická variabilita také znamená, že
každá rostlina vypadá trochu jinak a pokud bychom definovali
druh na základě jediné rostliny (herbářový vzorek-typová
rostlina), nereprezentovalo by to typickou rostlinu, s níž
se náhodně v přírodě setkáme a to co opravdu představuje
přírodní genotyp. K posuzování velkého souboru dat, které v
přírodě sebereme na odlišných jedincích, je proto
nejvhodnější aplikovat statistické metody. Mezi běžně
používané statistické veličiny patří např. průměrná hodnota
a její rozptyl, atd. Mimo tyto běžné parametry existují však
i další metody, jež určují vzájemnou závislot různých
pozorování (tzv. korelace měřených veličin) nebo míru jak do
sebe měřění vzdálených populací vzájemně zapadají
(chí-square test). Podle těchto metod lze i rozhodnout, zda
odlišnosti mezi populacemi jsou stále v mezích normálu nebo
jedná-li se o významnou změnu, jíž lze považovat za evolučně
významnou. Bez těchto průkazných dat je pak názor (intuice)
jednoho autora jen osobním dojmem a zůstá stejně sporný jako
opačný pohled jiného pozorovatele. Jak tedy na to?
Je třeba vyjít z jakž takž ustálené definice druhu, která je
založena na výměně genetické informace převážně v rozmezí
dané populace a menší měrou i mezi populacemi. Výměna genů
sexuální reprodukcí mezi jedinci dané populace by měla být
zjevná a zaručovat jistotu, že se jedná o stejný druh či
varietu, bez ohledu na to zda jsme jí přiřadili taxonomickou
jednotku (jméno) nebo ne. O tom rozhodne až další srovnávací
studie založená na základě změřených údajů. Takto určené
populace se zmapují v rámci známých ekoregiónů. World
Wildlife Fund (světová organizace na ochranu živočichů) má
na svých webových stránkách základní zmapování všech
světových ekoregiónů s nimiž lze spolehlivě začít (jako
příklady týkající se domoviny severoamerických kaktusů lze
uvést oblasti pouští Chihuahua, Mojave, Sonora, Kolorádská
náhorní rovina nebo pánev Great Basin). Proč v rámci
ekoregiónů? Biologické druhy se vyvíjejí v závislosti na
ostatních organizmech, s nimiž
sdílejí stejné životní prostředí. Soutěž organizmů o světlo,
vláhu a živiny vede k jejich
specializaci, jež dále vede k druhové diferenciaci. V jiných
případech to může být vzajemně výhodná spolupráce, tzv.
symbióza, jěž má za výsledek podobné genetické změny. Každý
ekoregion je definován typickou sadou organizmů, které se
opakují v jeho rozsahu. Při přechodu z jednoho ekoregiónu do
druhého se vymění i tyto typické druhy z čehož
vyplyne i změna přírodních sil působících na vývoj
organizmu. Lze proto předpokládat, že populace „stejného“
druhu se bude ubírat vlastní vývojovou cestou, která nejlépe
odpovídá danému prostředí. Je to zatím jen předpoklad, který
vezmeme v úvahu při srovnávání dat měřených populací,
abychom se vyhnuli omylu házení všech údajů do jedné
škatule. Jsme si ovšem vědomi příkladů jako je Escobaria
vivipara, která okupuje jak oblast Kolorádské náhorní
roviny tak oblasti Great Basin a pouště Mojave, odtud tedy
její variety. Mimo odlišné profily biologických druhů jsou
ekoregióny též typické vlastní geografií a klimatem, jež
vytváří přirozené bariery pro přenos genetické informace.
Po zmapování výskytu a rozšíření populací přistoupíme k
detailní práci měření parametrů jednotlivých rostlin uvnitř
každé populace. Každý druh je charakteristický zvláštními
rysy a tak nelze předem udat jednotný seznam měřených
veličin. S největší pravděpodobností se bude jednat u
kaktusů o počet žeber, areol, trnů, jejich rozměry, výška a
průměr rostliny, barvy a poloha květů, druh opylovačů, atd.
Statisticky zpracovaná data nám pak dají charakteristické
parametry každé populace jako je např. průměr, střední
chyba, korelační veličiny (matice variací a kovariací),
apod. Korelační hodnoty jsou důležité pro určení závislosti
měřených veličin, např. mezi výškou a průměrem rostliny,
které budou pro daný druh charakteristické a pomohou
odstranit rozpornosti v datech způsobené měřeními na různě
starých rostlinách. Tato pozorování by měla zahrnout i
vývojová stádia rostlin a případně charakteristiky, které
lze těžko kvantifikovat. Zde může pozorovatel uvažovat i o
využití některých nově se odvíjejících matematických metod,
které jsou schopny popsat textury povrchů a jiné komplexní
tvary, pomocí tzv. Mandelbrot fraktals. U jednotlivých
populací je ideální zaměřit minimálně 30 jedinců neboť na
základě jiného statistického testu (Studentova t-rozdělení)
se parametry již blízce přimykají Gaussovu normálnímu
rozdělení, které je obecně platné pro všechny přírodní jevy
s neomezeným výběrem pozorování. Pro případy s nižším počtem
změřených jedinců je vždy nutné použít Studentova
t-rozdělení, které otestuje hypotézu normálního rozdělení u
dané populace. Pokud test selže, nelze data využít ke
spolehlivým srovnávacím závěrům.
Po takto stanovených statistických parametrech jednotlivých
populací, přistoupíme ke srovnávací studii. Je proto
nezbytné stanovit parametry typové rostliny, která sloužila
k uveřejnění jména druhu. Ideálně je
tedy nutno navštívit typovou lokalitu, kde se provedou
měření pokud možno všech nalezených rostlin, jež jsou s
největší pravděpodobností pravými potomky typu a nesou jeho
genetický materiál, s přirozenou variabilitou u fenotypů.
Pokud nebyla typová lokalita zveřejněna, vykonstruujeme
parametry z původních popisů a případných herbářových
vzorků. Abychom mohli rozhodnout, zda se populace z netypových
lokalit přimykají rostlinám typové lokality, a tudíž se s
největší pravděpodobností jedná o stejný druh, využijeme pro
srovnávání tzv. Chi-square testu v případě,
zě měříme počitatelné veličiny jako počet zěber, nebo výše
uvedeného Studentova t-testu pro veličiny měřitelné jako je
délka trnů. Oba testy se ve statistice běžně používají a
jsou součástí programu Excel. Chceme-li porovnat několik
populací současně, mužeme využít testu ANOVA. Jako
statisticky významné kriterium se v biologii
uvažuje hranice 5%. Pokud tedy nově zaměřená populace testy
splní, lze s velkou jistotou tvrdit, že se jedná o stejný
taxon. V případě nesplnění testu (očekávání), lze uvažovat o
popisu taxonu nového, jehož opodstatnění je v tomto případě
založeno na solidních a ověřitelných datech a ne na metodě
„jedna paní povídala“.
Na závěr některé platné definice:
Taxonomie se obecně zabývá klasifikací organismů do
skupin podle znaků, vlastností, vývojových a příbuzenských
vztahů a vyhodnocuje jejich variabilitu; je vědeckou
disciplínou, která se snaží postihnout realitu v přírodě.
Navzdory používání vědeckých metod, je taxonomie do jisté
míry závislá na subjektivním pohledu jednotlivých badatelů a
vlivu různých taxonomických škol.
Nomenklatura rostlin se (paralelně a nezávisle k
nomenklatuře živočichů) zabývá vědeckým jmenoslovím včetně
hierarchických úrovní (tj. kategorií neboli ranků)
taxonomických (resp. příbuzenských) skupin, tj. obecně
taxonů rostlin, primárně druhů. Jména rostlin slouží k dorozumívání,
nikoli k vyjádření jejich znaků, vlastností, zeměpisného
rozšíření nebo historie (i když z nich obvykle vycházejí).
Jména rostlin jsou plně závislá na akceptovaném taxonomickém
pojetí a jejich platné ustavení je dáno Mezinárodním
kódem botanické nomenklatury, ”International Code of
Botanical Nomenclature”, zkráceně ICBN. Pro úplnost je nutno
se zmínit o Mezinárodním kódu nomenklatury pro pěstované
rostliny, ”International Code of Nomenclature for
Cultivated Plants”, zkráceně ICNCP, který se zabývá
jmenoslovím skupin rostlin existujících s přispěním člověka,
tj. uměle vzniklých, vyselektovaných nebo záměrně
udržovaných kulturních odrůd, tj. kultivarů rostlin.
Oba kódy jsou celosvětově akceptovaná univerzální pravidla
pro výběr, tvorbu a používání jmen rostlin. Oba kódy jsou
průběžně měněny a doplňovány v nepravidelných víceletých
periodách vždy po odhlasování změn na Mezinárodním
botanickém kongresu.
Populace je skupina schodných organizmů, které
zaujímají určitou definovatelnou lokalitu a běžně si mezi
sebou vyměňují genetickou informaci. Geografický rozsah a
rozměry lokality závisí na rozsahu této výměny genetického
kódu mezi členy populace.
Druh
Definice druhu založená na morfologických odlišnostech je
nesprávná, neboť tempo vývoje evolučních znaků se druh od
druhu liší a je dáno přírodními podmínkami. Další obtíží je
neznalost schopnosti a potenciálu reprodukce izolovaných
populací. Biologický druh je základní evoluční jednotkou,
bez jehož pochopení nelze o evoluci diskutovat. Je to
konkrétní přírodní fyzický objekt bez abstraktního
charakteru, jakými jsou ostatní taxonomické jednotky (např.
čeled, třída, kmen, apod.). To, že je to relativně ustálený
objekt, vyplývá z nezbytnosti adaptace na dané přírodní
prostředí. Bez specializace na dané životní prostředí a
předání genetické informace novým pokolením, by došlo k
vyhynutí druhu. Z tohoto důvodu v přírodě vznikla mezi druhy
(specialisty na dané prostředí) reprodukční bariéra, jež má
za úkol omezit míchání genetického kódu. Kříženci mezi druhy
jsou většinou méně schopné konkurence a v krajních případech
i nadále neplodné, tj. neschopné další reprodukce. Přesto
však k hybridizaci v přírodě dochází. Ve výjimečných
případech může dojít i ke splynutí druhů. Pokud se ovšem
jedná o dobré druhy, jejich reprodukční bariera přetrvává
navzdory příležitostné hybridizaci. První krok při stanovení
druhu je definovat populace, u nichž se genetický materiál
kompletně vyměnuje. Dalším úkolem je pak tyto populace
skombinovat pod jeden druh na základě mnoha dalších jak
reprodukčních tak morfologických vlastností. Podstatou
zůstává, že druh je definován svojí schopností udržet
vyváženou genetickou základnu, která slouží pro budoucí
zachování následujících generací a to včetně jejich
schopnosti se dále vyvíjet. Přesná hranice mezi druhy
zůstane natrvalo sporná a k jejímu stanovení se využijí
poznatky morfologie, ekologie, geografie i molekulární
analýzy.
Druh je definován jako skupina (populace) organizmů stejného
charakteru, které sdílejí schodný genetický materiál a
úspěšně se mezi sebou rozmnožují, a to ve smyslu, že i
všechny budoucí generace v tomto procesu přirozeně
pokračují.
Fenotyp
Vzhled jedince. Jakožto vloha je gen vlastně jednotka
informace, dle níž se vytváří podoba organismu - fenotyp.
Vyskytuje se v rozdílných typech - alelách, které se
navzájem odlišují ve svém vlivu na fenotyp. Jejich vliv však
nemusí být absolutní, při realizaci vlohy (konkrétní alely)
ve fenotypu je třeba zvážit možné mezialelové interakce a
vliv prostředí na fenotyp. V souvislosti s geny používáme
ještě pojmy penetrance (pravděpodobnost projevení se) a
expresivita (síla projevu).
Genotyp je soubor veškeré genetické informace
organismu, respektive veškeré genetické informace týkající
se zkoumaného znaku či znaků. Jedná se jak o znaky, které
jsou neseny dominantní alelou, tak i znaky skryté v
recesivních alelách.
|
