* LN Společně s kolegy Jamesem Brownem a Geoffreyem Westem jste se proslavil metabolickou teorií všeho živého. Co to je?
Vysvětlím na příkladu. Malý savec, třeba křeček nebo myš, žije velmi krátce. Naproti tomu žirafa či slon se dožívají poměrně vysokého věku. Proč? Když vezmete velmi malého savce a spočítáte celkový počet úderů srdce během jeho života, a pak uděláte to samé s velkým savcem, zjistíte, že průměrný počet srdečních úderů je stejný. Velký i malý savec spálí stejné množství energie, jeden rychleji, druhý pomaleji. Pokud postupujeme od malých organismů k velkým, zjišťujeme, že různá délka jejich života souvisí s rychlostí metabolismu. Naše teorie usiluje o porozumění, jak je biologická proměnlivost v čase a prostoru propojena s proměnlivostí v metabolismu organismů. Nejdůležitější hypotéza zní, že v přírodě souvisí s metabolismem rozmanitost v rozměrech, délkách života, úmrtnosti, rychlosti růstu a dalších vlastnostech.
* LN Takže se domníváte, že v biologii je možno objevit stejně obecné zákony jako ve fyzice? Spousta lidí si to nemyslí.
Hlavně si myslím, že musíme obecné zákonitosti hledat, dřív než prohlásíme, že žádné nejsou. Domnívám se, že mnoho vztahů, týkajících se metabolismu, napovídá, že v biologii obecné zákony skutečně existují.
* LN Dobře, ale je třeba známo, že malí psi žijí déle než velcí. To je v protikladu s vaší teorií.
Ano, to je pravda. A není úplně jasné, proč tomu tak je. Stejný jev lze pozorovat rovněž u jiných domácích zvířat. Často vypadají úplně opačně než stejné druhy žijící v přírodě. Možná je to proto, že jsme si je vybrali a vyšlechtili je pro naše vlastní účely. Jde tedy o výsledek umělého a nikoliv přirozeného výběru. Lidé jsou schopni udržet naživu zvířata, která by se ve volné přírodě dožila daleko nižšího věku. Samozřejmě potřebujeme porozumět, proč se tyto zajímavé odchylky od naší teorie u domácích zvířat vyskytují.
* LN První článek o metabolické teorii vyšel v roce 1997. Jak od té doby výzkum pokročil?
První článek byl základním teoretickým kamenem, na kterém jsme dále budovali. Nyní zkoumáme, jak metabolismus ovlivňuje řadu jiných oblastí biologie. V ekologii se snažíme porozumět, jak dokážou různé druhy žít na jednom místě vedle sebe. Zkoumáme celé ekosystémy a snažíme se pochopit, kudy proudí uhlík a živiny. Tok uhlíku ekosystémem je výsledek metabolismu. Je vázán fotosyntézou, což je opět metabolická aktivita, a vypouštěn organismy při dýchání. Snažili jsme se aplikovat principy formulované v prvním článku na úrovni celé biosféry. Moji kolegové zase náš model rozšířili a zkoumají, jak metabolismus ovlivňuje dokonce takové věci, jako je rychlost evoluce a genetických změn uvnitř populací, a jak to všechno ovlivňuje rychlosti vzniku nových druhů. Dá se říct, že naše teorie ovlivnila nebo může ovlivnit skoro všechna biologická odvětví.
* LN A co metodika? Jak jste to zatím popsal, vypadá to spíš na výsledky statistických studií než experimentů.
Většinu výsledků získáváme pomocí statistiky z velkých datových souborů, kombinovaných z různých zdrojů.
* LN Takže jde jen o statistické souvislosti? Žádné experimenty? Statistika přece není důkaz.
Ano, to je velmi zajímavá otázka. Ze začátku jsme byli v používání experimentů a testování předpovědí našeho modelu pomalí. Ostatní vědci však už začali s pokusy ověřujícími základy naší teorie. Nedávno vyšla, myslím že v periodiku Journal of Experimental Biology, práce ověřující některé ze základních myšlenek. Takže nějaké důkazy už tu jsou.
* LN Makroekologové intenzivně zkoumají, proč je v tropech nejvíc druhů, respektive proč počet druhů klesá v závislosti na zeměpisné šířce. Co si o tom myslíte?
K odpovědi je potřeba vědět něco o rychlosti vzniku nových druhů v tropickém prostředí a zároveň o rychlosti vymírání. Andrew Allen přišel s prací o vlivu metabolismu na rychlost evoluce. Má důkazy, že v teplejším prostředí vznikají nové druhy rychleji. Buňky se více zahřívají, zrychluje se metabolismus, čímž se zvyšuje počet mutací a následně i vývoj nových druhů.
* LN Jste vystudovaný botanik?
Ano, jsem rostlinný fyziologický ekolog. Nebo možná ekolog, který používá fyziologii (smích).
* LN Mnoho vašich kolegů nejsou biologové, ale fyzikové. Rozumíte jim vůbec?
Ano. Jsem asi takový „mišmaš“. Vždycky mě přitahovala možnost vnášet do biologie teoretické aspekty. Jsem nadšený přírodovědec, moc rád chodím do přírody a určuji rostliny, ptáky a další zvířata. Zároveň mě však zajímá i hlubší porozumění světu, což vyžaduje teoretický přístup. Myslím, že obojí jde ruku v ruce. To dává smysl.
* LN Co nyní zkoumáte?
Momentálně jsem se vrátil k původnímu článku z roku 1997 a snažím se teorii prohloubit tak, aby poskytovala víc ověřitelných předpovědí o světě kolem nás. V předchozích pracích jsem se snažil předpovídat, jak se biologické charakteristiky mění v závislosti na rychlosti metabolismu. Teď mě zajímá, co se stane, když se trošku změní naše teoretické předpoklady a jaké z toho plynou předpovědi. Jaké množství energie protéká jednotlivými systémy. Snažím se o přesnější předpovědi vlastností organismů, jako je třeba rychlost růstu. Co musím vědět, je, kolik uhlíku spotřebuje rostlina během svého života.
* LN Poznáte ještě nějaké rostliny?
Ano, často pracuji v tropech a daleko víc než přemýšlet o metabolické teorii mě baví určovat tropické stromy a vůbec všechny stromy. Kdybych to mohl dělat do konce života, byl bych šťastný muž.
***
Kdo je Brian Enquist * Američan (38), profesor na katedře ekologie a evoluční biologie Arizonské univerzity. * V roce 2005 nejcitovanější autor na poli ekologických věd, jeho zájmy sahají od botaniky přes fyziologii až k ekologii. * Minulý týden byl hostem Centra pro teoretická studia UK a AV ČR v Praze a měl dvě přednášky na Přírodovědecké fakultě UK.
rj
O autorovi| RADEK JOHN, Autor studuje Přírodovědeckou fakultu Univerzity Karlovy.
