Vydání 3-4/ 2024
Vácha M. O.: Zdraví je celek. Opravdu.
FILOSOFIE
Abstrakt: Vácha M. O.: Zdraví je celek. Opravdu. Psychosom 2015; 13(2) s.112- 119 S rozvojem molekulární a evoluční biologie si víc a víc uvědomujeme komplikovanost sítí vztahů mezi jednotlivými organismy v biosféře. Každý druh ve své existenci životně závisí na jiných druzích a ty zase na dalších. Někdy je souhra dvou druhů tak těsná, že vyhynutí jednoho druhu znamená zánik obou, někdy dokonce již popisujeme soustavu jako jeden druh. Evoluční vznik každého druhu je silně ovlivněn horizontálními přenosy genů, endosymbiózami etc. Jakýkoli eukaryotický organismus na Zemi, včetně člověka, je složitou stavebnicí genů rozmanitého původu. S nástupem epigenetiky a epigenetické dědičnosti vzniká představa, že prostředí změnu nejen vybírá, nýbrž především vytváří a že tato změna se různými mechanismy může dědit. Člověk tedy není izolován od okolní přírody. Je její součástí v mnohem silnějším smyslu, než jsme si kdy mysleli. Klíčová slova: endosymbióza, epigenetická dědičnost, druh, biosféra, lidský mikrobiom, evoluční biologie Abstract: Vacha M. O.: Health is Wholeness. Really. Psychosom 2015; 13(2), pp.112-119 The contemporary development of molecular genetics and evolutionary biology and new informations stemming from both these fields learn us, that the complexity of life and global net of relationships in each and every ecosystem is much more complex as previously thought. Every species is in its existence dependent on other species and they still on others. Cooperation between the two species is sometimes so tightly connected, that extinction of one species inevitably leads to the extinction of the other. We even sometimes describe the system as one species altogether. Each and every eucaryotic organism on this planet is a complicated system of genes of different origin, with strong influence of horizontal gene transfer, endosymbiosis etc. The research in the field of epigenetics and epigenetic inheritance lead us to the idea, that the environment not only select the new forms of a species, but that the environemnt first and foremost induces the emergence of new phenotypes and that these changes are or at least sometimes can be inherited. Human being is not isolated from the rest of the nature. We are part of the nature in much stronger sense than we have ever considered. Key words: endosymbiosis, epigenetic inheritance, species, biosphere, human microbiome, evolutionary biology
Úvod: Vše je spojeno
Environmentální hnutí snad začalo v roce 1962 vydáním knihy Rachel Carson Ztichlé jaro (Carson 1962), kdy jsme si možná poprvé v dějinách uvědomili, že my, lidé, jsme již silnější než příroda a že je v naší moci ji zcela zničit. Ještě jiný okamžik ale poznamenává vznik environmentalismu: první fotografie naší planety z vesmíru, pořízená v rámci mise Apollo ve stejných šedesátých letech. Pohled na naši planetu z hloubi kosmu, kdy si člověk nemůže neuvědomit křehkou krásu biosféry, kde je vše spojeno se vším. Nejhlouběji je život ještě na nejzazším dně oceánů jedenáct kilometrů pod povrchem, nejvýše jsou spory či snad i drobný hmyz deset kilometrů nad zemí. Biosféra je dvacet kilometrů tenká propojená vrstva, křehká a zranitelná. Kdyby Země měla velikost jablka, biosféra by byla tenčí než jablečná slupka. Jeden z vůdčích – a nejslavnějších – textů environmentalismu je Řeč náčelníka Seattla, známá také pod názvem „Jsme částí země“, která prý pochází z roku 1855. Byla publikována v sedmdesátých letech 20. století, tedy zhruba v desetiletí vzniku environmentalismu. O její pravost se dodnes vedou spory. Důležitý však není původ textu, nýbrž myšlenky v něm obsažené. „Kdyby všechna zvířata vymizela, zemřel by člověk na velkou samotu ducha. Co se stále děje zvířatům, stane se brzy i lidem. Všechno je vzájemně spojeno. Co postihuje zemi, postihne i syny země.“ Text je míněn poeticky a svou atmosférou přesně zapadá do počátků environmentálního hnutí. Ano, pokud by v křehké biosféře všechna zvířata vymizela, člověk by zemřel smutkem, jeho diagnózou by byla „velká samota ducha“. Moderní biologie první dekády 21. století se k této myšlence vrací, ovšem v naprosto jiném, pragmatickém, materiálním a měřitelném smyslu. Pokud by všechna zvířata vymizela, člověk by zemřel, avšak jeho diagnóza by byla mnohem prozaičtější.
Zdraví je celek
Slovo „zdraví“ (health) má stejné indoevropské kořeny jako slovo „vyléčit se“ (heal), „celek“ (whole), nebo dokonce „svatý“ (holy). Být „healthy“ je literárně totéž co „to be whole“; uzdravit (to heal) znamená učinit někoho celkem (to make whole) (Berry 1995, str. 86). Podobně ve francouzštině „sain“ znamená zdravý a „saint“ svatý. Tělo je vnímáno jako defektní nebo potenciálně defektní stroj, ojedinělý, osamocený a izolovaný od okolního prostředí. Cigarety jsou považovány za nezdravé, v širším, planetárním kontextu ovšem dýcháme smog. Vyhýbáme se nezdravému jídlu, ve svém prostředí nejsme ovšem již schopni se vyhnout karcinogenům či endokrinním disruptorům v něm. Na konferenci „Spiritualita a léčení“ (Spirituality and Healing) pronesl v roce 1994 Wendell Berry přednášku s volně přeloženým názvem názvem „Zdraví je členství v komunitě“ (v originále „Health is Membership“) (Berry 1995, str. 86). Základní myšlenka je prostá, velmi environmentální a, řekl bych, velmi psychosomatická. Pro lékaře současnosti je otázka zdraví vymezena otázkou po těle pacienta, které léčí, bez ohledu na jeho okolí a bez úvah o něm. Nelze ovšem být zdravý v rozbitém těle, které žije v rozbité rodině, která se nachází v rozbité společnosti v kontextu rozbité přírody. Vše je spojeno. Lékaři se věnují rozbitému tělu, v druhém, dalším okruhu se psychosomatici a rodinní terapeuti věnují širšímu okruhu rodiny, ovšem, soudí Berry, zdraví závisí též na stavu společnosti, na stavu přírody a na stavu planety jako takové, na zdraví celého vesmíru. V následujícím textu se zaměříme na vztahy mezi organismy v biosféře (1), kdy organismus potřebuje rozmanité jiné organismy k přežití, následně pak na situaci, kdy jeden organismus je s druhým spojen tak těsně, že jeden bez druhého nepřežije (2), a konečně kdy je provázanost tak těsná, že je již praktičtější mluvit o jednom druhu (3).
1. Biosféra je celek
Čím víc rozumíme biosféře, tím víc se ukazuje jako komplexnější a krásnější (Wilson 2006, str. 6) a tím víc ji vnímáme jako celek. Je biologická pravda, že každá molekula kyslíku, kterou jsme právě vdechli, vznikla někdy v nějaké rostlině. Každý atom uhlíku našeho těla pochází původně ze vzduchu a byl kdysi včleněn fotosyntézou do nějaké rostliny. To, že se můžeme nadechnout, nebo že škrtnutá sirka hoří, je umožněno nejen existencí tropických pralesů, ale zároveň (a spíše) sinicemi a řasami fotosyntetizujícími v mořích a oceánech světa. Tropické pralesy sice skutečně vyprodukují na metr čtvereční nejvíc kyslíku ze všech ekosystémů, jejich celková rozloha je ovšem tak malá, že většina planetárního kyslíku je vyprodukována právě v mnohem rozlehlejších oceánech. Na Marsu ani na Venuši by se sirka nevzňala, neboť zde nejsou fotosyntetizující organismy. Samotná existence člověka tak vpravdě záleží existenci mikroorganismů na opačné straně planety. Pokud by všechny organismy vymizely, člověk by nejen zemřel na velkou samotu ducha, nýbrž by se především udusil. A s kolika druhy jsme podobným způsobem spojeni tak, že jejich vyhynutí znamená náš konec, a s kolika druhy jsou ony spojeny tak, že jejich vyhynutí znamená jejich konec, a tím i náš konec? Už kdysi dávno si Aldo Leopold kladl podobnou otázku (viz Leopold 1949). Vyjmeme-li z těla vlka srdce, vlk zemře. A vlk je srdcem ekosystému. Co se s ekosystémem stane, vybijeme-li všechny vlky?
2. Žádný organismus není ostrov
Básník John Donne (1571 – 1631) je autorem citátu „žádný člověk není ostrov“ („Žádný člověk není ostrov, sám pro sebe, každý je kusem kontinentu, částí pevniny“). Ukazuje se, že totéž platí pro jakýkoli organismus na Zemi, a to do takové míry, že někdy nevíme, zda máme daný systém popsat jako jeden druh, nebo dva. Znovu a znovu se ukazuje, že příroda naši zálibu pro systematiku a přesné definice nesdílí. Lišejníky definujeme jako jednotlivé druhy, i když je známo, že jde o symbiotické spojení řasy nebo sinice na jedné straně a houby na straně druhé. Vztah mezi houbou a řasou je ovšem velmi komplikovaný, obecně houba spíše využívá řasu a můžeme mluvit o mutualistickém (pro oba výhodném) vztahu nebo o vztahu poloparazitickém či parazitickém. Záleží na kontextu. Pokud někdy žije lišejník dlouhou dobu ve tmě, houba přeroste a stráví řasu. Pokud je jindy lišejník dlouho ve vodě, řasa „utopí“ houbu a přeroste ji (Margulis 2003, str. 20). Plž Elysia viridis konzumuje řasy rodu Codium, a získává z nich chloroplasty, které v jeho těle týdny či měsíce prosperují a fotosyntetizují. Plž potom již nemusí přijímat potravu a stačí mu, když se koupe ve světle. Jeho buňky jsou pak s výjimkou nejranějších fází života před přijímáním potravy směskou živočišného i rostlinného původu. Podobně v mnoha druzích korálů v teplých mořích žijí rozmanité druhy fotosyntetizujících organismů, které svým hostitelům zajišťují glukózu. Tento jev se mnohokrát opakuje v přírodě, kdy heterotrof pohltí fotosyntetizujícího eukaryota či sinici a dojde k zpožděnému natrávení či dlouhodobější kooperaci. Tento druh symbiózy vznikl v evoluci mnohokrát nezávisle na sobě (Ruppert et al. 2004, str. 19). Netopýr Anoura fistulata, žijící na svazích And, je jediným opylovačem rostliny Centropogon nigricans. Kalich rostliny má délku 8–9 cm, jazyk netopýra má délku 8,5 cm. Oba takto výrazně specializované druhy tak putují napříč tisíciletími spolu, vyhynutí jednoho by téměř jistě znamenalo i vyhynutí druhého. Známější případ je orchidej Angraecum sesquipedale na Madagaskaru, která vytváří nektar až na konci 30 cm dlouhé ostruhy. Charles Darwin o této orchideji předpověděl, že zde někde musí existovat její opylovač. Mnohem později byl tento tvor skutečně objeven, jde o lišaje Xanthopan morgani praedicta. Jméno praedicta, předpovězený, má právě z tohoto důvodu. I zde jde o spolupráci výhodnou pro oba druhy. Orchidej má jistotu, že další navštívený květ bude opět patřit jejímu druhu, a pyl se tedy dostane na správné místo; lišaj má jistotu, že žádný jiný druh hmyzu mu nebude sát nektar na louce „jeho“ orchidejí. I zde jdou ovšem oba druhy evolucí společně, zamčeni jeden do druhého; vyhynutí jednoho znamená zánik obou. Můžeme pak ale ještě mluvit o jednom druhu? Takových příkladů nabízí příroda nepřeberně a bylo by mnohem obtížnější, ne-li nemožné, najít druh, který by těsným nebo volnějším způsobem nezávisel na mnoha jiných. Zda budeme mluvit o vzájemně výhodné spolupráci nebo i reciproční exploataci, je lhostejno, příroda takovéto kategorie nezná. Tyto formy kooperace vznikaly přes různé parazitismy či poloparazitismy a ani vzniklý mutualismus není vždy stabilní strategií, oba druhy se brání přehnané exploataci, a naopak se snaží využít druhého, jak to jde (Futuyma 2005, str. 440-441).
3. Žádný člověk není ostrov
Na povrchu našich těl, a především v našem trávicím traktu žije řada druhů mikroorganismů, bez kterých, zdá se, se více nebo méně stěží obejdeme. Můžeme sami sebe definovat jako superorganismus, který zahrnuje naše vlastní buňky plus fluktuující skupiny bakterií a virů, které sdílejí prostor našeho těla, a někdy dokonce vstupují do našeho genomu. Tento nový koncept může přehodnotit naši definici toho, kdo jsme; můžeme sami sebe definovat jako amalgám nás a jich. Protože viry a bakterie našeho mikrobiomu rostou, vyvíjejí se v cyklech trvajících dvacet minut nebo i méně a vyměňují si geny laterálně – tedy uvnitř druhu i mezi druhy – i náš kombinovaný lidský mikrobiom je dynamičtější a interaktivnější, než jsme si mysleli, když jsme o sobě uvažovali jako o bytosti (Rhodes 2013, str. 2). Mitochondrie v buňkách člověka mají svou vlastní, kruhovou DNA, byť velmi malou, o délce 16 569 pb, dělí se nezávisle na mitózách buňky, ve které žijí. Mitochondrie člověka obsahují dnes 37 genů a nejsou již schopny samostatné existence. Je tomu tak proto, že v průběhu evoluce se řada mitochondriálních genů přesunula do jádra a stala se integrální součástí genomu člověka, mitochondrie jsou tedy již existenčně vázány na proteiny kódované geny jádra. Ovšem pro tvorbu některých proteinových komplexů, jako je ATP-syntáza, je třeba součinnosti mitochondriálních i jaderných genů. Dnes se považuje za jisté, že mitochondrie byly původně samostatně žijící alfaproteobakterie. Mitochondrie ovšem již nejsou považovány za mutualistické bakterie osídlující buňky našeho těla, jsou považovány za část nás samotných. Mitochondrie nejen „máme“, my jimi „jsme“. Příměr ovšem můžeme obrátit: ani buňky člověka nejsou schopny žít bez mitochondrií. Podobných příkladů je v přírodě mnoho. Mravenci rodu Atta se živí výhradně houbou rodu Gongylophorus, která roste v hloubi mravenišť na směsi rozžvýkaných listů. Spolupráce jde tak daleko, že při rojení si dokonce nová královna jako „věno“ nese ve speciální kapse hyfu této houby, aby mohla vůbec založit nové mraveniště (Hölldobler and Wilson 1990, str. 596-603). Houba jako taková již není známa z přírody a pravděpodobně není schopna žít samostatně – to ovšem mravenec taky ne. Pokud ovšem člověka považujeme za jeden druh, pak bychom zřejmě měli mravence Atta a houbu Gongylophorus považovat rovněž za jeden druh. Podobně mnoho genů člověka má virový či bakteriální původ a dostaly se k nám v různých chvílích evoluce horizontálním přenosem. Člověk samotný je tedy spíše pozoruhodná skládanka mnoha různých zdrojů a v biologickém slova smyslu těžko mluvit o jeho „individualitě“.
Něco nového vzniká spíše splynutím než odštěpením.
Zatímco dříve se kreslil strom života, kde metaforicky každá větev představovala samostatnou linii, a štěpení pak cestu k jednotlivému druhu, dnes spíše hovoříme o síti života. Zejména v počátcích evoluce byl zřejmě horizontální přenos genů mnohem častější a termín „druh“ tak možná dostal svůj význam až překvapivě pozdě. Dodnes můžeme všechny bakterie na světě považovat nejen za jediný „druh“, nýbrž dokonce za jediný „organismus“. Teoreticky je možno, aby se jakýkoli gen z jakékoli bakterie dostal na jakoukoli jinou bakterii na opačném konci planety, to a bez ohledu na to, zda jde o tyčky, koky nebo spirily. Cesta by jistě mohla být velmi dlouhá a přes mnoho prostředníků, v teorii to ovšem možné je. Život na světě nepřevládl díky dobývání, nýbrž díky síti vztahů. Mitochondrie i chloroplasty byly původně samostatně žijící organismy, které byly buďto pohlceny jinou, větší buňkou, nebo začaly tuto buňku parazitovat, ovšem nakonec vznikl kompromis, kdy napadající i napadený přežili a spolupráce se ukázala výhodnou pro obě strany. Takto vznikly eukaryotické buňky z prokaryotických, mitochondrie evolučně dříve než chloroplasty.
Epigenetika: prostředí nás proměňuje
Tradiční darwinismus je založen na myšlence mutace a selekce. Jedinci v populaci se od sebe odlišují, žádní dva nejsou úplně stejní, a to ani v rámci sourozenců, dětí stejných rodičů. Mnohé z těchto odlišností jsou dědičné. Přežití v boji o existenci není náhodné; částečně závisí na zděděných vlastnostech. Jedinci, kteří zdědili vlastnosti, které nejlépe odpovídají na nároky prostředí, pravděpodobně zanechají víc potomků než ostatní. Tato nestejná schopnost jedinců přežít a zanechat potomstvo povede k postupným změnám v populaci; vhodné vlastnosti se budou v průběhu generací akumulovat (viz Mayr, 2001). Prostředí změnu netvoří, pouze ji vybírá. Prostředí si můžeme představit jako zámek, do kterého organismus zkouší skrze své potomstvo množství klíčů, nejlépe adaptovaní přežijí. Změna je náhodná a primární, prostředí pak funguje jako síto. Pokud se prostředí změní, změní se druhy – nebo vymřou. S nástupem epigenetiky se tato představa začíná měnit. Epigenetiku definujeme jako vědu zkoumající mechanismy, které vytvářejí fenotypovou variaci bez toho, aby změnily nukleotidovou sekvenci genů. Termín se tedy používá k popsání mechanismů, jež způsobují variaci spíše změnou exprese genů než změnou jejich sekvence. Epigenetická dědičnost je definována jako variace děděné z jedné generace organismů do následující, které ovšem nejsou zakódovány v primární sekvenci písmen DNA (Gilbert and Epel 2009, str. 12), Fenotyp jedince velmi často závisí na vlivu prostředí. U člověka jde o jeho výživu, způsob života etc. Ovšem nepředpokládalo se, že by organismus byl schopen předat získané vlastnosti do další generaci. Lamarckovská „dědičnost užívaného a neužívaného“ se ukázala jako mylná; i když muž pravidelně cvičí v posilovně, jeho svaly to ovlivní, ovšem již ne svaly jeho dítěte. Epigenetická dědičnost ovšem takovéto změny „povoluje“. Pokud se organismus setká během života s predátorem, u řady druhů dochází k dramatické změně těla. Daphnii naroste speciální přilbovitý útvar, pulcům žáby Hyla chrysoscelis se objeví červené výstražné zbarvení a naroste jim svalovina (Gilbert and Epel 2009, str. 3-5) etc. a takových a podobných případů je nepřeberně. Ovšem zdá se, že alespoň někdy a u některých druhů se tyto změny projeví ještě i v následující generaci, a to i za situace, že se tato nová generace s predátorem již nesetká. Prostředí zde tedy změnu nejen vybírá, nýbrž ji i vytváří. Prostředí, na rozdíl od pojetí klasického darwinismu, není jen filtrem, který selektuje již existující variace, nýbrž je samo spíše zdrojem variací! Ukazuje se, že při jevu, popsaném jako heterocybernie (možno přeložit jako „změna vlády“) (Gilbert and Epel 2009, str. 372-375) je možné, že pokud prostředí ovlivňuje stejným směrem po mnoho generací daný druh, tato změna fenotypu se nakonec zafixuje geneticky a zůstává stálá i tehdy, když tlak prostředí pomine. Prostředí obsahuje signály, které umožní vznikajícímu organismu produkovat fenotyp, který zvětší jeho fitness v daném konkrétním prostředí. Obecně řečeno, jaký budu, záleží na tom, s kým se během života setkám a alespoň v některých případech to ovlivní i fenotyp potomků.
Závěr
Člověk spojen sítí vztahů s mnoha dalšími organismy v biosféře, kterou obývá, závisí na bakteriích, mitochondriích a i mnohé jeho geny získal horizontálním přenosem. Argumenty týkající se důvodů, proč bychom měli chránit přírodu, jsou nejčastěji (1) utilitaristické (druhy v sobě možná obsahují chemikálie, které nám jednou pomohou léčit rakovinu). Další argumenty jsou (2) estetické (jde o krásné scenérie, které občerstvují ducha) nebo (3) náboženské (nemáme právo zničit dílo Božího stvoření nebo způsobit vyhynutí jakéhokoli Božího tvora). Ekologická vývojová biologie přináší nové odpovědi na tuto otázku. Odpověď si půjčuje z utilitaristického argumentu, ale činí jej bezprostředním a intimním: ekosystémy bychom měli chránit, protože jsme jejich součástí. Nejsme tedy my, pak zeď a za zdí příroda, kterou bychom měli případně chránit. Jsme částí země a ona je částí nás, ovšem v mnohem silnějším smyslu, než si myslíme, že se kdysi domníval náčelník Seattle. Příspěvek byl přednesen na sympoziu rodinné terapie v Dříteči 21. 3. 2015
Literatura
- Berry, W., (1995) Another Turn of the Crank. Counterpoint. Berkeley, CA.
- Carson, R., (1962) Silent Spring. Houghton Mifflin. Cambridge, Mass.
- Futuyma, D. J., (2005) Evolution. Sinauer Associates, Inc. Sunderland, MA, USA.
- Gilbert, S. F., Epel, D., (2009) Ecological Developmental Biology. Sinauer Associates, Inc. Sunderland, MA. USA
- Hölldobler, B., Wilson, E. O., (1990) The Ants. Springer-Verlag.Berlin.
- Leopold, A., (1949) A Sound County Almanac: And Sketches Here and There. Oxford University Press. USA.
- Margulis, L., Sagan, D., (2003) Acquiring Genomes. A Theory of the Origin of Species. Basic Books. Perseus Book Groups. New York.
- Margulis, L., (2000) What is Life? University of California Press, Berkeley and Los Angeles.
- Mayr, E., (2001) What Evolution Is. Basic Books, New York.
- Rhodes, R., (2013) Introduction. Looking Back and Looking Forward. in Rhodes, R., Gligorov, N., Schwab, A.P., (eds.) (2013) The Human Microbiome. Ethical, Legal, Social Concepts. Oxford University Press. Oxford.
- Ruppert, E. E., Fox, R. S., Barnes, R. D., (2004) Invertebrate Zoology. A Functional Evolutionary Approach. 7th ed. Thomson Brooks/Cole. Belmont, CA. USA.
- Seattle (1993) Jsme částí země – řeč náčelníka Seattlea 1855. Zvláštní vydání. Brno.
- Wilson, E. O., (2006) The Creation. An Appeal to Save Life on Earth. W. Norton & Company. New York, London.
Informace o autorovi Marek Vácha, Ústav etiky, 3. lékařská fakulta UK, Praha Kontakt: Marek.vacha@lf3.cuni.cz; tel: +420777242397 Marek Vácha vystudoval molekulární biologii a genetika na MU v Brně a teologii na UP v Olomouci a l´IET v Bruselu. Je přednostou Ústavu etiky na 3. lékařské fakultě UK v Praze.
- Do redakce přišlo 15. 4. 2015
- Do tisku zařazeno: 21. 4. 2015
- Střet zájmů: žádný