pan-Aves


Zleva doprava: ara hyacintový (Anodorhynchus hyacinthinus), zdroj: flickr.com (JMJ32); Gigantoraptor a Alectrosaurus, autor Luis V. Rey

Pterosauři mimo pan-Aves: odhalení konvergentní evoluce, nebo předpojatá kladistika?

1. Křehký rozsah pan-Aves

    Přestože o fylogenetice pan-avianů píšu často a rád (asi až moc často a až moc rád, protože spousta aspektů jejich biologie je nepochybně zajímavější než vytváření stromků), zatím se nestalo, že by díky nějaké nové fylogenetické studii nějaký dosavadní zástupce z pan-Aves vypadl.
    Na první pohled není zas tak překvapivé, že se to neděje: pan-Aves zahrnuje vše, co je blíže příbuzné žijícím ptáků než krokodýlům, a poznat, zda je něco spíš pták nebo spíš krokodýl, se zdá být triviální. To je ovšem naprostý omyl, se kterým rychle skoncuje už první náhled do fosilního záznamu. V dnešní době opeřených tyrannosaurů, megalosauroidů a ptakopánvých je docela lehké zapomenout na to, že ještě v 80. letech se ozývaly hlasy, podle nichž mají žijící krokodýli k ptákům daleko blíž než kterýkoli dinosaur (Martin et al. 1980; Whetstone & Whybrow 1983). Hypotéza vůbec nebyla tak šílená, jak se může zdát: autoři pro ni nějaké podpůrné osteologické znaky našli, což je samo o sobě velkým pokrokem oproti předchozí "pseudosuchianní" teorii, jež spojovala ptáky s ranými archosauriformy typu euparkerie čistě na základě toho, že tyto taxony nevykazovaly žádné "ne-ptačí" specializace. Jen se časem ukázalo, že těchto znaků není zdaleka tolik jako těch, které ptáky spojují s některými skupinami dinosaurů. Přesto známe dost fosilií na to, abychom mohli říct, že hranice mezi ptáky a krokodýly je daleko méně ostrá, než by srovnání aligátora a zebřičky mohlo naznačovat. Některé taxony z krokodýlí kmenové linie (= taxony, kteří jsou krokodýlům příbuzní blíže než kterékoli jiné žijící skupině) byli agilní dvojnožci; parakrokodylomorf Effigia je např. téměř k nerozeznání od teropodních dinosaurů z kladu Ornithomimidae (Nesbitt 2007), jejichž jméno znamená "imitátoři ptáků". I žijící krokodýli navíc klamou vzhledem: pod pancířem z osteodermů se skrývá pozoruhodně ptačí průtoková dýchací soustava se vzdušnými vaky (Sanders & Farmer 2012) a dokonce i jejich ektotermie ("studenokrevnost") může být druhotná (Seymour et al. 2004).
    Krokodýli a ptáci jsou si zkrátka stále velmi podobní a občas je proto obtížné určit, kterým z nich je nějaká fosilie bližší. Gauthier (1984, 1986) např. považoval taxony Ornithosuchidae a Euparkeria za nejbazálnější zástupce pan-Aves, tj. ptačí linie archosaurů. Časem se ale ukázalo, že ani jeden z nich sem ve skutečnosti nepatří; na ornitosuchidy dnes pohlížíme jako na nejbazálnější zástupce Crurotarsi, tedy krokodýlí linie (Nesbitt 2011) a Euparkeria dokonce stojí mimo archosauří korunní klad, takže má k ptákům fylogeneticky dál než krokodýli. Scleromochlus byl v různých dobách označován buď za primitivního dinosaura (Romer 1966), krokodylomorfa (Walker 1970), nejbližšího příbuzného pterosaurů (Nesbitt 2011), nebo nejbazálnějšího zástupce pan-Aves vůbec (Benton 1999).
    Ještě jeden taxon by se ale mohl z pan-Aves přesunout jinam – a přesun by to byl daleko významnější než v případech uvedených výše, protože se týká daleko rozmanitějšího taxonu s unikátní morfologií, který ve svém prostředí neměl po velkou část druhohor žádnou konkurenci. Řeč je samozřejmě o pterosaurech.

Jakému taxonu jsou pterosauři nejblíž příbuzní? Kandidáti jsou na obrázcích výše; pokud hypotéza navrhuje sesterský vztah mezi pterosaury a nějakou širší skupinou, snažil jsem se vybírat vždy co možná nejbazálnějšího zástupce této skupiny. Vlevo Scleromochlus, kterého většina fylogenetických analýz odkrývá jako nejbazálnějšího pterosauromorfa (např. Nesbitt 2011), na rekonstrukci Johna Sibbicka. Vpravo nahoře Erythrosuchus, raný archosauriform a jeden z nejbazálnějších zástupců sesterské skupiny pterosaurů podle alternativní hypotézy (např. Bennett 1996). Vpravo dole Hypuronector, nejranější zástupce skupiny Drepanosauromorpha (Renesto et al. 2010), což jsou pravděpodobně bazální (non-archosauriformní) archosauromorfové, minimálně jednou odkrytí jako sesterský taxon pterosaurů (Renesto & Binelli 2006). S blízkým příbuzenstvím hypuronektora a pterosaurů souhlasí i Dave Peters na reptileevolution.com, který je ale – mezi řadou jiných šílených výsledků – oba klade do lepidosauromorfů. (Modifikováno z novataxa.blogspot.com [vlevo] a upload.wikimedia.org [vpravo]) 

2. Pterosauři: pan-aviani, "prolacertiformové", nebo divné ještěrky?

    Před tím, než do paleontologie vstoupila fylogenetika, nebyla tato otázka nijak problematická. Pterosauři se prostě vyvinuli z neznámých "tekodontů" (Romer 1966). Ještě předtím se paleontologové pokoušeli ve fosilním záznamu hledat přímé předky pozdějších skupin – Huene (1914) v případě pterosaurů narazil na poměrně nadějného kandidáta v podobě již výše zmíněného skleromochla.
    Nástup kladistiky pohřbil jak vágní romerogramy, tak i hledání přímých předků. Vývoj to nicméně byl dlouhý a pozvolný. Pravděpodobně s prvním opravdu důkladným přezkoumáním pterosauří fylogenetické pozice přišel Wild (1978, 1983, 1984). Jak poznamenává Bennett (1996), tato práce vyšla dřív, než kladistika konečně rozřešila příbuzenské vztahy mezi různými skupinami sauropsidů. Wild ještě nevěděl, že většinu diapsidů lze rozdělit na lepidosauromorfy (hatérie, šupinatí a jejich vymřelí příbuzní) a archosauromorfy, uvnitř kterých stojí na bazální pozici Prolacerta, Mesochus a další taxony, zatímco Erythrosuchus nebo Proterochampsa jsou blíže příbuzní archosaurům sensu stricto, (dinosauři včetně ptáků a "pseudosuchové" včetně krokodýlů). Svrchnotriasoví pterosauři – Preondactylus, Peteinosaurus, Eudimorphodon – už přišli Wildovi příliš diverzifikovaní a odlišní od sebe navzájem, a proto usoudil, že skupina musela vzniknout už daleko dříve, zřejmě ve svrchním permu nebo spodním triasu. Pak ale nemohli být jejími předky "pseudosuchiani" (~ Crurotarsi bez žijících krokodýlů a jejich nejbližších příbuzných) ani "tekodonti" (~ Archosauriformes minus dinosauři, pterosauři, krokodýli a někteří pseudosuchiani), protože obě skupiny se údajně vyvíjely teprve ve svrchním triasu spolu s pterosaury. (Dnes víme, že to není pravda: k oddělení ptačí a krokodýlí větvě archosaurů a s tím i ke vzniku "pseudosuchianů" došlo skoro přesně na přelomu permu a triasu, z čehož vyplývá, že archosauriformové čili "tekodonti" musejí být permského stáří.) Wild (1978) proto navrhl, že se pterosauři oddělili přímo z "eosuchianů", což je nonmonofyletická směska bazálních lepidosauromorfů a archosauromorfů (Gauthier et al. 1988a), a později tuto hypotézu upřesnil s tím, že obzvlášť blízko zřejmě mají k "prolacertiformům" (což je opět nonmonofyletické uskupení, zahrnující bazální archosauromorfy stojící mimo Archosauriformes).
    Benton (1982, 1984, 1985) přišel s polo-kladistickou metodologií, která byla pro tuto dobu v paleontologii obratlovců poměrně běžná: své hypotézy už prezentoval formou stromků a každý uzel na nich podkládal výčtem synapomorfií, ale ještě numericky netestoval, zda jsou jeho stromky vzhledem k těmto znakům optimální. Benton přijal Wildovu hypotézu, podle níž pterosauři vyvinuli předočnicové okno konvergentně s archosauriformy, a zatímco některé synapomorfie kladu Archosauromorpha u pterosaurů našel, jiné jim chyběly a v některých případech dokonce skupina sdílela znaky s lepidosauromorfy (osifikovaná prsní kost, zvláštní způsob kloubení sternálních žeber). Celkem logickým závěrem tedy bylo, že pterosauři jsou sesterskou skupinou ke všem ostatním archosauromorfům; jak je ale uvedeno výše, algoritmicky jej Benton neotestoval.

Jeden z raných názorů na fylogenetickou pozici pterosaurů, v tomto případě od Bentona (a) 1982, (b) 1984, (c) 1985. Všimněme si, jak dynamické období ve fylogenetice fosilních diapsidů to bylo: během pouhých tří let se práce jediného autora posunuly od romerogramů s bublinami, čárkovanými liniemi a otazníky, které vládly "evoluční systematice" od dob Simpsona a Romera, k moderním fylogenetickým stromům. První diagram nám toho ještě nic moc neukazuje, zbylé dva už ale plně rozeznávají dělení diapsidů na archosauromorfy a lepidosauromorfy, přičemž pterosauři jednoznačně zamířili na bázi první skupiny. (Modifikováno z Benton 1982: Figure 1, Benton 1984: Figure 2 a Benton 1985: Figure 4)

    Bentonovu sérii studií ale rychle zastínil nově se vynořující pohled na věc, související jak s "dinosauří renezancí", tak i vstupem algoritmické fylogenetiky do paleontologie. Podle něj pterosauři nejenže patří do Archosauriformes, ale i do korunního kladu Archosauria, a to konkrétně do jeho ptačí linie – pan-Aves – a mají tedy velice blízko k dinosaurům. Rozhodující pro široké přijetí této hypotézy byly dvě studie: Gauthierova gigantická dizertace, obsahující první velkoškálovou kladistickou analýzu diapsidů, která určila směřování oboru po následující roky (Gauthier 1984), a Padianova studie morfologie pterosauřích zadních končetin, podle níž byli pterosauři bipedi schopní obratného pohybu po zemi a na zemi také započala evoluce jejich letu (Padian 1984) – úplně stejná kombinace, která se sotva začínala prosazovat ve studiu ptačí evoluce. Gauthier (1984) dokonce ve své analýze odkryl pterosaury jako bližší příbuzné dinosaurů, než měl být Lagosuchus, a klad (Dinosauria + Pterosauria) pojmenoval Ornithotarsi. V pozdější analýze však tuto hypotézu i jméno zavrhl a lagosucha, pterosaury a dinosaura kladl do nerozřešené trichotomie (Gauthier 1986: Figure 7). Dnes víme, že pterosauři mají k dinosaurům dál než nejen "Lagosuchus" (= Marasuchus), ale i silesauridi nebo lagerpetidi (Nesbitt et al. 2010; Nesbitt 2011).
    Od doby Gauthierových přelomových studií vylezli pterosauři uvnitř ptačí větve archosaurů, a tedy v blízkosti dinosaurů, téměř v každé fylogenetické analýze (Sereno & Arcucci 1990; Sereno 1991; Juul 1994; Benton 1999, 2004; Nesbitt et al. 2010; Nesbitt 2011). Svou dřívější hypotézu o sesterském vztahu pterosaurů a všech zbylých archosauromorfů navíc brzy zavrhl i Benton (Benton & Clark 1988; Benton 1990). Zajímavější je ale samozřejmě sledovat výjimky, které se od tohoto pohledu odchýlily. Pravděpodobně prvním "narušitelem" byl Gardiner (1982) se svou bizarní hypotzézou "Haemothermia", podle níž jsou nejbližšími žijícími příbuznými ptáků savci a nikoli krokodýli. Gardiner vyznával zvláštní systematickou filozofii, podle níž by se měly nejprve rekonstruovat příbuzenské vztahy výhradně žijících taxonů a ty potom použít jako rámec, do nějž budou dosazovány fosilie – aniž by jim bylo povoleno na těchto vztazích cokoli změnit. O Gardinerově hypotéze, která především převracela na hlavu sto let amniotí systematiky, se ve své době dosti mluvilo i v souvislosti s dinosauřím původem ptáků (Thulborn 1984) a s pterosaury (Schoch 1984). Při dosazování fosilií totiž autor pterosaury zařadil do "kohorty" Aves v rámci "nadkohorty" Haemothermia, zatímco dinosauři i "tekodonti" zůstali v "nadkohortě" Archosauria (viz např. tady) Gauthier et al. (1988b) nicméně roztrhali na kousky každý podpůrný znak, který Gardiner pro "hémotermy" přinesl, a ukázali, že zahrnutí fosilií je v tomto případě zcela zásadní. Blízkému příbuzenství pterosaurů s dinosaury oponovalo na konci 80. a začátku 90. let mnoho dalších autorů, vždy ale nepřímo a bez kladistické analýzy (viz Bennett 1996:264 pro seznam citací). Argumentem jim byla hlavně kritika Padianovy teorie o evoluci pterosauřího letu či pochyby o homologii předočnicového okna pterosaurů a archosauriformů (např. Wellnhofer 1991).
    Bennett (1996) přišel s fylogenetickou analýzou archosauromorfů založenou na 126 morfologických znacích (jako outgroup byli použiti lepidosauromorfové jako celek), která pterosaury opět odkryla na jejich nyní už klasické pozici: klad (Pterosauria + Scleromochlus) byl sesterskou skupinou ke kladu ("Lagosuchus" + Dinosauria) v rámci ptačí linie archosaurů. Autor byl ovšem s tímto výsledkem nespokojený. Pterosaury a dinosauromorfy shlukovaly dohromady výhradně znaky zadních končetin související s pohybem po dvou nohou umístěných kolmo pod tělem. Odmyslíme-li si pohybové adaptace, pak už si nijak zvlášť podobné nejsou ani jejich zadní končetiny (u pterosaurů lýtková kost přirůstá k té holenní a nekontaktuje kotník, kosti hlezenní a patní srůstají se sebou navzájem a s tibií a prst V nejenže není redukovaný, ale dokonce protáhlý a specializovaný – u dinosaurů je tomu ve všech případech přesně naopak), natožpak ostatní části těla. Znaky, které se zdají být funkčně nezávislé, se u pterosaurů a dinosaurů neshodují. Proto Bennett přejel analýzu ještě s několika modifikacemi, při nichž znaky nohou sjednocující obě skupiny buď 1) kódoval tak, aby pterosauři měli samostatný znakový stav; 2) kódoval u pterosaurů jako "chybějící data"; nebo 3) odstranil. Všechny 3 modifikované analýzy vyprodukovaly tytéž dva nejúspornější stromy, v nichž pterosauři stáli na sesterské pozici ke kladu zahrnujícímu erytrosuchidy, proterochampsidy, euparkerii a archosaury – byli tedy nejbazálnějšími zástupci Archosauriformes hned po proterosuchidech.

Jeden ze dvou nejúspornějších kladogramů, který Bennett (1996) získal aplikací všech tří procedur popsaných výše (sporné znaky u pterosaurů kódovány jako autapomorfie, chybějící data, nebo zcela odstraněny). Druhý strom se lišil pouze pozicí parasuchů, kteří se stali sesterskou skupinou kladu (Suchia + pan-Aves); autor jej ale považoval za důsledek "destabilizace" analýzy způsobené zahrnutím skleromochla a k přetištění proto zvolil topologii, která vzešla z analýzy bez tohoto taxonu. Pterosauři stojí blízko báze Archosauriformes (Proterosuchidae + Archosauria) na obou stromech, tato jejich pozice ale není příliš pevná. (Zdroj: Bennett 2012: Figure 3)

    Přiblížit pterosaury o jeden uzel archosaurům (tak, aby si prohodili pozici s erytrosuchidy) nebo z nich udělat sesterský taxon kladu (Euparkeria + Archosauria) by stálo jen jeden krok navíc oproti nejúspornějšímu stromu, ale Bennett tyto výsledky zamítl, protože je podporuje méně jednoznačných synapomorfií a vyžadují více reverzálů u pterosaurů. Přemístění pterosaurů na pozici sesterskou ke zbytku Archosauromorpha, jako to navrhoval Benton (1985) a vlastně i Wild (1978), by už ale stálo 17 dalších kroků. Zajímavé je, že k pterosaurům se na bázi archosauriformů nepřesunul Scleromochlus, obvykle považovaný za jejich nejbližšího příbuzného (viz výše) – oba taxony totiž spojovaly opět jen znaky zadních končetin. Bennett (1996:302) toto téma uzavřel s poměrně silnými výroky: "Therefore, for the present analyses the sister-group relationship with the Erythrosuchidae + Proterochampsidae + Euparkeria + Archosauria seems to be the best supported hypothesis of relationships. [...] The results [...] form a strong argument against a pterosaur-dinosauromorph sister-group relationship and an Ornithodira in the sense of Gauthier (1984, 1986)."
    Jak ukazují citace uvedené výše, Bennettova hypotéza si velkou podporu nezískala a jeho argumenty na další roky zapadly. Ani potom ale nezůstala pterosauří pozice v pan-Aves nezpochybněna. Peters (2000) upravil tři různé datové matice (mezi nimi i tu Bennettovu), přidal kosesaura, longiskvamu a šarovipteryga – právě poukazování na divnou morfologii těchto taxonů je to nejbližší k vlastní teorii o původu ptáků, s čím kdy dokázal přijít BAND – a pterosauři mu vyšli uvnitř skupiny "Prolacertiformes" (zřejmě polyfyletické; viz Modesto & Sues 2004), tedy zhruba tam, kde je viděl Wild (1978). Peters je ale v archosauří paleontologii nechvalně známou postavou: legendárním se hlavně na Dinosaur Mailing Listu stal způsob, jímž získává data pro své analýzy a který by šlo nejlépe popsat jako "systematická pareidolie". Jak je skvěle patrné z jeho webu reptileevolution.com, hyperdetailní analýzy lo-res obrázků umožňují Petersovi nalézat na pterosauřích fosiliích fantastické laloky, výběžky na hlavách i ocase nebo třeba embrya v břišních dutinách, které tam nikdo jiný nevidí. To by ještě problém nebyl; problémem je až to, že tam prostě nejsou – jak ukáže nejen osobní přezkoumání fosilií, ale třeba i fotografie s jen o trochu vyšším rozlišením. V Prehistory Times to ukázal sám Bennett (2005), když vedle Petersových rekonstrukcí přetiskl detailní fotky fosilií, na nichž byly tyto rekonstrukce založeny – v jednom obzvlášť zábavném případě se Petersovo pterosauří mládě ukázalo být soustavou škrábanců od preparátora. A protože stejné metody autor použil i k získání osteologických dat do své analýzy, není divu, že Hone & Benton (2007) při jejím přezkoumání našli tolik chybných kódování, že se žádný závěr vyvozený z této matice nedal brát vážně. Své "prolacertiformní" pterosaury od té doby opustil i sám Peters, ovšem ve prospěch možnosti ještě nepravděpodobnější: pterosauři jsou podle ní lepidosauři a nejenže tak mají blíž k šupinatým (hadům, leguánům, varanům) než k ptákům či krokodýlům, ale mají k nim blíž než hatérie (!). Tuto hypotézu autor propaguje nejen na okraji recenzované literatury (viz např. Peters 2007), ale především na výše uvedeném webu. Ten díky šikovnému SEO okupuje přední pozice ve výsledcích vyhledávání mnoha pojmů souvisejících s evolucí amniot, na což Darren Naish na Tetrapod Zoology před nedávnem zareagoval článkem "Why the world has to ignore ReptileEvolution.com".
    Konečně posledními, kdo dokázali vyřadit pterosaury z pan-Aves pomocí fylogenetické analýzy, byli Renesto & Binelli (2006) ve své revizi drepanosauridů – podivné skupiny, která může stejně tak dobře spadat mezi bazální archosauromorfy jako úplně mimo klad (Archosauromorpha + Lepidosauromorpha). Druhou z těchto možností podpořil Senter (2004), a Renesto s Binellim zkusili, co se stane, když do jeho datové matice dosadí eudimorfodona coby zástupce ptakoještěrů. Eudimorphodon se skutečně družil právě s drepanosauridy, ale nijak s jejich pozicí nepohnul, což znamená, že se sám dostal mimo diapsidy – ze všech kdy navržených fylogenetických pozic je tahle suverénně nejextrémnější. Ptakoještěři by s ní měli k ptákům nejen dál než krokodýli, ale dokonce dál než šupinatí či hatérie. Renesto a Binelli sami tuto možnost nepovažovali za pravděpodobnou, a aktualizace Senterovy matice vyústilo v přenesení celé skupiny (Drepanosauridae + Pterosauria) na sesterskou pozici vůči archosauriformům. Fylogenetická pozice pterosaurů navíc ani nebyla hlavním tématem studie; autoři jen na podporu svého výsledku citují Bennetta (1996) – ne už ale Peterse (2000), s nímž se přitom shodovali ještě lépe. Do své další a podrobnější studie o drepanosauridech už Renesto et al. (2010) pterosaury nezahrnuli.
    Žádná z výše uvedených studií ale neměla příliš velký dopad. Není to přitom tak, že by je pterosaurologové ignorovali, naopak: přišli s vlastními protistudiemi. Hone & Benton (2007) už byli zmíněni výše; krom Peterse věnovali pár odstavců i Bennettovi (1996). Celá "re-analýza" jeho datasetu (který je vlastně bezproblémový, protože bez dalších úprav vyhazuje pterosaury uvnitř pan-Aves) sestávala z konstatování, že homologie by se neměly určovat a priori. Lepší kritiku Bennettovy práce dodali Nesbitt & Hone (2010), kteří údajné primitivní znaky ptakoještěrů (chybějící předočnicové a externí mandibulární okno, absence vroubkovaných zubů, absence čtvrtého chocholíku na femuru) přehodnotili podle nových objevů a zjistili, že ač je výskyt těchto znaků u báze pterosaurů často komplexní, nikdy zcela nechybí – a neodporují tak jejich zahrnutí do Archosauriformes a Archosauria. Pan-avianní pozici ptakoještěrů konečně odkryl i Nesbitt (2011) ve své loňské monstrózní analýze archosauriformů, a s jeho 412 znaky je těžké se přít.
    Otázkou tedy je, zda se Bennett (2012) nepouští do předem ztraceného boje, když opět oživuje myšlenku ptakoještěrů coby bazálních archosauriformů.

3. Inkongruence a kurzorialita

    Autor svou studii začíná sympaticky – ohlíží se zpět za svou studií z roku 1996 ve světle dnešního porovnávání morfologických a molekulárních fylogenezí. Právě díky případům, kdy jsou tyto zdroje dat ve vzájemném konfliktu, se totiž zrodily metody k rozeznávání inkongruencí v sadách morfologických dat – většinou je to totiž morfologie, která se v takových případech mýlí. Citování jsou dokonce i Scotland et al. (2003) a jejich návrh na to, aby se na morfologická data kladl menší důraz ve srovnání s molekulami, a – což se mi líbí – neděje se tak s pobouřením, ale implicitním souhlasem. Problém je v tom, že u fosilií je nám takové doporučení k ničemu, takže musíme zvolit složitější cestu: rozdělit morfologický dataset do oddílů, ty porovnat a dívat se přitom po případných inkongruencích.
    Bennett ukazuje, kdy takový postup pomohl. Naylor & Adams (2001) díky němu např. dokázali odhalit špatné kódování: jelikož jejich zubní znaky kódovaly jednu a tutéž věc různými způsoby, ve srovnání s ostatními znaky jí vlastně udělovali větší váhu, což způsobovalo inkongruenci jak s ostatní morfologií, tak i s molekulami. Nejzajímavější se mu ale zdají být případy, kdy rozdělení datasetu na oddíly (partitioning) umožnilo eliminovat vliv konvergentní evoluce, tedy nezávislých adaptací na stejné prostředí, které mohou být zaměněny za homologie. Přináší příklady z řad obojživelníků, parazitických vosiček a kachen, kde všude morfologické analýzy svedla na scestí konvergence, a cituje studii, která ukázala, jak takové případy rozpoznat (Wiens et al. 2003). Podle Wiense a spol. je situace podezřelá tehdy, když 1) taxony shlukované dohromady morfologickou fylogenetikou obývají stejné prostředí; 2) znaky, které je sjednocují dohromady, souvisejí s tímto prostředím; a 3) existují důkazy pro alternativní fylogenetickou hypotézu, v níž tyto taxony pohromadě nestojí – nejlépe pak molekulární. Poslední podmínka se u fosilií opět musí obejít, a to rozdělením morfologického datasetu do nezávislých oddílů, z nichž jeden vyhradíme "podezřelým" znakům a otestujeme, jak dobře se shoduje s těmi ostatními (individuálně i kolektivně).
    A právě to Bennett udělal s maticí ze své studie z roku 1996. 14 znaků zadních končetin, které jsou spojeny s rychlým, prstochodným (digitigrádním) pohybem po dvou nohách, byly vyčleněny do tzv. kurzoriálního oddílu. Zbytek matice byl rozdělen na kraniální oddíl (43 znaků), postkraniální oddíl (pouze osová kostra a – jsou-li přítomny – osteodermy; 14 znaků), oddíl předních končetin (včetně ramenního pletence; 22 znaků) a oddíl zadních končetin (včetně pánevního pletence a mimo znaky zahrnuté do kurzoriálního oddílu; 33 znaků). Bez jakýchkoli zásadních změn (opravy se dočkal pouze jeden znak u skleromochla) pak přistoupil k fylogenetické analýze. V některých ohledech je výhodou, že datové matice morfologických fylogenetických analýz bývají droboučké (Bennett analyzuje 126 znaků pro 19 taxonů; srovnejme to třeba s nedávnou molekulární studií fylogeneze Neoaves, která použila 539 526 znaků pro 33 taxonů) – aspoň je totiž možné provést hromady dílčích analýz, které by s většími datasety nebyly výpočetně a časově zvládnutelné. Bennett tedy analyzuje 1) všechny oddíly dohromady, 2) každý jeden oddíl zvlášť, 3) každé dva oddíly proti sobě, 4) každý jeden oddíl proti všem zbývajícím znakům a 5) analýzy 3, 4 ještě opakuje nad 14 různými verzemi datové matice, z nichž byl odstraněn 1 taxon "vyššího řádu" (autor tedy neumázaval jednotlivé pterosaury ani "prolacertiformy", ale jen tyto skupiny jako celek). Na závěr metodologické sekce ještě nastiňuje názvosloví, které bude v dalším textu používat (a já s ním). Ukazují se zde limity fylogenetické nomenklatury: definice sice zaručují, že taxon bude za všech okolností monofyletický, ale už mu nedokážou zajistit stabilní obsah. Občas je ale užitečné mít nějakou skupinu taxonů, která monofyletická být může a nemusí – jinými slovy, pojmenovávat spíše hypotézy než klady. Právě to Bennett dělá: pod jménem Ornithodira napříč svou studií rozumí hypotézu, že dinosauři, pterosauři a pár drobných mezilehlých taxonů (Lagerpetidae, Marasuchus, Silesauridae) mají blíž k sobě navzájem než ke kterémukoli jinému archosauromorfovi.
    Výsledky vypadají takto:

Pozice pterosaurů v rámci skupiny Archosauromorpha (lepidosauromorfové byli použiti jen jako outgroup). (A) kompletní dataset; (B) kraniální oddíl; (C) postkraniální oddíl; (D) oddíl předních končetin; (E) oddíl zadních končetin; (F) kurzoriální oddíl. (A) zachycuje konsenzus tří nejkratších stromů, zbylé kladogramy jsou 50% většinovým konsenzem z bootstrapové analýzy s 1000 pseudoreplikáty. Pořadí taxonů odshora dolů je schválně drženo stejné, aby šlo snáze porovnat topologické rozdíly. (Zdroj: Bennett 2012: Figure 1)

    Analýza celého datasetu hypotézu Ornithodira stále podporuje; na tom se nic nezměnilo. Podíváme-li se na jednotlivé oddíly, zjistíme, že ji podporuje pouze kurzoriální oddíl. Postkraniální oddíl a oddíl zadních končetin nám o pterosauří pozici nic moc neříkají, protože většina archosauriformů v nich formuje jednu velkou polytomii, a kraniální oddíl spolu s oddílem předních končetin hypotéze Ornithodira vyloženě odporují, jelikož kladou pterosaury mimo korunní klad archosaurů. Neshodnou se sice, zda jsou pterosauři bazálnější (= od archosaurů vzdálenější) než erytrosuchidi, ale je vidět, že podpora pro pan-avianní pterosauři je zcela tažena znaky kurzoriálního oddílu. Jediný významný rozdíl mezi bootstrapovými stromy a nejkratšími stromy (které otištěny nejsou) najdeme u postkraniálního oddílu, kde se na striktním konsenzu dvou nejkratších stromů objevuje klad (Pterosauria + Scleromochlus) v sesterském vztahu ke kladu (Euparkeria + Archosauria). Nepřekvapí tedy, že kurzoriální oddíl byl na hladině významnosti α = 0,01 inkongruentní právě s oddílem předních končetin a lebky. Bennett zmiňuje, že na rozdíl od Naylora a Adamse (2001) neaplikuje Bonferroniho korekci, protože nehledá známky inkongruence obecně, ale chce jen "demonstrovat" nesoulad kurzoriálních znaků s ostatními daty (což nehezky zavání biasem, ale budiž). Ten se navíc skutečně omezuje jen na pozici pterosaurů; jakmile je odstraníme, všechna inkongruence zmizí. Odstranění žádného z 13 ostatních taxonů takový efekt nemělo.
    Bennett uznává, že svévolné odstranění či překódování 11 znaků podporujících hypotézu Ornithodira v jeho analýze z roku 1996 je těžké metodologicky ospravedlnit, a proto byl při výběru znaků do svého kurzoriálního oddílu opatrnější. Použil seznam znaků, které podle Padiana (1980, 1983) korelují s aktivním, digitigrádním pohybem po dvou nohou – od dob Seeleyho (1901) byla Padianova dizertace (Padian 1980) první prací, která právě takový pohyb pro pterosaury navrhla. Jak Bennett konstatuje, Padian předpokládal, že pterosauři byli ve všech aspektech své biologie v zásadě podobní ptákům, a jeho pohled byl vlastně aplikací Ostromových teorií o původu ptačího letu na pterosaury. Padian (1980, 1983) přišel se seznamem 9 znaků, které měly s aktivním, běhavým pohybem korelovat:
  • stehenní kost lehce prohnutá do oblouku
  • holenní kost delší než stehenní
  • stehenní kost se dvěma kondyly (mediálním a laterálním), odděleným výrazným interkondylárním žlábkem
  • redukovaná lýtková kost přirostlá ke kosti holenní
  • mezotarzální stavba kotníku
  • kompaktní nárt (metatarzus) ve spojení s našlapováním na prsty (digitigrádní postoj)
  • nárt protáhlý v porovnání s holenní kostí
  • "chodidlo" symetrické podle středové osy
  • redukce postranních prstů zadní končetiny
    Všechny tyto znaky Bennett (1996, 2012) do svých analýz zahrnul, přičemž mezotarzální kloub rozkódoval na řadu dalších znaků a kompaktní nárt oddělil od digitigrádního pohybu. Výsledkem je, že Padianův seznam odpovídá plným 14 znakům v matici (což je ještě víc než oněch 11, které Bennett shledal podezřelými v původní studii), které jsou nyní vyčleněny do kurzoriálního oddílu.

4. Konvergence, "pseudokonvergence" a pochybná kódování

    Autor ukazuje, že přijmeme-li Padianovu hypotézu o pterosaurech coby prstochodných dvounožcích (která se přitom od 80. let dočkala výrazné kritiky; dnes je mainstreamovou teorií pterosauří kvadrupedie), pak jsme splnili 1. kritérium Wiense a spol. (2003): pterosauři i dinosauři obývali prostředí selektující pro hbitý digitigrádní pohyb po dvou. Stejně tak je naplněno i 2. kritérium, protože analýzy individuálních oddílů ukazují, že pterosaury staví vedle dinosaurů právě znaky kurzoriálního oddílu. Konečně analýzy znaků z předních končetin, lebky a částečně i postkraniální osové kostry ukazují, že pterosauři a dinosauři si blízce příbuzní nejsou, takže odškrtnout si můžeme i 3. podmínku. Pterosauři jsou fylogeneticky dinosaurům poměrně vzdálení a analýzy ukazující opak uvedla v omyl konvergence. Problém je ovšem právě v tom, co už bylo uvedeno výše: pterosauři prstochodní bipedi zřejmě nebyli, a pak je těžko mohou s dinosaury sjednocovat znaky související s prstochodnou bipedií. Rozsáhlé důkazy ze sérií stop (především ichnotaxonu Pteraichnus) ukazuje, že pterosauři se po zemi pohybovali po všech čtyřech a našlapovali křídelními prsty plus celým chodidlem končetin zadních (Unwin 1997; Mazin et al. 2003; viz i článek Marka Wittona na pterosaur.net). Znamená to, že protože pterosauři a dinosauři neměli na čem konvergovat, nemusíme se o pan-avianní pozici první skupiny bát?
    Podle Bennetta ne. To, že dané znaky nevznikly konvergentní evolucí, ještě neznamená, že nejsou homoplastické. A právě tady mě Bennett trochu ztrácí. Ačkoli výše uvedené konstatování je nepochybně pravdivé, bez konvergentní evoluce už nemáme pádný důvod k víře, že homoplastické jsou. Autor jde navíc dál a upravuje si kritéria Wiense a spol. pro případy, kdy jsou dvě skupiny chybně sjednocovány morfologickými znaky, které byly selektovány v odlišných prostředích pro odlišné funkce – což Bennett nazývá "pseudokonvergencí". Naneštěstí to působí trochu jako násilné napasování dat na předem přijatý závěr. Bennett zde navíc dělá reklamu své hypotéze, podle níž pterosauří let začal skákáním v korunách stromů (Bennett 1997) – abych byl ale k autorovi férový, minimálně jeho pozorování, že zadní nohy pterosaurů byly adaptovány ke skokům, je skutečně podpořeno řadou dalších studií (Habib 2008; Witton & Habib 2010). Jeho reformulace podmínek Wiense a spol. pro případy "pseudokonvergence" mu každopádně umožňuje konstatovat, že stavba zadních končetin pterosaurů je s tou dinosauří homoplastická tak jako tak, ať už byla selektována pro přeskakování větví nebo běhavý pohyb po zemi.
    V další části práce Bennett posouvá text skoro až do osobní roviny, když popisuje, jak mu trvalo několik let, než pochopil, co Benton (1999) v reakci na jeho studii z roku 1996 myslel svým návrhem, že "each rejected character should have been retested on specimens for homology or non-homology and a precise anatomical conclusion given". Nakonec si to v e-mailu s Bentonem vyjasnili, a Bennett se tedy pokusil vyzkoumat, zda se pod povrchní podobností pterosaurů a dinosaurů ve výše zmíněných 14 znacích náhodou neskrývají nenápadné známky nezávislé evoluce. Nejprve ale chtěl přezkoumat, zda jsou tyto znaky vůbec nezávislé – zda náhodou jednu věc neváží vícenásobným kódováním. Došel k závěru, že ano: jejich odvozené znakové stavy buď zpevňují koleno a kotník a omezují jejich rotaci, což umožňuje ustát namáhání způsobené skákáním nebo během; nebo zvyšují délku končetin, což se opět může hodit pro běh a skoky; nebo jde o vedlejší efekty prvních dvou případů. Ze 14 znaků mu 9 vyšlo jako vzájemně korelovaných a tím pádem přiřazujících větší váhu jedinému znaku základnímu. Autor je ale ještě podrobně reviduje jeden po druhém, kombinuje a reformuluje do nové datové matice.
    Zakřivení stehenní kosti do oblouku je patrné u odvozených, na zemi zjevně docela obratných pterosaurů typu dsungariptera, u těch bazálních ale zas tolik ne. Bennett tady cituje eudimorfodona a karniadaktyla, ale i anurognátidy, s čímž mám problém. Ačkoli je autor nazývá sesterskou skupinou všech dalších pterosaurů, tuto pozici podporují prakticky výhradně analýzy Kellnerova datasetu (Kellner 2003; Wang et al. 2008), který – jak už jsem o tom na blogu několikrát psal – je už skoro deset let jednou ze dvou soupeřících datových matic, na nichž pterosauří fylogenetické studie obvykle stavějí. Fylogenetické analýzy založené na Unwinově datasetu (např. Lü et al. 2009) ani rozbory kombinující oba zdroje dat (Andres et al. 2010) nic takového neodhalili, a Andres a spol. dokonce silně podpořili hypotézu, že anurognátidi mají ve skutečnosti velice blízko k odvozeným pterodaktyloidům. Bennett se v této pasáži ovšem dopouští ještě něčeho daleko horšího:
Because of that, plus the fact that it is not clear how much bowing is enough to warrant coding a taxon as exhibiting the derived state, plus the fact that any femoral bowing evolved pseudoconvergently in dinosaurs and pterosaurs, bowing will be ignored and the character simplified to: ‘Femoral shaft curvature. States: 0 = not markedly sigmoid; 1 = sigmoid’, with the Proterochampsidae, Euparkeria, Parasuchia, and Suchia coded 1 and the remaining taxa coded 0.

Bennett 2012:8 (online preprint); zvýraznění je moje
    Stejná formulace se opakuje ještě při diskuzi o redukované lýtkové kosti nebo prodloužení kostí zadních končetin. Odkud ale Bennett bere tu nebetyčnou jistotu? Normální postup je samozřejmě nechat analýzu otestovat a) vzájemný vztah dinosaurů a pterosaurů plus b) ancestrální stav příslušného znaku (což se může udělat buď najednou, jako u parsimonie, nebo odděleně, jako v parametrických analýzách), a až podle toho rozhodnout, zda je pro obě skupiny homoplastický. Bennett ale místo toho homoplazii předpokládá ještě před analýzou, a to dokonce o stupínek extrémněji, než to udělala třeba často kritizovaná kladistická studie z pera BANDitů (James & Pourtless 2009). Zatímco James a Pourtless předpoklad homoplazie začlenili "jen" do kódování znaků (= řídili se jím tedy při rozhodování, zda pro ten či onen taxon napsat do příslušného sloupce nulu nebo jedničku), Bennett jej vtahuje přímo do definování znaků. Předpokládá, co má otestovat.
    Lepší už jsou jeho argumenty ohledně stavby kolenního kloubu. V zásadě navrhuje nahradit dichotomii "stehenní kost s dvěma kondyly na distální části" / "bez dvou kondylů na distální části" informativnějším dělením na tři znakové stavy. Není totiž dvoukondylové koleno jako dvoukondylové koleno: jeden typ má distální konec stehenní kosti téměř oválný, s příčnou šířkou méně než dvakrát přesahující anteroposteriorní délku, nese tři kondyly (krom mediálního a laterálního ještě fibulární) a proximální konec holenní kosti (trojúhelníkovitě tvarovaný) nesrůstá s proximální částí kosti lýtkové; zatímco druhý typ má distální konec femuru ve tvaru písmene D s příčnou šířkou zhruba dvakrát tak velkou jako anteroposteriorní délka, nese jen dva kondyly a proximální části holenní a lýtkové kosti srůstají do kloubící plošky zhruba obdélníkového tvaru. Stejný postup autor aplikuje u mezotarzálního kotníkového kloubu. I ten je možno rozdělit na dva znakové stavy, odpovídající dvěma odlišným morfotypům. V jednom z nich hlezenní kost (astragalus) a patní kostí (kalkaneem) nesrůstají se sebou navzájem ani s holenní a/nebo lýtkovou kostí, příčná šírka obou elementů je zhruba dvakrát tak velká jako jejich anteroposteriorní délka, na boční části proximálního kloubícího povrchu kotníkového kloubu se podílí výhradně patní kost a mezi hlezenní a patní kostí na jedné straně a prostředními nártními kosti (metatarzály) na straně druhé se klene mezera nezaplněná žádnými kostěnými elementy. V druhém typu astragalus a kalkaneum srůstají dohromady a s holenní kostí (a to už poměrně brzy v ontogenezi), čímž se stávají jejími distálními kondyly; příčná šířka astragalokalkanea je přibližně stejná jako jeho délka; patní kost tvoří jen zadní půlku laterálního kondylu holenní kosti (který zde máme místo kloubícího povrchu – je zřejmé, že srůstem kotníkových kostí s lýtkem nám kotníkový kloub jako takový zaniká) a dva klínovitě tvarované distální tarzály zakrývají celou šířku astragalokalkanea.

(Je asi zřejmé, že Bennett vytvořil příšerně složitý slepenec mnoha znaků, které nejsou zjevně závislé. Mickey Mortimer využil svých encyklopedických znalostí teropodí anatomie a fylogenetiky a ukázal, že nakódovat pro takový znak herrerasaura – jakožto jednoho z nejranějších dinosaurů vůbec docela relevantního – by bylo zhola nemožné: některé z dílčích podmínek splňuje, jiné ne).

    Obruba ("flange") na spodní straně hlezenní kosti údajně zákonitě chybí u všech odvozených mezotarzálních kotníků, a tak opět dodává tomuto znaku nepatřičnou váhu. OK, to bych ještě bral – ale místo toho, aby Bennett znak úplně vyřadil nebo jej shrnul pod rozšířenou formulaci mezotarzálního kloubu, začíná kouzlit s kódováním úplně jako BANDiti. To není urážka, Bennettovy metody mi zde skutečně velmi připomínají postup, který zvolili James & Pourtless (2009) při svém kladistickém "testu" dinosauřího původu ptáků: autoři všechny znaky sjednocující ptáky s teropody kódovali jako "?", což je chybné až nepoctivé – toto kódování je obvykle vyhrazeno znakům, jejichž stav nejsme zjistit, typicky z důvodu absence příslušného fosilního materiálu.
[...] though it is coded as present in Euparkeria, Parasuchia, Suchia and Ornithosuchidae in addition to ornithodirans sensu Gauthier, with respect to ornithodirans sensu Gauthier, its absence functions as unintentional additional weighting of Char. 115. Although the formulation will remain unchanged, ‘Ventral flange of astragalus. States: 0 = present; 1 = absent’, the coding will be modified such that Marasuchus, Dinosauria, Scleromochlus and the Pterosauria are coded X in order to remove the weighting.

Bennett 2012:9 (online preprint)
    Všimněme si, že autorovi je úplně jedno, kde všude ještě spodní příruba astragalu chybí, jeho zajímají jen pterosauromorfové a dinosauromorfové. Místo toho, aby znak prostě vyřadil, ponechává si jej, ale kóduje pro obě skupiny "missing data" – otazníková aféra se tedy opakuje a zase jednou někdo předstírá, že data chybí tam, kde nechybí. Stejného zacházení se ještě dočká znak číslo 87, což je ve skutečnosti znakový komplex popsatelný nejlépe jako "krokodýlí stavba kotníku" – kódovaný buď jako chybějící (0), nebo jako přítomný (1). Podle Bennetta tento znak kóduje totéž, jako pět znaků spjatých s mezotarzálním kotníkem, akorát že opačně: taxon, který má u jednoho znaku 0, bude mít v tom druhém 1 a naopak. S tím sice není nic v nepořádku – o moc víc než různé variace na mezotarzální a krurotarzální čili "krokodýlí" typ kotníku u archosauriformů skutečně nenajdeme (Benton 2004) –, ale místo aby se autor duplicity zbavil, zbytečný znak si ponechává a opět dává pterosaurům, skleromochlovi a dinosauriformům "missing data". Podobnou věc Bennett provádí ještě s dvěma dalšími kotníkovými znaky (posteriorní rýha na hlezenní kosti, relativní příčná šířka 4. distálního tarzálu), zde je ovšem jeho odůvodnění ještě kouzelnější: protože byly kódovány jako přítomné pouze u Ornithodira, je jasné, že musejí nepatřičně vážit nějaký jiný, už použitý znak. Pouhá informace o tom, u jakých taxonů se znak vyskytuje, nám zjevně dokáže říct, jaký je jeho vztah k dalším znakům. Stavba kotníkového kloubu končí jako znakový megakomplex se 4 stavy: "primitivně mezotarzální" kotník raných archosauriformů (viz Benton 2004) je 0, krurotarzální kotník krokodýlí větve archosaurů 1, pokročile mezotarzální kotník dinosauriformů a skleromochla 2 a pokročile mezotarzální kotník pterosaurů 3. Bennett tady vlastně nedělá nic sofistikovanějšího než ve své analýze z roku 1996: stále dává pterosaurům vlastní, autapomorfický znakový stav pro znaky, které by je jinak sjednocovaly s dinosaury. Akorát se snaží, aby to vypadalo trochu méně arbitrárně.
    Znaky související s ptačí nohou autor opět shrnuje do jednoho komplexu. Otázkou je, zda je to nutně správně: eliminovat korelující znaky je jistě ušlechtilý cíl, jeden však musí nutně váhat nad tím, zda např. počet funkčních (váhu nesoucích) prstů a způsob našlapování (digitigrádní verzus plantigrádní) jsou skutečně natolik závislé na sobě navzájem, že je neospravedlnitelné držet je v matici zvlášť. (Pro srovnání: Lagerpeton, Marasuchus a Tawa jsou všichni digitigrádní, bipední dinosauromorfové, první taxon byl ale funkčně dvouprstý [Sereno & Arcucci 1994], druhý tříprstý [Arcucci 1997] a třetí čtyřprstý (Nesbitt et al. 2009a; Brusatte et al. 2010: Electronic Supplementary Material].) Bennett každopádně opět dělí nohu do dvou základních typů, z nichž jeden je funkčně pětiprstý, prstochodný, s kompaktním nártem, téměř shodnými délkami metatarzálů I až IV, a kontaktem mezi distálními tarzály a všemi pěti metatarzály; a ten druhý je funkčně tříprstý, digitigrádní, s metatarzály II až IV o rozdílné délce a mezerou mezi prostředními metatarzály a kostí hlezenní. Stojí za zmínku, že navzdory vší snaze o odstranění "nepatřičného vážení" jde už o druhý znak, kde v popisu jednotlivých stavů najdeme typ kontaktu mezi metatarzály a distálními tarzály.
    Už jsem zmínil, že na znaky týkajících se vzájemných proporcí kostí zadní končetiny, a tedy i jejího celkového prodloužení, byl opět aplikován příšerný ne-argument, že se u dinosaurů a pterosaurů "evolved convergently or pseudoconvergently" (Bennett 2012:10). Proto – a taky proto, že jde jen o další adaptaci na běhání a/nebo skákání – je autor z matice vyřadil. Z celého kurzoriálního oddílu o 14 znacích mu tak nakonec zbylo znaků pět:
  • zakřivení stehenní kosti
  • koleno s dvěma kondyly na distální části stehenní kosti
  • kotníkový kloub
  • ventrální obruba hlezenní kosti
  • celková morfologie nohy a postura
    Asi těžko překvapí, že analýza čtyř původních oddílů spolu s takto osekaným oddílem kurzoriálním už nám pan-avianní pterosaury nevyhodí. Jak nejúspornější stromy (jsou 4 a mají podezřele vysoký konzistenční index: 0,71*), tak i většinový konsenzus z bootstrapových pseudoreplikátů ukazují pterosaury mimo pan-Aves i Archosauria (viz níže).

*Konzistenční index (CI) udává míru homoplazie; jde o poměr mezi počtem kroků na ideálním stromě bez homoplazie a na skutečném nejúspornějším kladogramu. Pokud CI = 1, v analýze žádná homoplazie není, což při analýzách většího než směšně malého počtu znaků zpravidla není možné a naznačuje to, že autor si znaky pečlivě vybral tak, aby seděly na předem přijatou hypotézou. S tím, jak se CI blíží nule, množství homoplazie roste. 0,71 je pořád poměrně hodně a vyvolává to jisté podezření: Nesbitt (2011) měl ve své analýze archosauriformů CI = 0,375.

Analýza opraveného datasetu, v němž bylo 14 znaků kurzoriálního oddílu poslepováno do 5 nových znaků. (A) striktní konsenzus 4 nejúspornějších stromů. (B) 50% většinový konsenzus z 1000 bootstrapových pseudoreplikátů. Do jak archaických časů se vracíme s datovou maticí, na níž je analýza založena, ukazují např. pan-avianní ornitosuchidi: toto příbuzenství bylo vyvráceno krátce po Gauthierovi (1986) a dnes je Ornithosuchidae považováno za nejbazálnějšího člena Crurotarsi, tedy krokodýlí větve archosaurů, kam patří i Suchia a Parasuchia. Pterosauři už nejsou archosauři, ale (...dramatická pouza...) za jakou cenu? (Zdroj: Bennett 2012: Figure 2)

    Bennett má v záloze ještě jedno překvapení, i když jej zmiňuje spíš jen tak mimochodem. Přichystal si totiž ještě matici rozšířenou, ve které ke své nynější, opravené matici přidává ještě 18 znaků od Bentona (1999) a Renesta a Binneliho (2006). S nimi celkový počet znaků narůstá na 144; toto číslo je ale podvod, neboť některé znaky byly kompletně umazány a Bennettovi se nechtělo matici přečíslovávat, takže je nahradil pomlčkami. Co se týče pozice pterosaurů, změnila se jen tím, že podle rozšířené matice je ještě o uzel bazálnější: pterosauři jsou od archosaurů ještě dál než erytrosuchidi a stávají se tedy nejbazálnějšími archosauriformy hned po proterosuchidech – jinými slovy, dostávají se na úplně stejnou pozici, ve které je měl Bennett (1996).

5. Jak dostat pterosaury z pan-Aves a racionalizovat si nedostatek znaků

    Nový a zrevidovaný kurzoriální oddíl už není inkongruentní se zbytkem dat, protože z něj zmizel (ačkoli přesnější by možno bylo říct "byl vymlácen") veškerý signál podporují blízké příbuzenství pterosaurů a dinosaurů. Bennett je v pasážích diskutujících výsledky analýzy viditelně nadšený: když "prokázal", že jeho analýzu z roku '96 svedly na scestí homoplazie, současně tím prokázal i zavádějící vliv homoplazií na analýzy Gauthiera (1984, 1986) a Serena (1991; Sereno & Arcucci 1990), z nichž svou matici vystavěl, a potažmo i novější rozbory jiných autorů, kteří také stavěli na znacích z těchto studií (Benton 1999; Hone & Benton 2007; Nesbitt et al. 2009b; Nesbitt 2011). Řada z těchto analýz (Benton 1999; Nesbitt et al. 2009b) se dále provinila tím, že jako outgroup používala euparkerii – která, přijmeme-li bazálně archosauriformní postavení pterosaurů, ve skutečnosti leží uvnitř kladu Dinosauria + Pterosauria, ne vně – a nezahrnula znaky, které pterosaury s bazálními archosauriformy sjednocují, jako třeba zuby na kosti patrové. (Zde je dobré připomenout, že znaky sjednocující cokoli s parafyletickým uskupením typu "bazálních archosauriformů" musejí být nutně pleziomorfie; snad by bylo vhodnější mluvit v tomto případě o zahrnutí znaků, které pterosaury nesjednocují s dinosaury). Podle Bennetta jsou tato pochybení natolik vážná, že znemožňují samotné odhalení problému: kdyby Nesbitt nebo další otestovali své datasety na inkongruenci, asi by žádnou podstatnou nenašli.
    Což jej přivádí k další kritice nynějších fylogenetických analýz, kde už mě ztrácí zcela – a evidentně ztratil i Mickeyho Mortimera. Nejprve si přezíravě odfrkne nad předpokladem, že analýza s více daty je lepší analýza, což ještě samo o sobě tak pohoršlivé není. Zrovna parsimonii, která stále dinosauří paleontologii a morfologické fylogenetice obecně navzdory dostupnosti lepších metod dominuje, hrozí riziko sklouznutí do Felsensteinovy zóny statistické nekonzistence, v níž přidání dalších dat jen sníží šanci dosáhnout správného výsledku. (V souvislosti s morfologií se o tom moc nemluví, ale vyloučit to nelze ani tam: viz Wiens & Hollingsworth 2000.) Dál si Bennett stěžuje, že navýšení počtu znaků se většinou dosahuje "atomizací" morfologie: dělením celků na stále menší a podle jeho názoru irelevantnější znaky. Jako příklad uvádí právě Nesbitta (2011), mou oblíbenou práci, která má na léta dopředu zajištěnou pozici standardní referenční práce pro fylogenezi archosauriformů. Jen z hlezenní a patní kosti Nesbitt nashromáždil 30 znaků a Bennett jeden z nich cituje coby ukázku jejich irelevance:
[...] for example the shape of the anteromedial corner of the astragalus: acute or obtuse. It is absurd that the angle of the corner, a few degrees this way or that has the same weight in an analysis as the presence of an antorbital fenestra, a calcaneal tuber or a pteroid bone.

Bennett 2012:11 (online preprint)
    Jinak řečeno, Bennett se chce vrátit zpátky do dob, kdy systematici rozpoznávali "důležité" znaky od "nedůležitých" a podle toho jim přikládali patřičnou váhu. Ve svých maticích to tak konec konců dělá; několik přechodů mezi znakovými stavy označuje za ireverzibilní, včetně např. vzniku předočnicového okna (M. Mortimer ještě jednou: "Who knew alligators were impossible?"). Osobně jsem velkým příznivcem vážení znaků, ale v té formě, v jaké se vyskytuje v dnešních parametrických analýzách: odhadnout (nebo samplovat) hodnotu (hodnoty) parametru určujícího tvar Γ-rozdělení pro rychlost evoluce znaků, převést výsledné rozdělení na omezený počet diskrétních kategorií, spočítat pravděpodobnost znaku pod každou z těchto kategorií a tyto pravděpodobnosti sečíst. Provedením sumace přes jednotlivé kategorie eliminujeme potřebu spekulovat o tom, který znak se vyvíjí pomaleji a který rychleji (= kterému můžeme víc věřit), jak tak rád činí Bennett.
    Autor se také chlubí tím, že jeho rozšířený dataset zahrnuje i znaky, které nesouvisejí s kurzorialitou a přesto byly vydávány za podporu kladu (Pterosauria + Dinosauria), nebo znaky, které Renesto & Binelli (2006) odkryli coby synapomorfie pterosaurů s drepanosauridy. Ani jedna z případných non-kurzoriálních synapomorfií Ornithodira – lebka delší než 50% délky předkřížové části páteře, zvětšené drápy na prvních třech prstech ruky – nevykompenzovala množství pleziomorfií stahujících pterosaury na bázi Archosauriformes. Argumentuje také, že i další typické znaky ornitodirů, jako třeba zvýšený počet křížových obratlů, mohou být klidně pseudokonvergence. Dinosaurům i pterosaurům mohl větší počet křížových obratlů zpevňovat napojení zadních končetin na páteř, ale zatímco dinosauři toto zpěvnění využili při bipedním pohybu a hlavně pak běhu, kvadrupedním pterosaurům mělo opět pomoci ve skákání ze stromu na strom. Evoluční scénáře, kterými Bennett odvysvětluje "pseudokonvergentní" dlouhý preacetabulární výběžek kyčelní kosti a zvětšené unguály na prstech ruky I-III, potom skutečně dávají vzpomenout na doby dávno minulé:
The `Kiplingesque' stories are going back to their prephylogenetic position: to represent the primary tracks of phylogeny, identified prior to analysis.

Zrzavý 2001:161
6. Závěr

    Z výše uvedeného je asi jasné, že mě Bennett o nové pozici pro pterosaury nepřesvědčil a vyškrtnout je z blogu nazvaného pan-Aves nepřiměl. Stejně jako M. Mortimer jsem příznivcem alternativního přístupu, totiž shromáždit tolik dat, kolik je jen možné, třeba i tou kritizovanou "atomizací" morfologie. Morfologické znaky si fylogenetik nejprve musí sám vymezit – nejsou někde pohodlně "předpřipravené" jako ty molekulární – a je samozřejmě potřeba dávat si pozor na to, aby datová matice nepřetékala korelovanými znaky kódujícími několikrát jednu věc pod různými jmény. To, co předvádí Bennett, je ale druhý extrém: problém určitě nevyřešíme slepováním znaků do obrovských a složitých znakových komplexů, navíc prováděném na základě pochybných evolučních scénářů o konvergentní evoluci či adaptivním významu a doplněném ještě pochybnějšími předpoklady o ireverzibilitě některých obzvlášť "zásadních" znaků. Bennettových pochybení je o to větší škoda, že problém identifikovaný v jeho původní datové matici – veškeré znaky spojující pterosaury s dinosauromorfy tak či onak souvisejí s kurzorialitou – je reálný, zajímavý a jistou nervozitu ohledně pterosauřího postavení v pan-Aves nepochybně vyvolává. Problém spočívá v tom, že ohnout celou analýzu podle předem přijatého předpokladu, že pterosauři do pan-Aves nepatří, lze jen stěží uznat za objektivní test hypotézy a upřímný pokus eliminovat inkongruenci v datové matici.
    Na takových pokusech přitom samo o sobě není nic špatného a osobně bych byl přímo nadšen, kdyby se testy kongruence a sofistikovanější analýzy obecně (včetně např. porovnávání výsledků parsimonie a parametrických metod) objevovaly ve fylogenetice vymřelých archosaurů častěji. Mnoho nešvarů, které Bennett tepe, je bezesporu skutečných: volba outgroup často znemožňuje férové testování některých hypotéz. Vezmeme-li aspoň na chvíli vážně Petersovy spekulace, pak ani lepidosauromorfové nepředstavují bezpečnou outgroup, a hledání fylogenetické pozice pterosaurů se rázem stává problémem velkoškálové fylogeneze sauropsidů, k jehož rozřešení jsou nutné celé nové sady znaků. Otázkou ale je, zda pterosaury s dinosaury skutečně nesjednocují žádné jiné znaky než ty související s kurzorialitou. Nesbitt (2011) šest takových uvádí a pro nadřazené klady typu archosaurů či archosaurů plus euparkerie (do nichž pterosauři patří v pan-avianní hypotéze, ale ne v té Bennettově) lze najít i některé další. Zjištění, že monofylii Ornithodira nepodporují jiné znaky než ty kurzoriální, tedy může být platné jen pro Bennettovu matici – a být tedy artefaktem její malé velikosti. To ale nezjistíme, dokud matici nerozšíříme, a právě tomu se autor vehementně brání. Nezbývá tedy než počkat na studii, v níž budou testy inkongruence a jiné sofistikované metody aplikovány na matici podstatně rozsáhlejší a objektivněji kódovanou, než je ta Bennettova.

Zdroje:

Ultrakonzervované elementy pomáhají rozřešit příbuzenské vztahy v Neoaves: novinky o myšácích, hoacinovi a Metaves

1. Úvod

    Jedním z nejtvrdších oříšků, jaké ve fylogenezi obratlovců najdeme, jsou příbuzenské vztahy mezi ptáky z kladu Neoaves. Z žijících ptáků sem nespadají pouze hrabaví s vrubozobými (Galloanserae) a "běžci" včetně tinam (Palaeognathae), a soustředí se zde tedy hodně přes 90% celkové ptačí diverzity. Vnitřní vztahy skupiny systematiky matou už od poloviny 19. století – a nutno dodat, že natolik úspěšně, že někteří z nich dospěli k závěru, že žádný další pokrok není možný. "Science ends where comparative morphology, comparative physiology, comparative ethology have failed us after nearly 200 years of effort. The rest is silence", napsal sugestivně Stresemann (1959). Poe & Chubb (2004) tento pohled formalizovali, když navrhli, že by báze Neoaves mohla být "tvrdou polytomií" – výsledkem evoluční radiace tak rychlé, že v celém genomu není dost dat na to, abychom byli schopni pořadí odštěpování větví přesně zrekonstruovat. Naštěstí pro systematické ornitology se zdá, že tomu tak není: stromy nezávislých genů se shodují víc, než by dokázala způsobit pouhá náhoda (Chojnowski et al. 2008), a kongruentní výsledky dosavadních fylogenomických rozborů (Ericson et al. 2006; Hackett et al. 2008; Suh et al. 2011; Wang et al. 2011) také naznačují, že fylogenezi neoavianů nakonec přece jen odkrýt půjde – jen k tomu zkrátka bude potřeba opravdu hodně genů. Poe a Chubb však přesto měli v něčem pravdu: neschopnost tradiční systematiky dosáhnout jakékoli dobře podložené shody ohledně vzájemných vztahů mezi jednotlivými liniemi Neoaves, nad kterou si tak zoufal Stresemann, není jen pouhá smůla, nýbrž náznak, že v jejich evoluci došlo k čemusi anomálnímu.
    Dnes víme, že neoaviani prošli rapidní, explozivní diverzifikací, při níž během geologicky krátkého času (10 až 20 milionů let) vznikly všechny dnešní "řády" a většina "čeledí". Krom nepřímého důkazu zmíněného výše – tj. faktu, že se zde špatně odkrývají příbuzenské vztahy, což je pro rychlé radiace typické – o tom svědčí i extrémně krátké vnitřní větve (internodes) v příslušných místech fylogenetických stromů (Chojnowski et al. 2008; Hackett et al. 2008) a konfliktní výskyt vzácných genomových změn (RCGs), jako jsou např. retropozonové inzerce, k nimž jen velmi zřídka dochází dvakrát přesně tím samým způsobem. Vidíme-li, že různé retropozony podporují vzájemně se vylučující uskupení, je pravděpodobné, že spíš než o běžnou homoplazii jde o důsledek opakovaných speciací odehrávajících se v tak rychlém sledu, že se ancestrální polymorfizmy nestačily zafixovat a historie jednotlivých genů se odpojily od historie populace, jejichž genofondu byly součástí – což je jev podstatou poněkud odlišný, nazývaný hemiplazie (Avise & Robinson 2008). U ptáků ho skutečně pozorujeme právě u báze Neoaves (Suh et al. 2011; Matzke et al. 2012).
    Je trochu nefér, jak málo pozornosti se na Neoaves soustředí ve srovnání s placentálními savci. Mezi těmi je nerozřešených uzlů daleko méně – problematická je vlastně jen báze kladu, vnitřní fylogeneze laurasiatérií a možná ještě pozice tan – a přesto se na ně soustředí daleko větší a sofistikovanější analýzy než na ptáky. Song et al. (2012) nedávno publikovali v PNAS studii zkoumající vztahy 33 placentálů pomocí 1 385 220 párů bází z 447 jaderných genů. Pro srovnání: největší ptačí fylogenomická studie, Hackett et al. (2008), nashromáždila 31 951 párů bází z 19 jaderných lokusů. Nestihla už navíc využít moderních metod pro odhadování druhových stromů, které jsou schopny vzít v úvahu rozpory mezi stromy jednotlivých genů. I přesto však její publikace znamenala ohromný úspěch. Posunout nás zase o kousek dál a srovnat neférový náskok savců před ptáky slibují McCormack et al. (2012) v nové studii. Ta je připravována k publikaci v žurnálu Systematic Biology, už nyní si ji ale kdokoli může přečíst díky webu arXiv. [Editace z 27.12.2012: Zdá se, že Systematic Biology studii z nějakého důvodu odmítla, protože web Johna McCormacka, vedoucího autora nové studie, nyní uvádí jako definitivní místo publikace open-access žurnál PLoS ONE.]

Ohromující diverzita Neoaves, nejrozmanitější podskupiny dinosaurů. Čísla odkazují na pozici daných ptáků ve fylogenetických stromech přetištěných níže. (1) pita páskovaná (Pitta guajana); (2) vdovka černobílá (Vidua macroura); (3) alexandr růžový (Psittacula alexandri); (4) sokolec lesní (Micrastur semitorquatus); (5) myšák jihoafrický (Urocolius indicus); (6) vousák velký (Megalaima virens); (7) datel rudohrdlý (Sphyrapicus varius); (8) dudkovec křivozobý (Rhinopomastus cyanomelas); (9) momot černolící (Momotus momota); (10) trogon škraboškový (Trogon personatus); (11) sova pálená (Tyto alba); (12) luňák drobný (Gampsonyx swainsonii); (13) kondor krocanovitý (Cathartes aura); (14) kormorán velký (Phalacrocorax carbo); (15) kladivouš africký (Scopus umbretta); (16) člunozobec africký (Balaeniceps rex); (17) tučňák nejmenší (Eudyptula minor); (18) buřňáček Wilsonův (Oceanites oceanicus); (19) potáplice lední (Gavia immer); (20) potu velký (Nyctibius grandis); (21) kolibřík modrolící (Colibri coruscans); (22) faeton červenoocasý (Phaethon rubicauda); (23) slunatec nádherný (Eurypyga helias); (24) hoacin chocholatý (Opisthocomus hoazin); (25) drop kori (Ardeotis kori); (26) turako červenokorunkatý (Tauraco erythrolophus); (27) holub papouščí (Treron vernans); (28) stepokur hnědobřichý (Pterocles exustus); (29) plameňák chilský (Phoenicopterus chilensis); (30) potápka žlutorohá (Podiceps auritus); (31) štěrkovníček andský (Phegornis mitchelli); (32) trubač agami (Psophia crepitans). (Zdroj: McCormack et al. 2012: Figure 1)

2. Ultrakonzervované elementy: pokořitelé neoavianní radiace?

    Tým autorů, který za novou studií stojí, nám už tento rok přinesl další podporu pro archosauromorfní želvy (Crawford et al. 2012) a nové molekulární markery schopné rozřešit fylogenetické vztahy různé hloubky, odzkoušené rovněž mj. na ptácích (Faircloth et al. 2012). Jeho specialitou jsou ultrakonzervované genomické elementy (UCEs), což jsou – navzdory názvu, který může vzbuzovat dojem, že je zase řeč o nějaké "molekulární morfologii" typu retropozonů – vlastně docela obyčejná sekvenční data z vysoce zakonzervovaných úseků jaderné DNA. Podle McCormacka a spol. v sobě UCEs spojují nejlepší vlastnosti sekvenčních dat a vzácných genomových změn. Na sekvence většinou klademe zcela protichůdné požadavky: musí se vyvíjet dost rychle na to, aby stihly akumulovat dostatek mutací i na velmi krátkých vnitřních větvích charakteristických pro rychlé radiace, na druhou stranu ale nechceme, aby nám fylogenetický signál smazaly "multiple hits", tj. opakované substituce na jedné pozici. Mitochondriální DNA se vyhýbá prvnímu problému, jen aby přímo po hlavě spadla do toho druhého. Retropozony obchází oba dva, ale nejsou imunní vůči některým dalším, jako je třeba výše zmíněná hemiplazie. Navíc retropozonové rozbory musejí být cíleny na určitou posloupnost uzlů: Suh et al. (2011) i Matzke et al. (2012) např. vycházeli z jaderného genomu zebřičky pestré (Taeniopygia guttata) a skutečně dokázali velmi slušně zrekonstruovat, jak blízko mají k zebřičce různí další neoaviani – ale nic víc. Nemůžeme čekat, že s pěvčími retropozony dokážeme rozřešit dejme tomu vzájemný vztah kukaček a turaků. Tuto překážku snad půjde obejít s novými postupy pro získávání retropozonů z genomů nonmodelových ptáků (Suh et al. 2012), zatím zde však pořád je.
    Na ultrakonzervovaných elementech je naproti tomu příjemné, že variabilita v jejich sekvenci roste se vzdáleností od jádra, díky čemuž je lze použít pro rekonstrukci příbuzenských vztahů na několika různých časových škálách (Faircloth et al. 2012). Jádra UCEs se díky pomalému tempu molekulární evoluce snadno zarovnávají i napříč velice divergentními genomy (Siepel et al. 2005; Crawford et al. 2012), ale fylogenetický signál budeme hledat spíše v sekvencích, která tato jádra lemují. Díky této vlastnosti představují ideální kompromis mezi rychlou evolucí a saturací. Navíc se v genomech nalézají v hojném počtu, což taky není zanedbatelný faktor: třeba Suh et al. (2011) našli mezi 200 000 retropozony pouze 51 informativních markerů.
    McCormack a spol. ale neměli důvod se nějak omezovat a pomocí cíleného sekvenování (target enrichment) a polymerázové řetězové reakce s vysokou propustností (high-throughput PCR) se vyzbrojili hned 1541 ultrakonzervovanými elementy, což je oproti 19 genům Hackett et al. (2008) dost slušný rozdíl. Přestože průměrná délka sekvence na jeden gen byla podstatně menší (350 oproti 1400 párům bází), alignment dosáhl celkové délky (tj. včetně inzercí a delecí) 539 526 bp, což Hackett a spol. překonává skoro sedmnáctkrát. Autoři poukazují na to, že Nabholz et al. (2011) dovedli pomocí přístupu zvaného "shotgun transcriptome sequencing" nashromáždit ještě o něco víc dat (774 279 bp z 1995 genů  – přes 10% ptačího jaderného genomu), ale pouze od jedenácti ptáků – pět z nich navíc byli pěvci, takže k velkoškálové fylogenezi Neoaves nám toho jejich dataset mnoho neřekl. Naproti tomu McCormack a spol. osekvenovali 32 neoavianů, mezi nimiž byli zástupci jak všech hlavních linií, tak i drobnějších, na taxony chudých a notoricky problematických větviček – myšáci, faetoni, kaguové se slunatci, turakové, dropi, stepokuři a samozřejmě "the wonderful but always annoying Hoatzin", jak jej výstižně charakterizoval Darren Naish. Jsou to právě tyto skupiny, jejichž pozici dosavadní fylogenomika nedokázala rozřešit. Je jistě pravda, že ani 32 taxonů není v porovnání s předchozími studiemi moc – Hackett et al. (2008) jich měli 169, Livezey & Zusi (2007) 150 – a třeba chybějících mesitů, kukaček, seriem a kurola (Leptosomus) je docela škoda; analýzy méně taxonů a více genů jsou však v dnešní fylogenomice zkrátka standardem. Ti, kteří by přece jen dali přednost hustšímu taxon samplingu, jistě ocení zvěst kolující po Google+, podle níž Walter Jetz a kolegové v práci zaslané do Nature chystají gigantickou fylogenezi všech 9800 ptačích "druhů".*

*Odhadnout počet "druhů" ptáků není snadné, dokonce i když se shodneme na tom, co že to ten "druh" vlastně je. Většina dnešních checklistů se blíží číslu okolo 10 500 (Clements et al. [2012] jich hlásí 10 240), takže Jetz a spol. určitě zahrnout minimálně 90% tohoto počtu. Plná citace chystané publikace zní: Jetz W, Thomas GH, Joy JB, Hartmann K, Mooers AO (in press) The global diversity of birds in space and time.

    Kromě hlavního datasetu McCormack et al. (2012) sestavili ještě jeho skromnější verzi, kam se dostaly jen elementy přítomné u všech vzorkovaných ptáků. Tento zkrácený alignment čítal 416 UCEs a 165 163 párů bází. Jako outgroup pro oba datasety vystupuje kuře (Gallus gallus), odvozený zástupce drůbeže (Galloanserae), sesterské skupiny Neoaves. V obou případech autoři odhadli nejlépe sedící model evoluce zvlášť pro každý lokus, lokusy se stejným modelem seskupili do jednoho datového oddílu (kterých bylo celkem dvacet) a podrobili je bayesovské analýze. Zároveň s tím ještě obě matice projeli programem RAxML pro rychlou věrohodnostní analýzu.
    Současným trendem je ve fylogenetických studiích založených na molekulárních datech odhadování druhového stromu (species tree estimation) ze stromů jednotlivých genů namísto toho, aby se sekvence ze všech genů prostě naházely na jednu hromadu a počkalo se, jaký strom z ní vyleze. Roli v tom hraje určitě i zjištění, že při rapidních evolučních radiacích se od druhového stromu (tj. toho, který nás zajímá), může odchýlit dokonce i většina genů – jinak řečeno, pokud budeme individuálně analyzovat jeden gen za druhým, strom, který se bude ve výsledcích objevovat nejčastěji, nebude shodný s druhovým stromem (Degnan & Rosenberg 2006). To ovšem znamená, že výše popsaná metoda zřetězení všech sekvencí do jednoho dlouhého datasetu zde bude statisticky nekonzistentní: podá špatný výsledek a jak jí budeme přidávat další data, bude si jím víc a víc jistá. Celkem brzy po tomto znepokojivém objevu naštěstí byly vynalezeny metody, které si s ním dovedou poradit. McCormack s kolektivem využívají konkrétně STAR (Species Trees from Average Ranks of Coalescence; Liu et al. 2009), založený na koalescenční teorii, a pseudo-věrohodnostní MP-EST (Maximum Pseudo-Likelihood Estimate of the Species Tree; Liu et al. 2010).

Stručný návod do rekonstrukce fylogenezí z ultrakonzervovaných elementů. Nejprve jsou identifikovány utrakonzervované elementy v genomech modelových organizmů (v obrázku např. anolis, zebřička nebo kuře) a podle nich nadesignovány RNA sondy, určené k vyhledání homologických sekvencí v genomech nonmodelových organizmů. Vzorky DNA získané pomocí těchto sond se izolují, osekvenují a následně zarovnají podle sondy. Takto dostaneme kompozitní sekvence, které zarovnáme mezi taxony, jichž se naše studie bude týkat. Pro každý jeden ultrakonzervovaný lokus bychom měli získat datovou matici, nad nímž provedeme fylogenetickou analýzu, abychom našli jeho genový strom. Jednotlivé genové stromy pak použijeme jako vstup pro analýzu rekonstruující druhový strom – hledanou fylogenezi našich taxonů. (Zdroj: Faircloth et al. 2012: Figure 1)

3. Slovník ptačích kladů

    Fylogenomické studie ptáků jsou novinkou posledních letech (Ericson et al. 2006; Hackett et al. 2008; Suh et al. 2011) a jelikož jejich závěry byly v mnoha směrech překvapivé, není divu, že jsou potřeba i nová jména, s nimiž by o nich šlo komunikovat. Přestože je široce uznáváno, že tyto studie jsou spolehlivější než předchozí přístupy (kladistické analýzy morfologických znaků, DNA-DNA hybridizace, rozbory jednotlivých genů), řada autorů se cítí nesvá při pojmenovávání skupin, které zatím vylezly jen ze dvou nebo tří analýz a o nichž ještě před deseti lety nikdo neměl ani tušení. Proto se první názvy pro nová uskupení začaly objevovat teprve nedávno a některé z nich jsou tak nové, že ještě ani nebyly použity v jiných studiích než v té, která je vztyčila – téměř nikdo je ještě nezná. Protože se mi ale zdají velice užitečné a budu je v článku používat, napadlo mě, že by mohl přijít vhod malý slovník:

Aequornithes. Skupina zahrnující potáplice (Gaviiformes); trubkonosé (Procellariiformes); tučňáky (Sphenisciformes); čápy (Ciconiidae); volavky a ibisy (Ardeiformes); pelikány, člunozobce a kladivouše (Pelecaniformes v novém smyslu slova); fregatky, kormorány, tereje a anhingy (Suliformes). Jméno zavedl Mayr (2011a). Synonyma: "waterbird assemblage", "waterbirds".

Afroaves. Jedna ze dvou velkých větví "pozemních ptáků". Zahrnuje šplhavce (Piciformes); ledňáčky, momoty a todie (Alcediniformes); mandelíkovité a kurolcovité (Coracioidea); vlhovité (Meropidae); dudky, dudkovce a zoborožce (Bucerotes); trogony (Trogonidae); kurola (Leptosomus); sovy (Strigiformes); jestřábovité, orlovce a hadilova (Accipitriformes); kondory (Cathartidae) a snad i myšáky (Coliiformes). Jméno zavedl Ericson (2012).

Australaves. Druhá z velkých linií pozemních ptáků. Zahrnuje pěvce (Passeriformes), papoušky (Psittaciformes), sokoly (Falconidae) a seriemy plus jejich vymřelé příbuzné (Cariamae). Jméno zavedl Ericson (2012) v bizarním tvaru "Australavis" – nejde o překlep, jelikož se v textu vyskytuje opakovaně, a jméno sesterské skupiny (Afroaves) ukazuje, že autor plurál vytvořit umí. Já budu používat tvar Australaves.

Eufalconimorphae. Skupina zahrnující pěvce (Passeriformes), papoušky (Psittaciformes) a sokoly (Falconidae). Jméno zavedli Suh et al. (2011).

Pelecanae. Skupina zahrnující Aequornithes (viz výše); jeřáby, kurlany, trubače a chřástaly včetně chřástalců ("core Gruiformes"); kukačky (Cuculidae); turaky (Musophagidae); dropy (Otididae) a možná i hoacina (Opisthocomus). Jméno je neformální a nepochází z žádné studie (a pokud vím, ani nebylo v žádné použito); pro účely svého webového checklistu Aves—A Taxonomy in Flux si jej vymyslel John Boyd. Pro diskuzi o dané hypotéze je však daleko vhodnější než sáhodlouhý opis "vodní a semiakvatičtí ptáci".

Picocoraciae. Tato skupina v sobě kombinuje šplhavce (Piciformes) a "srostloprsté" ("Coraciiformes"), kteří se ovšem ukázali být vůči šplhavcům parafyletičtí a rozpadli se do skupin popsaných u jména Afroaves. Jméno zavedl Mayr (2011a).

Psittacopasserae. Skupina zahrnující pěvce (Passeriformes) a papoušky (Psittaciformes). Jméno zavedli Suh et al. (2011). Synonyma: "Cantiomimus" sensu Ericson (2012).


4. Vodní ptáci

    První dobrou zprávou je, že UCEs jednoznačně podporují klady vodních ptáků (Aequornithes) a pozemních ptáků (Afroaves + Australaves). Odhalení těchto skupin prvními fylogenomickými studiemi (Ericson et al. 2006; Hackett et al. 2008) je široce uznáváno jako jejich největší úspěch a bez velké nadsázky lze říct, že jde o první významný pokrok v rozkrývání fylogeneze Neoaves po více než 150 letech. Morfologie sice naťukla možnost existence velmi podobných skupin; těm však vždy buď něco chybělo, nebo přebývalo. Není bez zajímavosti, že pro Aequornithes se podařilo identifikovat morfologickou synapomorfii právě až poté, co toto seskupení vzešlo z molekulárních analýz: jsou jí oddělené, silně zrohovatělé "narikorny", což jsou součásti rohovitého pokryvu zobáku (ramfotéky) v oblasti nozder, po nichž dostali své jméno trubkonosí (Hieronymus & Witmer 2010; Mayr 2011a).
    Monofylie Aequornithes je tedy celkem dobře potvrzená a ultrakonzervované elementy to potvrzují; jak jsou ale na tom fylogenetické vztahy v rámci této skupiny? Dosavadní studie jaderných sekvencí (Hackett et al. 2008) i retropozonů (Watanabe et al. 2006) ukázaly, že sesterskou skupinou zbytku Aequornithes jsou potáplice, což opět podporuje i stavba ramfotéky: krom čápovitých (Ciconiidae) jsou potáplice jedinými zástupci Aequornithes, kterým po stranách zobáku chybí výrazné brázdy za nosními otvory (Mayr 2011a). Ericson (2012) však např. tuto topologii s 5 jadernými geny neodkryl (na jeho stromě se Aequornithes nejprve rozdělili na tučňáky, "brodivé" a "veslonohé" na jedné straně a potáplice plus trubkonosé na straně druhé) a řada morfologů se domnívala, že potáplice by mohly být nejbližšími žijícími příbuznými tučňáků (např. Olson 1985). Je proto jen dobře, že McCormack et al. (2012) poskytli pro bazální divergenci potáplic novou podporu – odkrývají ji všechny jejich stromy včetně těch druhových.

Fylogeneze Neoaves podle bayesovské analýzy datové matice se 100% kompletností (od žádného ze zahrnutých taxonů nechyběla žádná sekvence). Větší kompletnost si ale vynutila snížení počtu taxonů (z 32 na 29) i lokusů (z 1541 na 416). Barvy uzlů jsou detailně vysvětleny pod stromem – nejslabší podporu mají klady označené červeně, které vůbec nebyly přítomné na stromu vzešlém z analýzy téhož datasetu metodou maximální věrohodnosti. Škoda jen, že autoři nezahrnuli do své práce oba stromy, tedy jak bayesovský, tak věrohodnostní, a místo šikovného barevného značení nenahlásili bootstrap a posteriorní pravděpodobnosti číselně. Vidíme, že nejslabší podporu mají nejzajímavější klady: seskupení dlouhokřídlých a hoacina, sesterský vztah mezi touto skupinou a pozemními ptáky, nebo klad silně připomínající kontroverzní taxon Metaves v dolní části stromu. Více o těchto i dalších výsledcích níže. (Modifikováno z McCormack et al. 2012: Figure 2)

5. Pozemní ptáci: vnitřní fylogeneze

    Fylogenomika podporuje dělení pozemních ptáků na Afroaves a Australaves (Ericson et al. 2006; Hackett et al. 2008; Ericson 2012 – poslední studie je jen věrohodnostní re-analýzou té první). Zajímavou modifikaci tohoto dělení však navrhly retropozonové analýzy (Suh et al. 2011; Matzke et al. 2012), které přesunuly myšáky na sesterskou pozici ke všem zbývajícím pozemním ptákům. Tento zbytek se pak může dál znovu dělit na afroaviany a australaviany – to už nám retropozony, schopné vlastně jen měřit fylogenetickou vzdálenost od zebřičky, nesdělily. Pozice myšáků je ale problémem dosti zapeklitým. Svalstvo zadních končetin (McKitrick 1991), hlavně pak odvozené znaky šlach hlubokých ohybačů prstů (Berman & Raikow 1982), podporují sesterský vztah myšáků a papoušků, který rovněž vzešel z analýzy jaderného genu ZENK (Chubb 2004). Především retropozony ale velice silně podporují zařazení papoušků do kladů Psittacopasserae (5 nezávislých inzercí) a Eufalconimorphae (7 inzercí), do nichž myšáci nespadají. Tuto hypotézu tedy musíme zamítnout, ale pak narážíme na nedostatek přesvědčivých alternativ. Klad (myšáci + sovy), který odkryli Hackett et al. (2008), nebyl robustní vůči bootstrapu a z žádné další analýzy se už nevynořil. Zcela beznadějným shledali určování pozice myšáků Wang et al. (2011) s 30 jadernými geny; jejich výsledky lze v podstatě shrnout jako "anything goes", a to včetně sesterského vztahu s papoušky, Psittacopasserae, Eufalconimorphae nebo Australaves.
    Menší z obou datasetů McCormacka a spol. podporuje sesterský vztah myšáků a skupiny Picocoraciae, a to překvapivě robustně: svazek byl přítomen na bayesovském stromě (s posteriorní pravděpodobností víc než 0,95) i věrohodnostním fylogramu (bootstrap nad 70%). Tento výsledek se dobře shoduje s pětigenovou analýzou Ericsona (2012), která myšáky odhalila vedle kladu složeného z Picocoraciae a trogonů – McCormack a spol. trogony z 416-lokusového datasetu museli vynechat kvůli problémům se sekvenováním. Tentýž vztah jako Ericson odhalili i Wang et al. (2011) ve třech ze čtyř analýz, do nichž myšáky zahrnuli. Ani Hackett a spol. neměli k této hypotéze zas tak daleko: zmiňovaný klad (sovy + myšáci) byl na jejich stromě sesterský opět k uskupení sestávajícímu z pikokoracianů, trogonů a kurola (Leptosomus) – stačilo by tedy, aby myšáci přeskočili na vedlejší větev. Klad složený z myšáků, trogonů, kurola, "srostloprstých" (včetně kurola) a šplhavců morfologicky podpořili i Livezey & Zusi (2007); těm sem však spadli i pěvci, kteří téměř jistě patří úplně jinam. Pokud bychom chtěli blízký vztah myšáků a pikokoracianů přijmout, musíme se smířit s chybějící podporou ze strany retropozonů. Studie Suha a spol. (2011) i Matzkeho a spol. (2012) nalezly každá 2 inzerce podporující ranou divergenci myšáků od všech ostatních pozemních ptáků, což je přesně pod mezí statistické významnosti (3 a víc bezkonfliktních inzercí) – když ale budeme retropozony sčítat napříč datasety, výsledná čtyřka už ji přesáhne. Uklidnit nás ale může jak robustní podpora ze strany McCormacka a spol., tak i fakt, že zařazení myšáků do Afroaves (spíše než jejich odštěpení ještě před divergencí Afroaves/Australaves) podpořili s UCEs i Faircloth et al. (2012), kteří ovšem kromě myšáka samplovali z pozemních ptáků už jen vousáka (pikokoraciana) a jednoho pěvce.
    Proto působí trochu jako studená sprcha, když zjistíme, že v rozšířené datové matici o 1541 UCEs myšáci zase přeskočili jinam, totiž na bázi Australaves – absence seriem v datové matici neumožňuje určit, zda jde o sesterský vztah k Eufalconimorphae, nebo ke kladu (Eufalconimorphae + Cariamae). Druhou z těchto možností velmi slabě (bootstrap pod 50%) podpořily dvě z mnoha dílčích analýz Wanga a spol. (2011), ale to je všechno. Ještě znepokojivější je, že McCormack et al. (2012) preferují právě výsledky rozsáhlejšího datasetu, ačkoli uznávají, že  "a few results from the 416 locus tree [...] seemed particularly well supported or interesting". Věrohodnostní strom odhadnutý z 416-genové datové matice byl totiž daleko méně rozřešený a podstatně méně se shodoval se stromem bayesovským: pouze 50% uzlů s vysokou posteriorní pravděpodobností (0,95 a víc) mělo také vysokou bootstrapovou podporu (75% a víc) na věrohodnostním stromě, zatímco u většího a méně kompletního datasetu to bylo 65%. U menšího datasetu se bayesovský a věrohodnostní strom neshodovaly ve 12 z 28 uzlů, u většího datasetu jen ve 4 z 31 uzlů. Nemůžu si pomoct, ale v případě myšáků věřím menšímu datasetu víc: pokud použijeme předchozí studie jako priorní informaci, dává prostě pravděpodobnější výsledek.
    Totéž už bych se neodvážil říct o dalším konfliktu mezi menším a větším datasetem, který se týká příbuzenských vztahů v rámci Picocoraciae. Dosavadní analýzy (Hackett et al. 2008; Ericson 2012) vyhazovaly coby sesterskou skupinu ke zbytku tohoto uskupení klad Bucerotes, složený jednak ze zoborožců a pozemních zoborožců (Bucerotiformes), jednak z dudků (Upupidae) a dudkovců (Phoeniculus). 416-genový dataset McCormacka a spol. to vidí stejně, ale jeho rozšířená verze už ne: podle ní mají dudkovci blíž ke šplhavcům než momoti. Zajímavé je, že sesterský vztah šplhavců a Bucerotes podporuje i morfologie: Mayr (2005a) jej odkryl sice bez bootstrapové podpory, zato však s poměrně působivým počtem podpůrných znaků. Ty zahrnují např. proximální prstní článek velkého (II.) prstu křídla s  redukovaným zadním okrajem a háčkovitě tvarovaným distálním koncem nebo kompletně redukované větší spodní křídelní krovky (Manegold 2005). Je klidně možné, že morfologie v tomto případě vyhrála nad fylogenomikou: podpora pro bazální divergenci Bucerotes v Hackett et al. (2008) byla sice silná (bootstrap 98%), ale to podpora pro klad (šplhavci + Bucerotes) u McCormacka a spol. také. Naopak klad (momoti + šplhavci) odhalený 416-lokusovým datasetem a kompatibilní s Hackett a spol. měl bootstrap pod 70%.
    Příjemná je naopak shoda s dřívějšími studiemi, pokud jde o příbuzenské vztahy v rámci Afroaves. Ericson et al. (2006) je nebyli schopni rozřešit, ale Hackett et al. (2008) a Ericson (2012) se dokázali shodnout aspoň na tom, že denní dravci bez sokolů (Accipitriformes) stojí mimo klad zahrnující sovy na jedné straně a trogony s pikokoraciany na straně druhé. (Obě studie se naopak neshodly na tom, kde v rámci Afroaves stojí kondoři, myšáci a madagaskarský kurol.) Podpora pro tuto topologii však byla mimořádně slabá, takže ani ještě nedávná revize pokroků v ptačí fylogenetice (Mayr 2011a) se o ní nenamáhala diskutovat a dokonce i sám John Harshman, spoluautor Hackett et al. (2008), v tři roky starém komentáři na Tetrapod Zoology o Afroaves napsal., že "[t]he evidence for the existence of such a group is exceedingly weak" – spekulovat pak o její vnitřní fylogenezi už by nemělo vůbec žádnou cenu. McCormack et al. (2012) však jestřáby a spol. coby sesterskou skupinu sov, trogonů a pikokoracianů odkrývají znovu, a přestože podpora opět není silná (posteriorní pravděpodobnost více než 0,95, ale bootstrap pod 70%), shoda mezi třemi nezávislými datasety už se zdá být dobrým důvodem, proč tuto hypotézu brát vážně.
    Konečně posledním výsledkem McCormacka a spol. v rámci pozemních ptáků, který stojí za zmínku, je pozice jestřábů. Autoři považují za důležité zdůraznit, že ultrakonzervované elementy silně podporují hypotézu polyfyletických "denních dravců" ("Falconiformes"), podle které nemají sokoli (Falconidae) se zbytkem skupiny (jestřábovití, orlovec, hadilov) nic společného. To nás už ale stěží překvapí: totéž vykryly už jednogenové rozbory z nultých let (Cracraft et al. 2004; Fain & Houde 2004) a dokonce i pravěké studie krátkých úseků mitochondriálního cytochromu b (Wink et al. 1998). Fylogenomika (Ericson et al. 2006; Hackett et al. 2008; Wang et al. 2011) a zvláště pak retropozony (Suh et al. 2011) potom s robustní podporou ukázaly, kam vlastně sokolové patří: vedle skupiny tvořené pěvci a papoušky. Jak připomíná Darren Naish, můžeme to dokonce podložit několika morfologickými synapomorfiemi, jako je dráp na palci u nohy větší oproti ostatním prstům nebo čepovec, kterému chybí processus costalis axis (tedy rudiment krčního žebra) a foramina transversaria (otvůrky po obou stranách obratle, protáhlé do podoby jakéhosi kanálku, kterým probíhají vertebrální tepna a doprovodné žíly – Baumel & Witmer 1993). Zdánlivě neintuitivní hypotéze nahrává i skutečnost, že první papoušci byli dravci: fosilní Messelastur, jeden z nejbazálnějších papoušků vůbec (Mayr 2011b), byl dokonce zprvu spojován se sovami a sokoly (Mayr 2005b). Samotné odkrytí polyfylie dravců proto zas tak nepřekvapí, i když je určitě příjemné vidět ji potvrzenou dalším datasetem. Zajímavější je ale to, že obě datové matice McCormacka a kolektivu (s 416 i 1541 UCEs) silně podporují sesterský vztah kondorů a jestřábů, který Hackett et al. (2008) dokázali podložit jen velmi slabě (bootstrap 61%) a Ericson (2012) vůbec (na jeho stromě měli jestřábi blíž k sovám a pikokoracianům, zatímco kondoři stáli zcela u báze Afroaves). Je proto hezké vidět aspoň tuto menší kontroverzi rozřešenou.

Výsledky bayesovské analýzy větší z obou datových matic McCormacka a spol., která obsahovala více genů i ptáků, ale byla kompletní jen z 87% (= sekvenční data z určitých lokusů nebyla pro některé taxony k dispozici). Je hned vidět, že podpora pro jednotlivé klady okamžitě výrazně vzrostla (víc uzlů je nyní zbarveno zeleně) a pouze jediný výsledek odporuje nejvíce věrohodnému stromu (jediný červený uzel), což je ale vykompenzováno jistou ztrátou rozlišení – autoři pro účely této ilustrace zkolabovali uzly, jejichž posteriorní pravděpodobnost byla na bayesovském stromě nižší než 0,9. "Landbirds" jsou pozemní ptáci (Afroaves + Australaves), "waterbirds" potom totéž, co Mayrovo Aequornithes (viz výše). (Modifikováno z McCormack et al. 2012: Figure 2)

6. Pozice pozemních ptáků

    Najít sesterskou skupinu k celému kladu pozemních ptáků (Australaves + Afroaves) není jednoduché; blížíme se zde k prvním neoavianním divergencím vůbec. Ericson et al. (2006) nedokázali určit, zda mají pozemní ptáci blíž k dlouhokřídlým (Charadriiformes), nebo k vodním ptákům (Aequornithes); Hackett et al. (2008) ovšem podpořili sesterský vztah k první z těchto skupin. Ač poměrně robustní (bootstrap 81%), tento výsledek stál na jediném lokusu, totiž neoblíbeném 7. intronu β-fibrinogenu, všeobecně podezřívaném z fylogenetických nepravostí (tentýž lokus nám jako jediný vyhazuje i dělení Neoaves na Metaves a Coronaves, o němž ještě bude řeč níže). Odstraňme tento intron z analýzy, a seskupení pozemních ptáků a dlouhokřídlých ze stromu okamžitě zmizí (Hackett et al. 2008: Figure 1C). Ericson (2012) sice tento výsledek potvrdil přejetím původní datové matice Ericsona a spol. maximální věrohodností, což ovšem stěží můžeme pokládat za nezávislý test celé hypotézy – daná matice opět obsahovala 7. intron β-fibrinogenu. Po jeho vyřazení se navíc dlouhokřídlí přidruží k Aequornithes (Ericson et al. 2006: Figure ESM-6). Zajímavější už je, že Matzke et al. (2012) našli dva retropozony vlastní právě jen dlouhokřídlým a pozemním ptákům: 2 inzerce ale nejsou statisticky významné a dřívější retropozonová studie pro totéž seskupení žádnou podporu nenašla (Suh et al. 2011). Co na to McCormack et al. (2012)?
    416-lokusový dataset zdánlivě tuto hypotézu podporuje. Problémem je, že do výsledného svazku se přidává ještě hoacin (viz bod 11.), celý klad je obsažen pouze na bayesovském, nikoli věrohodnostním stromě a jeho posteriorní pravděpodobnost je jen o trochu vyšší než 0,9 (což je vzhledem ke skutečnosti, že toto měřítko bývá obvykle poněkud nafouknuté, opravdu dost málo). Lépe podložený výsledek zde nabízí dataset o 1541 UCEs, podle nějž jsou sesterským taxonem pozemních ptáků Aequornithes. Tato hypotéza je podpořená o něco lépe (bootstrap pod 70%, ale posteriorní pravděpodobnost nad 0,95) a navíc se shoduje s tím, co ukazuje věrohodnostní analýza datasetu 416-genového. Ve starších studiích bychom pro ni ovšem podporu hledali marně: problematické je hlavně to, že dřívější rozbory nacházely celkem silnou podporu pro klad zahrnující krom Aequornithes ještě alespoň "jádro krátkokřídlých" (= jeřáby, chřástaly a příbuzné), dropy, kukačky a turaka – "Pelecanae". Existenci tohoto kladu dokonce s jistými drobnými modifikacemi podpořil ve své revizi i Mayr (2011a), jelikož cosi velmi podobného Pelecanae není ani z morfologického pohledu tak absurdní, jak by se mohlo na první pohled zdát. Všichni bazální zástupci Pelecanae od kukaček až po dropy jsou ale nyní ze svazku (Aequornithes + pozemní ptáci) vyloučeni. Uvidíme tedy, zda tento pozoruhodný výsledek přežije další analýzy.

7. Metaves reloaded (?)

    Zapomeňme teď na myšáky, vzájemné vztahy pozemních a vodních ptáků i na notoricky neusaditelného hoacina: nejkontroverznější hypotézou v ornitologické systematice posledních deseti let je zcela jistě dělení Neoaves na Metaves a Coronaves. Objevilo se jako blesk z čistého nebe v analýze výše zmiňovaného  7. intron β-fibrinogenu (Fain & Houde 2004) a jeho implikace byly tak podivné, že – jak Peter Houde zmínil na Dinosaur Mailing Listu – autoři měli problém s jejím publikováním. Některé tradiční ptačí "řády" se zcela rozpadly a jejich zástupci skončili jak v Metaves, tak i Coronaves. Z žádného dalšího genu nic ani vzdáleně podobného nevylezlo a otestování monofylie Metaves mitochondriálními genomy skončilo totálním fiaskem (Morgan-Richards et al. 2008). Na druhou stranu má ale celá hypotéza značnou vysvětlovací sílu: v jediném novém kladu zde skončily snad všechny ptačí skupiny, jejichž zařazení bylo až dosud problematické; od mesitů přes plameňáky až po hoacina a stepokury. Navíc se ukázalo, že jakmile jednou β-fibrinogen do rozboru zahrneme, není snadné se Metaves a Coronaves zbavit: Ericson et al. (2006) obě skupiny odkryli i potom, co k tomuto lokusu přidali 4 další geny (které samy o sobě žádné podobné klady nepodporovaly); a dokonce i Hackett et al. (2008) přidáním 18 dalších lokusů docílili jen přesunu hoacina z Metaves do Coronaves a oslabení jejich bootstrapu. Otázkou tedy je, co je na jediném intronu jediného genu tak anomálního: je jediný, který daná seskupení odkrývá, ale ani velké počty dalších genů jeho signál nedokážou přebít. Může jít stejně tak o zdroj artefaktů jako o jedinečný klíč k rané neoavianní fylogenezi.

Způsob prezentace zvolený Fainem a Houde'em silnou fenotypovou konvergenci mezi Metaves (levý sloupec) a Coronaves (pravý sloupec) skutečně vtluče do hlavy. První řada obrázků zachycuje drobné nektarožrouty, druhá vysoce létavé ptáky živící se hmyzem, třetí noční dravce, čtvrtá zrnožravé ptáky upřednostňující pohyb po zemi, pátá potom taxony používající při námluvách rituální tance. (A) kolibřík; (B) strdimil; (C) rorýs; (D) vlaštovka; (E) lelkoun; (F) sova; (G) stepokur; (H) písečník; (I) kagu; (J) kladivouš. Pro autory jednotlivých snímků viz původní studii. (Modifikováno z Fain & Houde 2004: Figure 5)

    Mayr (2011a) dal přednost první variantě. Ve svém "expertogramu", sestaveném podle vlastních morfologických a paleontologických poznatků stejně jako fylogenomických studií, některé metaviany přesunul do výše zmiňovaného (a daty McCormacka a spol. nepodpořeného) kladu zahrnujícího vodní ptáky, kukačky, turaka, jeřáby a spol. a dropy – dostali se sem mesiti, potápky s plameňáky (Mirandornithes) a faetoni. Pozicí měkkozobých (holubi a stepokuři) a kladů Strisores (svišťouni a k nim parafyletičtí "lelkové") a Eurypygae (kaguové plus slunatci) si už Mayr odhadnout netroufl. Poznamenal nicméně, že po Ericson et al. (2006: Figure ESM-6) po vyřazení β-fibrinogenu ze svého pětigenového datasetu odkryli měkkozobé jako sesterskou skupinu celého zbytku Neoaves. Glenn et al. (2008) tento výsledek podpořili aminokyselinovými daty z β-keratinů v ptačím peří; jejich studie nicméně nezahrnovala žádného stepokura.
    Tuto hypotézu zdánlivě podporuje i menší z obou datasetů McCormacka a spol. – ovšem s jedním docela velkým háčkem. Na sesterské pozici vůči zbytku Neoaves zde stojí holubi (Columbidae) samotní, zatímco stepokuři (Pteroclidae) vklouzli do pozoruhodného kladu poměrně silně evokujícího Metaves (viz níže). Podpora pro toto uskupení je sice nedostatečná, ale bazální divergence holubů zas tak špatně podpořena není (posterior přes 0,95; bootstrap pod 70%; klad je dokonce – ač s velmi nízkou podporou – přítomen i na druhovém stromě, na němž přežily jen ty nejlépe podpořené skupiny). Ta ovšem zase odporuje mnoha přesvědčivým morfologickým znakům spojujícím holuby se stepokury (Mayr 2011a) i výsledkům dosavadní fylogenomiky (Ericson et al. 2006). Dokonce i Hackett et al. (2008) narušili monofylii tradičních měkkozobých pouze zahrnutím mesitů coby sesterské skupiny holubů, přičemž podle nedávného komentáře od spoluautora studie Johna Harshmana "the evidence for this is starting to look fairly decent". A skutečně – dosavadní data se zřejmě nemýlila. 1541 ultrakonzervovaných elementů nám už totiž holuby a stepokury dohromady zase dá, a to s poměrně robustní podporou. Sekvence od madagaskarských mesitů, dříve řazených do umělých "krátkokřídlých" ("Gruiformes"), jakéhosi odpadkového koše pro problematické linie moderních ptáků, McCormack a spol. neměli k dispozici, a Harshmanovo tvrzení tudíž nemohli otestovat.
    Po zamítnutí jedné z nadějných alternativ (holubi jako sesterská skupina ke zbytku Neoaves) už můžeme přejít rovnou k tomu, jak si stojí hypotéza Metaves. Je dobré ujasnit si, v čem vlastně spočívá, což ovšem může být trochu problém: vyjmenovávat "tradiční složení skupiny" se příliš nehodí; datasety, které ji dokázaly odkrýt, byly přesně čtyři (Fain & Houde 2004; Ericson et al. 2006; Hackett et al. 2008; Paśko et al. 2011). Se jménem Metaves přišla první z nich, a to pro větev zahrnující potápky, plameňáky, faetony, mesity, holuby, stepokury, kaguy a slunatce, hoacina a Strisores (rorýsi, klechovití, kolibříci, lelčíkové, lelkovití a jejich příbuzní). Ericson et al. (2006) toto složení beze zbytku potvrdili, avšak v Hackett et al. (2008) se hoacin (Opisthocomus hoazin) přesunul z Metaves na nejbazálnější pozici v rámci Pelecanae. Sesterskou skupinou k Metaves má být klad zahrnující veškeré ostatní neoaviany, pojmenovaný Coronaves. Jeho monofylie už kupodivu tolik kontroverzí nevzbuzuje – jak podotkli Paśko et al. (2011), vždycky byla podpořená trochu lépe. Především ale koronaviani neprovokují systematiky tím, že by zde byl na malé ploše koncentrován velký počet extrémně odlišných morfologií, což už se o Metaves říct nedá: mezi pouhými 900 "druhy" zde najdeme vše od drobných nektarivorů (kolibříci) přes filtrátory vody (plameňáci) až po faetony, vynikající letce, lovící ryby prudkým náletem na mořskou hladinu.
    Začneme-li opět s 416-lokusovým datasetem, na bayesovském stromě vidíme seskupení, které se Metaves velice podobá. Všechny "metavianní" taxony, od nichž McCormack et al. (2012) osekvenovali UCEs (potápka, plameňák, slunatec, faeton, stepokur, kolibřík a potu) až na jeden (holuba) jsou zde zastoupeni, překvapivě ale v kombinaci se třemi někdejšími koronaviany: turaky, dropy a trubačem coby zástupcem "jádra krátkokřídlých". Očekával se spíše opačný vývoj: Mayr (2011a) např. odhadoval, že někteří metaviani – mesiti, potápky s plameňáky (Mirandornithes) a faetoni – vklouznou do Pelecanae. Přesun hoacina v Hackett et al. (2008) mohl být v tomto směru první vlaštovkou (no pun intended). Otázkou je, zda se nakonec zástupci Metaves a Pelecanae nerozpadnou do kladů, které budou těmto skupinám natolik nepodobné, že přestane mít smysl řešit, který se přesunul do které. Aby ale zchladili rostoucí nadšení, že dichotomie Metaves/Coronaves přece jen může být blízko pravdě (a to vlastně docela hodně blízko), upozorňují McCormack et al. (2012), že věrohodnostní ani druhový strom nic podobného neukazují. Spekulují dokonce o tom, zda by výskyt "metavianům" podobného kladu výhradně na bayesovském stromě nemohl být způsoben vyšší náchylností bayesovských metod k přitahování dlouhých větví. Kolaczkowski & Thornton (2009), které v této souvislosti citují, ale publikovali ke svému článku několik korekcí, v nichž se ukázalo, že původní závěry byly dosti přehnané.
    Na bayesovském stromě odhadnutém z 1541 UCEs kupodivu tentýž klad zůstal, ačkoli podpora pro něj klesla do pásma téměř naprosté irelevance (posterior pod 0,9; opětovná absence na věrohodnostním a druhovém stromě). Vklouzli do něj ještě holubi a naopak z něj vypadli trubači, což jej ještě více přibližuje původní hypotéze Metaves. Změn doznala i jeho vnitřní topologie, která nyní podstatně více připomíná výsledky dřívějších fylogenomických analýz. Znovu se zde zformoval bizarní klad tvořený mirandornity (potápky + plameňáci) a měkkozobými (holubi + stepokuři), který odkryli už Hackett et al. (2008) – těm se do něj ale vetřeli ještě mesiti a faetoni. Právě chování mesitů v molekulárních analýzách bych považoval za nejsilnější důkaz pro existenci dané skupiny. Tito ptáci totiž v dosavadní fylogenomice zaujímali buďto pozici sesterskou k mirandornitům (Ericson et al. 2006; viz také Mayr 2011a), nebo v rámci měkkozobých (Hackett et al. 2008). Blízká příbuznost obou linií by tyto zdánlivě rozporné výsledky uvedla do souladu.

    Postoj ultrakonzervovaných elementů k Metaves bych tedy shrnul s velice opatrným nadšením. Ukazuje se, že něco extrémně podobného této skupině by mohlo být extrémně blízko pravdě, a to vůbec poprvé bez β-fibrinogenu. Nad tímto výsledkem však stále visí riziko přitahování dlouhých větví: mesiti, mirandorniti, faetoni, stepokuři a Eurypygae jsou přesně ty drobné, na žijící zástupce extrémně chudé skupiny, které se od svých nejbližších žijících příbuzných (ať už je jimi kdokoli) oddělily nejspíš už ve svrchní křídě a dlouhé větve tak na molekulárně-fylogenetických stromech vytvářejí zákonitě. Další analýzy jsou zde jistě nutností, a je otázkou, zda se celý problém podaří rozřešit ještě před nástupem těch celogenomových.

8. První divergence v Neoaves

    Skoro vše důležité k tomuto problému už bylo řečeno výše. Sesterský vztah mezi holuby a všemi ostatními neoavianními ptáky, odkrytý 416-lokusovým datasetem, zaniká s přidáním dalších UCEs a nemůžeme mu tedy příliš věřit. Bayesovský strom sestavený z rozšířeného datasetu odkrývá skupinu velmi podobnou Metaves, ale to, že podporuje dichotomii Metaves/Coronaves, o něm říci nemůžeme. "Metavianům podobný klad" na něm totiž není sesterským taxonem k celému zbytku Neoaves – tím jsou trubačovití (Psophiidae), což, vezmeme-li v úvahu nekompletní taxon sampling, nejspíš můžeme vztáhnout na celé "jádro krátkokřídlých" (jeřáby, kurlany, trubače a chřástaly včetně chřástalců). Výsledek je to zvláštní a, pokud vím, zcela nový. Zůstávám k němu spíše skeptický; evidence pro blízkou příbuznost jádra krátkokřídlých k Aequornithes se zdá být docela silná (Hackett et al. 2008; Mayr 2011a). Na druhou stranu má u McCormacka a spol. klad zahrnující všechny neoaviany mimo trubačů poměrně slušnou podporu (je přítomen i na věrohodnostním stromě, i když s méně než 70% bootstrapem) – silnější, než např. výše rozebíraný "metavianům podobný klad" nebo některé jeho vnitřní uzly.

Holub nikobarský (Caloenas nicobarica) a trubač agami (Psophia crepitans). Minimálně jeden z nich není zástupcem nejbazálnějšího kladu v Neoaves. (Modifikováno z autorovy vlastní fotografie a upload.wikimedia.org)

9. Turakové plus dropi

    McCormack a spol. sice nevěří, že jejich dataset je schopen rozhodnout, zda metavianní ptáci skutečně formují monofyletickou skupinu, ale upozorňují, že přináší robustní podporu pro některé nové, mělké příbuzenské vztahy mezi jejich zástupci. Jedním z nich – a asi tím nejpřekvapivějším – je sesterský vztah mezi dropy (Otididae) a turaky (Musophagidae). Zatímco turakové jsou stromoví ptáci s výskytem v subsaharské Africe, živící se převážně plody – má oblíbená encyklopedie (BirdLife International 2007) se mě dokonce snaží přesvědčit, že turakovi velkému (Corythaeola cristata) se někdy říká "modrý banánožrout" –, dropi jsou velcí, pozemní všežravci ze stepí Starého světa. Nejznámějším zástupcem je pravděpodobně drop kori (Ardeotis kori), proslulý coby nejtěžší žijící létavý pták – hmotnost až přes 20 kg jej skutečně řadí do zcela jiné kategorie než turaka. Dosavadní fylogenomika obě skupiny řadila do Pelecanae, ale nikdy tak blízko sobě navzájem. Ericson et al. (2006) nebyli schopni vztahy obou skupin v rámci Pelecanae rozřešit, Hackett et al. (2008) s extrémně slabou podporou odkryli turaka vedle Aequornithes a dropy coby sesterskou skupinu kladu (kukačky + "jádro krátkokřídlých") a Ericsonovi (2012) dropi vyšli jako sesterský taxon k seskupení (turakové + jádro krátkokřídlých).
    Zatímco 416-lokusový dataset nám toho o příbuzenství obou skupin rovněž říká jen velmi málo (turakové v něm formují sesterskou skupinu ke Strisores, ale jen na bayesovském stromě; výsledná skupina se nachází v polytomii s dropy a trubačovitými, tedy "jádrem krátkokřídlých"), ten rozšířený už sesterský vztah turaků a dropů odkrývá s velmi vysokou podporou (posteriorní pravděpodobnost přes 0,95; bootstrap nad 70%). McCormack s kolektivem jsou ale sympaticky opatrní a i tento robustní výsledek berou jen jako podporu pro hypotézu, že obě skupiny k sobě mají blíž, než se dříve myslelo – sami upozorňují na to, že jejich studie nezahrnuje kukačky, které mohou být skutečným sesterským taxonem turaků. Takové příbuzenství skutečně vykrývají největší morfologické analýzy (Mayr & Clarke 2003; Livezey & Zusi 2007) a podporují jej i pozoruhodné detaily typu "bodcovitých" výběžků na háčcích (hamuli/hooklets) distálních paprsků (radii/barbules) křídelního peří. Mayr (2011a) uvádí, že kromě turaků a kukaček tyto struktury najdeme i u hoacina, mesitů a holubů, což je zvláště ve světle výsledků McCormacka a spol. pozoruhodné – mohlo by jít o první morfologickou synapomorfii pro skupinu podobnou Metaves (viz však Fain & Houde 2004).

"Modrý banánožrout" turako velký (Corythaeola cristata) a drop kori (Ardeotis kori) – podle ultrakonzervovaných elementů jsou si daleko blíže příbuzní, než bychom z jejich morfologie hádali; přestože úplně nejblíž jsou turakům z žijících ptáků zřejmě kukačky. (Modifikováno z birdswehaveseen.blogspot.com a upload.wikimedia.org)

10. Slunatec plus faetoni

    Druhým překvapivým příbuzenským vztahem, který ultrakonzervované elementy odkrývají blízko špiček stromu, je sesterský vztah mezi slunatcem (Eurypyga) a faetony (Phaethontidae). Bootstrapová podpora pro klad složený z faetonů a slunatce na věrohodnostním stromě sestaveném z 1541 UCEs je skutečně působivá: 96%. (Nezapomeňme, že bootstrap je coby měřítko podpory konzervativní [Erixon et al. 2003], takže 96% bootstrap znamená daleko robustnější výsledek než srovnatelná posteriorní pravděpodobnost.) Ač byly oba taxony předchozími studiemi řazeny do Metaves (Fain & Houde 2004; Ericson et al. 2006; Hackett et al. 2008), ještě nikdy se nedostaly tak blízko sobě navzájem. Podle Hackett et al. (2008) byl slunatec spolu s kagu (Rhynochetos), svým sesterským taxonem, nejbližším žijícím příbuzným Strisores, zatímco faetonovití měli mít blízko ke skupině zahrnující mesity, holuby a stepokury. McCormack a spol. odkrývají se svým 1541-genovým datasetem téměř to samé, pouze se jim do kladu (kagu + slunatec) vetřeli faetoni. Výsledná skupina je opět sesterská ke Strisores.
    McCormack a spol. do své studie nezahrnuli kagua (Rhynochetos), takže nemohli jeho pozici otestovat, ale není příliš těžké odhadnout, kam by tento taxon vklouzl. Monofylie skupiny složené z kagua a slunatce (nazývané Eurypygae nebo Eurypygiformes) byla rozeznána už v 19. století a odkryla ji snad každá morfologická i molekulární analýza, která oba taxony samplovala (viz Mayr 2011a). Autoři nové analýzy se dokonce na sesterský vztah kagua se slunatcem přímo spoléhají v obhajobě své nové hypotézy o postavení faetonů. Právě novokaledonský kagu (coby velmi špatný letec s červeným zobákem a bledým peřím) podle nich ideálně překlenuje mezeru mezi jiho- a středo-americkým slunatcem (převážně pozemním obyvatelem nížinných a úpatních lesů blízko vodních toků) a pelagickými tropickými faetony (charakteristickými bílým peřím, červeným zobákem, dlouhými rýdováky a krátkýma nohama, díky nimž se po zemi pohybují jen neobratně). Musím ale přiznat, že důraz autorů na popis zobáku a peři mě v této pasáži trochu mate (a znepokojuje). Diskutovat o barvě peří jako o možném pojítku pro skupinu s extrémní ekologickou a morfologickou disparitou by přece nemohli myslet vážně ani molekulární biologové – nebo snad ano?

Další neočekávání příbuzní: slunatec nádherný (Eurypyga helias) a faeton červenozobý (Phaethon aethereus). Do tohoto příbuzenského svazku téměř jistě spadá ještě novokaledonský kagu. (Modifikováno z neotropical.birds.cornell.edu a birdsasart.com)

11. Hoacin

    Neotropický hoacin chocholatý (Opisthocomus hoazin) je svou absencí jasného příbuzenského vztahu ke kterékoli další podskupině žijících ptáků přímo proslulý – Livezey & Zusi (2007: Table 1) ukazují, že od počátků ornitologické systematiky už byl hoacin spojován s tinamami, "běžci", hrabavými, holuby, stepokury, kukačkami, dropy, chřástaly a myšáky. K rozřešení hoacinova postavení v rámci moderních ptáků samozřejmě příliš nepřispěla pozornost, která byla věnována skutečnosti, že na prvním a druhém prstu jeho křídel najdeme výrazné drápy. Ty jsou ve skutečnosti u ptáků velmi běžné (o čemž jsem už na blogu psal) a chybí v podstatě jen pěvcům a některým dalším pozemním ptákům, i když výjimky se najdou i tam (Fisher 1940; Baumel 1953; Nero 1957) – určitě není důvod pokládat je za důkaz toho, že je hoacin nějak mimořádně primitivní (Livezey & Zusi 2007). Jistou fylogenetickou informaci však nakonec přece jen nést mohou: mladí hoacinové jsou mezi žijícími ptáky téměř výjimeční v tom, že křídelní drápy k něčemu využívají – konkrétně ke šplhání po větvích. Důležité je zde ale právě slovo "téměř": úplně totéž totiž dělají i ptáčata afrických turaků (viz výše), které do blízkosti hoacinů klade i morfologie (Livezey & Zusi 2007; Mayr 2011a) a malé vzorky sekvenčních dat (Hughes & Baker 1999).
    Nemístný důraz kladený na hoacinovy drápy je nejen zavádějící, ale i nefér. Zcela pod ním totiž zanikají pozoruhodné znaky, v nichž je hoacin unikátní doopravdy. Tím prvním je jeho listožravost – způsob obživy, který sám o sobě není mezi ptáky právě běžný – a s ním související předžaludeční fermentace, pozoruhodná konvergence se savčími přežvýkavci, která se výrazně podepisuje na hoacinově anatomii. K fermentaci dochází ve voleti, které je svou funkcí analogické přežvýkavčímu bachoru; u hoacina tento orgán přerůstá samotný žaludek. Obrovskému voleti musely uvolnit prostor jak létací svaly, tak i prsní kost, která má u hoacina charakteristický tvar se zploštělým zadním okrajem (Hughes & Baker 1999) a v přední polovině jí zcela chybí kýl, což znamená slabé letové schopnosti. Hoacinovo sternum v těchto rysech dokonce velice připomíná druhohorní enantiornity (Kaiser 2007; viz i článek Darrena Naishe). A zatímco na hoacinových křídelních drápech nic zvláštního není, prohlídka jeho rukou by přece jen odhalila cosi, čím je tento pták v rámci Neornithes zcela jedinečný (a co by šlo velmi dobře interpretovat jako skutečný atavizmus) – mimořádně opožděnou ontogenezi karpometakarpu. Tento element, zvaný též záprstí, se v ptačí evoluci poprvé objevil u konfuciusornitidů a sestává ze srostlých distálních zápěstních kůstek a záprstních kostí. Hoacin se ovšem líhne s třemi oddělenými, funkčními prsty – do podivné beztvaré masy, kterou je karpometakarpus moderních ptáků, příslušné kosti srostou až v průběhu života (zároveň s tím se většina hoacinů zbaví i svých "drápů", tedy rohovinnových pochviček nad unguály).

Hoacin chocholatý (Opisthocomus hoazin), pták, o kterém se mluví – a z mnoha dobrých důvodů. Znát jeho fylogenetickou pozici by se hodilo i pro lepší pochopení dalších aspektů jeho biologie. (Zdroj: allbirdsoftheworld.wikia.com)

    Výše uvedenou exkurzi do hoacinovy biologie lze brát jednak jako odpočinek od neustálého přívalu fylogenetických hypotéz, jednak jako ukázku toho, že pro podobně odvozený taxon se blízcí příbuzní skutečně nehledají snadno – aspoň pomocí fenotypických znaků. Vrátíme-li se zpět k molekulární fylogenetice, uvidíme, že situace se v posledních deseti letech dost zlepšila. Analýzy založené na krátkých úsecích mtDNA a jaderných genů spolehlivě ukázaly aspoň to, že jde o neoaviana (což vylučuje jak bizarní návrhy o příbuzenství s tinamami či "běžci", tak i historicky oblíbenou hypotézu jeho blízkosti hrabavým), dál už ale jeho pozici nerozřešily:  nejprve se hoacin v souladu s morfologickými fylogenezemi dostal do blízkosti turaků a kukaček (Hughes & Baker 1999), aby jej další data a obsáhlejší taxon sampling od obou skupin odtrhly a umístily do slabě podpořeného sesterského vztahu s holuby (Sorenson et al. 2003). Rozeznání pozemních ptáků fylogenomikou (Ericson et al. 2006) a silná podpora, kterou pro jejich monofylii snesly další studie (Hackett et al. 2008; Suh et al. 2011; Wang et al. 2011; Faircloth et al. 2012; McCormack et al. 2012), nám umožňuje hoacina s klidem vyloučit i z tohoto velkého uskupení. Dále je celkem evidentní, že nespadá dovnitř dlouhokřídlých (nejde o potomka posledního společného předka bahňáků a racků). Jak podotkl John Harshman na Tetrapod Zoology, tím nám zbyly už jen dvě velké skupiny, kam by hoacin mohl patřit: Pelecanae a Metaves. Jak je navíc patrné z výše uvedeného, obě skupiny nám začínají tak nějak splývat. Právě uvnitř Pelecanae odkryli hoacina Hackett et al. (2008) – opět v blízkosti kukaček a turaků. Nejmenší monofyletická skupina zahrnující všechny tři taxony by sice podle výsledného stromu musela obsáhnout i Aequornithes, jádro krátkokřídlých a dropy, avšak vzájemné vztahy těchto taxonů nezískaly příliš robustní podporu a lze tedy říct přinejmenším to, že Hackett et al. (2008) blízké příbuzenství hoacinů, turak a kukaček přinejmenším nezamítli. Co na to McCormack a spol.?
    Ti v případě hoacina přicházejí s opravdovým překvapením. Navrhují totiž hypotézu úplně novou (jako by těch starých nebylo dost), podle níž by byl jihoamerický listožrout sesterským taxonem dlouhokřídlých. Tento svazek získal vysokou podporu na bayesovském stromě sestaveném z 416 UCEs, ale věrohodnostní ani druhový strom nic podobného neodkryly a v širším datasetu se podpora pro daný klad vytratila už i v bayesovské analýze, zanechávajíc tak hoacina v jedné velké polytomii na samé bázi Neoaves. Sami autoři uvádějí, že k rozřešení příbuzenských vztahů hoacina bude určitě potřeba především daleko důkladnější taxon sampling; svůj výsledek pak považují za zajímavou hypotézu k dalšímu zvážení.

12. Přijetí nové studie

    Studie Hackett et al. (2008) znamenala pro ptačí fylogenetiku obrovský úspěch – jejich strom byl reprodukován v takovém množství dalších prací a využit k tolika dalším studiím (viz Hieronymus & Witmer 2010 nebo třeba celé Living Dinosaurs), že jej lze srovnávat snad jen s legendární "The Tapestry" od Sibleyho a Ahlquista. Ta si své jméno vydobyla především důkladným taxon samplingem, ale metody použité k její rekonstrukci (DNA-DNA hybridizace a distanční analýzy) byly zastaralé už v době, kdy studie vyšla. Hackett a spol. tento problém neměli. Kombinace metod použitá v jejich studii sice byla vzhledem k roku publikace trochu neobvyklá, autoři v tom ale byli nevinně – pokus o bayesovskou analýzu shodil příslušný software dokonce i na použitém superpočítačovém klastru a metody pro statisticky konzistentní odhadování druhových stromů ještě nebyly na světě. (Ironické a trochu znepokojivé je, že – jak podotkl Brian Moore na blogu dechronization – Markovovy řetězce nedotažené bayesovské analýzy se ke konci pohybovaly v oblastech s podstatně vyšší věrohodností, než kterou má "nejvěrohodnější" strom nakonec otištěný ve studii. To, co nám nakonec Hackett a spol. předložili, není optimální interpretace jejich dat.) Navíc je stromek z Hackett a spol. pěkně rozřešený, tzn. bez polytomií, a následující studie potvrdily jeho nejkontroverznější části typu Psittacopasserae, Eufalconimorphae (Suh et al. 2011; Wang et al. 2011) a polyfylie "běžců" (Smith et al. 2012; Haddrath & Baker 2012).
    Mají McCormack a spol. šanci na podobný úspěch? Stane se jejich studie na nadcházející léta standardním referenčním textem pro ptačí fylogenetiku? Pochybuji. Důvodem nejsou pochyby o jejich konkrétních závěrech, přestože je dobré podotknout, že některé z nich odporují nadějným hypotézám, na nichž už začínala panovat jistá velice opatrná shoda – do této kategorie spadá třeba zamítnutí sesterského vztahu dlouhokřídlých a pozemních ptáků či monofylie Pelecanae. Daleko větším problémem je ale celková prezentace výsledků: autoři nenabízí jediný a hezky rozřešený stromek, jako to udělali Hackett et al. (2008), ale větší množství fylogramů s polytomiemi. To určitě není špatně – takový výstup práce je alespoň poctivý a nevyvolává iluzi shody tam, kde žádná není. Autoři přející si zakomponovat do svých prací výsledky McCormacka a kolektivu by si ale museli vybírat, který z odlišných stromů použijí, což samo o sobě obnáší zodpovězení některých netriviálních otázek: tak např., je spolehlivější vyvozovat strom z kompletnějších dat, nebo vyhrává čistě množství?

Druhový strom odhadnutý z 416 ultrakonzervovaných lokusů metodou STAR. Již na první pohled je zřejmé, že podpora jednotlivých skupin i rozlišení stromu je daleko nižší než u bayesovských analýz zřetězených sekvencí přetisknutých výše. Čísla na jednotlivých větvích udávají bootstrapové hodnoty vyšší než 40%, zjištěné z 1000 replikátů. Výsledky metody MP-EST byly podobně špatně rozřešené. (Zdroj: McCormack et al. 2012: Figure 3)

13. Budoucnost ptačí fylogenetiky

    Paleontologové své studie většinou uzavírají s nějakou variací na téma "chtělo by to víc fosilií". Jsou molekulární fylogenetici originálnější? Kterými směry by se podle McCormacka a spoluautorů měl ubírat výzkum vzájemných příbuzenských vztahů neoavianních ptáků?

    V první řadě autoři považují za výhodnější shromažďování více dat (delších sekvencí) před sestavováním dokonale kompletních datasetů (v nichž je každý taxon zastoupen 100% délky alignmentu). Poukazují na to, jak s přechodem od 416 k 1541 ultrakonzervovaným elementům vzrostlo rozlišení věrohodnostního stromu i jeho shoda se stromem bayesovským. Stejně tak nový výzkum na empirických datasetech ukazuje, že přinejmenším pro analýzy s chudým taxon samplingem mohou být analýzy větších a méně kompletních datových matic skutečně vhodnější (Wiens & Tiu 2012). Rovněž se zastávají analýz zřetězených (concatenated) sekvenčních dat, které jsou z důvodů popsaných v bodě 2.  často považovány za nespolehlivé ve srovnání s odhady druhových stromů z individuálních stromů genových. UCEs, které McCormack a spol. použili, byly většinou hodně krátké (průměrná délka 397 párů bází), a tak žádný z nich nenesl příliš silný signál. Jejich genové stromy tedy byly slabě podložené či úplně nerozřešené, a je zjevné, že z analýzy nakrmené takovými stromy nemůže vzejít dobře rozřešený strom druhový. (Autoři podotýkají, že metody odhadující genové stromy a druhový strom společně přímo ze sekvenčních dat by tento problém možná mohly zmírnit, ty jsou ale pro podobně velké datasety příliš výpočetně náročné.) Zřetězení genů tento problém obchází – signál se sesčítá a nasbíráme dostatek znaků i pro rozřešení velmi krátkých větví; samozřejmě ale stále za cenu všech výše uvedených rizik. McCormack si to uvědomují, a proto doporučují soustředit se spíš na zvyšování délky sekvenovaných lokusů – jeden z autorů už dokázal izolovat UCEs s průměrnou délkou 600 až 700 párů bází, a studie ukazují, že rozlišení druhového stromu se skutečně úměrně tomu zvýšilo.
    Pokud jde o fylogenetické metody, autoři nemají jednoznačné preference. Poukazují na mnoho záporů bayesovské inference, především pak na údajnou zvýšenou náchylnost k přitahování dlouhých větví (viz ale  výše) – obávají se, že právě díky ní jim na bayesovských stromech vyšlo ono seskupení tolik podobné "Metaves", složené vesměs z linií s mála žijícími zástupci, od nichž se táhnou dlouhé větve až k bázi Neoaves. Své vady má ale i věrohodnost: věrohodnostní bootstrap je coby měřítko podpory příliš konzervativní (viz bod 10.), což McCormack a spol. zaznamenali u 416-lokusového datasetu. Uzly, kterým bayesovský strom dával vysokou posteriorní pravděpodobnost, byly na věrohodnostním stromě podpořeny jen velmi slabě; jejich bootstrap ale prudce stoupl po rozšíření datasetu. Bayesovská analýza tedy rozeznala dobře podložené skupiny s menším množstvím dat než věrohodnost.
    Sladit výsledky různých metod fylogenetické analýzy je podle autorů jednou z velkých výzev, které má ptačí fylogenetika stále před sebou; obecně jsou ale optimističtí. Cílené sekvenování ultrakonzervovaných elementů je podle nich velmi slibným přístupem, který bude možné do budoucna rozšířit na analýzy stovek taxonů, tisíců genů a daleko delších sekvencí okolo jednotlivých UCEs. Pokud vedle sebe budeme analyzovat modelové a nonmodelové taxony, jistě přijdou vhod i alternativní způsoby získávání UCEs, než je cílené sekvenování: přímo se nabízí použít knihovny sestavené z kompletně přečtených genomů. Při analýzách nonmodelových druhů je rovněž výhodou možnost sloučit data z ultrakonzervovaných elementů s jinými druhy molekulárních markerů. A přestože UCEs mohou být pro další pokroky v objasňování neoavianní fylogeneze zcela zásadní, neměli bychom sázet vše jen na jednu kartu. Krom hromadění stále větších a větších vzorků sekvenčních dat, umožněném klesající cenou sekvenování, a jejich analyzování stále sofistikovanějšími metodami, umožněném rostoucím výkonem počítačů; čeká studium ptačích příbuzenských vztahů také na celogenomovou analýzou mnoha stovek vzácných genomových změn včetně indelů, retropozonů a mikroRNA.

Zdroje: