Věda

První nástřel teorie byl publikován v roce 1998. Ve své přibližně dnešní podobě byla popsána ve dvou navazujících článcích v časopise Biology Direct v letech 2010 a 2013 a ve dvou knihách Zamrzlá evoluce, Academia Praha 2006 (Frozen evolution, Charles University Faculty of Science Press, Praha 2008) a Evoluční tání Academia, Praha 2015. Podle této teorie se sexuálně se rozmnožující druhy chovají jako evolučně plastické a mohou odpovídat na selekci pouze bezprostředně po svém vzniku, jestliže k němu došlo určitým typem speciace, tzv. rodizací (genderization). Zhruba 98-99% doby své existence mohou druhy odpovídat na selekci pouze elasticky, zpočátku se jí snadno podvolí, čím více se však jejich fenotyp vzdaluje od fenotypu původního, tím reagují méně ochotně, až nakonec reagovat úplně přestanou. Když selekce skončí, vrátí se průměrný fenotyp členů populace nazpět. Hlavní příčinou evoluční plasticity sexuálních druhů je přítomnost alel s frekvenčně závislým vlivem na fitnis pleiotropicky propojených s ostatními geny do jakési elastické sítě genových interakcí.  Z teorie zamrzlé plasticity vyplývá mnoho evolučních i ekologických důsledků, které se nyní snažíme ověřovat metodami srovnávací biologie a pomocí numerického modelování.

https://web.natur.cuni.cz/flegr/pdf/origin.pdf

https://web.natur.cuni.cz/flegr/pdf/elastic.pdf

https://web.natur.cuni.cz/flegr/pdf/punctuated.pdf

Teorie byla poprvé zmíněná v anglické verzi knihy Zamrzlá evoluce; explicitně popsaná však byla až v poslední kapitole doplněného českého vydání této knihy (Academia, Praha 2016). Podle teorie zamrzlé evoluce se v průběhu času snižuje evoluční potenciál všech druhů. V počátečních fázích evoluce určitého taxonu se druhy mohou měnit téměř ve všech znacích, a téměř ve všech znacích se může projevovat i jejich vnitrodruhová variabilita. V průběhu času však čím dál větší podíl znaku evolučně a vývojově zamrzá. Znaky, a tedy i celé evoluční linie, postupně ztrácejí schopnost se změnit, a to i za podmínek, že příslušným směrem působí selekční tlak a že se daný druh zrovna nachází ve fázi evoluční plasticity. Příčinou postupného ireverzibilního zamrzání znaků a evolučních linií je třídění z hlediska stability.  Znaky, které se snadno mění v něco jiného, nebo které snadno zanikají, v průběhu času mizí, kdežto znaky, které jsou z jakéhokoliv důvodu stabilnější, postupně převládají. Předpoklady i důsledky teorie zamrzlé evoluce se snažíme ověřovat metodami srovnávací biologie a pomocí numerického modelování.

https://web.natur.cuni.cz/flegr/pdf/punctuated.pdf

Z dlouhodobého hlediska jsou populace stabilní, jejich velikosti výrazně nerostou ani neklesají. Znamená to, že v průměru se v populaci rovná rychlost množení organismů rychlosti jejich umírání. Populace je přitom neustále vystavena různým náhodným vlivům. Za těchto okolností musí být stabilita populace podmíněná existenci nějaké negativní zpětné vazby, která například zajistí zvýšení rychlosti množení nebo snížení rychlosti umírání v okamžiku kdy velikost populace poklesne (a naopak). Takové zpětné vazby známe z přírody i z laboratoře dvě – zpětná vazba typu turbidostat a zpětná vazba typu chemostat. V případě turbidostatu se zvýší rychlost umírání, jakmile populace vzroste nad rovnovážnou hodnotu – například tím, že se v prostředí přemnoží určitý dravec. V případě chemostatu se zase zmenší rychlost množení, jakmile populace vzroste nad rovnovážnou hodnotu –  obvykle v důsledku toho, že se v prostředí sníží množství živin připadajících na jedince. Všechny populace tak existují buďto v podmínkách turbidostatu, při kterých je kritériem zdatnosti maximální růstová rychlost, tedy maximální počet potomků produkovaných jedincem za jednotku času, nebo v podmínkách chemostatu, při kterých je kritériem zdatnosti organismu maximální ekonomičnost množení, tedy maximální počet potomků vyprodukovaných na jednotku zdroje. Existence dvou typů zpětné vazby, a tedy dvou typů selekce, má řadu ekologických důsledků, včetně existence známých r a K ekologických strategií. Teorie byla publikována v roce 1994 a v rozšířenější verzi v roce 1997. V současné době se jejímu rozvíjení z kapacitních důvodů příliš nevěnujeme.

https://web.natur.cuni.cz/flegr/discontinuum.pdf

https://web.natur.cuni.cz/flegr/pdf/Flegr%201997.pdf

Většina makromolekul přítomných v buňce má amfolytický charakter – jejich náboj a tedy i jejich elektroforetická pohyblivost závisí na pH prostředí. Řada výsledků naznačuje, že buňka dokáže vytvořit v cytoplazmě koncentrický gradient pH a zároveň elektrické napětí mezi svým centrem a periferií. V důsledku toho by mělo docházet ke koncentraci amfolytických makromolekul, tedy například enzymů, do oblastí, ve kterých pH odpovídá jejich izoelektrickým bodům – tedy hodnotě pH, při které je náboj a tedy elektroforetická pohyblivost daného amfolytu nulová. Buňka tak patrně může soustředit například enzymy stejné metabolické dráhy do určitě malé oblasti, a tím výrazně zvýšit rychlost příslušného metabolického procesu. Enzymy různých metabolických drah se mohou lišit svými izoelektrickými body a proto se mohou soustřeďovat do různých oblastí cytoplasmy. Metabolické procesy tak mohou být v cytoplazmě jemně kompartmentalizovány. Prostřednictvím modifikace, například fosforylace, jednotlivých molekul může buňka měnit jejich izoelektrické body, a tím zajistit jejich přesouvání z jedné oblasti buňky do oblasti jiné. Tím může podle momentální potřeby vypínat a zapínat jednotlivé metabolické dráhy. Evoluční vynález vnitrobuněčné izoelektrické fokusace mohl sehrát zásadní úlohu při vzniku eukaryotické buňky, jejíž objem je v typickém případě 2000krát větší než objem buňky prokaryotické a jejíž biochemické procesy jsou proto limitovány rychlostí difuze příslušných reaktantů. Z teorie opět vyplývá celá řada testovatelných hypotéz. Teorie byla poprvé publikována v roce 1990. Z kapacitních důvodů se této teorii v současné době v podstatě nevěnujeme.

https://web.natur.cuni.cz/flegr/pdf/isoel.pdf

https://web.natur.cuni.cz/flegr/pdf/isoel.pdf

https://web.natur.cuni.cz/flegr/pdf/eukarcell2.pdf

Rozdíly v psychologickém profilu mezi osobami nakaženými toxoplazmou a osobami nenakaženými jsme popsali v roce 1994 https://web.natur.cuni.cz/flegr/pdf/toxo94.pdf . Od té doby jsme zjistili, že toxoplazma ovlivňuje nejen psychologický profil nakažených osob, ale i jejich chování a jejich kognitivní schopnosti. Osoby doživotně nakažené toxoplazmózou mají prodloužené reakční časy https://web.natur.cuni.cz/flegr/pdf/reacttimes.pdf , takže se například stávají výrazně častěji obětmi dopravních nehod https://web.natur.cuni.cz/flegr/pdf/accidents.pdf https://web.natur.cuni.cz/flegr/pdf/rhtoxoprospect.pdf . U nakažených osob jsme rozpoznali nižší hodnotu Cloningerova osobnostního faktoru Novelty seeking a na základě tohoto zjištění jsme navrhli dopaminovou hypotézu vysvětlující vztah mezi toxoplazmózou a schizofrenií https://web.natur.cuni.cz/flegr/pdf/flegr-cloninger2.pdf https://web.natur.cuni.cz/flegr/pdf/cmv.pdf https://web.natur.cuni.cz/flegr/pdf/toxonovelty.pdf . Zjistili jsme, že většina psychických změn jde opačným směrem u nakažených mužů a nakažených žen https://web.natur.cuni.cz/flegr/pdf/induction.pdf . Na základě tohoto zjištění jsme pro vysvětlení mechanismu psychických změn vyvolaných toxoplazmózou navrhli stresovou hypotézu https://web.natur.cuni.cz/flegr/pdf/gender.pdf https://web.natur.cuni.cz/flegr/pdf/money.pdf . Dále jsme zjistili, že nakažení muži se morfologicky liší od mužů nenakažených, vyhlížejí v obličeji jako více maskulinní a dominantní a jsou také v průměru o 3 cm vyšší, než muži nenakažení https://web.natur.cuni.cz/flegr/pdf/fingr2.pdf https://web.natur.cuni.cz/flegr/pdf/visdomin.pdf . Na základě těchto výsledků a posléze i na základě přímých biochemických měření jsme odvodili, že řada pozorovaných efektů latentní toxoplasmózy je zprostředkována zvýšenou produkcí testosteronu u nakažených mužů https://web.natur.cuni.cz/flegr/pdf/humtesto.pdf https://web.natur.cuni.cz/flegr/pdf/humtesto.pdf i nakažených samců myší https://web.natur.cuni.cz/flegr/pdf/testomice.pdf . V roce 2011 jsme zjistili, že nakažení muži hodnotí pach silně naředěné moči koček jako příjemnější https://web.natur.cuni.cz/flegr/pdf/odor.pdf . To připomíná známý fenomén fatální atraktivity popsaný britskými vědci v roce 2000 u nakažených hlodavců. Dále jsme zjistili, že Rh pozitivní osoby, zejména Rh pozitivní heterozygoti, jsou do značné míry chráněny proti škodlivým vlivům latentní toxoplazmózy https://web.natur.cuni.cz/flegr/pdf/rh.pdf https://web.natur.cuni.cz/flegr/pdf/rh2.pdf .

V současné době studujeme další behaviorální efekty latentní toxoplazmózy především pomocí internetových dotazníků a internetových výkonnostních testů. Zaměřujeme se na testování stresové hypotézy vlivů toxoplazmózy a na studium role toxoplazmózy při vzniku některých psychiatrických onemocnění. Empiricky studujeme vliv toxoplazmózy na změny čichových preferencí a změny v úlekové reakci.

V roce 2007 jsme zjistili, že  Toxoplasma u nakažených žen ovlivňuje pravděpodobnost narození potomků mužského pohlaví https://web.natur.cuni.cz/flegr/pdf/toxosons.pdf . U žen, které byly nakažený do dvou let před otěhotněním, se rodí zhruba dvou a půl krát více chlapců než dívek. Stejný výsledek jsme získali i u laboratorně nakažených myší https://web.natur.cuni.cz/flegr/pdf/sexmice.pdf . U žen i u myší, které byly nakažené delší dobu před otěhotněním, se rodí naopak více potomstva samičího pohlaví. Korelační studie ukázala, že výskyt toxoplazmózy v jednotlivých zemích je třetím nejvýznamnějším faktorem určujícím poměr  chlapců a dívek v potomstvu. V zemích, ve kterých je vysoký výskyt toxoplazmózy a ženy se zde nakazí již v dětství, se rodí signifikantně více holčiček než chlapečků https://web.natur.cuni.cz/flegr/pdf/toxoRatioWorld.pdf . V dalších studiích jsme ukázali, že těhotenství nakažených žen je zhruba o 2,5 dne delší, a že prenatální i postnatální vývoj dětí těchto žen je pomalejší https://web.natur.cuni.cz/flegr/pdf/longer.pdf https://web.natur.cuni.cz/flegr/pdf/infants.pdf . Rh negativní nakažené matky také vykazují výrazně vyšší váhový přírůstek v těhotenství https://web.natur.cuni.cz/flegr/pdf/rhweight.pdf . Domníváme se, že toxoplazma vypíná některý z mechanismů kontroly kvality potomstva, v důsledku čehož se narodí i jedinci s mírnými vývojovými vadami a zároveň se porodu dožije i větší podíl více imunogenních samčích zárodků. S velkou pravděpodobností by ovlivnění mechanismu kontroly mohlo souviset s pozorovanými změnami v nastavení imunitního systému u nakažených lidí https://web.natur.cuni.cz/flegr/pdf/immunhuman.pdf i myší https://web.natur.cuni.cz/flegr/pdf/immunmice.pdf . Nově studujeme i možný negativní vliv latentní toxoplasmózy na fertilitu mužů a žen https://web.natur.cuni.cz/flegr/pdf/fertility.pdf . Vliv toxoplazmózy na průběh těhotenství i na další vývoj děti nadále sledujeme ve spolupráci s několika lékařskými zařízeními.

 Toxoplasma není jediným parazitem, který je široce rozšířený v moderní populaci a u kterého lze předpokládat vliv na psychiku a chování. Do současné doby jsme studovali obdobné vlivy u bakterií rodů Borrelia a Bartonella a u lidského cytomegaloviru. U obou druhů bakterií jsme prokázali pravděpodobný vliv na vznik depresí https://web.natur.cuni.cz/flegr/pdf/scratches.pdf , u cytomegaloviru zase vliv na některé psychologické faktory https://web.natur.cuni.cz/flegr/pdf/cmv.pdf a na kognitivní schopnosti měřené pomocí moderních IQ testů. Našim hlavním nástrojem pro studium vlivu parazitů na lidské chování jsou internetové dotazníky, distribuované zejména prostřednictvím internetové stránky Pokusní králíci.

Při studiu vlivu toxoplazmózy na lidské chování jsme zjistili, že osoby s krevní skupinou Rh plus, dále Rh pozitivní osoby, vykazují výrazně vyšší odolnost vůči negativním vlivům toxoplazmózy https://web.natur.cuni.cz/flegr/pdf/rh.pdf https://web.natur.cuni.cz/flegr/pdf/rh2.pdf https://web.natur.cuni.cz/flegr/pdf/iq.pdf . Nejvyšší odolnost přitom vykazovali Rh pozitivní heterozygoti. To ukazuje, že polymorfismus v Rh krevní skupině je s největší pravděpodobností udržován v lidské populaci selekcí ve prospěch heterozygotů. Postupně jsme zjistili, že Rh pozitivita zajišťuje svým nositelům odolnost i vůči dalším negativním vlivům, například stárnutí, únavě a některým negativním účinkům kouření https://web.natur.cuni.cz/flegr/pdf/rhsmoking.pdf . Rh pozitivní osoby jsou rovněž celkově zdravější a vykazují nižší incidenci celé řady nemocí. https://web.natur.cuni.cz/flegr/pdf/rhWho.pdf https://web.natur.cuni.cz/flegr/pdf/rhHealth.pdf . Vliv Rh faktoru na zdraví a odolnost osob studujeme opět pomocí internetových dotazníků a internetových i laboratorních výkonnostních testů, dále pomocí korelačních studií a ve spolupráci různými zdravotními zařízeními pomocí průřezových studií.

Námi formulovaná stresová hypotéza vysvětluje opačný směr většiny behaviorálních efektů latentní toxoplazmózy u mužů a u žen jejich opačnou reakcí na chronický stres.  Při testování této hypotézy jsme skutečně zjistili, že nakažené osoby vykazují některé příznaky mírného chronického stresu. Příčinou tohoto stresu je s největší pravděpodobností zhoršený zdravotní stav. U nakažených osob postupně zjišťujeme celou řadu zdravotních problémů, které se projevují například zvýšeným výskytem mnoha závažných onemocnění https://web.natur.cuni.cz/flegr/pdf/toxohealth.pdf . Nestejným výskytem toxoplazmózy jednotlivých zemích je možné vysvětlit 23% variability v nemocnosti mezi jednotlivými evropskými zeměmi https://web.natur.cuni.cz/flegr/pdf/toxowho.pdf . V současnosti studujeme vliv chronické nákazy toxoplazmou na výskyt psychiatrických i nepsychiatrických onemocnění, přičemž hlavním nástrojem jsou pro nás opět internetové studie distribuované především prostřednictvím internetové a facebookové stránky Pokusní králíci, a dále klinická data získávaná ve spolupráci s různými zdravotnickými zařízeními.

Již nejméně 50 let je známo,  že se toxoplazmóza vyskytuje  častěji u pacientů se schizofrenií.  V našich studiích jsme ukázali,  že schizofrenie u osob nakažených toxoplasmou má vážnější průběh než u osob nenakažených https://web.natur.cuni.cz/flegr/pdf/schizoonset.pdf . Například morfologické změny pozorované pomocí techniky NMR v mozcích  schizofreniků se vyskytují pouze u schizofreniků nakažených toxoplasmou https://web.natur.cuni.cz/flegr/pdf/mri.pdf .  V dalších studiích jsme zjistili,  že toxoplazmóza zvyšuje riziko i dalších  psychiatrických onemocnění,  konkrétně obsedantně kompulzivní poruchy,  autismu,  úzkostné poruchy, antisociální poruchy osobnosti a patrně i  některých poruch učení https://web.natur.cuni.cz/flegr/pdf/ocd.pdf .  Studiu vlivů parazitů na duševní zdraví se v současnosti intenzivně věnujeme.

Průběžně studujeme zdroje nákazy parazitem  Toxoplasma gondii v české populaci. Obvykle se uvádí, že hlavním zdrojem nákazy je neumytá zelenina, nedovařené maso a kontakt se zahradní půdou. Naše výsledky však ukazují, že nejspíš existuje řada dalších, zatím nepopsaných a přitom důležitých zdrojů infekce. Zaměřujeme se v první řadě na možnost sexuálního přenosu nákazy, přenosu nákazy prostřednictvím členovců a přenosu nákazy v důsledku zranění způsobených domácími zvířaty. Studujeme rovněž příčiny poklesu prevalence toxoplazmózy u starších osob.

https://web.natur.cuni.cz/flegr/pdf/toxomilitary.pdf

https://web.natur.cuni.cz/flegr/pdf/std.pdf

https://web.natur.cuni.cz/flegr/pdf/toxocat.pdf

Studujeme vliv parazitismu na bohatost peptidických slovníků používaných v proteinech různých typů organismů. Zjistili jsme, že počet různých slov, tedy krátkých oligopeptidů, používaných v proteinech jednotlivých druhů organismu, je určený v první řadě tím, zda se jedná o druh parazitický nebo volně žijící. Paraziti mají výrazně ochuzený peptidický slovník, zejména používají méně slov o délce 4 a 5 aminokyselin https://web.natur.cuni.cz/flegr/pdf/peptides.pdf . Pravděpodobně se jedná o evoluční adaptaci umožňující parazitům se vyhnout rozpoznání imunitním systémem hostitele. Ten totiž u obratlovců rozpoznává přítomnost cizorodých agens na základě výskytu peptidů, které daný druh nemá ve svém vlastním peptidickém slovníku. V současnosti se věnujeme testování hypotézy o podobnosti peptidických slovníků parazitů a jejich hostitelů a vlivu typu imunitního systému hostitele na jeho peptidický slovník.

Osobnost prvorozených a druhorozených osob se výrazně liší. Snažíme se zjistit, které faktory určují směr a intenzitu těchto vlivů rodinné konstelace a jakých všech vlastností se tyto vlivy týkají.

Snažíme se zjistit, které biologické a ne biologické faktory ovlivňují proces formování a výsledný charakter morálního přesvědčení určitého člověka. Hlavním nástrojem našeho výzkumu jsou myšlenkové experimenty, které distribuujeme především pomocí internetových dotazníků na naší webové stránce Pokusní králíci a dále experimentální hry.

https://web.natur.cuni.cz/flegr/pdf/fairness.pdf

https://web.natur.cuni.cz/flegr/pdf/justyna.pdf

Studujeme možný evoluční význam některých typů evolučních variací typu homosexualita, bisexualita, transsexualita a sadomasochismus. Snažíme se odhalit, za jakých okolností mohou tyto variace přinášet svým nositelům, případně populaci ve které se v určité frekvenci vyskytují, evoluční výhodu. Hlavním nástrojem našeho výzkumu jsou elektronické dotazníky distribuované prostřednictvím internetové stránky Pokusní králíci.

https://web.natur.cuni.cz/flegr/pdf/domsubm.pdf

https://web.natur.cuni.cz/flegr/pdf/dominsubmis.pdf

https://web.natur.cuni.cz/flegr/pdf/domi.pdf

https://web.natur.cuni.cz/flegr/pdf/toxomasochism.pdf

V minulosti jsme vyvinuli řadu nových metod a programů využitelných v různých oblastech biologie a evoluční psychologie. Mezi ty potenciálně užitečné patří například jednokrokové metoda izolace dvouřetězcové RNA, program Treept pro permutační test použitelný na kontaminovaná data, program FreeTree na fenetickou analýzu vhodný pro analýzu RAPD dat a program SlowFaster pro provádění Slow Fast testu. Vytvořili jsme i řadu Excelovských sešitů pro zpracovávání dat z psychologických studií.

https://web.natur.cuni.cz/flegr/treept.php

https://web.natur.cuni.cz/flegr/freetree.php

https://web.natur.cuni.cz/flegr/programs/slowfaster.htm

https://web.natur.cuni.cz/flegr/programy.php