Proč světu nevládnou samci se superspermiemi? Čeští vědci na to přišli

Na evoluci se často díváme jako na geniálního designéra, který svými pokusy vždy směřuje k výsledku, jímž je ideální model. Studie týmu vědců z Německa z Max Planck Institutu v Seewiesenu a z České republiky z Ústavu biologie obratlovců AV ČR a Přírodovědecké fakulty Univerzity Karlovy nicméně ukazuje, že tomu tak nemusí být vždy – a že se i tento génius může lehce ocitnout ve slepé uličce, ze které není úniku.

Proč nemohou mít některé páry potomky? Je vina na straně otců či matek? Tyto otázky se řeší nejen v rámci reprodukční medicíny člověka. Zebřička pestrá  je notoricky známý a běžně chovaný pěvec, kde samci a samice vytváří celoživotní partnerství za účelem rozmnožování. Vědci v největším evropském chovném zařízení zebřiček v jihoněmeckém Seewiesen ale zjistili, že některé páry mají velké problémy s reprodukcí. Samice sice snáší vejce, ale velká část jich je neoplozená. Vina tedy bude možná na straně samců, v nedostatečnosti jejich spermií, ptali se vědci.

Samice zebřičky pestré
Zdroj: Wikimedia Commons

Co znamená být úspěšným samcem

Úspěch v rozmnožování u samců závisí na schopnosti spermií oplodnit vajíčka, což by mělo vést k silnému tlaku na kvalitu spermií. Jednodušeji řečeno, evoluce by měla postupně spermie zdokonalovat a směřovat k jejich optimální verzi. Neplodní jedinci by tedy měli z populace postupně vymizet. Proč tomu tak není u zebřičky a neplodní samci se stále objevují?

  • Jako inverze se označuje mutace v molekule DNA. Konkrétně jde o převrácení posloupnosti několika bází. 

Německý tým zahájil spolupráci na výzkumu spermií zebříček s českými odborníky pod vedením doc. Tomáše Albrechta. A výsledky byly překvapivé. Zjistili, že rychlost a morfologie spermií, a s ní související plodnost samců, silně závisí na specifickém zlomu a inverzi jednoho z pohlavních chromozomů, který je nazvaný Z. To by nebyl až tak zajímavý výsledek, pokud by zároveň nezjistili, že vedle samců, kteří mají v důsledku inverze jakési superspermie, díky této inverzi zároveň vznikají samci, kteří nemají daleko k neplodnosti, či jsou přímo neplodní.

Samci ptáků vždy nosí dvě kopie chromozomu Z (jednu od otce a jednu od matky). V populaci zebřiček se vyskytují tři typy samců – ti kteří mají inverzi na obou svých Z chromozomech či mají naopak oba Z chromozomy bez inverze (obě skupiny lze tudíž nazvat homozygoty), anebo ji mají pouze na jednom z nich (tzv. heterozygoti). Vědci zjistili, že heterozygoti, kteří mají jeden Z normální a druhý s inverzí, mají také vysoce kvalitní spermie („superspermie“), které se strukturálně liší od spermií jiných samců a jsou rychlejší. Samci se superspermiemi také nemají problém s neplodností. Naopak oba typy homozygotních samců mají spermie méně kvalitní a rovněž dosahují nižšího reprodukčního úspěchu. Kupodivu, ani v důsledku silného tlaku, kdy úspěšně oplodní vajíčko jen ta nejrychlejší spermie, se geneticky nekorektní typy nemohou vytratit, a naopak samci se superspermiemi nemohou převážit. Je to proto, že pro ideální morfologii spermie je zapotřebí kombinace obou forem Z chromozomu (tedy heterozygotních samců), což není možné bez produkce méně optimálních typů (tedy homozygotů). A heterozygotní samci vždy produkují 50 % homozygotních synů… Samci s nekvalitními spermiemi se tak v populaci nadále vyskytují.

Vědecká spolupráce  v reálném čase

Zatímco česko-německý tým se zabýval především vlivem inverze na kvalitu spermií a plodnost samců, další skupina vědců z laboratoře Jona Slatea z University of Sheffield podpořila jejich výsledky nezávisle zcela odlišným přístupem. Tito vědci nevěděli o inverzi Z chromozomu, ale zkoumali vyšlechtěné linie zebřiček, které byly nositeli buď krátkých a pomalých, nebo dlouhých a rychlých spermií. Při celogenomové analýze následně odhalili, že linie se liší právě v inverzi chromozomu Z. Obě skupiny se domluvily na paralelní publikaci svých vzájemně se pěkně doplňujících výsledků.

Závěry studie jsou jedinečné v několika směrech – odhalily zásadní roli chromozomu Z při ovlivnění plodnosti samců ptáků. Inverze funguje jako tzv. supergen a její detailní studium může v budoucnu vést k identifikaci konkrétních genů (mutací), které souvisí se samčí (ne)plodností. Studie ale především naznačuje mechanizmus (overdominance), který vede k tomu, že samci se „superspermiemi“ nemohou v populaci převážit a samci s nedostatečnými spermiemi nevymizí.

Výběr redakce

Aktuálně z rubriky Věda

Vlna veder připravila v Evropě o život nejméně 10 tisíc lidí, ukazují první data o nadúmrtích

Evropské země zaznamenaly na konci června, kdy vrcholila vlna veder, přes 10 tisíc úmrtí navíc oproti obvykle očekávanému počtu, vyplývá z údajů zveřejněných organizací EuroMOMO, což je síť podporovaná Evropským centrem pro prevenci a kontrolu nemocí (ECDC) a Světovou zdravotnickou organizací (WHO). V drtivé většině, u více než devíti tisíc úmrtí, se to týkalo lidí starších než 65 let.
před 1 hhodinou

Archeologové na Děvičkách odkryli základy zřejmě bývalé strážnice

Úlomky keramiky z šestnáctého století, zvířecí kosti nebo základy pravděpodobné strážnice zatím odhalili archeologové při průzkumu na zřícenině hradu Děvičky u Pavlova na Břeclavsku. Jeho hlavním cílem je odkrytí původních konstrukcí hradu, které byly dosud ukryté pod zemí. Mezi nimi by mohly být například základy bývalé zvonice. Průzkum má hrad připravit na odvodnění a generální opravu sklepů.
před 1 hhodinou

Experti vyzývají k opatřením kvůli ekonomickým dopadům AI

Více než dvě stě výzkumníků a ekonomů, včetně šestnácti nositelů Nobelovy ceny a odborníků ze společností OpenAI, Anthropic a Google, vyzvalo vlády a představitele technologického sektoru, aby urychleně vytvořili pravidla a instituce, které se budou zabývat ekonomickými dopady umělé inteligence (AI). Ve společném prohlášení varují, že AI může vyvolat větší ekonomickou transformaci než průmyslová revoluce, ale v mnohem kratším časovém období.
před 19 hhodinami

Astronomové začínají chápat, jak vypadá rozmnožování černých děr

Černé díry typicky vznikají tím, že se gravitačně zbortí masivní hvězda. Jenže mohou mít i odlišný původ. Nová černá díra může vzniknout také spojením dvou „rodičovských“ černých děr. Nové studie ukazují, že tímto způsobem vzniká více těchto objektů, než se zdálo.
před 20 hhodinami

Pětice mladých Čechů získala zlato ve světové fyzikální soutěži

Český tým středoškoláků vybojoval zlatou medaili v mezinárodním kole Turnaje mladých fyziků (IYPT), které se od 5. do 12. července konalo ve švýcarském Curychu.
včera v 11:24

Aukční síň vydraží kostru Tyrannosaura rexe, vyvolávací cena je 19 milionů dolarů

Aukční síň Sotheby’s bude v úterý dražit vzácnou kostru Tyrannosaura rexe nalezenou před několika lety ve Spojených státech. Vyvolávací cena je 19 milionů dolarů (asi 400 milionů korun), nedá se však vyloučit, že se podaří pokořit aukční rekord pro dinosaury. Prodej pravděpodobně přitáhne pozornost nejen muzeí, ale také soukromých sběratelů, upozornil portál BBC News.
12. 7. 2026

Golfský proud se už možná nedá zachránit, varuje studie

Jen málokteré téma rozděluje klimatology tak, jako je možný kolaps mořských proudů. Zatímco ohledně příčin, rychlosti i směru klimatických změn mezi nimi panuje shoda, u zpomalování Golfského proudu, který je součástí systému AMOC, zatím konsensus nepanuje. Nová studie přichází se scénářem, který je výrazně pesimistický.
12. 7. 2026

Vědci zvažují provedení negativní přestupné hodiny. Může vyřešit zvětšující se problém

Čas na atomových hodinách, jímž lidstvo řídí své aktivity, se stále více rozchází od toho, jak se otáčí Země. Na podzim to budou řešit experti, ve hře je i odebrání jedné hodiny.
11. 7. 2026

Evropský pohled

ČT24 každý den vybírá z obsahu publikovaného evropskými veřejnými médii, členy Eurovize.