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

Čeští vědci při zatmění Slunce odhalili koronální díru. Může ovlivňovat magnetické pole Země

Nové obrazy sluneční koróny pořízené během letošního srpnového zatmění Slunce odhalily koronální díru, která může prostřednictvím rychlého slunečního větru ovlivnit magnetické pole Země, ale také vírové struktury přezdívané „smoke rings“.
před 16 hhodinami

Hitler nemá alibi na dobu smrti své neteře, tvrdí historik

Nové dokumenty nalezené v mnichovských archivech zpochybňují alibi Adolfa Hitlera na dobu smrti jeho neteře Geli Raubalové. Podle časopisu Der Spiegel našel badatel Harald Sandner úmrtní záznam, podle kterého se tělo Raubalové v Hitlerově bytě našlo už 18. září 1931. Podle dosavadních úředních záznamů to bylo až o den později, kdy byl pozdější nacistický diktátor už na cestě z Mnichova do Norimberku.
před 17 hhodinami

El Niňo může do února přispět k úmrtí více než 450 tisíc lidí, varují vědci

Letošní silný klimatický jev El Niňo může do února příštího roku přispět k úmrtí více než 450 tisíc lidí v důsledku veder, odhadují klimatologové. Vyplývá to ze závěrů studie vědců z Climate Impact Lab a několika univerzit, uvedl list The Guardian.
před 19 hhodinami

NASA objevila „ohnivou amébu“. Žije v teplotách, které by přežít neměla

Až doposud vědci předpokládali, že složitější organismy nejsou schopné přežívat a rozmnožovat se při teplotách nad 60 stupňů Celsia, protože to nezvládnou jejich buňky. Překvapivý objev z Kalifornie ale naznačuje, že to možné je.
před 19 hhodinami

V Brně testují lepidlo na zlomeniny. Inspiroval ho sliz mušlí

S léčbou tříštivých zlomenin by v budoucnu mohlo pomoci kostní lepidlo, které v současné době testují vědci z výzkumného centra CEITEC Vysokého učení technického v Brně. Jednotlivé úlomky kosti se pomocí něj dají přilepit na své místo, poté se lepidlo postupně samo vstřebá a rozloží na látky, které se v těle běžně vyskytují. Lékaři navíc mohou do lepidla přidat také antibakteriální a hojivé látky.
před 21 hhodinami

AI agent pronikl na australský vládní portál

Australský premiér Anthony Albanese oznámil, že agent umělé inteligence (AI) vyvinutý americkou společností OpenAI v červnu pronikl na australský vládní portál se zdravotními údaji. Získal neoprávněný přístup k veřejným i neveřejným souborům, informovala o tom agentura Reuters. Jedná se pravděpodobně o první známý případ, kdy agent AI hacknul vládní webovou stránku.
před 22 hhodinami

Vědci popsali kleptoparazitismus u delfína Bublinky

Mořští biologové narazili na chování delfínů, které doposud neznali. Zjistili, že jeden sledovaný kytovec spoří energii tím, že neloví ryby, ale získává od nich jen obsah jejich žaludků. Jde o první dobře zdokumentovaný případ kleptoparazitismu neboli krádeží potravy u kytovců.
před 23 hhodinami

V atmosféře Venuše by mohly žít české houby, naznačuje mezinárodní studie

Pokud by na Venuši existoval život, mohlo by se jednat o houby podobné těm, které se vyskytují v České republice. Naznačuje to nová studie, jejíž autoři zkoumali organismy schopné žít v kyselině sírové.
23. 9. 2026‌‌

Evropský pohled

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