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

USA nechaly přivřít „oko NATO na obloze“ pro Blízký východ

Přední americká firma Planet Labs zabývající se satelitními snímky na žádost Washingtonu omezila na neurčito přístup k fotografiím z Íránu a velké části Blízkého východu. Opatření ztěžuje práci humanitárním skupinám a novinářům, kteří se snaží ověřovat informace na místě. Určitou míru kontroly naznačily i další americké společnosti. USA už dekády omezují snímky z Izraele a palestinských území.
před 8 hhodinami

Do roku 2050 budou mít metabolické onemocnění jater téměř dvě miliardy lidí, uvádí studie

Onemocnění jater spojené s poruchou metabolismu (MASLD), při němž se v játrech hromadí tuk, bylo diagnostikováno u 1,3 miliardy lidí. Studie zveřejněná ve vědeckém časopise The Lancet uvádí, že do roku 2050 bude metabolickými onemocněními jater postiženo 1,8 miliardy lidí, což představuje nárůst o 42 procent oproti roku 2023.
před 8 hhodinami

Pravěké ženy jedly mnohem méně masa než muži. Vědci zkoumají proč

Nový výzkum poprvé popsal na velkém vzorku kostí pravěkých Evropanů, jak zásadní byl rozdíl v konzumaci masa mezi muži a ženami, přičemž archeologové prozkoumali dobu deseti tisíc let.
před 13 hhodinami

Při několika vlnách veder už padaly podle vědců hranice smrtelného horka

Vědci nedávno překlasifikovali hranice smrtícího horka. Podle nich už byly splněny podmínky považované za smrtelné horko, které zranitelní lidé jen obtížně přežívají, rovnou v několika nedávných vlnách veder.
před 14 hhodinami

Čína se potýká s virem, který útočí na zrak. Na lidi se přenáší od mořských tvorů

Čína už několik let zaznamenává zvýšené množství podivných očních infekcí. Teď vědci popsali příčinu této choroby. Způsobuje ji virus, který se na lidi přenáší od mořských tvorů, s nimiž lidé přicházejí do styku.
13. 4. 2026

Žena trpěla třemi nevyléčitelnými nemocemi. Jedna genová terapie ji zbavila všech

Nevyléčitelně nemocná pacientka měla tři nemoci, jejichž kombinace znemožňovala léčbu. Přípravek proti jedné z nich totiž okamžitě zhoršoval průběh obou ostatních. Vědci tak u ní vyzkoušeli experimentální terapii CAR-T, která zabrala během pouhých několika týdnů.
13. 4. 2026

KGB, petro-rubl a Potěmkinovy reaktory. Historik vysvětluje příčiny katastrofy v Černobylu

Před čtyřiceti lety došlo do té doby v nepříliš známém městě k nehodě. Jedna noc, jeden reaktor a jedno jméno – Černobyl. Tato událost navždy změnila pohled na jadernou energii. V seriálu ČT24 tuto událost připomínáme – ale nejen jako příběh samotné katastrofy, ale pokud možno v co nejširším kontextu.
13. 4. 2026

Československo pod radioaktivním mrakem. Před čtyřiceti lety hrálo hlavní roli počasí

Před čtyřiceti lety došlo k nejhorší katastrofě při provozu jaderných elektráren v historii. Šlo o Černobyl. O dopadech na Evropu do značné míry rozhodovalo počasí a také schopnost ho dostatečně dobře předpovídat.
12. 4. 2026
Načítání...