Čtyřicet a možná i sto milionů let bez sexu  
Ani ne před týdnem jsme vás informovali o překvapivém zjištění, že vznik nových druhů (alespoň u savců a ptáků) probíhá v chladných oblastech třikrát rychleji než v tropech. Dnešní článek se také týká vzniku nových druhů, ale bezpohlavním množením. To, co se myslelo, že není možné, možné je a trvá to již od třetihor a možná i druhohor.

 

 

Zvětšit obrázek
Snímky z elektronového mikroskopu ukazují morfologické variace těla a ústního ústrojí vířníků. Jednoznačně jde o různé druhy. (Foto: Diego Fontaneto)

Dosud jsme se učili, že pohlavní rozmnožování je nutné. Jednak proto aby druh nevyhynul a také proto, aby mohly vzniknout druhy nové. Myslíme si to, protože pohlavní rozmnožování se vyskytuje snad u všech skupin organismů, včetně těch nejmenších. S určitými formami pohlavních procesů se setkáváme i u bakterií (které pohlavně konjugují – předávají si genetické informace z jedné bakteriální buňky na druhou). Dokonce tak činí i některé viry (vznik rekombinantního potomstva prostřednictvím výměny segmentů DNA…).

 

Zvětšit obrázek
Dr. Tim Barraclough

 

Nepohlavně se rozmnožující druhy organizmů také existují, ale jsou to vždy organismy evolučně mladé a vznikaly v rámci pohlavně se rozmnožujících organizmů až druhotně. Vznik nepohlavně se rozmnožujících organismů má na svědomí jejich přizpůsobování se například parazitickému způsobu života. Navíc v příbuzenstvu takových asexuálních druhů se vždy vyskytují druhy sexuální. Jednoduše řečeno - asexuální druhy představují na vývojovém stromě jen jakési krátké, vzájemně izolované, koncové ratolesti. Nepohlavní rozmnožování se netýká čeledí, tříd a kmenů, ale jen jednotlivých druhů a rodů, které nemívají dlouhého trvání.

 

 

Což o to, je to pěkná teorie, jenže právě tu nám pobořili vířníci. Vířníci jsou kmen (Rotatoria) a pokud mají pravdu angličtí výzkumníci, jde o živočichy, kteří se nepohlavně rozmnožují již od třetihor nebo dokonce až z druhohor. Tedy žádná slepá větev krátkého trvání s brzkým koncem.


 

 

Zvětšit obrázek
Představte se - vířník Philodina roseola. Řasnatá hlava, nervová ganglia, svaly, hmatová a světelná čidla, struktury pro pohyb a plavání, ústrojí pro příjem potravy, trávicí a sekreční orgány, oboustranné vaječníky. Délka 400 mikronů. (Kredit Harvard University, David Mark Welch)

Hned dva mýty současně nám vyvrátil nepatrný organismus obývající vlhká, nebo příležitostně vlhká prostředí. Najít ho můžeme v půdě, rybnících, řekách, rašeliništích a močálech. Vířníci, o nichž je řeč, se rozmnožují pomocí vajíček. Nejsou to ale vajíčka taková, jaká známe z pohlavního rozmnožování. U těchto nedochází ke zracímu dělení ani k redukci genetického materiálu. Jde tedy o partenogenetické rozmnožování. Zmíněná vajíčka a z nich vzniklí jedinci jsou genetickými klony svojí matky.

 

Zvětšit obrázek
Ne, že by se nepohlavní rozmnožování u živočichů dříve neobjevovalo. Objevovalo se a objevuje se i nyní. Nikdy ale tento stav neměl dlouhého trvání a pro daný druh to znamenalo jeho konečné stádium s následným vyhynutí. Až na vířníky. Těch jakoby se genetické zákonitosti vůbec netýkaly a nepohlavně se množí už od Paleogénu - nejstaršího období třetihor, kdy o primátech Homo habilis tu nebyla ani památka.

V žádné populaci těchto organismů se totiž nevyskytují samci. Fosilní záznamy a údaje z molekulární genetiky ukazují na to, že bdelloid rotifers, jak se také těmto organismům odborně říká, se již více než 40 milionů let rozmnožují nepohlavně. Nejenže jim to nevadí, ale dokonce se u nich tak již z tohoto nepohlavního dělení vyvinuly téměř čtyři stovky druhů.   

 

 

O tom, že se jedná o různé druhy, svědčí genetické studie porovnávající jejich genomy a také údaje získané měřením parametrů těl, především tvaru čelistí, svědčí o různém způsobu jejich výživy. Toto rozlišení nyní šlo udělat z mikrofotografií získaných skenovacím mikroskopem. Z rozboru vzorků získaných z lokalit ve Velké Británii, Itálii a dalších koutů světa šel sestavit vývojový strom. Posloužil k tomu rozbor mitochondriální a jaderné DNA.


K tvrzení, že se jedná o tak dlouhou dobu nepohlavně se rozmnožující živočichy, se vědci odhodlali právě po genetickém rozboru DNA. Vycházeli z předpokladu, že pokud je rozmnožování pohlavní, obsahuje genom dvě sady chromosomů a že u něj dochází k segregaci haplotypů a genetické odchylce. Pokud je rozmnožování mitotickým dělením, nejsou-li genetické rekombinace, k segregaci nedochází.
V takovém genomu se hromadí mutace, a sekvence, které původně byly homologní, se začnou lišit. Po milionech let takového zacházení s genomem nutně dochází k tomu, že se homologní chromosomy přestanou vyskytovat.

 

vířník

 

 

 

 

 

 

 







Ani tvorba nových druhů pro ně není problém. Už jich stihli udělat 360. A jak jinak – samozřejmě, že bez sexu!

 

 

To co vědci nyní u těchto organismů zjistili, odpovídá očekávaným předpokladům. Genom obsahuje velmi odlišné kopie genů. Rozdíly v genomech i v anatomické skladbě jsou navíc takového rázu, že se z nich dá vyčíst, že se tyto organismy i bez pohlavního rozmnožování evolučně vyvíjejí a že se jim daří adaptovat podle podmínek prostředí. Včetně vzniku nových druhů.  Dr. Tim Barraclough z Imperial College  potvrzuje, že u tohoto organismu nevznikají nové druhy proto, že se jednotlivé populace místně oddělily, nýbrž proto, že na ně byl vyvinut různým směrem zaměřený selekční tlak.


 

 

Zvětšit obrázek
Na snímku jsou pracovníci Melsonovy laboratoře evoluční biologie s "fosilií vejce vířníka Tyrannodina rotifera z doby před 300 miliony let".(Poznámka redakce: Pozor! Podle datování do prvohor a také podle názvu "TYRANO... poznáte, že jde o recesi pracovníků laboratoře)

Dokládá to existencí dvou druhů, které se specializovaly a jejichž životním prostorem je tělo jiného organismu. Zmíněné dva druhy vířníků totiž žijí na vodním živočichovi nazývaném „beruška vodní“. Přičemž jeden druh vířníka si vybral za místo pobytu končetiny a druhý hruď svého hostitele. I když oba druhy žijí celý život v těsné blízkosti, diferencovaly se ve velikosti svých těl i co do tvaru svých ústních ústrojí. To je považováno za důkaz, že tyto organismy jsou schopny se přizpůsobovat prostředí, stejně jako to umí organismy rozmnožující se pohlavní cestou.

 

Zvětšit obrázek
Skutečná velikost vejce je až okolo sta mikronů.

 

Jak jsme si řekli, dosud většina vědců předpokládala, že vznik nových druhů se u žádného organismu neobejde bez pohlavního rozmnožování. Sice se vědělo, že zmínění vířníci nejsou všichni stejní, ale jejich různorodost se pokládala za náhodné mutace, které se u jejich klonů objevují. Byli jsme přesvědčeni, že tyto náhodné mutace nemají šanci se uplatnit v takové míře, aby daly vznik druhu. Nynější poznatky ale tuto představu mění. Ukázalo se, že diferenciace není zcela nahodilá, je výsledkem takzvané divergentní selekce, procesu uplatňovaného u pohlavně se rozmnožujících organismů. Ve skutečnosti by mělo docházet k něčemu podobnému jako když do kopírky dáte stránku textu a zkopírujete ji. Poté z kopie uděláte kopii a z té další a tak stále dál. Teoreticky by časem mělo na kopiích nastat tolik chyb, že informace bude nečitelná a organismus zahyne. Také o nějakém cíleném přizpůsobování se a vzniku nových druhů nemůže být řeč. Jenže, praxe je jiná a díky tomuto bizarnímu organismu musíme měnit naše dosavadní představy o životě a to hned v několika směrech. Jednak se mění obecně uznávaná představa, že nepohlavně se rozmnožující organismy musí brzo vyhynout. Nemusí. Ten druhý mýtus, který se nyní rozplynul, je představa o tom, že vznik nových druhů se bez pohlavního života neobejde. Obejde. Biologové již začali této kauze říkat „evoluční skandál“.


Prameny:

Imperial College London
PLoS Biol 5(4): e99 doi:10.1371/journal.pbio.0050099

 


 

Komentář osla: Titěrné potvůrky nabouraly naše představy o klonování a přizpůsobivosti klonů k podmínkám prostředí. Možná že až tomu přijdeme na kloub, přehodnotíme stávající pesimismus o brzkém konci populací, které jsou na vymření a jejichž pár posledních jedinců by šlo zachránit klonováním. 
Dost možná, že jsme narazili na něco, co sci-fi představy o budoucím klonování lidí, učinilo zase o něco méně sci-fi
.

Datum: 22.03.2007 01:15
Tisk článku

Související články:

„Pan řídící“ replikace     Autor: Josef Pazdera (02.01.2019)
Po vypnutí jednoho genu se můžete přecpávat dle libosti     Autor: Stanislav Mihulka (09.12.2018)
Tatínkovy vzpomínky zapsané do spermií     Autor: Josef Pazdera (12.11.2018)
Bimaternální dcery žijí déle než jejich vrstevnice     Autor: Josef Pazdera (14.10.2018)
Páchají stresovaní otcové na potomstvu zlo v podobě poškozených mozků?     Autor: Josef Pazdera (19.02.2018)



Diskuze:

selekce

jdostalm,2007-03-22 09:28:53

No možná je to náznak toho, že změny mohou sice být chaotické, ale hned následující selekce daná okolím z toho vybere jen několik možností. Třeba se i podceňují omezení daná možnostmi, co lze pomocí DNA rozumně zakódovat. Nepohlavní druhy by pak byly důkazem, že řešení vyhovujících vnitřním i vnějšním podmínkám zase není tak mnoho. Navíc z těch řešení mohou být díky konkurenci vybírány lokální extrémy.

Odpovědět

Nepohlavně = nekvalitně?

Vlastimil Houba,2007-03-22 08:34:06

Je tedy otázkou, jak je vůbec možné, že genetická ingormace nebyla po tak dlouhé době zcela znehodnocena.

Odpovědět


proč

pavelm,2007-03-22 12:10:08

Proč by to nebylo možné?

Odpovědět


pohlavnost a kvalita spolu nesouvisí

vlasta neubauer,2007-03-22 22:17:17

... a pokud ano, pak možná v opačném poměru. myslíte, že více chyb vznikne při rekombinaci dvou částečně nekompatibilních molekul dna otce a matky, nebo při pouhé kopii matčiny dna? obsahuje snad pohlavní model nějakou pojistku či opravný mechanismus navíc oproti nepohlavnímu? pravděpodobně ne. poruchy se šíří pohlavně stejně dobře jako nepohlavně. například dědičné nemoci jsou přenášeny geny, které nejsou nahrazeny zdravým genem druhého rodiče, neboť jsou dominantní.

a proč se informace neznehodnotila? samozřejmě, že se většinou znehodnotila. to co pozorujeme je přežívající menšina - přirozený výběr, náhodné positivní mutace. stejně jako u pohlavně se množících živočichů.

někdy mne zaráží až neuvěřitelná stádovitost vědecké obce. nebo to snad tento zkreslený pohled, kdy je každá jednoduchá a samozřejmá věc jdoucí proti aktuálnímu vědeckému proudu nazývána senzací a přelomem, zaviněn populárně (=bulvárně) vědeckými médii?

Odpovědět


pohlavnost a kvalita spolu nesouvisí - dodatek

vlasta neubauer,2007-03-22 22:27:21

to o čem mluvím platí samozřejmě pro primitivni organismy. u vyšších organismů obdařených lepšími smysly a vědomím je samozřejmě výhodnější párové (ne nutně pohlavní) rozmnožování, neboť živočich se může objektivně rozhodnout o kondici partnera a páření odmítnout. tímto způsobem jsou eliminovány neperspektivní genetické linie mnohem rychleji, neboť slabší živočich, jakkoliv zdravý a životaschopný může zůstat bez potomků.

Odpovědět


Vývoj druhů bez sexu by za nemožnej...

ZEPHIR,2007-03-22 22:58:32

...mohl považovat jen ten, kdo si představuje, že spolu baktérie a jiný prokaryota přece jen občas tajně potmě souložej.

Nebo jak si máme vyložit tenhle "objev"?

Odpovědět


Zephire

Pan Býček,2007-03-23 01:08:12

...asi by ses divil, ale některá Prokariota spolu opravdu "souložej".

Odpovědět


Některá Prokariota spolu opravdu "souložej&qu

ZEPHIR,2007-03-24 22:34:26

Brebery nemravný... Tak to určitě vysvětluje tu spoustu bakteriálních kmenů...

Odpovědět

otázočka

Martin,2007-03-22 08:15:52

Len tak pre úplnosť - aký veľký bol vírnik, ktorého fosílne 300 miliónov rokov staré vajce je na fotke? A aká skupina živočíchov je vírnikom najbližšie príbuzná, ak majú takú zložitú stavbu tela, aj napriek krpatým rozmerom? Čo o tom hovorí rozbor DNA? No, je to viac otázočiek, ale v tejto súvislosti majú opodstatnenie.

Odpovědět


Fotomontáž

fryda,2007-03-22 14:29:53

Tá fotka je fotomontáž. Vajce je tam doplnené a s veľkou pravdepodobnosťou je menšie.

Odpovědět


ano

josef pazdera,2007-03-22 15:27:20

Jde o kanadský žertík pracovníků laboratoře, což poznáte jak podle datování (prvohory), tak podle názvu "Tyrano..."
Nám se líbil. Poznámka pod fotkou by měla být dostatečně výmluvná.

Odpovědět


aha...

Martin,2007-03-22 19:15:36

však mi to aj bolo podozrivé, že kde by taký prcek nabral také vajčisko, to je ako keby niekedy v sedmohorách alebo osmohorách naši potomkovia našli mikroskopického živočícha a potom zistili, že vznikol miniaturizáciou slona
ale fóriky tohto druhu mám rád :)

Odpovědět


příbuzenstvo

Ocean,2007-03-27 17:54:53

Nejbližší příbuzní mrňavých vířníků jsou decimetroví paraziti vrtejši a jsou o něco jednodušší. Další příbuzní jsou opět stráášně mrňaví a přitom celkem složití (Micrognathozoa, Gnathostomulida).

Odpovědět

Zimmer

pim,2007-03-22 07:08:35

Neco v tomto smyslu jsem cetl v knize Karla Zimmera - Vladce parazit. Ze pohlavni rozmnozovani nema zase az takove vyhody oproti nepohlavnimu, pouze melo to stesti a prevladlo. Klidne tomu mohlo byt v prubehu evoluce naopak.

Odpovědět


Převládlo díky čemu

Medvěd,2007-03-22 09:35:11

Pohlavní rozmnožování převládlo díky možné rychlosti změny živočicha v závislosti na změně podmínek.
Evoluce spočívá ve schopnosti 1. přežít, 2.nažrat se, 3.zplodit více konkurence schopných potomků než příbuzní.
Analogie je možno vidět i mezi t.zv. nepřispůsobivými etniky, která jsou z hlediska evoluce pro zachování druhu nejúspěšnější.
Vírníci se sice dále přispůsobují ale aby vylezly na strom jim bude trvat dalších 100 milionů let.

Odpovědět




Pro přispívání do diskuze musíte být přihlášeni












Tento web používá k poskytování služeb, personalizaci reklam a analýze návštěvnosti soubory cookie. Používáním tohoto webu s tím souhlasíte. Další informace